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Fase 1 – Recopilar información para la resolución del proyecto.

Roberto Antonio Valbuena Romero Carlos Eduardo Rengifo Malfer Manuel Mejia Hector Yesid Castelblanco Edwin Giovanny Medina

Grupo: 24

Tutor: Erik Miguel Barrios

Universidad Nacional Abierta y a distancia UNAD Escuela de Ciencias Básica Tecnología e Ingenierías Ingeniería Electrónica. Chiquinquirá 2019

Introducción. Mediante el desarrollo de las diferentes actividades planteadas, podemos conocer los diferentes conceptos de telecontrol aplicados a los procesos electrónicos, los cuales necesitan un adecuado manejo de las diferentes variables que están presentes en su proceso. La implementación de estas soluciones nos ayuda a desarrollar competencias en ambientes reales, en el estudio de las diferentes generalidades de los sistemas de comunicación y las normas que deben cumplir, se logrará conocer conceptos como topología y estándares de comunicación de datos, la identificación de los diferentes tipos de buses de campo, así como también la pirámide de automatización CIM profundizando sobre el nivel supervisorio y el funcionamiento de los controladores industriales, comprendiendo los elementos que intervienen en los sistemas SCADA y DCS Los adecuados manejos de esta temática nos ayudaran a desarrollar competencias pertinentes para emplearnos como futuros ingenieros.

Desarrollo de las actividades planteadas: o Resumen analístico de 5 artículos científicos en la tabla propuesta. Tabla 1. Resumen analístico de artículos científicos

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Carlos Eduardo Rengifo Monitoreo y automatización del proceso de bombeo y almacenamiento de agua potable aplicado a una Planta de Tratamiento de Agua. (Spanish) Calderon, C. A.1, [email protected] Cueva, Miguel1, [email protected] Cuenca, Nilvar1, [email protected] Honores, Alexis1, [email protected] Guaman, Danny1, [email protected] Jimenez, David1, [email protected] Ramirez, Cristian1, [email protected] Calderon, C. A. 1. cacalderon@utpl. edu. e., Cueva, M. macueva18@utpl. edu. e., Cuenca, N. nxcuenca@utpl. edu. e., Honores, A. aahonores@utpl. edu. e., Guaman, D. dfguaman3@utpl. edu. e., Jimenez, D. rdjimenez4@utpl. edu. e., & Ramirez, C. cramirez@utpl. edu. e. (2018). Monitoreo y automatización del proceso de bombeo y almacenamiento de agua potable aplicado a una Planta de Tratamiento de Agua. (Spanish). CISTI (Iberian Conference on Information Systems & Technologies / Conferência Ibérica de Sistemas e Tecnologias de Informação) Proceedings, 1–6. Retrieved from http://search.ebscohost.com.bibliotecavirtual.unad.edu.co/login.aspx?direct=true&db=aci &AN=134951403&lang=es&site=eds-live&scope=site CISTI (Iberian Conference on Information Systems & Technologies / Conferência Ibérica de Sistemas e Tecnologias de Informação) Proceedings; 2018, p1-6, 6p

http://eds.a.ebscohost.com.bibliotecavirtual.unad.edu.co/eds/detail/detail?vid=3&sid=cef 9fba4-2e66-434c-8980-3ed738f76571%40sdc-vsessmgr01&bdata=Jmxhbmc9ZXMmc2l0ZT1lZHMtbGl2ZSZzY29wZT1zaXRl#AN=13 4951403&db=aci Resumen del artículo: En las plantas de tratamiento de agua potable (PTAP), principalmente aquellas que están en la zona rural, sus operaciones de bombeo se realizan manualmente. Sin embargo, las consecuencias de un error humano en estas tareas, pueden ser: desperdicio del recurso vital y de energía consumida por el sistema de bombeo, y desabastecimiento desde la PTAP hacia los usuarios. Esto evidencia la necesidad de diseñar una arquitectura tecnológica, de bajo costo para la automatización del sistema de bombeo y almacenamiento de agua aplicado a PTAP. Como resultado del proyecto se desarrolló un prototipo con componentes electrónicos compatibles con el paradigma de IoT, y se lo aplicó en la etapa de purificación de la PTAP de la ciudad de Catamayo. Para evaluar el funcionamiento del prototipo del sistema de automatización, se realizó la obtención de datos de las variables de entrada/salida, durante 24 horas cada 6 segundos. Las variables simultáneamente adquiridas en pruebas de campo, fueron: estado del nivel mínimo, estado del nivel máximo, estado de activación de la bomba, y, el modo de operación manual/automático. Con las señales se pudo constatar la correcta lógica de accionamiento de la bomba y la alta eficiencia del sistema de comunicación.

