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CONTROL SMARTIC PARA
POTABILIZADORAS
(Sistema de Monitorización del Agua en Tiempo Real
con Tecnología Inteligente)
15 de octubre 2015
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SUMARIO
1.- Introducción 2.- Objetivos 3.- Ubicación de desarrollo 4.- Trabajos realizados 5.- Conclusiones
FCC Aqualia
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Introducción
FCC Aqualia
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1.- Introducción
FCC Aqualia
• Captación de agua de consumo humano - Variabilidad calidad de agua - Datos de calidad de agua (RD 140/2003)
• Control Calidad Producto Final - ¿Suficiente? - Control de procesos (WSP) - Ensayos de dosificación de reactivos
• Aplicaciones tecnológicas (optimización y automatización procesos)
• Incremento de la seguridad en calidad de agua de consumo humano.
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CONSORCIO
FCC Aqualia
FCC Aqualia, S.A. Adasa Sistemas, S.A.
Líder
Coveless Ingeniería, S.L.
Homeria Open Solutions, S.L.
Enmusa, S.A. Gestiona Global, S.L.
Grandes empresas
PYMES extremeñas
Universidad de Extremadura
Grupo TRATAGUAS (tratamiento aguas)
Grupo GRASP (automatismos)
Grupo QUERCUS (software)
Centro Tecnológico Industrial de Extremadura
Organismos Públicos de Investigación
SOC
IOS
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Objetivos
FCC Aqualia
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2.- Objetivos
FCC Aqualia
Desarrollar indicadores avanzados que permitan una evaluación en continuo de la calidad de las aguas, desde la captación hasta la salida de los tratamientos, desde un punto de vista de su idoneidad para el consumo humano
Concretamente:
- Monitorización de la calidad de las aguas embalsadas
- Indicadores de calidad de agua pre-potable
- Correlaciones entre parámetros de agua captada y dosis de reactivos de potabilización
- Sistemas automáticos de ensayo: demanda de Cl2, demanda de KMnO4 y ensayo de Jar Test
- Integración de los prototipos y sensores inalámbricos para monitorizar la calidad del agua a lo largo del proceso de potabilización
-Desarrollo del software necesario para gestionar el sistema de control
- Estudio de mercado de las tecnologías para su comercialización posterior
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Ubicación de desarrollo
FCC Aqualia
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3.- Ubicación de desarrollo
FCC Aqualia
Extremadura
Embalse de Villar del Rey (Badajoz)
ETAP Santa Engracia (Badajoz)
CAPTACIÓN
TRATAMIENTO
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Trabajos realizados
FCC Aqualia
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4.- Trabajos realizados
Embalse de Villar del Rey ETAP de Santa Engracia
Muestras a diferentes profundidades:
Superficie, 5, 10 y 15 m.
Muestras arqueta de entrada de agua bruta
TOMA DE MUESTRAS QUINCENAL PARA ANÁLISIS EN LABORATORIO (1 AÑO)
Análisis en laboratorio de 48 parámetros
- Índices globales: DQO, DBO5, COT,… - Aniones: Cloruro, sulfato, nitrato,… - Metales: hierro, manganeso, cobre,… - Determinaciones microbiológicas: coliformes totales y fecales
FCC Aqualia
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4.- Trabajos realizados
DEFINICIÓN DEL ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA PARA POTABILIZACIÓN (ICAP)
-As -Se -Cu - Zn - Nitrato - Índice fenoles - Amonio - Cianuro
Complementarios
ICAP = 80-100 Calidad excelente – uso recomendado
ICAP = 65-79 Calidad buena – uso recomendado
ICAP = 40-64 Calidad aceptable
ICAP = 25-39 Calidad mala (alto gasto reactivos)
ICAP < 25 Calidad pésima – uso no recomendado
Clasificación de calidad
qi : calidad del parámetro
i
iiPqICAP
νi : valor medido si : valor estándar
ii
i
ii sv
s
vq si)1(100
Pi : coeficientes de ponderación
i
i
ii
a
aP
/1
/1
ai : importancia relativa (1-4) (1: muy importante 4: poco significativo)
RD 140/2003
22 parámetros - Temperatura - pH - Oxígeno disuelto - Turbidez - Conductividad - Potencial Rédox - COT - UV254 - Dureza - Clorofila A - Coliformes totales
Básicos
- Fe - Mn - Cloruro
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4.- Trabajos realizados
Sonda aquaDam® multiparamétrica autoposicionable
ICAP = ƒ (parámetros sonda aquaDam®)
EMBALSE
ICAP
Cota óptima
Perfil de calidad
Pro
fun
did
ad ,
m
Calidad en la Cota óptima Calidad en la Cota actual de captación
Evolución del índice de calidad
FCC Aqualia
CORRELACIÓN ENTRE VARIABLES DEL ÍNDICE Y PARÁMETROS MEDIBLES EN TIEMPO REAL MEDIANTE DISPOSITIVOS AUTOMÁTICOS (SENSORES)
