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El convertidor y motor SynRM IE5 mejora la eficiencia energética y el tratamiento de las aguas

  • convertidor y motor SynRM IE5 mejora eficiencia energética y tratamiento aguas
  • Dos de los objetivos más importantes de la planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad alemana de Bocholt (Renania del Norte-Westfalia) son prevenir el cambio climático y mejorar la eficiencia energética. Por ello, para ahorrar energía, los operadores seleccionaron los conjuntos de convertidor de frecuencia y motor síncrono de reluctancia (SynRM) de clase IE5 de ABB. Su inversión incluye motores SynRM IE5 de ABB y convertidores ACS880-31 de ultra bajos armónicos de ABB para su estación II de bombeo de lodos y filtración por floculación.

Sobre la Entidad

ABB
Líder tecnológico que impulsa la transformación digital de las industrias. Posee una trayectoria de innovación de más de 130 años y 4 negocios globales enfocados a Electrification, Industrial Automation, Motion y Robotics & Discrete Automation.

Toda una planta diseñada en aras de la eficiencia energética

La planta depuradora de Bocholt gestiona todas las aguas residuales recogidas en la red de alcantarillado de la ciudad de Bocholt, así como las aguas pluviales procedentes de las bocas de alcantarilla y canalones de los tejados. Emplean una combinación de procesos mecánicos, químicos y biológicos para tratar las aguas negras antes de devolverlas al cauce del río local tras su limpieza.

La moderna planta de tratamiento de aguas residuales está diseñada para funcionar de manera sostenible y energéticamente eficiente, y sus responsables no dejan de invertir en equipos que mejoren la eficiencia. La planta puede tratar hasta 108 000 metros cúbicos al día de aguas residuales y los lodos resultantes se espesan mediante centrifugadoras que luego se bombean a dos digestores para la digestión. El biogás producido en el proceso de digestión se utiliza en la propia central de cogeneración de calor y electricidad de la empresa para producir energía. La planta de tratamiento de aguas residuales usa biomasa, energía fotovoltaica y eólica para generar unos 6,3 millones de kilovatios hora de electricidad renovable al año. Y como solo consume 3,3 millones de kWh, genera más electricidad de la que gasta, por lo que el excedente se vierte a la red eléctrica local.

Invertir en tecnología eficiente

Reducir al mínimo el cambio climático y mejorar la eficiencia energética son factores fundamentales a la hora de determinar las inversiones en la planta de Bocholt. Andreas Wehren, director de operaciones de la planta depuradora de Mussum, lleva diez años en ella. Nos dice: «Debido al cambio climático, queremos ser cada vez más eficientes desde el punto de vista energético. Cuando me hice cargo de la planta como director, todavía necesitábamos casi cinco millones de kilovatios hora para funcionar. Ahora necesitamos, de media, unos tres millones, en parte porque hemos invertido mucho en tecnología de eficiencia energética».

Hemos hecho una gran inversión en tecnología eenergéticamente eficiente

En 2020, hicieron falta dos nuevas inversiones en la planta, en el sistema de filtración por floculación y en la estación II de bombeo inverso de lodos. En ambos casos, los operadores optaron por los conjuntos de ABB que constan de motores SynRM IE5 y convertidores ACS880-31 de ultra bajos armónicos.


Motor síncrono de reluctancia IE5 de eficiencia ultra-premium en la planta de filtración por floculación (fuente: ABB).

Eficiencia ultra-premium y excelente funcionamiento con carga parcial

Con esta inversión, la planta de tratamiento de aguas residuales de Bocholt instalará siete conjuntos de motor SynRM IE5 y convertidor. Los motores SynRM IE5, en concreto, aportarán un nuevo nivel de eficiencia a sus operaciones. Gracias a su diseño y a su modo de funcionamiento, el rotor de un motor SynRM no precisa devanados ni imanes, y como tampoco hay corriente de inducción en el rotor, no hay pérdidas en este.

Andreas Wehren aprecia la eficiencia ultra-premium y el buen rendimiento con carga parcial de los motores SynRM de ABB. «El funcionamiento a carga parcial es importante porque tenemos muchos procesos de control en la planta de tratamiento de aguas residuales, como el ajuste hidráulico o el control del volumen de aire. Debido a los periodos de sequía cada vez más frecuentes, ahora funcionamos más a carga parcial que a plena carga. Antes solíamos regularlo mediante encendidos y apagados. Hoy en día, ponemos a punto las operaciones con ayuda de los convertidores de frecuencia. Por eso ahora tenemos al menos cincuenta convertidores en funcionamiento».


Andreas Wehren, director de Operaciones, hace hincapié en la importancia de ahorrar energía con las nuevas inversiones (fuente: ABB).

Cuatro paquetes de convertidor y motor SynRM para la estación II de bombeo de lodos

Cuatro de los nuevos conjuntos de ABB ya están en uso desde octubre de 2020 en la estación II de bombeo inverso de lodos. Andreas Wehren nos lo explica: «La estación II es una de las estaciones de bombeo más importantes porque los lodos, que se sedimentan en el agua residual tratada en el clarificador secundario, deben devolverse constantemente al agua sin tratar que entra para que el ciclo siga estando cerrado».

Antes de esta inversión, la estación II de bombeo de lodos utilizaba seis bombas. Sin embargo, los operadores han podido mejorar la eficiencia mecánica y eléctrica seleccionando motores SynRM y mejorando la geometría del rodete de las bombas. Esto significa que ahora solo se necesitan cuatro bombas y los cuatro motores SynRM IE5.

 El uso de motores SynRM y la mejora de la geometría de los rodetes de las bombas ha aumentado tanto la eficiencia mecánica como eléctrica

Y lo que es mejor, las nuevas bombas también requieren menos potencia del convertidor. Además, como los motores están controlados por convertidores de frecuencia, el caudal de los lodos de retorno puede adaptarse a la carga hidráulica de la planta de tratamiento de aguas residuales, lo que permite ahorrar aún más energía. Al usar convertidores de armónicos ultrabajos, también se reduce el riesgo de perturbaciones en la red eléctrica, por lo que se mantiene estable la tensión de alimentación.

Tres paquetes de convertidor y motor SynRM para la filtración por floculación

Se seleccionaron otros tres conjuntos de ABB para el sistema de filtración por floculación. Cada conjunto consta de un motor SynRM IE5 de 55 kilovatios de potencia y un convertidor ACS880-31. Los motores de ABB hacen funcionar las bombas, que elevan las aguas residuales unos cinco metros para que puedan filtrarse completamente por floculación. El primer conjunto se instaló en septiembre de 2020 y los otros dos se instalarán a principios de 2021.

Empezando con la Iniciativa Nacional de Protección del Clima, el Ministerio Federal alemán de Medio Ambiente apoya proyectos que contribuyan a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Apoyo del Ministerio a la tecnología de eficiencia energética

Las inversiones en la planta de tratamiento de aguas negras de Bocholt están financiadas por el Ministerio Federal alemán de Medio Ambiente, Conservación de la Naturaleza y Seguridad Nuclear. Empezando con la Iniciativa Nacional de Protección del Clima, el Ministerio Federal alemán de Medio Ambiente apoya proyectos que contribuyan a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

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