Este articulo nos ayuda a identificar un problema similar al que se presenta en nuestro proyecto de ahí que este articulo sea de ayuda para lograr identificar varios conceptos y métodos a implementar y aterrizar algunas de nuestras ideas a proyectos ya implementados y de funcionamiento por otro lado este artículo no muestra cómo se implementar una solución con materiales conocidos y comerciales que podemos adquirir de forma fácil, por otro lado nos genera un acercamiento a la posible interfaz que va a manejar el usuario y cómo podemos generar un software útil para el operario . EL aporte de las referencias de los elementos usados no ayuda a conceptualizar algunos requerimientos que se encuentran explícitos, pero que muchas veces no dimensionamos en las ideas iniciales, este articulo también nos provee algunos algoritmos que podemos usar de referencia para ir planificación como funcionara nuestro proyecto

Malfer Manuel Mejia Artículo Diseño de una planta de tratamiento de agua potable para el municipio de Tipacoque, Boyacá Autor Cita bibliogr áfica

Duarte Chaparro, Camilo Esteban Guerrero Tarquino, Diego Arturo Duarte Chaparro, C. E., & Guerrero Tarquino, D. A. (2017). Diseño de una planta de tratamiento de agua potable para el municipio de Tipacoque, Boyacá. Retrieved from http://search.ebscohost.com.bibliotecavirtual.unad.edu.co/login.aspx?direct=true&db=eds bas&AN=edsbas.51362759&lang=es&site=eds-live&scope=site instname:Universidad Libre ; reponame:Repositorio Institucional Unilibre

Fuentes del articulo http://hdl.handle.net/10901/11177 URL Resumen del artículo: La siguiente investigación fue realizada en el municipio de Tipacoque que hace parte del departamento de Boyacá, se comienza la investigación en la planta de tratamiento de agua potable (ya obsoleta), con el fin de plantear una nueva PTAP para este municipio en conformidad con lo exigido en el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000) para este tipo de sistemas de tratamiento. La característica principal de este sistema de tratamiento es realizar el proceso de potabilización del agua de la quebrada el Verde, quitándole impurezas, sedimentos y demás factores que afecten la calidad del recurso hídrico. Este diseño se llevó a cabo con una serie de muestreos para calcular el Índice de Riesgo de la Calidad del Agua (IRCA), dichos muestreos fueron brindados por la Secretaria de salud de Boyacá y la empresa U.S.P Tipacoque de la mano con el Laboratorio de Análisis, adicional a estos muestreos se realizó pruebas de campo por parte de los autores del proyecto con el Multiparámetro marca Hanna con el fin de confirmar dicha información y así poder determinar los tipos de procesos que deberían efectuarse en el diseño de la planta. A través del diseño de la planta se presentaron inconvenientes ya que se dificulto el acceso a la información sobre las medidas de la planta obsoleta, sobre los procedimientos que se llevaban a cabo en ella y por ende no había información clara y veraz de la calidad del agua que se le brindaba al municipio El principal aporte que nos genera este artículo es el establecimiento de las normas de calidad que debe cumplir el proyecto con lo cual nosotros también debemos estar comprometidos por que el cliente va

a usar nuestro sistema para lograr cumplir con estos parámetros en este caso, el articulo pretende mostrarnos como las PTAP del municipio ya no cumple con los índices de calidad y como mejorarlos, este estudio realizado también nos muestra las características físico químicas del agua, teniendo en cuenta algunas propiedades lo cual también nos permite prepara nuestro sistema para estar sometido a estas condiciones como es la turbulencia, pH, alcalinidad, acidez, materia orgánica, las cuales debemos manejar con nuestro sistema y así lograr un adecuado control es decir que la implementación que se haga debe estar preparada para soportar cualquiera de estas características, nos presenta los niveles de complejidad de la implementación los cuales también nos interesan así como el periodo de duración de la implementación del diseño para el cual también debemos estar preparados, así como para la actualización constante del sistema y no dejar que se vuelva obsoleto

