• Author / Uploaded
• Amanda Mcknight

Citation preview

1

CONTROL DE ALMACENAMIENTO DE AGUA DE UNA CISTERNA EN HOGARES E INDUSTRIAS Espinosa Alvarado Marcelo Andrés1, Pazmiño Guerra Christian Ricardo2, Toaza Pomboza Lenin Bladimir3 Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería en Sistemas Electrónica e Industrial, Estudiates



Resumen— El presente proyecto consta de la aplicación de conocimientos de automatización para implementar un control del almacenamiento del agua en hogares e industria, con el fin de mejorar la calidad del agua utilizada para procesar alimentos y consumo humano, a través de sensores y actuadores tales como: electroválvulas, phi metros, sensores de nivel, entre otros. Se presenta el desarrollo de una programación en el software LAbVIEW y la implementación física del sistema, lo que permite constatar el funcionamiento del mismo, hasta llegar a conclusiones concretas acerca del sistema desarrollado. Índice de Términos—Rotación agua Estancamiento agua, Calidad agua en cisternas,

cisterna,

I.INTRODUCCIÓN Los países tienen legislaciones relacionadas con las aguas de consumo humano, las que sirven para determinar las responsabilidades de los distintos sectores involucrados en la producción y distribución del agua potable o agua de bebida (términos equivalentes), de su monitoreo y de su control (oms, 1993). Cada país cuenta con reglamentaciones que definen qué se entiende por agua potable; es decir, los patrones que se deben seguir para que la misma sea inocua para la salud humana. en el caso del ecuador, contamos con el tratado unificado de legislación ambiental secundaria (t.u.l.a.s) que proporciona una guía para determinar los valores máximos permisibles para los diferentes usos del agua sin que este recurso pueda significar riesgo para la salud. Según dueñas y cisneros (2007) se entienden por agua para consumo humano y uso doméstico aquella que se emplea en actividades como:



1. bebida y preparación de alimentos para consumo 2. satisfacción de necesidades domésticas, individuales o colectivas, tales como higiene personal y limpieza de elementos, materiales o utensilios; y, 3. fabricación o procesamiento de alimentos en general. 4. realizar el análisis de otros parámetros importantes para la calidad del agua de consumo humano.

La calidad del agua es representada por características intrínsecas generalmente mesurables de naturaleza física, química y biológica. estas características son mantenidas dentro de ciertos límites que viabilizan determinado uso. estos límites constituyen las normas legales de la calidad de agua (lópez, 2002). Existen algunos índices para determinar la calidad de agua, entre ellos el índice ica. esta herramienta fue desarrollada en 1970 por la “national sanitation foundation” (usa), y agrupa nueve parámetros que en conjunto permiten determinar el deterioro, tendencia, ó el buen estado de la calidad de agua para consumo humano. estos parámetros fueron seleccionados según los criterios de 142 especialistas (mitchell y stapp, 1993). El propósito del presente trabajo plantea los peligros que puede representar el almacenamiento del agua en hogares e industria, usualmente en tanques de reserva y/o cisternas. el agua al estar almacenada a condiciones no ideales puede sufrir variaciones, especialmente del ph, razón que puede desembocar en la industria como problemas en los procesos y productos elaborados y en los hogares en problemas de salud gástricos y dérmicos. La parte técnica consiste en la implementación de sensores en los lugares de almacenamiento de agua y electroválvulas en la acometida del establecimiento y salida de agua del lugar de almacenamiento, básicamente se plantea que el sistema realice lo siguiente: predeterminado ya un tiempo en el que por estudios realizados se sabe que el ph del agua cambiará tratar de que el agua almacenada sea utilizada de manera inmediata, cerrando el flujo de la acometida y abasteciendo al establecimiento con el agua almacenada, renovando la reserva de agua cada 2 o 3 días para evitar de igual forma lo antes mencionado, con lo que se daría solución a ciertos problemas de higiene y calidad del agua reales en el medio locaL..

2

II.

LA CALIDAD DEL AGUA

El PH en el agua El análisis más común que los científicos le hacen al agua para saber su calidad, es el de pH. pH quiere decir "potencial de hidrógeno" y los niveles son distintos en los diferentes tipos de agua. Para los peces y otros organismos acuáticos es importante que se mantenga el pH de los arroyos. Mantenerlo en el agua potable es importante para que los caños no se corroan. Actualmente, en todo el mundo hay preocupación por los efectos dañinos del ácido en el agua de la lluvia. Por lo tanto, entender cómo el pH afecta las fuentes del agua es un área de estudio importante [1]. A.

B. Afección del PH en el agua La Agencia de Protección del Ambiente de los Estados Unidos recomienda que el agua potable tenga un pH de entre 6.5 a 8.5. El agua dura, o el agua con un pH alto contiene una gran concentración de minerales disueltos. Aunque es sana para el cuerpo, los minerales como el calcio pueden causar problemas con su posicionamiento en superficies de cerámica y por su gusto agrio. Los depósitos minerales en las bañeras y los dispositivos del hogar pueden dejar residuos en escamas. El agua suave, o con bajo pH, tiende a llevar grandes concentraciones de metales como el manganeso y hierro. Estos metales pueden ser potenciales corrosivos de los caños en las casas antiguas [1] C. Características del agua Las aguas destinadas para consumo humano no deben tener organismos, sustancias químicas, minerales o impurezas que puedan causarnos enfermedades. El agua posee características físicas, químicas y bacteriológicas que definen su calidad. Para purificar o potabilizar el agua es necesario someterla a uno o varios procesos de tratamiento dependiendo de la calidad del agua cruda. Estos procesos son: la clarificación, la filtración y la desinfección. Para llevarlos a cabo consulte al técnico de saneamiento de su municipio o de las entidades encargadas [2].

