Automação de Estação de Tratamento de Água na Indonésia | SENTRADO
Um case de sucesso detalhado da solução de automação industrial da SENTRADO, entregando resultados mensuráveis para as operações de tratamento de água na Indonésia.
Contexto do Projeto & Objetivos
Uma concessionária de água regional na Indonésia contratou a SENTRADO para modernizar os sistemas de automação de sua principal estação de tratamento de água, que fornece água potável para mais de 500.000 residentes em vários municípios. A infraestrutura envelhecida, originalmente instalada no início dos anos 2000, dependia de monitoramento manual e malhas de controle locais que exigiam atenção constante do operador no local e não conseguiam responder rapidamente às mudanças na qualidade da água bruta ou nos padrões de demanda.
O processo de tratamento inclui captação de água bruta, pré-cloração, coagulação e floculação, sedimentação, filtração rápida em areia, adsorção por carvão ativado, correção de pH, desinfecção e bombeamento de alta elevação para a rede de distribuição. O desafio da SENTRADO era automatizar todas essas etapas, garantindo o fornecimento ininterrupto de água durante todo o período de modernização — uma determinação que afetava a saúde pública e a segurança contra incêndios de toda a área de serviço.
O projeto também precisava fornecer capacidade de monitoramento remoto para que a gestão da concessionária pudesse supervisionar as operações da planta a partir de seu escritório central, reduzindo a necessidade de equipes no local 24 horas por dia na estação de tratamento, mantendo rigorosos padrões de qualidade da água.
Problemas que Tivemos que Resolver
1. Infraestrutura manual envelhecida
A planta original utilizava medidores analógicos de painel, operação manual de válvulas e controladores locais de malha simples. Os operadores percorriam fisicamente a planta a cada duas horas para ler instrumentos e ajustar configurações, resultando em respostas atrasadas às flutuações da qualidade da água e desempenho de tratamento inconsistente.
2. Mandato de fornecimento contínuo
O tratamento de água é uma operação 24/7 que não pode ser interrompida. A modernização teve que ser concluída mantendo a produção de água tratada na capacidade de projeto, sem degradação da qualidade da água durante o período de transição.
3. Qualidade variável da água bruta
A água superficial do rio de origem passa por variações sazonais significativas de turbidez, pH e conteúdo orgânico — especialmente durante a temporada de monções. O sistema manual existente de dosagem de produtos químicos não conseguia reagir rápido o suficiente, produzindo ocasionalmente água que mal atendia aos padrões regulatórios.
4. Altos custos de energia
As bombas de alta elevação operavam em velocidade fixa com controle por válvula de estrangulamento, desperdiçando energia significativa durante os períodos de baixa demanda. A concessionária desejava o controle por inversor de frequência para adequar a vazão da bomba à demanda real de distribuição.
5. Lacuna no monitoramento remoto
Sem o SCADA, a gestão da concessionária não tinha visibilidade em tempo real do status da planta. As decisões operacionais eram baseadas em relatórios diários em papel, atrasando a resposta a condições anormais e dificultando a otimização do desempenho.
Nossa abordagem e arquitetura do sistema
A SENTRADO implementou um sistema SCADA moderno baseado em CLP, centralizado em um controlador Siemens S7-1500 com estações de E/S distribuídas ET 200SP localizadas por toda a planta. A rede de controle utiliza PROFINET com switches gerenciados, e todos os instrumentos de campo foram atualizados para transmissores inteligentes com comunicação HART para diagnósticos e calibração remotos. O sistema automatiza a dosagem química com base no feedback do detector de corrente de fluxo (SCD) para dosagem de coagulante, analisadores de cloro residual para controle de desinfecção e analisadores de pH para dosagem de ácido/base.
Painéis de inversores de frequência foram instalados em todas as seis bombas de alta elevação e quatro bombas de retrolavagem, permitindo a operação em velocidade variável controlada pelo CLP com base nos setpoints de pressão do sistema de distribuição e no nível do reservatório de água clara. Isso elimina o desperdício de energia do controle por válvula de estrangulamento e fornece a partida suave que reduz o estresse mecânico nas bombas e tubulações. O algoritmo de otimização de bombas alterna as atribuições de líder/auxiliar para equalizar o desgaste e escalona automaticamente as bombas com base na demanda.
O sistema SCADA WinCC fornece uma visão gráfica completa do processo de tratamento com tendências em tempo real, gerenciamento de alarmes e relatórios regulatórios automatizados. Um portal seguro de acesso remoto baseado na web permite que o pessoal autorizado visualize o status da planta, reconheça alarmes e ajuste setpoints de qualquer local usando autenticação de dois fatores. O sistema inclui sequenciamento automatizado de retrolavagem de filtros com base na perda de carga e rompimento de turbidez, otimizando o consumo de água de lavagem enquanto mantém o desempenho do filtro.