Artículo Autor Cita bibliográfica

Fuentes del articulo

Hector Yesid Castelblanco Caro An Efficient SCADA System Designed for Water Treatment Plants Ioan - Dragoş Deaconu1 , Aurel - Ionuţ Chirilă1 , George - Alexandru Smeu1 , Constantin Ghiţă D. Deaconu, A. Chirilă, G. -. A. Smeu, C. Ghiҭă and V. Năvrăpescu. (2019). An Efficient SCADA System Designed for Water Treatment Plants. Paper presented at the Proceedings 11th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE), pp. 1-4. doi: 10.1109/ATEE.2019.8725005 Retrieved from www.scopus.com SCOPUS

https://www-scopuscom.bdigital.udistrital.edu.co/record/display.uri?eid=2-s2.085067429902&origin=resultslist&sort=plff&src=s&st1=scada+water+treatment&st2=&sid=a1e0f32993defc8ab 5fcd1f1cd31fdac&sot=b&sdt=b&sl=36&s=TITLE-ABSKEY%28scada+water+treatment%29&relpos=7&citeCnt=0&searchT erm= Resumen del artículo: El sistema descrito en este artículo es responsable de la adquisición remota de datos a través del Protocolo de control de transmisión Modbus (TCP), sin involucrar un dispositivo de adquisición de datos, como un controlador lógico programable (PLC). La interpretación y el almacenamiento de datos se realizan únicamente mediante software, y la visualización de datos se realiza utilizando cualquier terminal fijo o móvil, ya que solo se trata de consultar una base de datos de lenguaje de consulta estructurado (SQL). Por lo tanto, el uso de cualquier otro equipo periférico, el factor humano en los bucles de adquisición de datos, la incertidumbre del estado del equipo se elimina y se reducen los errores dentro de los bucles de control.(TRADUCIDO) La descripción realizada sobre la implementación de múltiples sistemas de adquisición en una sola aplicación es de gran aporte ya que se puede ver el proceso planteado en más de un dispositivo de adquisición ya sea por etapa del proceso o por secciones de las etapas, esto lo realizaron con el propósito de reducir al máximo la interacción de los operarios con los lazos de proceso, el documento presenta la solución propuesta constituido por tres ventanas la ventana de ingreso o log-in, la ventana de datos en tiempo real y la ventana de base de datos. Para la comunicación con los diferentes URL

dispositivos se tienen los autores implementaron el protocolo de comunicaciones MODBUS por lo cual el SCADA debe poder adquirir estas variables y presentarlas en este caso en manera de tabla lo cual es un parámetro importante a la hora de seleccionar el software en el cual se realiza el proyecto, otro aporte significativo es la implementación de MySQL ya que mantener una base de datos es de gran importancia para los procesos de cualquier tipo, tanto a nivel técnico como administrativo.