D. Enfermedades de origen hídrico Cuando tomamos agua sin tratar (cruda o impotable) pueden surgir muchas enfermedades, a las que se denomina enfermedades de origen hídrico y que son causadas por virus, bacterias o parásitos que se multiplican en aguas mal almacenadas, sin tratamiento, o por prácticas higiénicas deficientes. En general, las enfermedades de origen hídrico son causadas principalmente por: 1. Utilizar agua de mala calidad. 2. Un mal almacenamiento del agua. 3. Servicio de agua no continuo y malos hábitos de higiene [2]. III. TANQUES DE ALMACENAMIENTO Una cisterna o tanque de almacenamiento es un depósito que se utiliza para almacenar agua. También se denomina cisterna a los depósitos usados para contener líquidos, generalmente agua, y a los vehículos que los transportan (camión cisterna, avión cisterna o buque cisterna). Como almacenan agua para uso o consumo humano, es rigurosamente indispensable realizar la limpieza de las cisternas con regularidad. El agua es un vehículo idóneo para bacterias y para cualquier agente toxico, razón por la cual debemos mantener estos depósitos de agua limpios y en perfectas condiciones, lo que preservará tu salud y la de tu familia. Se considera que el agua está estancada si ha estado en reposo por más de una semana, con lo cual ya NO es apta para el consumo humano. Dicha agua debe desecharse dándole un uso alternativo, como regar prados y jardines, lavar pisos, autos y mascotas, etc. Como consecuencia de falta de limpieza en las en interior de las cisternas, se generan enfermedades gastro-intestinales e infecciones en la piel [4]. IV. EVITACIÓN DEL ESTANCAMIENTO Como ya se mencionó anteriormente el agua se estanca si se mantiene sin circulación más de una semana. Por lo tanto se puede realizar el control para que se utilice el 99% del agua dentro del rango

3

de siete días, para este caso se realiza el control de la bomba cada 3 días. Es necesario también optimizar la utilización de la electrobomba, pues esta recurre a la utilización de electricidad, lo que aumenta costos de facturación en la empresa de suministro eléctrico. Por lo tanto para evitar que esto ocurra, se debe tener como primera variable el consumo diario de la o las viviendas. Si el consumo diario de la vivienda es de 200 litros, para los tres días se necesitan 600 litros de agua; es decir la electrobomba se activará cada tres días, permitiendo el paso de 600 litros de agua [5]. DIFERENCIA DE UN SISTEMA CONVENCIONAL CON EL PROPUESTO V.

En un sistema de llenado convencional, cuando se vacía la cisterna se activa la bomba y llena la cisterna completamente, si tomar en cuenta el factor tiempo, pues la vivienda puede consumir toda el agua de la cisterna en un promedio mayor a siete días para lo cual ya estaría estancada y sería riesgoso para su consumo.

Y el panel frontal queda estructurado de la siguiente manera:

Ilustración 2. Panel frontal (LabVIEW) de la programación desarrollada

Después de esto se procede a realizar la estructura física, es decir la maqueta para comprobar el funcionamiento del circuito.

En este sistema cuando el agua de la cisterna se ha acabado, se vuele a llenar pero solamente con la cantidad necesaria para el consumo de los tres días en base al consumo diario de la vivienda. VI. DESARROLLO DEL SISTEMA El sistema propuesto se desarrolla con la ayuda del software LAbVIEW, para lo cual se desarrolla la una programación en el diagrama de bloques:

Ilustración 1. Diagrama de bloques (LabVIEW) de la programación desarrollada

El software recibe una señal por el puerto serial desde el programa ARDUINO, pues LabVIEW no tiene las librerías necesarias para trabajar con el módulo del sensor de la electrobomba utilizada.

Ilustración 3. Esquema del sistema

VII. CONCLUSIONES Se desarrolló el sistema de control de agua para evitar el estancamiento de la misma en una cisterna tanto hogareña como industrial, en base al consumo diario. La diferencia del sistema propuesto con uno convencional se da en qué; el convencional cuando se vacía la cisterna, se vuelve a llenar completamente, en cambio en el propuesto, cuando se vacía la cisterna se llena solamente con la cantidad necesaria para el consumo de un rango menor a siete días evitando que el agua se estanque. Se implementó una interfaz gráfica que permite al

4

usuario la visualización y control del sistema propuesto, para facilitar su uso, en el cual la única variable directa es el consumo diario de agua.

REFERENCIAS

[1] J. Dueñas y C. Cisneros, Legislación Ambiental Control de Contaminación., Quito, 2007. [2] EPA, «Agencia Protección Ambiental de lso Estados Unidos,» Octubre 2003. [En línea]. Available: http://www.epa.gov/safewater/wot/pdfs/book_waterontap_ene spanol_full.pdf. [Último acceso: 29 Enero 2015]. [3] M. López, Manual de muestreo, EMAAP-Q, 2002. [4] OSM, Directrices de la OMS para la calidad del agua potable, 1993. [5] J. Rizzardo, «eHow en Español,» eHow, [En línea]. Available: http://www.ehowenespanol.com/afecta-ph-aguainfo_101407/. [Último acceso: 30 Enero 2015].