Control del proceso en una EDAR

Una eficiente operación de una estación depuradora de aguas residuales (EDAR) depende de la adecuada instalación de instrumentación del proceso, de un sistema de control y de un sistema de supervisión bien diseñado.

Actualmente, en una EDAR todo el equipamiento eléctrico, bombas, válvulas, medidores de  parámetros, sensores, agitadores, etc. está gobernado por un autómata programable y se refleja en el SCADA.

Los elementos principales en el control de proceso en una depuradora de aguas residuales son: Instrumentación de campo en la EDAR, Autómata programable para control del proceso en EDAR, Cuadro PLC, Sistema de supervisión y control central en la depuradora de aguas residuales, y la red de comunicaciones entre equipos de control.

Los elementos de control en EDAR

Una estación depuradora de aguas residuales (EDAR) es una instalación compleja que requiere un alto grado de automatización para controlar y monitorear sus procesos. Algunos elementos de automatización que se pueden encontrar en una EDAR son:

✅ Controladores lógicos programables (PLC): Los PLC son dispositivos electrónicos programables que controlan el funcionamiento de los equipos y procesos de la EDAR. Los PLC son capaces de recibir y procesar señales de entrada, como sensores y dispositivos de medición, y enviar señales de salida a los equipos de la EDAR para controlar su funcionamiento..

✅ Sistema de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA): El SCADA es un sistema de software que permite el control y monitoreo remoto de los procesos de la EDAR. El SCADA muestra en tiempo real la información de los sensores, así como la posición de las válvulas y el estado de los equipos, lo que permite a los operadores controlar y monitorear los procesos de la EDAR desde una ubicación centralizada.

✅ Sensores: Los sensores son elementos que miden variables importantes en los procesos de la EDAR, como el flujo de agua, la calidad del agua y la concentración de sólidos en el agua residual. Los sensores envían señales de entrada a los PLC y al SCADA para controlar y monitorear los procesos de la EDAR.

✅ Válvulas y actuadores: Las válvulas y actuadores son elementos que controlan el flujo de agua y otros líquidos en la EDAR. Los actuadores reciben señales de los PLC y del SCADA para abrir y cerrar las válvulas y controlar el flujo de agua y otros líquidos.

✅ Unidades de tratamiento: Las unidades de tratamiento, como los sistemas SBR y los reactores de lecho móvil, también pueden contar con elementos de automatización, como sistemas de aireación y de mezcla, que controlan la aireación y mezcla de los líquidos para optimizar el proceso de tratamiento.

El SCADA en EDAR

El SCADA es un programa de supervisión y control de las instalaciones. Se emplea en las plantas de tratamiento de aguas para optimizar los procesos. El SCADA es similar en plantas depuradoras de aguas residuales, plantas potabilizadoras y desaladoras.

El termino SCADA tiene su origen en las palabras inglesas que definen su utilidad: Supervisory, Control And Data Adquisition. El objetivo del SCADA es la monitorización y control de máquinas y procesos, realizar aplicaciones de automatización a medida de las necesidades de cada proceso, mostrar pantallas con información fácilmente interpretable (diagramas y gráficos) y soportar una arquitectura sobre múltiples servidores.

El SCADA es una aplicación o conjunto de aplicaciones software con acceso a planta, mediante comunicación digital con los instrumentos y actuadores. Permite ver en una pantalla el esquema de una instalación controlada por autómatas. En dicha pantalla, se reflejan los valores clave y se pueden variar las consignas.

Las funciones del SCADA en EDAR

Un paquete SCADA debe ofrecer, al menos, las siguientes prestaciones:

✅ Posibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la presencia del operador para reconocer una parada o situación de alarma, con registro de incidencias.

✅ Generación de históricos de señal de planta, que pueden ser volcados para su proceso sobre una hoja de cálculo.

✅ Ejecución de programas, que modifican la ley de control, o incluso anular o modificar las tareas asociadas al autómata, bajo ciertas condiciones.

✅ Posibilidad de programación numérica, que permite realizar cálculos aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del ordenador.

Estas funciones permiten desarrollar aplicaciones para ordenadores con captura de datos, análisis de señales, presentaciones en pantalla, envío de resultados a disco e impresora, etc.

Además, todas estas acciones se llevan a cabo mediante un paquete de funciones que incluye zonas de programación en un lenguaje de uso general (como C+, Pascal, o Basic). Esto ofrece una potencia muy elevada y una gran versatilidad. Algunos SCADA ofrecen librerías de funciones para lenguajes de uso general que permiten personalizar de manera muy amplia la aplicación que desee realizarse con dicho SCADA.

Los requisitos del SCADA en EDAR

Un SCADA debe cumplir varios requisitos para obtener un rendimiento elevado. Algunos de los más importantes son:

✅ Deben ser sistemas de arquitectura abierta, capaces de crecer o adaptarse según las necesidades cambiantes de la planta.

✅ Deben comunicarse con total facilidad y de forma transparente al usuario con el equipo de planta y con el resto de instalaciones (redes locales y de gestión).

✅ Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias de hardware, y fáciles de utilizar, con interfaces amigables con el usuario.