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4.- Trabajos realizados
CORRELACIÓN ENTRE VARIABLES DEL ÍNDICE Y PARÁMETROS MEDIBLES EN TIEMPO REAL MEDIANTE DISPOSITIVOS AUTOMÁTICOS (SENSORES)
ICAP = ƒ (parámetros sondas online)
ENTRADA ETAP
FCC Aqualia
SONDAS ONLINE
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4.- Trabajos realizados
DETERMINACIÓN DE ECUACIONES PREDICTIVAS DE DOSIS DE REACTIVOS
ENSAYOS EN PLANTA PILOTO
Verificación de dosis teóricas
1 m3/ día
ENSAYOS EN LABORATORIO
Dosis teórica KMnO4 = ƒ (caracterización agua bruta)
Pre-oxidación con permanganato
Pre-cloración con cloro y/o derivados
Dosis teórica Al2(SO4)3 = ƒ (caracterización agua bruta)
Coagulación con sulfato de aluminio
Dosis teórica Cloro = ƒ (caracterización agua bruta)
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4.- Trabajos realizados
PARÁMETRO NORMALIZADO DE COSTE
Parámetro de coste = f (pH, Conductividad, [Fe2+], [Mn2+], Turbidez, Oxidabilidad)
Dosis de reactivos
Frecuencia de limpieza de filtros de arena Reemplazamiento de filtros de carbón activado Tratamiento y gestión de fangos
f (€)
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4.- Trabajos realizados
SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE ENSAYOS. PROTOTIPOS
Ecuaciones
Dosis teóricas
- Permanganato
- Cloro
- Coagulante
Sensores
DOSIS ÓPTIMAS
ENTRADA ETAP
ENSAYO EN EL RANGO DE DOSIS TEÓRICAS
Prototipos
Jar test Demanda de
cloro Demanda de
permanganato
FCC Aqualia
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4.- Trabajos realizados
SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE ENSAYOS. PROTOTIPOS
Prototipo Demanda de permanganato
Prototipo Jar test
FCC Aqualia
Prototipo Demanda de cloro
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4.- Trabajos realizados
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4
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- Visualización de puntos de control - Alarmas
Toma de decisiones
Sistema central de control
CAPTACIÓN EMBALSE DE VILLAR DEL REY
MONITORIZACIÓN DEL PROCESO DE POTABILIZACIÓN MEDIANTE SENSORES ONLINE
FCC Aqualia
CÁMARA MEZCLA COAGULANTE
pH
SALIDA DECANTACIÓN
Turbidez
SALIDA FILTRACIÓN
Turbidez
ENTRADA ETAP
pH Tª Fe2+
Mn2+
NH4+
Rédox Turbidez Abs254
SALIDA ETAP pH
Turbidez Cl2 libre THM
ANTES DE OXIDACIÓN
pH
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4.- Trabajos realizados
INTEGRACIÓN EN SISTEMA INTELIGENTE. COMUNICACIÓN DE SISTEMAS
Prototipos
Sensores
ETAP
EMBALSE Sonda aquaDam®
FCC Aqualia
USUARIO
USUARIO USUARIOS
USUARIO
SISTEMA CENTRAL
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4.- Trabajos realizados
SOFTWARE DE GESTIÓN
FCC Aqualia
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4.- Trabajos realizados
Gráfica del ICAP en la columna de agua
FCC Aqualia
SOFTWARE DE GESTIÓN
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4.- Trabajos realizados
FCC Aqualia
SOFTWARE DE GESTIÓN
Calidad en la Cota óptima Calidad en la Cota actual de captación
Evolución del índice de calidad
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4.- Trabajos realizados
Gráfica de los parámetros en la columna de agua
FCC Aqualia
SOFTWARE DE GESTIÓN
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4.- Trabajos realizados
Ejemplo: Evolución temperatura de la columna de agua – Gráfica isolíneas
SOFTWARE DE GESTIÓN
FCC Aqualia
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Conclusiones
FCC Aqualia
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5.- Conclusiones
- Definición de un Índice de Calidad de agua captada.
- Definición de Índice Calidad de Potabilización (ICAP) y correlación con parámetros medibles on-line.
- Determinación de parámetro normalizado de coste de tratamiento relacionado con parámetros de agua captada.
- Definición de ecuaciones predictivas de dosis teóricas de reactivos en función de parámetros medibles on-line.
- Diseño y construcción de 3 sistemas automáticos de ensayos de demanda de reactivos.
- Diseño de Software para control de todo el sistema.
-Validación del sistema en ETAP.
- Sistema PORTABLE Y ABIERTO
FCC Aqualia
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Agradecimientos
FCC Aqualia
FCC Aqualia
José Ignacio Jiménez Jiménez Jefe Tratamientos y Laboratorios Zona I
Avda. Aldehuela 44
37003 - Salamanca
JIJimenezJ@fcc.es
Ángel Encinas Bogeat Investigador Responsable Proyecto
C/ Montesinos 28
06002 - Badajoz
angel.encinas.bogeat@fcc.es