Control de una estación de bombeo de aguas residuales

Estas estaciones suelen disponer de varias bombas de impulsión que se ponen en funcionamiento según el nivel en cada momento. El nivel puede aumentar más o menos rápidamente en función de los diferentes hábitos de la población, por ejemplo, a primera hora de la mañana, cuando los habitantes se duchan o cuando existen periodos de lluvias débiles.

Mientras el aumento de nivel de las aguas residuales es lento, solo trabajará una bomba, pero cuando el volumen desalojado por una bomba sea inferior al volumen de entrada, será necesario la activación de una segunda bomba. La automatización de este proceso es muy importante para optimizar el funcionamiento de la estación, reducir mantenimientos y disminuir costes de consumo.

La medición de nivel es lo primero que debemos realizar para disponer de un buen control de bombas. Los principios de funcionamiento existentes son varios, tanto para medidores puntuales (boyas, sondas conductivas, …) como continuos (radar, ultrasonidos, hidrostáticos…).

Los medidores puntuales, como las boyas, suelen ser soluciones muy económicas, pero no proporcionan una medida en todo el rango y deben colocarse varios de ellos para el control de varias bombas. También suelen ser poco fiables, ya que deben estar sumergidos y algunos sólidos contenidos en las aguas residuales, como las toallitas húmedas, pueden quedar adheridos al flotador y evitar que éste flote correctamente. Los flotantes, como grasas y jabones, pueden adquirir diferentes texturas y grosores que dificultan la flotabilidad de las boyas hasta bloquearlas. Este problema es especialmente peligroso para las boyas de bajo nivel que deben proteger a las bombas de un funcionamiento en seco o para las boyas que deben detectar la cota de alivio, especialmente importante desde la entrada en vigor del Real Decreto que obliga a detectar el vertido de aguas residuales en los episodios de tormenta en las redes de saneamiento. Otros problemas inherentes a estos elementos en contacto con las aguas residuales, suelen ser la abrasión y la corrosión. Diferentes productos sólidos o arenillas abrasivas pueden dañar los equipos por abrasión o las grasas generadas suelen provocar problemas de corrosión sobre algunos elastómeros o plásticos utilizados en la construcción de las boyas. No obstante, suelen utilizarse en pozos de bombeos muy pequeños, por ejemplo, aquellos situados en edificios y controlados típicamente por una sola bomba.

Los medidores de nivel continuos son más versátiles, son de fácil implementación y pueden realizarse controles más adecuados para las estaciones de bombeo. Dentro de los diferentes principios de medida, son preferidos aquellos que no tienen contacto con el producto, como radar o ultrasonidos. Sondas capacitivas o hidrostáticas deben estar sumergidas en el agua y son susceptibles a las adherencias y deposiciones del fondo. La deposición de fangos en el fondo, de mayor densidad que el agua, provoca errores de medidas de varios centímetros cuando se utilizan sondas hidrostáticas. En cambio, tienen la ventaja de poder montarse en lugares muy poco accesibles, aunque entonces requieren de una mayor planificación de la instalación (cajas de compensación de la presión atmosférica, tubos de protección, soportes…) o de trabajos de mantenimiento durante la sustitución de sondas averiadas.

Los sensores por ultrasonidos miden sin contacto y pueden funcionar correctamente en condiciones estables, pero las diferentes y difíciles condiciones de proceso en estas aplicaciones hace difícil su implementación si deseamos fiabilidad. Los sensores por ultrasonidos son sensibles a las condensaciones o adherencias en el transductor, pueden perder el eco en casos de fuertes espumas o tienen errores importantes debido a cambios de temperatura o por la presencia de gases generados por las aguas residuales.

Los sensores de nivel radar son la solución perfecta. Instalados en la parte superior del pozo permiten medir el nivel de agua sin contacto, de forma precisa y fiable. La velocidad de la onda electromagnética virtualmente no se ve afectada por la presencia de gases o por cambios de temperatura, por lo que la precisión de la medida es muy alta en todo momento, asegurando un control optimizado de las bombas.

Además, los nuevos VEGAPULS con tecnología de 80GHz tienen un haz de emisión más estrecho que los equipos que trabajan a menor frecuencia, pudiendo concentrar la señal emitida en el punto a medir deseado y evitar fácilmente señales perturbadoras generadas por los elementos que componen una estación de bombeo. Esta ventaja facilita la instalación del sensor en espacios más reducidos, zonas más accesibles y sin obstruir el paso del personal en tareas de manteniendo del pozo. Los solo 4º u 8º de apertura del haz de emisión de estos sensores también permiten medir desde gran altura sobre los estrechos canales de la parte baja de algunos registros o pozos.

Las nuevas electrónicas de los VEGAPULS han sido optimizadas para poder medir correctamente señales más débiles, característica muy importante cuando existe generación de espumas en la superficie. Los VEGAPULS mantienen una medida estable sin perder el eco como sucede en sensores por ultrasonidos con presencia de espumas o sólidos flotantes.

Las adherencias y las condensaciones pueden provocar fallos en la medida de sensores por ultrasonidos o algunos tipos de radar. Este tipo de fallos pueden provocar un funcionamiento incorrecto del bombeo y por tanto requerir una acción correctiva, lo que aumenta los costes de mantenimiento y pueden provocar averías. Para evitar este tipo de problemas, Vega ha implementado un tratamiento la señal, basado en años de experiencia en la medición de nivel, lo que hace a los VEGAPULS insensibles a las condensaciones y adherencias.

Las nuevas versiones de la familia VEGAPULS específicamente desarrolladas para la industria del agua y agua residual, disponen de un encapsulado de PVDF con protección IP68, lo que le permite resistir la corrosión de los gases generados, como el Sulfhídrico, y puede quedar sumergido completamente por largos periodos de tiempo sin ningún problema.

Adicionalmente, en los casos en que el sensor queda sumergido, dará una medida correcta de nivel (100%), ya que en las aplicaciones donde medimos agua, la zona muerta de los VEGAPULS es virtualmente cero, a diferencia de lo que pasa con otros sensores, donde deben montar un tubo o cubierta de protección de las antenas para no medir incorrectamente.