El SCADA en el sistema de seguridad

En SCADA en las plantas de tratamiento de aguas tiene una función importante en la seguridad. El uso de un sistema SCADA permite disponer de un control más eficiente y en tiempo real de todos los elementos que se utilizan para la vigilancia y seguridad.

Estos elementos como cámaras, controles de acceso o sensores de movimiento se podrán monitorizar de forma remota y controlar que se encuentra dentro de los parámetros adecuados para su correcto funcionamiento.

Existen muchos SCADAs en el mercado, pero a modo de ejemplo se indican algunos que conocemos.

✔ SIMATIC PCS 7 de SIEMENS.

✔ Control Builder AC500 de ABB.

✔  InTouch 10.0 de Wonderware.

✔ SCADA RSView de Rockwell.

SCADA: el corazón del control de procesos en la depuradora

El SCADA en EDAR, como hemos explicado anteriormente, es un software poli funcional. Tiene la ventaja que desde una pantalla general, se accede a visualizar a las distintas partes de la instalación, pudiendo el operario cambiar consignas, arrancar y parar motores, etc. También se visualizan todos los equipos de la planta.

Otra ventaja del SCADA es que genera registro histórico de los eventos ocurridos en la EDAR. Este registro es accesible para consultas por parte del usuario y se guarda en formatos (Excel), que permiten la exportación a otras aplicaciones con el fin de realizar cualquier tipo de tratamiento con los datos. Además de los eventos, la evolución de las variables analógicas también es registrada con el mismo formato, permitiendo al usuario ver su evolución grafica en un periodo de tiempo seleccionado.

El autómata programable

Este autómata controla el funcionamiento de aquellos elementos de la instalación que se encuentren en automático y esto permitirá tener un conocimiento preciso de la marcha de los procesos que se producen en la EDAR.

El autómata está dotado de entradas digitales, salidas digitales y  entradas analógicas. Las entradas y salidas permiten recibir la señal de los equipos, gestionarla y enviar respuesta a los mismos según los valores que hayamos introducido previamente.

Las señales son capturadas por los sensores. Los sensores son los dispositivos encargados de manejar el proceso productivo y tomar las medidas necesarias que se envían al autómata.

El cuadro de PLC

En la sala destinada expresamente para los armarios eléctricos y próximo al cuadro general de distribución de baja tensión, se dispondrá de un  cuadro de PLC. Este contiene en su interior un autómata programable, que realiza el control automático de la planta.

La recepción de datos para el control de procesos

La estación de recepción de los datos que envían los equipos se sitúa en una sala destinada a tal fin, en el edificio de control de la EDAR. El sistema de recepción de datos está compuesto generalmente por:

✅ Ordenador central

✅ Sinóptico de pared

✅ Impresora

✅ SCADA para visualización y control de la instalación.

El control a distancia de los procesos también se denomina telecontrol. Para su funcionamiento requiere un equipamiento específico. Existen diversos tipos y la tecnología actual está evolucionando y mejorando considerablemente la calidad y la velocidad de la transferencia de datos.

Uno de los tipos más utilizados para el control de las EDARs  fueron las estaciones remotas constituida por un radio-modem, para el envío de los datos a la estación de recepción de órdenes y consignas de la misma.

Pantalla de visualización de proceso controlado por SCADA

 Gracias a este equipamiento se visualizan y se registran todos los parámetros de funcionamiento de la planta, entre los que destacan:

✅ Arranques y paro de las bombas

✅ Alarmas producidas en los distintos equipos

✅ Evolución histórica de niveles

✅ Consumos de bombas

✅ Horas de funcionamiento de bombas

✅ Totales de consumos

El control de procesos y la eficiencia energética en EDAR

El campo de la instrumentación, la automatización y el control de procesos va cobrando mayor fuerza en todo tipo de plantas industriales. Las EDAR dada su complejidad y su elevado número de máquinas, no podía escapar a este concepto actual.

Una mayor eficiencia energética supone un gran ahorro en costes de explotación, porque el 45% de gastos de una EDAR lo representa el coste de la energía.

En concreto en las EDARs, tal vez el factor principal lo constituye el control de procesos. El tratamiento de aguas en una depuradora de aguas residuales está compuesto de múltiples y variados procesos. Mantener cada proceso en su punto óptimo es la clave para alcanzar la calidad en el agua tratada y a la vez es la mejor forma de reducir los consumos energéticos y mejorar la eficiencia energética de la instalación.

Para alcanzar ese punto óptimo es necesario que el personal responsable conozca bien tanto los conceptos de eficiencia energética como de procesos de tratamientos de aguas.

Formación para trabajar en depuradoras de aguas residuales

En TECPA ofrecemos cursos online para  trabajadores de depuradoras de aguas residuales (EDAR). Nuestros cursos son elaborados por jefes de planta de EDAR. Contienen la información necesaria sobre el funcionamiento de los equipos y los procesos que tienen lugar en una EDAR.

Nuestros alumnos aprenden a operar adecuadamente una EDAR. También están capacitados para optimizar los procesos y mejorar los parámetros de explotación hasta alcanzar el rendimient máximo de estas instalaciones industriales destinadas al tratamientos de aguas.