MESSTECHNIK & ANALYTIK

Sensoren für sichere Trinkwasserversorgung

Füllstände und Wasserdruck im Blick

Ob im Tiefbrunnen, beim Endverbraucher oder in Hochbehälter, Trinkwasser muss an vielen Punkten sorgsam überwacht werden. Im mexikanischen Aguascalientes sorgen nun VEGA-Sensoren für eine sichere Trinkwasserversorgung.

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Wo lange Zeit der Druck lediglich stichprobenartig mit Manometern überwacht wurde, sind heute VEGA-Drucksensoren mit keramischer Messzelle zuverlässig im Einsatz. Quelle: VEOLIA.

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Einer Stadt, die das Wort Wasser im Namen trägt, dürfte der Umgang mit Wasser eigentlich leichtfallen. Und doch sorgte im mexikanischen Aguascalientes die Förderung und sichere Verteilung von Trinkwasser immer wieder für Herausforderungen. Der Grund liegt im Wasser selbst: Zahlreiche Thermalquellen gaben der Stadt vor fast 500 Jahren nicht nur ihren Namen, sondern sorgen auch heute noch dafür, dass das Grundwasser nicht nur viele Mineralien enthält, sondern auch noch mit 33 Grad ungewöhnlich warm ist. 

Was eine Wohltat für den Menschen ist, sorgt beim Versorger Veolia Agua Aguascalientes für Kopfzerbrechen. So bilden sich in den Leitungen schnell Ablagerungen mit Kalziumkarbonat, die nicht nur für Korrosion sorgen, sondern auch verhindern, dass das Wasser mit ausreichendem Druck zu den Endverbrauchern gelangt. Außerdem beeinträchtigen die im Wasser enthaltenen Metalle, Mineralien und verschiedene Arten von Sandpartikeln die Pumpen. Hier sorgen nun VEGA-Sensoren für eine sichere Trinkwasserversorgung.

Die Aufgaben von VEOLIA Agua sind vielfältig. Oberstes Ziel ist die sichere Versorgung von rund 900.000 Endverbrauchern mit Trinkwasser. Am Anfang stehen die Instandhaltung und Überwachung der 218 Brunnen im Stadtgebiet und in der umliegenden Region. Die durchschnittliche Bohrtiefe beträgt fast 400 m, der tiefste Brunnen ist beeindruckende 650 Meter tief. Die durchschnittliche Fördermenge pro Brunnen liegt bei knapp 20 Liter pro Sekunde. Jeder dieser Brunnen muss mit Argusaugen überwacht werden, damit die Versorgung mit dem wertvollen Gut gesichert ist. „Wir versorgen Haushalte, Krankenhäuser, Schulen und Geschäfte über ein 2821 Kilometer langes Leitungsnetzwerk mit qualitativ hochwertigem Trinkwasser“, verweist Leonardo Estrada García, Generaldirektor von VEOLIA Agua Aguascalientes, auf die wichtige Aufgabe seines Unternehmens. Bevor es an die Auslieferung geht, wird das aufbereitete Trinkwasser mit Natriumhypochlorit versetzt und mit Aktivkohle gefiltert. Anschließend gelangt es in die Hochbehälter und Zisternen, die im Stadtgebiet verteilt sind, und wird von dort an die Endverbraucher verteilt.

Seit 2020 sind an verschiedenen Stellen der Trinkwasserversorgung Sensoren von VEGA im Einsatz. Alle Installationen waren sehr einfach. Während die erste VEGA-Schulung noch vor Ort für die Installation und Konfiguration durchgeführt wurde, konnten weitere Fragen über das Serviceteam schnell und unkompliziert aus der Ferne beantwortet werden. Drei Einsatzbereiche sollen hier beispielhaft beschrieben werden: Die Sicherstellung des Drucks in der Trinkwasserleitung beim Endverbraucher, die Überwachung des Wassers im Pumpenschacht und die Füllstandmessung in den Hochbehältern und Zisternen zur Speicherung des Wassers. 

Im VEOLIA Hubgrade laufen alle Messwerte und das Expertenwissen der Mitarbeiter in Echtzeit zusammen. Auf einen Druckabfall beispielsweise kann so sofort reagiert werden. Quelle: VEOLIA

Der VEGABAR 28 ist ein universell einsetzbarer Druckmessumformer mit keramischer Messzelle zur Messung von Flüssigkeiten bis 130 °C. Quelle: VEGA Grieshaber KG

Die Herausforderung: Lange Zeit wurde der Druck lediglich stichprobenartig manuell mit Hilfe eines Manometers überwacht. Es gab weder eine Echtzeit-Fernüberwachung noch eine Visualisierung des Wasserdrucks am Übergabepunkt des Endverbrauchers. Dies war nicht nur ärgerlich für die Verbraucher, sondern führte zu langen Reaktionszeiten, wenn es zu Problemen kam. Auch eine Vorhersage und damit ein frühzeitiges Eingreifen waren nicht möglich. 

Nach Demotests entschloss man sich im Jahr 2020, an den interessantesten Messpunkten Drucksensoren von VEGA des Typs VEGABAR 28 zu installieren. Ausschlaggebend waren vor allem die Kompaktheit der Basisgeräte und die Zuverlässigkeit während der Demo-Messungen. Der VEGABAR 28 ist ein universell einsetzbarer Druckmessumformer mit keramischer Messzelle zur Messung von Flüssigkeiten bis 130 Grad Celsius. Dieser wird nun im gesamten Wasserversorgungsnetz eingesetzt. Er lässt sich schnell über die VEGA Tools App in Betrieb nehmen. „Dadurch ist ein nicht-invasiver Anschluss am Wassereinlass des Kunden möglich, mit dem sich der Druck überwachen lässt“, erklärt Ing. Juan Carlos Martínez Martínez, stellvertretender Wartungsleiter von VEOLIA Agua Aguascalientes. Eine gut sichtbare farbige Rundum-Statusanzeige gibt schnell Auskunft über den Druck in der Versorgungsleitung. 

