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SCREEN, el nuevo sistema de control que mejora la eficiencia energética de las EDAR

  • SCREEN, nuevo sistema control que mejora eficiencia energética EDAR
  • El proyecto SCREEN es un innovador sistema de control remoto para optimizar la eficiencia energética de plantas depuradoras de aguas residuales.
  • Desde su implantación, llevada a cabo por ACCIONA y Canal de Isabel II a principios de 2020 en catorce depuradoras de Madrid, ha permitido reducciones en el consumo energético de hasta un 15-20%, lo que supone una disminución de las emisiones de CO2 superior a 1.500 Tn/año.
  • El sistema monitoriza los datos energéticos y emisiones de CO2 y las contrasta según diferentes variables de proceso. Ello permite conocer los consumos de manera integral y segregada, y reducirlos hasta su máxima eficiencia, o invertir en la sustitución de equipos. Aspectos que demuestran la contribución al desarrollo sostenible.
Un contenido de:Tomás Alonso De Lera
Un contenido de:Manuel José Roca Romero
Un contenido de:Amador Rancaño Pérez
Un contenido de:Ignacio Virseda Rubio
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Sobre la Entidad

ACCIONA
ACCIONA es una empresa líder con capacidad para diseñar, construir y operar plantas de tratamiento de agua potable, depuradoras de aguas residuales, tratamientos terciarios para reutilización y plantas desalinizadoras por ósmosis inversa.

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Portada iAgua Magazine

Las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) buscan obtener un producto de alto valor añadido (agua depurada) a partir de materia prima (agua residual). Para ello, se producen procesos físicos, químicos y biológicos, en los que se generan residuos y se consumen recursos (energía eléctrica y reactivos).

En zonas con escasos recursos hídricos, como España, la obtención de agua de la mayor calidad posible es fundamental para el crecimiento sostenible.

Pero la depuración, al igual que cualquier proceso industrial, ha de realizarse con una minimización de costes, lo cual es compatible con una buena calidad del producto siempre y cuando se realice un adecuado control de todas las etapas del proceso.

La energía supone más de un tercio de los costes de explotación de una EDAR; por ello, a la hora de minimizar costes de explotación, se ha de prestar especial atención al consumo energético para una gestión sostenible.

De ahí la importancia de disponer de un buen sistema de control de los procesos y de un adecuado acceso a la información, motivos por los que se ha desarrollado el sistema SCREEN.

La monitorización de datos energéticos permite conocer de manera integral y segregada los consumos eléctricos en cada momento del proceso

En las últimas cuatro décadas, los sistemas de control industrial han evolucionado exponencialmente en cuanto a disponibilidad, memoria, velocidad de cálculo, integración en red e inteligencia distribuida, etc. Alcanzado este punto, es de vital importancia el acceso estructurado y eficiente a la gran cantidad de información generada por los sistemas de control.

El desarrollo y despliegue de Internet y de nuevos sistemas operativos ha posibilitado un acceso a la información de forma segura desde cualquier lugar del planeta.

Inicialmente, la información solo era accesible para un pequeño número de operadores en cada planta a través de drivers de comunicaciones propietarios del fabricante del sistema de control, lo que minimizaba la posibilidad de análisis. El desarrollo de las tecnologías de estandarización, la evolución de Internet (camino del 5G) y la cantidad de información existente en los sistemas de control, junto con unos recursos energéticos cada vez más limitados, conduce a la utilización de esa información enfocada a la eficiencia. Ya no vale con realizar un proceso. Hay que realizarlo en el momento oportuno.

Y, aún más, la posibilidad de ampliación exponencial de la información lleva a la computación en la nube, facilitando así el acceso a la información desde cualquier ubicación, la escalabilidad de recursos, la operatividad y la integración con otras aplicaciones de ámbito industrial y ofimático.


En una primera etapa, el proyecto SCREEN se ha implantado en catorce depuradoras de Madrid.

¿Cómo funciona SCREEN?

SCREEN (Sistema de Control Remoto de Eficiencia Energética en la Nube) monitoriza el consumo energético de las EDAR, en relación con diversas variables de proceso elegidas por el usuario: caudal de agua tratada, caudales de proceso, carga contaminante de entrada, cantidad de fangos producidos, etc.

El usuario puede así acceder a diferentes ratios, KPIs, o cualquier otra información de manera versátil y segura.

Tener acceso a los datos y a la total disponibilidad del sistema permite optimizar los procesos día a día, generando beneficios a corto plazo

La introducción de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) en los procesos productivos automatizados en las diferentes EDAR del proyecto, ha permitido que cada una de ellas se convierta en un ente capaz de enviar información a la nube de forma cibersegura y eficiente. El sistema de recepción de datos ha sido desplegado en un equipo virtual de Azure.

Mediante una infraestructura mínima, que supone una inversión muy moderada, el sistema queda vinculado a la aplicación en la nube mediante VPN, y a la planta mediante redes segmentadas, impidiendo así el acceso desde el exterior. Ante cualquier contingencia, el sistema se protegerá almacenando la información, garantizando la seguridad de los datos.


Arquitectura de SCREEN.

¿Qué ventajas ofrece?

La monitorización de datos energéticos permite conocer de manera integral y segregada los consumos eléctricos en cada momento del proceso, pudiendo actuar de manera precisa sobre cada etapa o elemento. Por ejemplo, permite investigar sobreconsumos en tiempo real, o comparar consumos y eficiencias de diferentes equipos. Cada lógica de control puede ajustarse para reducir los consumos a sus niveles máximos.

