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Planta automatizada para tratamiento de agua potable

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on 1 October 2015

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Planta automatizada para tratamiento de agua potable
Objetivos
Generales

Realizar el proceso de automatización de un modelo a escala de planta para tratamiento de agua potable para pozo profundo empleada por la empresa AquaEstructuras.


Especificos
Adaptar la parte sensorica para realizar el control de la planta para tratamiento de agua potable.
Adaptar los actuadores para controlar los procesos del agua en la planta desde la entrada hasta la salida.
Controlar cada de una de las etapas de la planta para tratamiento de agua potable tanto de sensores y actuadores por medio de un microcontrolador programable.


Bloque de sensores
Mediante un interruptor de nivel horizontal se obtiene un valor alto(1) o bajo(0) a la salida del sensor.
Utilizando un transistor conectado en modo interruptor garantizamos la correcta lectura por parte del microcontrolador.

Se usaron 6 electroválvulas de ¼ de pulgada a 12 VDC con una corriente de activación de 150 mA
Para encender cada una de las electroválvulas hacemos uso de un módulo relé de 6 canales. Usando como elemento de activación un transistor NPN, aprovechando su característica de conmutación.
Bloque de actuadores
Bloque de potencia
La motobomba es la encargada de controlar el flujo del agua desde la extracción en el pozo profundo hasta la purificación de la misma. La motobomba esta accionada por medio de una señal proveniente de los pulsadores .
El circuito controlador de potencia está basado en el funcionamiento de un Triac más Optotriac.El circuito cumple la función de activar (reguladamente) y desactivar la motobomba, mediante el módulo PWM del microcontrolador. El Triac soportará la corriente de funcionamiento de la motobomba que es de 133 mA.


Bloque Lógico
El bloque de control se realizó con el microcontrolador PIC 16F877A, éste es el encargado de:
Recibir la señal de los sensores
Activar las válvulas según la secuencia de la planta (lavado de filtros, limpieza de agua),
Enviar mensajes al operario de la planta por medio de un display LCD conectado a él.
Cambiar la potencia de la motobomba mediante su salida PWM
Encender, parar y lavar los filtros a petición del operario.
Metodología Panel de control
Introducción
La planta para tratamiento de agua potable creada por la empresa AquaEstructuras es una planta diseñada para purificar el agua que es extraída de un pozo profundo rastreado en lugares en donde hay abastecimiento de la misma. Para lograr que la planta funcione de manera óptima, sin gasto de mano de obra innecesaria, y sin ninguna clase de desperdicio de agua se propuso el proyecto de automatización de la planta en donde cualquier usuario o supervisor de manera sencilla pueda controlarla.
Funcionamiento de la Planta para tratamiento de agua potable
La planta consta de un proceso paso a paso para la limpieza del agua desde la extracción del pozo profundo:

Toma del pozo profundo.
Torre de aireación.
Filtro de Floculación.
Válvulas de escape.
Dosificación.
Lavado de filtros
Salida de agua potable.
Almacenamiento.

Funcionamiento de la Planta para tratamiento de agua potable
Introducción
Metodología completa
Planta automatizada para tratamiento de agua potable
En la automatización de la planta para tratamiento de agua potable se agregaron las distintas mejoras para que el manejo de la planta se facilite para el supervisor u operario, además de la seguridad y la optimización del proceso de potabilización del agua.

Pirámide de la automatización
Para entender mejor el funcionamiento de la planta automatizada para tratamiento de agua potable se deben tener en cuenta la pirámide de automatización la cual los ayuda a entender las mejoras hechas.
Diagrama P&ID
En el diagrama mostramos el flujo del proceso en las planta automatizada para tratamiento de agua potable , así como los equipos instalados y los componentes instrumentales.
Funcionamiento de la planta automatizada
Para elaborar la planta automatizada para tratamiento de agua potable se llevo a cabo un proceso en donde paso a paso se fue logrando cada uno de los objetivos propuestos.
Desarrollo del proyecto
Conclusiones
La planta automatizada para tratamiento de agua potable a escala es claramente una alternativa económica e innovadora para la empresa AquaEstructuras ya que tiene un impacto directo en el manejo del personal ya que con el panel de control no es necesario tener más de un supervisor operando en la planta lo que representa un ahorro de $3’000.000 (Tres millones de pesos) sin gastos de consideración.