Edwin Giovanny Medina Sistema inalámbrico para control y monitoreo de la planta de tratamiento de Artículo agua potable del Cantón Baños Altamirano Meléndez, Santiago Mauricio Autor Chico Analuisa, Luis Enrique Cita bibliográfica Analuisa, C., & Enrique, L. (2015). Sistema inalámbrico para control y monitoreo de la planta de tratamiento de agua potable del Cantón Baños (Bachelor's thesis, Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones). Fuentes del Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería en Electrónica y articulo Comunicaciones http://repositorio.uta.edu.ec/handle/123456789/8602 URL Resumen del artículo: El presente proyecto se enfoca en el diseño e implementación de un sistema de control y monitoreo inalámbrico para la Planta de Tratamiento de agua potable del cantón Baños, en el desarrollo de la investigación se propuso un sistema SCADA como solución al problema planteado. El proceso consta de tres etapas que son: Captación, Tratamiento y Distribución del agua, cada etapa es controlada por un PLC el mismo que recibe información de parámetros como nivel, caudal y turbidez del agua, desde sensores colocados en todo el sistema. Dependiendo del valor de estos parámetros el PLC envía información hacia electroválvulas colocadas en cada etapa, las mismas que se abrirán o cerrarán en relación a las condiciones inicialmente establecidas. Este proceso se puede realizar local o remotamente, ya que los PLCs se comunican permanentemente por intermedio de un sistema de Radioenlaces, que permite monitorear en tiempo real todas las etapas del sistema de tratamiento. Cada PLC está conectado a una pantalla HMI, la misma que detalla el estado del sistema, de la comunicación, la posición de electroválvulas y sensores. Lo que permite a los operadores distribuir el agua desde un HMI de una manera eficiente. Esta tesis es un trabajo mucho más elaborado que los otros que hemos consultado, nos genera ya una fundamentación teórica de los sistemas de comunicación, de algunas de las de las tecnologías de comunicación inalámbrica, del desarrollo de sistemas de control y adquisición de datos así como también el establecimiento de sus componentes tanto del sistema de control como del sistema de tratamiento de agua así como una investigación de los diferentes métodos análisis que se puede implementar en la posible solución de nuestro proyecto, También nos da más información acerca de los módulos de HMI(Interfaz Hombre-Máquina). También nos aporta varios datos reales recolectados por el investigador, estos son referentes al funcionamiento tradicional de las platas de tratamiento y de su proceso de forma muy detallada con medidas y método que emplean para su uso, así como también nos muestra de forma clara los posibles actuadores a intervenir en el proceso de control.

La implementación de diferentes diagramas donde podemos comprender el funcionamiento de la solución y la cual nos puede dar base para el desarrollo de nuestro proyecto, así como una descripción detallada de como implementaron el sistema de comunicación de la red de la plata de tratamiento. Y más allá de toda la información teórica es como muestran ya la implementación realizada basada en la teoría mostrada anteriormente con los diferentes elementos usados y sus referencias y condiciones de uso, así como también los softwares de adquisición de datos y trasmisión.

Roberto Antonio Valbuena Romero Automatización de procesos de tratamiento de agua y mejora del Artículo SCADA de la planta de tratamiento Puengasí EPMAPS Vásconez Endara, Gustavo Patricio Autor Zurita Armendáriz, Daniel Mauricio Vásconez Endara, G. P., & Zurita Armendáriz, D. M. (2016). Cita bibliográfica Automatización de procesos de tratamiento de agua y mejora del SCADA de la planta de tratamiento Puengasí EPMAPS (Bachelor's thesis, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Carrera de Ingeniería en Electrónica, Automatización y Control.). Tesis - Carrera de Ingeniería en Electrónica, Automatización y Fuentes del articulo Control http://repositorio.espe.edu.ec/handle/21000/11342 URL Resumen del artículo: La calidad del agua para consumo humano depende de varios factores dentro del tratamiento del agua el cual empieza desde la toma de agua, la cual puede ser desde ríos, lagunas, entre otras fuentes, para luego pasar por varios procesos que permitan la separación de toda clase de partículas y bacterias del agua para garantiza su potabilización y distribución para el consumo de la población. El presente proyecto se realiza sobre varios procesos de la planta de tratamiento Puengasí de la empresa EPMAPS, la cual es la encargada del suministro de agua potable al 35% de la población del Distrito Metropolitano de Quito. Entre los procesos que se intervienen en este proyecto de grado son: proceso de elaboración de polímero, proceso de dosificación de sulfato de aluminio y el proceso de clarificación, los cuales son de gran importancia para que se garantice la calidad del agua producida para el consumo. La automatización de los procesos intervenidos en este proyecto permitirá el control y supervisión de los mismos desde un solo lugar, lo cual permite a los operadores de la planta tener un ahorro de tiempo en el control y supervisión de cada uno de estos procesos, evitando posibles daños en los equipos, causados muchas veces por el incorrecto accionamiento manual de estos. Todos estos procesos intervenidos están reunidos en un solo SCADA, permitiendo el control y supervisión de forma remota desde una interfaz HMI, con datos reales y actuales de cada uno de estos procesos. El aporte más importante es como hacen la relación entre la pirámide CMI y el proyecto desarrollado lo cual nos ayuda mucho en la identificación de conceptos y también nos permite detectar el ciclo de vida de un HMI, también nos muestra los factores humanos y de comunicación industrial, así como el software programación RSLogix 500 donde se puede desarrollar el proceso, así como nuevos