El resultado es un sistema de gestión completo y personalizable, de utilización inmediata. Según Amador Rancaño, Technical Leader O&M de Depuración de ACCIONA, “tener acceso a los datos y a la total disponibilidad del sistema permite optimizar los procesos día a día, generando beneficios a corto plazo. Tecnológicamente hablando, hemos pasado de siglo con una sola actuación”.

Cualquier EDAR en cualquier parte del mundo puede formar parte del proyecto y monitorizar a distancia los datos y variables que más interesen

Para su implantación tan solo es necesaria una pequeña instalación de hardware IoT (Internet of Things). Cualquier EDAR, en cualquier parte del mundo, puede formar parte del proyecto y monitorizar a distancia los datos y variables que más interesen. Esto permite generar informes con un simple “click”, o enviar alarmas sin sistemas paralelos. Diego García, Product Manager de Siemens, es tajante: “Lo que no se puede medir no se puede mejorar. Por ello, nuestra herramienta Energy Manager Pro permite trabajar con total flexibilidad, monitorizando los indicadores de rendimiento energético EnPIs”.

En una primera fase, se ha implantado en catorce depuradoras de la Cuenca Jarama Medio y Henares, aunque el sistema permite la adición de nuevas instalaciones.

SCREEN permite conocer en tiempo real y desde cualquier dispositivo el estado las instalaciones, y definir actuaciones para optimizar los consumos de manera continua.


Dashboard de la plataforma SCREEN.

Gracias al control remoto de los resultados energéticos —mediante elementos de medida propios de la instalación o ampliando los registros si fuera necesario— y, sobre todo, gracias a la capacidad de discriminar cualquier valor recogido en la planta y compararlo con la energía consumida, se pueden estudiar al detalle los ratios de consumo y actuar sobre ellos, realizando un seguimiento de los mismos.

La medición correcta del consumo eléctrico en una depuradora está sujeta, sobre todo, al volumen de agua tratado y a su carga contaminante expresa en kg DBO5 de entrada o eliminada. Los indicadores medibles de eficiencia energética; reducciones de CO2, y sostenibilidad que se están utilizado en este proyecto para cuantificar los ahorros y mejoras son: kwh/m3 de agua tratada; kwh/kg de DBO5 eliminada; Tn de emisión de CO2/m3 de agua tratada; Tn de emisión de CO2/kg de DBO5 eliminada.

SCREEN permite conocer en tiempo real y desde cualquier dispositivo el estado las instalaciones y definir actuaciones para optimizar consumos

En las catorce depuradoras pioneras en la implantación de SCREEN se ha reducido el consumo de energía en valores cercanos al 15-20%. Esto supone una reducción de las emisiones de CO2, superior a 1.545, 87 Tn/año.

Miguel Ángel Gálvez, subdirector de Depuración y Medioambiente de Canal de Isabel II, asegura que, con este proyecto, Canal de Isabel II busca la autosuficiencia energética: “Queremos llevar a los madrileños la mejor agua posible y tratar sus residuos líquidos desde la eficiencia y la sostenibilidad. El kilovatio que menos contamina es el que no se consume. Y Canal de Isabel II se ha fijado como reto extrapolar este tipo de soluciones al resto de sus infraestructuras”.

¿Cuáles han sido las primeras mejoras?

Tras los primeros estudios realizados, ACCIONA y Canal de Isabel II han ejecutado una serie de mejoras en las plantas del proyecto para minimizar consumos:

  • Sustitución de soplantes de aeración por equipos de menor potencia, adaptados al consumo real.
  • Instalación de una válvula motorizada en línea de aire y agua.
  • El proceso de la EDAR de San Agustín de Guadalix es un claro ejemplo de remodelación, transformando la antigua digestión aerobia en nuevas líneas de tratamiento secundario con cámara anóxica.
  • Inclusión de variadores, regulación del aporte de oxígeno, mediante la instalación de sondas redox, y mejoras en los sistemas de control.
  • Incremento de la capacidad de recirculación interna con la instalación de bombas de mayor caudal para mejorar la capacidad de desnitrificación.
  • Instalación de agitadores de mayor eficiencia energética.
  • Actualización de la instrumentación de proceso y mejora de los sistemas de control gracias a innovadoras variables para la optimización energética de las plantas, fruto de los primeros resultados ofrecidos por SCREEN.

La puesta en marcha de SCREEN es un paso más en la apuesta tecnológica de ACCIONA y Canal de Isabel II en el ciclo integral del agua, consiguiendo así ir un paso por delante en la digitalización del sector del agua y en su contribución al desarrollo sostenible.

¿Qué tecnologías se han usado?

ACCIONA y Canal de Isabel II han confiado en Siemens como partner tecnológico, utilizando varios de sus desarrollos:

  • Medidores de energía de la familia SENTRON y por instrumentación industrial de la familia SITRANS que llevan con una precisión óptima la información al siguiente nivel de procesado.
  • Tecnología EDGE Computing de Siemens alojados en un Nano PC que permite recopilar información de múltiples canales (Modbus TCP, OPC, FTP, S7…), procesarla y enviarla al sistema de gestión energética Energy Manager.
  • SCALANCE SC para proteger la red de automatización e integrarla en el ámbito IT, protegiéndola de las múltiples amenazas que eso conlleva.
  • SINEMA Remote Connect para facilitar la conexión que permite un acceso remoto seguro.
  • SIMATIC Energy Manager Pro permite realizar una gestión eficiente de la energía.

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