La simplicidad del diseño del panel de control facilita al operario el trabajo en el proceso desde la extracción del agua de pozo profundo hasta la salida del Agua totalmente purificada además la planta mantiene a salvo cada una de las operaciones en su ejecución ya que el supervisor no tiene contacto directo con los procesos de la planta si no solamente con el panel de control. 
Referencias
[1] Diseprosa, “Plantas de tratamiento de aguas,” España, 2011.
[2] J. A. M. Gomez, “Modelo a Escala de planta para Tratamiento de Agua Potable en Google Sketch up,” Bogota,Colombia, 2014.
[3] Ceme, “Electroválvulas,” España,Barcelona, 2012.
[4] P. S.L.U, “Electroválvulas para aplicaciones generales,” España,Barcelona, 2012.
[5] M. R. Guti, “Arduino:Manual de Programación,” San Francisco,California,USA, 2012.
[6] J. B. Ibraim Hernández, Juan Fajardo, Oscar Vanegas, “Guía básica de arduino,” Bogota,Colombia, 2011.
[7] C. D. E. Hidr, “Datos técnicos de Hidráulica Bombas,” Valencia, 2011.
[8] J. J. C. Martín, “Sensores,” España, 2011.
[9] R. Pumps, “Motobombas para construcción y agricultura,” EE.UU, 2011.
[10] A. E. S.L, “Motobombas,” España, 2011.
[11] J. Alberto and M. Benavides, “Diseño de planta de tratamiento de agua de osmosis inversa para la empresa Dober Osmotech de Colombia Ltda,” Universidad Autonoma de Occidente, 2011.
[12] M. E. A. Fernández, “Diseño e implementación del sistema de instrumentación y control de la planta de tratamiento de agua cruda, unidad x-1602, en cpf de palo azul, bloque 18,” Escuela Politecnica del Ejercito, 2008.
[13] A. Chaucachicaiza, “Diseño e implementación de un sistema automatizado para la dosificación de cloro en el tratamiento de agua potable en la comunidad San Vicente de Lacas,” Escuela Superir Politecnica de Chimborazo, 2012.
[14] R. A. C. Chica, “Rediseño de una Lavadora de Bidones para Envasado de Agua Tratada,” Escuela Superior Politecnica de Litoral, 2008.
[15] F. Leonardo and A. Córdova, “Agua potable Sustag y simulación mediante un software especializado,” Universidad Politecnica Salesiana, 2011.



Impacto
Impacto Social

Impacto Económico
Impacto Tecnológico
El impacto social del proyecto no recae solo en la facilidad del manejo de la planta para supervisores si no también abarca a la mayoría de personas que quieran tener un ahorro del agua por medio de la reutilización de la misma para el consumo humano y demás tareas en donde se necesita sobre todo en las urbanizaciones o comunidades en donde es difícil conseguirla. La planta proporciona un acercamiento sencillo con el usuario que tiene como consecuencia que la mayoría de personas puedan utilizarlas y así ayudar al medio ambiente y la conservación del agua.
El impacto económico del proyecto se enfatiza en la empresa AquaEstructuras debido a que se va ahorrar gasto de dinero en la mano de obra del supervisor y va a mejorar la eficiencia, efectividad y comodidad de la planta para los clientes los cuales van a querer comprarla por su innovación en el mercado y la sencillez del manejo en cualquier ambiente de uso.
Como estamos enfocados en el medio ambiente la planta es de gran ayuda ya que además de estar relacionada con la contaminación del agua se relaciona también con la automatización de procesos que tiene un enfoque en el campo de la electrónica y que va a permitir a cada uno de los usuarios ya sea a nivel nacional o internacional cuidar del medio ambiente sobre todo cuidar un recurso vital para el ser humando como lo es el agua y esto va a ser logrado por medio de la electrónica y todos los componentes de su área.

El modelo a escala de la planta para tratamiento de agua potable permitió a la empresa AquaEstructuras hacer un análisis de lo que implica adaptar un sistema electrónico enfocado a la automatización en donde los componentes electrónicos del modelo a escala tuvo un valor de $481.000 (Cuatrocientos ochenta y un mil pesos) y sobre este valor se puede plantear los costos para una planta de tamaño real de 15 litros por segundo.
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