diagramas de flujo de posible proceso a desarrollar como también diagramas del P&ID del proceso y los problemas de operación que se nos puede presentar detallados de una forma más detallada. Nos muestra también la conexión la conexión detallada de los equipos usados y cómo interactúan entre sí, así como sus especificaciones técnicas de uso de cada equipo y nos muestra más detalladamente como iniciar y diseñar una interfaz gráfica que se le va a presentar al usuario también nos muestra cómo establecer los parámetros que este debe cumplir en cuanto a accesibilidad e interacción

o Ficha consolidación de entrevistas y archivo de la entrevista (Podcast o video) Tabla2. Ficha para diligenciar entrevista Ficha Consolidación Entrevista Juliana Andrea Antonio Beltran Nombre del profesional Estudiante de último semestre de Ingeniería ambiental Profesión La estudiante ha realizado varias prácticas y visitas a plantas de Experiencia tratamiento de agua potable, así como también se encuentra desarrollado su pasantía con una entidad que está a cargo de la supervisión y vigilancia de una plata de tratamiento de agua para una pasteurizadora. Principales Ideas que le aportan al proyecto Lo compartido por la entrevistada fue de gran ayuda para comprender el funcionamiento del proceso de la planta de tratamiento de agua potable debido a que nos contó el paso a paso de cada uno de los procesos que se desarrollan en este tipo de plantas, también nos dio a conocer causas de posibles fallas en los métodos tradicionales de funcionamiento como el ingreso de material de gran tamaño a la planta los cuales pueden causar daños en la estructura y en los equipos de operación. Por otro lado, también nos manifiesta que uno de los errores más cometidos, es el error en la dosificación de la cantidad de coagulante para la clasificación del agua bruta, el cual permite que los coloides se sedimente y posteriormente se aplica un polímero que permite mejorar la adición de las partículas finas formando unos fóculos que por su peso se van a sedimentar. Por otra parte, también nos manifiesta que en el proceso se debe tener especial cuidado con los residuos de esta sedimentación en este caso lodos, los cuales deben ser constantemente retirados de los tanques para evitar que estos se llenen de material innecesario en el proceso. Una de las falencias detectadas en los procesos tradicionales de manipulación de PTAP es el inadecuado suministro de cloro para la fase de desinfección, esto se debe a que no se tiene en cuenta el caudal que se va a desinfectar. Manifestándole el posible funcionamiento del proyecto a desarrollar nos muestra gran entusiasmo con la idea de tener sistemas de alerta para niveles altos y bajos en los tanques debido a que si se presentan desbordamientos el líquido se desperdiciará un impacto ambiental considerable, así como si se presentan niveles bajos se puede ver truncado el proceso de potabilización causando una merma total en el desarrollo del proceso.

Evidencia de la entrevista: Entrevista realizada a Juliana Antonio: https://drive.google.com/file/d/1Ni9oL9Np9wBUif9iYIFkPRBXQWFPl3_W/view?usp=sharing

o Diagrama de bloques de la planta de tratamiento de agua potable

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Calderon, C. A. 1., Cueva, M., [email protected], Cuenca, N., [email protected], Honores, A., [email protected], Guaman, D., [email protected], Jimenez, D., [email protected], et al. (2018). Monitoreo y automatización del proceso de bombeo y almacenamiento de agua potable aplicado a una planta de tratamiento de agua. (spanish)

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