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

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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

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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

1

2

3

4

5

6

- 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