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La EDAR 4.0

El tratamiento del agua residual basado en la eliminación de contaminantes biológicos y químicos juega un papel fundamental en la protección del medio ambiente y la salud pública. La EDAR inteligente es una depuradora de aguas residuales, que incorpora tecnologías novedosas para mejorar el proceso y reducir los costes de energía. Este nuevo modelo es lo que se denomina la EDAR 4.0

Durante los últimos años, las Estaciones Depuradoras de Agua Residual (EDAR) han evolucionado con tecnologías que mejoran la eficiencia energética reduciendo los costes de explotación.

Gracias al control de procesos de la depuración del agua, las EDAR cumplen con solvencia los límites de vertidos impuestos por una ley cada vez más exigente.

Sin embargo, las EDAR se han diseñado para satisfacer los requerimientos del efluente, sin tener en cuenta consideraciones energéticas. Por eso actualmente, la principal preocupación de los jefe de planta de las EDAR es mantener la calidad del efluente, a la vez que se reducen los costes de explotación.

Por ello, la optimización de la eficiencia energética de la EDAR se ha convertido en un aspecto crítico en las empresas concesionarias del mantenimiento de las depuradoras.

La energía en EDAR

Los estudios realizados afirman que entre un 25 y un 40% de los costes de operación de una EDAR están relacionados con el consumo energético. Los principales consumidores son los equipos de aireación (55-70%), el bombeo del agua residual a los decantadores primario y secundario (15%) y el secado de fangos (7%).

La posibilidad de mejora es importante ya que los motores, bombas y otros equipos funcionan las 24 horas del día, siete días a la semana. Esto hace que las EDAR se encuentren entre los mayores consumidores energéticos.

Las EDAR tienen que contratar de forma recurrente un mayor término de potencia en momentos de pico de carga, lo que supone un importante sobrecoste económico a lo largo del año.

A medida que los costes energéticos continúan aumentando, el conocimiento de sus trabajadores y la aplicación de prácticas relacionadas con la eficiencia energética es cada vez más valioso.

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Curso de eficiencia energética en EDARs

Actuaciones tradicionales anteriores a la EDAR inteligente

Las medidas convencionales de mejora del consumo energético van desde actuaciones simples (cambios de la operación de los equipos) hasta cambios en el procesos de depuracion de aguas residuales. Independientemente de la complejidad, los beneficios serán numerosos e incluirán los ahorros de costes, la mejora del tratamiento y el aumento en la confianza de los sistemas.

Aunque existe un incremento continuo de datos a disposición de los operadores de las EDAR, la mayoría de dichos datos no se utilizan. Desde el punto de vista de operación, la razón principal está relacionada con la alta dimensionalidad de los datos que no pueden ser tratados con las herramientas estadísticas y otras técnicas tradicionales.

Por ello, se pierde la información almacenada durante años. Sin embargo, la disponibilidad de herramientas digitales que permitan la extracción sistemática de información en estos datos permitirá apoyar al operador en la optimización de la EDAR. Esto repercute en la mejora de la calidad del efluente, y la reducción del consumo energético.

El proyecto de EDAR inteligente : EDAR 4.0

EDAR 4.0 es un proyecto de investigación financiado por el programa Hazitek del Gobierno Vasco cuyo objetivo es el desarrollo de una plataforma integral de gestión eficiente de una EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales).

El objetivo del proyecto EDAR 4.0 es lograr la medición, análisis y optimización de sus procesos energéticos para minimizar la demanda energética y maximizar la producción eléctrica renovable.

El proyecto se basa en una plataforma digital diseñada para el desarrollo de nuevos sensores que ayuden a medir las variables críticas de funcionamiento, y las variables para alcanzar el punto óptimo de consumo energético. Para ello emplea algoritmos de modelado y control de la EDARCurso de Operación y mantenimiento de EDARs

Una EDAR inteligente : la EDAR Almunia

La EDAR La Almunia de Doña Godina (Zaragoza) es un buen ejemplo de EDAR inteligente.

Esta planta de tratamiento de aguas tiene sondas de última generación en los diferentes procesos de la depuración del agua. También tienen recursos tecnológicos basados en Internet de las Cosas (IoT), Tecnologías de la Información (IT) y Tecnologías de Campo (OT) para optimizar su explotación.

Dispone de diferentes tecnologías y procesos interconectados para configurar la EDAR de forma más eficiente y autónoma.

Control de procesos con inteligencia artificial

Esta EDAR inteligente dispone de tecnologías en instrumentación de medida en campo, con nuevas telemetrías, y un sistema de almacenamiento masivo de datos.

Estos se almacenan en una base de datos para realizar los cálculos de explotación, proceso y energía. El control de los procesos se realizan con inteligencia artificial basada en algoritmos.

Dispone de cinco algoritmos basados en balances de materia y flujos hidráulicos, que interactúan entre sí y presentan una gran autonomía de funcionamiento.

Los procesos optimizados

Entre los principales procesos optimizados que se han incorporado en la EDAR de La Almunia, se encuentran:

  • Predicción de la producción de fangos y cuantificación de la materia orgánica
  • Control predictivo del sistema de aireación
  • Sistema de compensación de O2 disuelto minimizando las pérdidas de carga
  • Control continuo de la sedimentación del fango secundario
  • Deshidratación inteligente basada en balances de materia seca

Avances de esta EDAR inteligente

La tecnología implantada sirve para optimizar las tareas de operación y mantenimiento, entre las que destacan:

  • APPs en dispositivos “wearables” con tecnología Google Android©, Streamline de vídeo y OCR
  • Realidad virtual inmersiva (o “Virtual Reality”), con tecnologías HTC VIVE © y UNITY©
  • Realidad aumentada (o “Mixed Reality”) con tecnología Hololens de Microsoft© y UNITY©

Estas tecnologías funcionan como herramientas para la formación de los trabajadores y para el mantenimiento de las instalaciones. Mediante los sistemas de realidad virtual, los operarios se familiarizan con las tareas cotidianas de la planta sin necesidad de estar físicamente en ella.

Por otra parte, empleando la realidad aumentada, los operadores pueden monitorizar las instalaciones en tiempo real y controlar su funcionamiento de manera remota desde cualquier lugar de la planta o incluso desde oficinas fuera de la EDAR.

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