Sistema de control de regulación de cloro residual en la etapa de desinfección de la planta de tratamiento de agua potable del río Nima

Abstract

La planta de tratamiento de potabilización de agua (PTAP) del río Nima, ubicada en el corregimiento de barrancas en palmira, valle del cauca. Cuenta con un sistema automático de control de cloro residual libre en la etapa de desinfección, el cual ajusta la dosis de desinfectante de oxidantes mixtos (MIOX) con datos históricos en función del caudal tratado. Sin embargo, esta estrategia ha demostrado ser ineficiente, llevando a la concentración de cloro libre residual a estar por fuera del rango de operación entre 1.2 mg/l y 1.3 mg/l, el cual garantiza agua de calidad y apta para el consumo humano, regulado por la resolución 2115 del 2007. En esta trabajo, se presenta el diseño y validación en simulación de una estrategia de control digital basada en modelos y una evaluación económica de la implementación de la misma. El sistema debe regular la concentración de cloro residual libre en la etapa de desinfección, al ajustar la dosis de desinfectante. Los tipos modelos dinámicos utilizados son los de proceso y espacio de estados (EE), los cuales son obtenidos y validados para los dos puntos de operación de demanda de agua (Alto y bajo caudal). El tipo de modelos seleccionado para obtener el controlador es el de procesos de segundo orden con polos reales y tiempo muerto, donde la ganancia y el tiempo muertos son actualizados para cada punto de demanda de agua, los cuales presentan tiempo muerto dominante. Para obtener el controlador, se utiliza la arquitectura del predictor de Smith, el cual elimina del polinomio característico el tiempo muerto dominante, permitiendo diseñar el controlador ignorando el tiempo muerto. Los controladores diseñados son el RST digital y PID con equivalente discreto, los cuales son obtenidos mediante el método de asignación de polos. Los cuales tiene un sobrepaso del 1.6 % y 2.16 % y tiempo de estabilización de 32 y 33 minutos. El controlador PID, es seleccionado debido compensa perturbaciones con una respuesta de control más suave de hasta de 0.5 mg/l, para ser evaluado. Los resultados muestran que para la transición de alta y baja demanda de agua, es necesario hacer pequeños cambios de caudal para evitar que el sistema se desestabilice, y así regular de manera gradual los cambios de materia orgánica debido al cambio de volumen a tratar. Por lo tanto, se concluye que es necesario actualizar el controlador acorde a los cambios de ganancia y tiempo muerto, para aumentar el rendimiento y evitar posibles inestabilizaciones del sistema. Por otro lado, la automatización de este proceso, permite recuperar la inversión en poco menos de 2,5 años.