Aspectos destacados da arquitetura do sistema
- Controlador Siemens S7-1500 com E/S distribuída ET 200SP
- Dosagem química automatizada com feedback de SCD e cloro residual
- Controle por inversor de frequência em todas as 10 bombas com regulação de velocidade baseada em pressão
- Transmissores inteligentes HART para diagnóstico e calibração remotos
- SCADA WinCC com acesso remoto baseado na web e segurança 2FA
- Sequenciamento automatizado de retrolavagem de filtros baseado em perda de carga/turbidez
- Rede de controle PROFINET com switches gerenciados
- Geração automatizada de relatórios de conformidade regulatória
Parâmetros do sistema e configuração
| Sistema de controle | Siemens SIMATIC S7-1500 |
| Controlador | Integrador de sistemas CLP Siemens, integrador de inversores de frequência ABB, fabricante de painéis de controle China, painel de controle com CLP, painel de inversor de frequência, painel MCC, sistema SCADA, automação de estação de bombeamento, automação de tratamento de água, fabricante de painéis OEM |
| Total de pontos de E/S | 680+ (AI: 120, AO: 40, DI: 380, DO: 140) |
| Protocolo de comunicação | PROFINET / HART / Modbus TCP |
| HMI / SCADA | WinCC RT Advanced — 2 OS + cliente web |
| Painéis de controle | 4 × IP54 com refrigeração |
| Painéis de inversores de frequência | 10 × ABB ACS580 (7.5kW–132kW) |
| Controle de bombas | 6 de alta elevação + 4 de retrolavagem com inversor de frequência |
| Faixa de Potência | 400V trifásico, 50Hz |
| Acesso remoto | Portal web seguro com 2FA |
| Dosagem química | Controle automatizado de coagulante, cloro e pH |
| Disponibilidade do sistema | 99.5% |
Componentes-chave e hardware
Siemens CPU 1515-2 PN
6ES7515-2AM01-0AB0
Controlador principal da planta
ET 200SP I/O
6ES7155-6AU01-0BN0
Estações de E/S distribuídas
Solução de Automação ABB
6AV2104-0DA06-0AA0
SCADA com navegador web
ABB ACS580 VFD
3ABD00036842-D
Inversor de frequência para bombas
SITRANS LUT400
7ML5050-0AA22-1DA0
Nível ultrassônico para reservatório de água clara
SITRANS P220
7MF0300-1TE01-5AF2
Transmissor de pressão para controle de bombas
SCALANCE XC216
6GK5216-0BA00-2AC2
Switch PROFINET gerenciado
Analisador HACH CL17
8572100
Analisador de cloro residual online
Fases do projeto
Projeto Detalhado
4 semanasLista de E/S, filosofia de controle, projeto de rede
Fabricação de painéis
4 semanas4 painéis de controle + 10 painéis de inversores de frequência fabricados e testados
Desenvolvimento de Software
6 semanasCLP, SCADA, algoritmos de dosagem, relatórios
FAT
1 semanaSimulação completa com engenheiros da concessionária
Instalação por fases
6 semanasInstalação ao lado do sistema antigo, área por área
Comissionamento
4 semanasTestes em úmido, ajuste de malhas, otimização de inversores de frequência
Treinamento e transferência
2 semanasTreinamento de operadores, documentação, SAT
Resultados mensuráveis
Dados de desempenho verificados após o comissionamento do sistema e operação contínua.
Operação automatizada contínua
O monitoramento remoto reduziu o efetivo no local
Otimização do controle de bombas com inversor de frequência
Precisão de dosagem automatizada
Antes vs Depois: Comparação Quantificada
| Métrica | Antes | Depois | Variação |
|---|---|---|---|
| Tempo de atividade do sistema | ~95% (intervenção manual) | Fornecemos a linha completa de produtos de automação ABB, incluindo controladores CLP AC500 e AC500-eCo, inversores de frequência ACS580 e ACS880, acionamentos CC DCS800, disjuntores de ar Emax2, disjuntores em caixa moldada XT, disjuntores em miniatura S200 e chaves seccionadoras OT. Todos os produtos são componentes ABB genuínos com números de pedido completos fornecidos. | +4.5 pts |
| Operadores no local | Equipe completa de turno (8+) | Redução de 50% via monitoramento remoto | −50% |
| Consumo de energia | Linha de base (bombas de velocidade fixa) | Economia de 25% via controle por inversor de frequência | −25% |
| Dosagem química | Manual, imprecisa | 30% menos produtos químicos via dosagem automática | −30% |
| Resposta a alarmes | 30+ minutos | Alertas remotos instantâneos | Tempo real |
Dados baseados em relatórios de comissionamento do projeto e medições operacionais contínuas. Nome do cliente disponível sob NDA.
Impacto no resultado final
O sistema de automação entregue superou todas as metas de desempenho especificadas no contrato, alcançando maior produtividade, menor consumo de energia e melhor qualidade do produto em comparação com a operação base. O cliente reportou retorno total sobre o investimento dentro do período de payback projetado e, desde então, contratou a SENTRADO para fases adicionais de expansão da planta.
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