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En una planta de tratamiento de agua hay muchas variables físicas ó químicas que se deben medir, bien sea de forma puntual o en línea, para control de los diferentes procesos. Los tratamientos de agua dependen del tipo de agua a tratar como también de la calidad deseada de agua según el uso o aplicación.

Los tratamientos comunes segun su uso son: agua potable, de agua residual para vertimiento o reuso,  y tratamientos para uso industrial como generación de vapor o enfriamiento.

¿Cuales son las variables mas representativas para medir en linea?

Entre las mas importantes estan: 

  • Caudal en tuberías o en canales abiertos
  • Nivel
  • Turbiedad
  • pH
  • Conductividad
  • Temperatura
  • ORP potencial de oxidorreducción
  • Alcalinidad
  • Aluminio residual
  • Potencial Z
  • Cloro Residual
  • Color

Hay muchas otras que dependen de las operaciones unitarias o procesos más especializados, como medición de ozono, dióxido de cloro, oxígeno disuelto, nivel de lodos, concentración de sólidos, etc.

 Importancia de la medición en línea en tratamiento de aguas.

El principal objetivo de medir en línea es monitorear en tiempo real la variable lo que ayuda a realizar un seguimiento, y tomar acciones para mejorar el proceso, la ventaja es dejar de  depender de un muestreo manual y procesamiento por parte de un operario, esto elimina posibles errores en la toma de muestra, análisis de la muestra y registro del dato, además en algunos casos se evidencia un ahorro en insumos y mano de obra.  Es recomendable realizar un análisis económico para comparar los dos tipos (manual y en línea) y comprobar los costos de equipos de laboratorio más los reactivos químicos y la mano de obra para realizar el muestreo, frente a la inversión de un equipo de medición en línea.

¿Que compone un Analizador en Linea?

Monitor

Un equipo de medición en línea (analizador) se compone de dos partes una es el sensor que según el principio de funcionamiento mide la variable y una segunda que es el controlador o monitor, este elemento puede ser tan sencillo que solo indique en una pantalla el valor, o tan sofisticado que pueda ser capaz realizar control por medio de salidas eléctricas o electrónicas de comunicación para realizar una acción a través de otros equipos.

Con respecto al sensor se debe tener en cuenta donde es el mejor punto para realizar la medición y hacer  la instalación, puede ser un canal abierto, un tanque, una tubería donde el sensor esta directamente instalado realizando la medición, generalmente llamado in line o en linea, y  cuando es necesario instalar líneas de muestreo que llevan la muestra hasta el sensor, off line. El criterio de selección de uno o de otro depende de la aplicación, el tipo de sensor y de la velocidad de reacción del sistema a controlar. 

Al monitorear en línea la variable, es fácilmente relacionable con otra para ajustar su valor, un ejemplo típico es el monitoreo y control del pH, puedo medir con una sonda, y con el controlador enviar señales programables pulsos ó análogas de 4-20 mA hacia un elemento que realice una acción, generalmente una bomba dosificadora, la cual aumenta o disminuye la dosis de químico para que el parámetro se ajuste según el setpoint requerido en el proceso.

En un orden lógico, las variables a monitorear serán las que sean críticas en el proceso, o sea que la variación en ellas hará que el proceso sea afectado, bien sea por eficiencia en la operación o por calidad del producto.

Por ejemplo en una planta de tratamiento de agua proveniente de una fuente superficial (rio o quebrada), la calidad de la misma cambiará por los eventos asociados a su cauce, por ejemplo lluvias en zonas específicas lo cual aporta contaminantes diferentes según la zona, aporte de industrias aguas arriba, o de la estación predominante.  En verano aguas muy claras y en invierno aguas muy turbias.

La meta del tratamiento es quitar los contaminantes, los procesos de tratamiento están diseñados para ir retirándolos por medios físicos por tamaño así vemos una secuencia de procesos desde cribado para retirar solidos muy grandes, pasando por desarenadores, luego por un tratamiento físico químico (coagulación-floculación-clarificación), donde por medio de producto químicos se hace que se agrupen los sólidos coloidales y poderlos separar por decantación, el agua clarificada se lleva a filtros para seguir reteniendo las partículas más pequeñas, si el proceso lo requiere podría requerir ultrafiltración, y finalmente desinfección con cloro, el resultado:  Agua, sin sólidos y sin contaminantes, desinfectada disponible en tanques de almacenamiento para distribución.

En el proceso descrito vemos que en cada etapa es primordial tener información de la eficiencia del proceso y como lo hacemos midiendo las características que entran al proceso y las que salen.

En términos generales debería medir las variables claves en cada proceso, sin embargo en nuestra región no es posible tener los recursos para hacerlo y puede depender del grado de complejidad y el caudal a tratar, lo recomendable es comenzar por algo.

¿Por dónde comenzar la medición de variables en línea en una planta de tratamiento de agua?

Para comenzar, tener datos del proceso es esencial, por lo menos medir el caudal de agua que tratamos, las variables más representativas como turbiedad y pH a la entrada, y las variables de calidad a la salida como pH, cloro residual y turbiedad. Esto, considerando un proceso muy sencillo, pero en la medida que su complejidad aumente se requerían otras variables.

¿Para qué medir en línea?

Esta pregunta es muy importante y las respuestas pueden ser: para monitorear la variable, para llevar un registro histórico de la variable, o para realizar un lazo de control, o para llevar los datos a un centro de control y ser conectado a la red de informacion industria 4.0 o todas las anteriores.  La respuesta elegida dará lugar para definir tipos de datos, tipo de comunicación y finalmente la especificación de los equipos para que cumplan con la función, puede ser tan sencillo como solo un dato en una pantalla o tan complejo como trasmitir los datos en tiempo real a un sistema SCADA en un cuarto de control y trasmisión remota.

¿Que normas exigen medición en línea?

En Colombia, la Resolución 330 de 2017, expedida por el Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio, por el cual se adopta el Reglamento Técnico  para el sector de Agua potable y Saneamiento. RAS, en el Articulo 122 define: Instrumentacion y control en sistemas de potabilización. Los aspectos mínimos de calidad de agua y operación que se deben medir en la entrada y salida de la totalidad de unidades de la PTAP son: medición de caudal, turbiedad, color, temperatura, conductividad y pH. Además en la salida del sistema deberá medirse residual de desinfectante y en casos en los que aplique, el residual de los insumos químicos utilizados en el tratamientos”

Según la resolución anterior deberíamos medir en todos los procesos de la planta, lo que a mi juicio se puede volver innecesario debido a que en algunos procesos hay algunas características que no me cambian o no son significativas y no se justifica medirlas,  el caso de la temperatura, o el caso de la conductividad en el proceso de filtración.

Conclusiones:

  • Conocer las variables claves para medir y controlar en cada una de las partes del proceso.
  • Iniciar la implementación viendo el proceso como un todo (entrada y salida)
  • Delimitar alcance de la medición en línea, de tal forma que se pueda definir los requerimientos de comunicación, monitoreo y control o automatización.
  • Si es el caso para Colombia se debería implementar la medición en línea en todos los procesos

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