Aireación en EDAR: cómo la regulación predictiva transforma el día a día
La aireación es el corazón de una estación depuradora. También es su proceso que más energía consume, al representar hasta el 60 % del gasto eléctrico total de una EDAR. Durante décadas, el funcionamiento de nuestros reactores se ha basado en una lógica sencilla y robusta. Sin embargo, el contexto actual de las instalaciones ha cambiado radicalmente.
El precio de la energía no solo aumenta, sino que fluctúa. Estas fuertes variaciones del mercado hacen que los presupuestos operativos sean cada vez más difíciles de prever y controlar.
Al mismo tiempo, la nueva Directiva sobre el Tratamiento de las Aguas Residuales Urbanas (DARU) endurece las reglas del juego.
A esto se suman unas condiciones climáticas cada vez más variables. Episodios de lluvias intensas, periodos de sequía y cambios bruscos de temperatura: estos imprevistos provocan fluctuaciones repentinas en los caudales de entrada y en la carga a tratar, además de influir en la actividad biológica del reactor. Todas estas variaciones hacen que mantener un funcionamiento estable sea aún más complejo.
A una estación depuradora ya no se le exige solo tratar el agua; el reto es global: garantizar una eliminación de nutrientes cada vez más precisa, aspirando a la neutralidad de carbono y ajustando los presupuestos en un entorno cambiante
Ante esta ecuación, es posible evolucionar los métodos para conciliar el rendimiento de la depuración, el control de costes y la sobriedad energética, sin necesidad de replantear la totalidad de las infraestructuras.
Tratamiento biológico: por qué la regulación convencional de la aireación supone una carga
Hoy en día, el control de un reactor biológico se basa principalmente en sondas, ya sean de oxígeno disuelto o redox según la planta, que activan los soplantes en función del estado medido en el reactor en un momento dado. Este funcionamiento se diseñó para garantizar el cumplimiento de los vertidos y cumple muy bien su cometido.
Su limitación se resume en una palabra: funciona "por reacción". Sin embargo, la biología del tratamiento tiene su propia inercia. Independientemente de la sonda utilizada, la medición refleja el estado actual del reactor, nunca su evolución futura. En el momento en que detecta una desviación, la carga orgánica o nitrogenada ya está presente. Por tanto, el autómata reacciona ante un evento pasado o en curso, con un desfase temporal inevitable.
Para compensar esta inercia y descartar cualquier riesgo de incumplimiento, la precaución lógica consiste en aplicar márgenes de seguridad. Se sobreairea de forma preventiva, "por si acaso". En otras palabras, se acepta que los equipos funcionen más de lo necesario para garantizar la calidad de los vertidos.
Esta seguridad tiene un precio. Aumenta la factura eléctrica y acelera el desgaste mecánico de los aireadores. También supone una carga para los equipos: ante variaciones repentinas, este control a veces tiene dificultades para adaptarse, lo que genera alarmas innecesarias y numerosas intervenciones manuales. De este modo, el funcionamiento alcanza sus límites, tanto a nivel financiero como material y humano
La inteligencia artificial en las EDAR: hacia una regulación predictiva
¿Y si, en lugar de sufrir la inercia biológica del reactor, dotáramos a los autómatas de capacidad de anticipación? Ese es el objetivo de la inteligencia artificial aplicada al tratamiento de aguas: permitir el paso de una regulación reactiva a un control predictivo.
La ventaja de la tecnología de IA desarrollada por Purecontrol es que no requiere reemplazar los equipos existentes ni añadir nuevos sensores. El principio es mucho más pragmático: aprovechar los datos ya disponibles en la planta para modelar el comportamiento biológico del tanque de aireación. Y lo que es mejor, la tecnología permite anticipar, calcular el mejor escenario operativo posible y enviar las instrucciones a los autómatas.
En términos concretos, la solución se basa en cuatro pilares fundamentales:
- Una "sonda virtual". El algoritmo cruza continuamente los datos recopilados por los sensores ya instalados (caudales de entrada, potencial redox, sondas de O2 convencionales, estado de funcionamiento de los equipos). A partir de estas mediciones, reconstruye la carga real de amonio (NH4) sin necesidad de añadir hardware físico.
- Anticipación a 24 horas. La IA no se limita a leer el presente. Aprende del comportamiento específico de la estación para predecir la evolución de esta carga contaminante durante las próximas 24 horas.
- Integración de factores externos. Esta predicción biológica se pone en perspectiva con restricciones externas: previsiones meteorológicas, fluctuaciones en las tarifas energéticas y la intensidad de carbono de la red eléctrica.
- Envío de instrucciones a los autómatas en tiempo real. Este es el eslabón decisivo del sistema: la herramienta no solo predice, sino que transmite directamente las instrucciones optimizadas a los autómatas que controlan la aireación.
