Una eficiente operación de una estación depuradora de aguas residuales (EDAR) depende de una estricta definición de la 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

✔ Red de comunicaciones entre equipos de control.

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.

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SCADA: el corazón del control de procesos en la depuradora

pantallazo de Scada para control de proceso en depuradora de aguas residualesEl 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

Automata para el control y mantenimiento de una EDAREste 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

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.

costes de energía en depuradora de aguas residuales

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. 

Cursos de depuración de aguas residuales

Objetivos del control de proceso en EDAR

Los objetivos que se persiguen al automatizar una EDAR no son, en el fondo, diferentes de los que se pudieran establecer para cualquier otra planta industrial de otro sector distinto.

Los principales objetivos de control de una depuradora de agua residual son:

Mantener la EDAR en funcionamiento: Asegurar el correcto funcionamiento de los diferentes componentes para mantener los procesos y los tratamientos en su punto óptimo de funcionamiento. Los equipos a controlar son entre otros: bombas, soplantes, válvulas, motores, etc..

Recibir la información de la instrumentación situada en los distintos procesos de tratamiento de la EDAR. Este punto también incluye lazos de control básicos concebidos como actuación de planta y que no tienen una vinculación directa con la calidad del efluente (control de nivel, flujo, presión de aire, etc.).

Asegurar la calidad del efluente: El objetivo principal de una EDAR es asegurar que el efluente cumpla con los requisitos de calidad establecidos en la autorización de vertido emitida por el organismo competente.

Estos requisitos acostumbran a exigir unos niveles umbral para determinadas concentraciones de contaminantes así como para sus valores medios. Puesto que los contaminantes no son valores fijos, la operación debe considerar las variables de la planta y la repercusión que tiene salir de unos rangos de valores predeterminados.

Minimizar los costes de operación: Producir a menor coste podríamos decir que es un objetivo básico en cualquier industria actual. El producto final en una EDAR es el efluente que acaba vertiéndose en los cauces receptores (ríos) o empleándose en servicios urbanos (riego de jardines o limpieza de calles), y esto se cumple en unos niveles definidos de contaminantes.

Un ejemplo típico es el ahorro de energía que supone el trabajar con consignas variables para el oxígeno disuelto, solicitando actividad a los correspondientes motores y bombas únicamente cuando es necesario.

Integrar la operación a nivel de planta: se trata de cumplir la calidad del efluente con los recursos humanos y técnicos disponibles en la EDAR. Para ello, se busca maximizar el rendimiento de los equipos electromecánicos logrando la máxima capacidad de tratamiento de guas con el mínimo consumo (de energía y reactivos químicos) posible.

En este aspecto, el jefe de la EDAR debe evaluar las variaciones del agua bruta de entrada a la planta, en concreto, de caudal y de concentración de contaminantes.

Niveles de control de proceso en depuradora de aguas residuales

El sistema de automatismo y control dispondrá de tres niveles de control:

  • Un primer nivel que constará de los automatismos de seguridad básica y de funcionamiento manual. Estos automatismos se resolverán con elementos clásicos como relés, contactores, elementos de protección, etc.
  • Un segundo nivel de automatismo general integrado que comprenderá el control automático a través de autómata programable en configuración redundante.
  • El tercer nivel será el del sistema de supervisión. Este nivel estará compuesto por equipos informáticos que sirven de interfase para la entrada y salida de datos. Estos datos ofrecen un tratamiento estadístico y una supervisión automática de los procesos que suceden en la depuradora de aguas residuales.

El funcionamiento manual en la depuradora

Para permitir el manejo de los equipos a pie de máquina se  instalan botoneras. De forma general, una botonera permite:

  • Arranque manual.
  • Puesta a la orden del control para funcionamiento automático.
  • Parada en botonera que impida arranque automático desde control central.
  • Parada de emergencia (botón tipo seta).

el control de proceso en una depuradora de aguas residuales

El objetivo del control de procesos en depuradora de aguas residuales

El objetivo de los sistemas de control de procesos en una EDAR, es supervisar y controlar en tiempo real las instalaciones de la EDAR desde la sala de control. Desde su puesto, el operario tiene todas las herramientas necesarias para optimizar:

  • El mantenimiento de la calidad del agua tratada.
  • Los costos derivados de la explotación de la planta.
  • Las tareas de operación y supervisión.
  • El funcionamiento de los equipos.

Los hitos del control de procesos

Estos sistemas de control facilitarán el alcance de diversos hitos como son:

  • Un alto grado de seguridad para el personal cumpliendo la norma ISO 45001
  • Protección de la estación depuradora de aguas residuales.
  • La reducción de daños por avería.
  • La obtención de informes, gráficos, históricos, etc.

 

Un ejemplo de control de proceso en depuradora de aguas residuales

PROCESOCONTROL SISTEMA DE CONTROL 
Pretratamiento Medida de caudal en tubería Con indicador y totalizador.
Registro en Cuadro de Control. 
Peine y cinta Semiautomático mediante 
transportadora (reja de finos) temporizador programable 
Tambor y cinta (Tamiz) Semiautomático mediante temporizador programable 
Soplantes Automático y manual.
Indicación en Cuadro de Control.
Archivo en ordenador 
Desarenador-desengrasador Sistema de marcha/parada del motoreductor del puenteAutomático y manual.
Indicación en Cuadro de Control.
Archivo en ordenador
Sistema de marcha/parada del bombas verticalesAutomático y manual.
Indicación en Cuadro de Control.
Archivo en ordenador
Sistema de marcha/parada del clasificador de arenasAutomático y manual.
Indicación en Cuadro de Control.
Archivo en ordenador
Sistema de marcha/parada del concentrador de grasasAutomático y manual.
Indicación en Cuadro de Control.
Archivo en ordenador
Sistema de marcha/parada del bomba de vaciadosAutomático y manual.
Indicación en Cuadro de Control.
Archivo en ordenador

 

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