Diese Messwerte werden in den Büros in Aguascalientes im VEOLIA-Hubgrade angezeigt. Auf dieser Plattform laufen alle Messwerte und das Expertenwissen der Veolia-Mitarbeiter in Echtzeit zusammen. „Wir können so dynamisch, etwa bei einem Druckabfall, reagieren“, erklärt Guadalupe Bastida Vilchis, Leiter der Telemetrie von VEOLIA Agua Aguascalientes. 

Außerdem wird die Wasserentnahme aus den Brunnen und die Verteilung des Wassers über VIS VEGA an die Endverbraucher überwacht. Das VEGA Inventory-System (VIS) ist eine webbasierte Software zur Datenerfassung und Visualisierung von Füllstanddaten. Auf diese Weise können bei niedrigem Druckniveau sehr schnell Anpassungen vorgenommen werden. „Der Kundendienst hat sich erheblich verbessert, ebenso wie die Vorhersage von Druckproblemen“, beschreibt Ing. Fernando Flores Cocuyo, Leiter Hubgrade Mexiko, die Verbesserung.


Wasserentnahme im Brunnen

VEGA-Sensoren kontrollieren außerdem die Wasserstände in den Brunnen. Aus diesen Tiefbrunnen wird das Grundwasser mithilfe von Unterwasserpumpen an die Oberfläche gefördert. Dabei muss sichergestellt sein, dass nicht mehr Wasser entnommen wird als nachfließen kann. Dementsprechend ist eine zuverlässige und wartungsfreie Füllstandmessung erforderlich. Die Herausforderung für die Sensoren: Sie müssen den dynamischen Pegel (bei dem sich das Wasser bewegt, wenn die Pumpe in Betrieb ist) und den statischen Pegel (wenn die Pumpe ausgeschaltet ist) zuverlässig erfassen. Der hydrostatische Messumformer VEGAWELL 52 ist aufgrund seines robusten Gehäuses und der Kabelausführung vielseitig einsetzbar. Sein Herzstück ist die keramische CERTEC-Messzelle. Der hydrostatische Druck der Flüssigkeitssäule bewirkt über die Keramikmembran eine Kapazitätsänderung in der Messzelle. Diese Änderung wird in ein genormtes 4 … 20 mA-Signal umgewandelt. Die komplette Messzelle besteht aus hochreiner Keramik und zeichnet sich neben der exzellenten Langzeitstabilität durch eine sehr hohe Überlastfestigkeit aus, ist also ideal für den Einsatz im Brunnen und erfüllt die speziellen Anforderungen von VEOLIA Agua Aguascalientes.

Um die Füllstande seiner Hochbehälter und Zisternen kontinuierlich zu überwachen, setzt VEOLIA Agua Aguascalientes Radarsensoren VEGAPULS C 11 ein. Quelle: VEOLIA

Hochbehälter im Blick

Zur Füllstandmessung in den Hochbehältern und Zisternen wird der VEGAPULS C 11 eingesetzt. Aufgrund der Mineralien, dem Kalziumcarbonat und warmen Temperaturen kam es früher häufiger zu Fehlmessungen aufgrund von Anhaftungen an den Sensoren. Dagegen liefern die VEGAPULS C 11-Sensoren seit dem ersten Tag zuverlässig ihre Messwerte. VEGAPULS C 11-Sensoren haben den Charme, dass sich die hochwertige Radartechnologie selbst dort einsetzen lässt, wo sie eigentlich bisher zu teuer oder auch zu kompliziert war. 

Herzstück des Sensors ist ein von VEGA entwickelter Radar-Mikrochip, der speziell für die Anforderungen in der Füllstandmessung optimiert wurde. Dank der kleinen Bauform ist der Sensoren sehr kompakt und kann auch an beengten Stellen installiert werden. Die VEGAPULS-Serie ist in der Schutzart IP66/IP68 ausgeführt und lässt sich damit von den ungünstigen Prozess- und Umgebungsbedingungen nicht beeindrucken. Selbst das zugesetzte Chlor bereitet dem Sensor keine Probleme. Neben der 80 GHz-Radartechnologie ist es vor allem der optimierten Signalverarbeitung zu verdanken, dass rund um die Uhr zuverlässige Messwerte geliefert werden. Durch die hohe Fokussierung der 80 GHz-Technologie lässt sich der Radarstrahl fast punktgenau auf das zu messende Medium ausrichten. Störungen, etwa durch Anhaftungen am Antennensystem oder an der Behälterwand, werden einfach ausgeblendet. 

Installiert waren die Sensoren dank Bluetooth und der intuitiven Bedienstruktur schnell. Über die Eingabe der Seriennummer oder das einfache Abscannen des QR-Codes lassen sich zudem alle relevanten Informationen zum VEGA-Gerät abrufen. Dies erleichtert spätere Wartungsaufgaben 

Für VEOLIA Aguascalientes hat die Installation der VEGA-Sensoren dazu beigetragen, den Betrieb zu digitalisieren. Man hat jetzt nicht nur alle Messstellen im Blick, sondern kann auch vorausschauend eingreifen. Auch die Endverbraucher profitieren von der zuverlässigen Wasserversorgung ohne Druckabfälle.