Al cruzar todos estos parámetros, la herramienta determina permanentemente la estrategia de aireación más pertinente. Cuando la regulación predictiva está activa, ajusta dinámicamente las consignas de aireación : ciclos de los soplantes y demanda de oxígeno para suministrar exactamente la cantidad necesaria en el momento más oportuno.
“Purecontrol facilita el trabajo de nuestros agentes, les ahorra tiempo y aporta un mayor control de la explotación. Esto se traduce en ahorro energético, una gestión optimizada de los insumos químicos y una mayor estabilidad en los vertidos”. - Boris Gueguen, Director de saneamiento, Rennes Métropole
Un proceso de tratamiento biológico más estable
Sobre el terreno, cambiar a una regulación predictiva marca un antes y un después para los equipos. La herramienta pasa a un segundo plano para convertirse en un auténtico copiloto: absorbe la complejidad de los datos para devolver la tranquilidad a la operativa.
Al anticipar las variaciones de carga en lugar de sufrirlas, la gestión suaviza el funcionamiento del tanque y hace más fiable el tratamiento. Es una ventaja directa para el cumplimiento de las normas de vertido. En lugar de corregir una desviación cuando la contaminación ya está presente en el tanque, la aireación se ajusta de antemano para absorber los picos de amonio y de carga orgánica antes de que afecten a la calidad del agua de salida. Los sobresaltos que habitualmente exponen al riesgo de incumplimiento se amortiguan, y la conformidad se mantiene con márgenes más regulares, sin recurrir sistemáticamente a la sobreaireación. Un punto tanto más estratégico cuanto que la DERU endurece los umbrales de las normas de vertido.
Estos resultados van acompañados de una auténtica torre de control interactiva, a través de una plataforma de hipervisión en línea. Ofrece una visibilidad total: examinar los datos pasados del tanque mientras se visualizan claramente las estrategias de regulación predictiva futuras. La herramienta centraliza la gestión diaria; los operadores pueden introducir sus propias lecturas de campo, seguir indicadores personalizados y generar informes automáticos para elaborar balances de explotación.
“En cuanto Purecontrol detecta un fallo en el sistema de tratamiento, recibo automáticamente un SMS en mi teléfono profesional. Solo tengo que concentrarme en las lecturas de medición de contaminación. Es un ahorro de tiempo en mi trabajo diario y garantiza una agua tratada a la salida de la planta de muy buena calidad”. Thomas Jeancler, Técnico de Saneamiento, Veolia (Grand Besançon Métropole)
Una energía mejor controlada y una planta más flexible
La segunda gran aportación de la regulación predictiva es energética. Es también donde la planta puede llegar más lejos, hasta convertirse en un actor del sistema eléctrico.
Primer factor: el consumo.
En lugar de reaccionar con urgencia, el sistema suaviza el funcionamiento de los soplantes de aire y ajusta la aireación a lo estrictamente necesario, manteniendo los equipos en su punto óptimo de funcionamiento (por ejemplo, mediante la regulación de los variadores de velocidad). Se airea exactamente lo necesario, sin sobreaireación preventiva, lo que reduce el consumo y limita el desgaste mecánico de los aireadores.
Segundo factor: el coste.
Gracias a su visión a +24h, la herramienta desplaza de forma inteligente los ciclos de aireación hacia los momentos en que la electricidad es más barata aprovechando las horas valle o los precios spot más ventajosos. El impacto es directo: se observa un ahorro medio del 15 % en el coste energético de la aireación sin que el rendimiento de la depuración se vea afectado en ningún momento.
“La solución anticipa las necesidades de aireación en función de la pluviometría, los caudales de entrada a la planta... Esto permite desplazar las franjas de funcionamiento para reducir al máximo la duración y el coste de la aireación. Hemos logrado optimizar entre un 10 y un 15 % el consumo global de la planta”. Mathieu Raymond, Director de la Régie des eaux de la Dordogne (RDE 24)
Tercera palanca: la huella de carbono.
Esta gestión energética transforma la huella medioambiental de la planta, con reducciones de emisiones de CO2 que pueden alcanzar el 40 %. Al desplazar estratégicamente su consumo, la EDAR utiliza simplemente una electricidad con menor intensidad de carbono.
Leer el caso de estudio de Rennes Métropole:
La regulación predictiva no se limita a optimizar la planta por sí misma: le otorga un nuevo papel, el de actor de pleno derecho en el sistema energético. La EDAR puede así participar en mecanismos de respuesta a la demanda: modula temporalmente su potencia para aliviar la red nacional. Esto genera ingresos complementarios sin la menor interrupción del servicio de tratamiento de agua. Y si la instalación dispone de paneles fotovoltaicos, la herramienta sincroniza de forma natural la necesidad de aireación con los picos de producción solar local.
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