2-filosofia de operacion

Elaboración del Expediente Técnico y la Ejecución de Obra “Ampliación y Mejoramiento de los Sistemas de Agua Potable y Alcantarillado para el Esquema Pariachi, La Gloria, San Juan, Horacio Zevallos y Anexos”PTAR SANTA CLARA – MEMORIA DESCRIPTIVA

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE SANTA CLARA – FILOSOFÍA DE

OPERACIÓN

__________________________________________________________________________________CONSORCIO LA GLORIA


ÍNDICE

1 Objetivo de este documento

2 Breve descripción del proceso2.1.1 Área 100 PretratamientoSubárea 110: Obra de LlegadaSubárea 120: RejasSubárea 130: Medidor ParshallSubárea 140: DesarenadoresSubárea 150: Control de Olores2.1.2 Área 200: Tratamiento BiológicoSubárea 210: Reactores BiológicosSubárea 220: Cámara de distribución de los Sedimentadores SecundariosSubárea 230: Sedimentadores secundariosSubárea 240: Cárcamo de bombeo de lodos de RetornoSubárea 250: Sopladores2.1.3 Área 300: Tratamiento TerciarioSubárea 310: FiltrosSubárea 320: Caseta de CloraciónSubárea 330: Canales de Contacto con CloroSubárea 340: Descarga2.1.4 Área 400: Tratamiento de LodosSubárea 410: EspesadoresSubárea 420: Bombeo de Lodos EspesadosSubárea 430: Deshidratación de Lodos2.1.5 Área 500: InterconexionesSubárea 530: Bombeo de Drenaje InternoSubárea 540: Red de Agua de Servicio

3 Capacidad, rendimiento y flexibilidad de la PTAR

3.1 Flexibilidad

4 Sistema de monitoreo y control del proceso

5 Área 100 Pretratamiento

5.1 Descripción del control automático de las bombas

5.2 Descripción de permisivos y otras acciones en PLC:14

6 Área 200 Tratamiento biológico


6.2 Descripción de permisivos y otras acciones en PLC



7 Área 300 Tratamiento terciario


8 Área 400 Tratamiento de lodos


9 Área 500 Interconexiones y drenaje interno


9.2 Descripción de permisivos y otras acciones en PLC:

10 Filosofía de Operación de Grupo Electrógeno



1 OBJETIVO DE ESTE DOCUMENTO

El propósito de este documento es definir el comportamiento operacional de las nuevas instalaciones de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR), estableciendo lineamientos para su adecuada operación en situaciones normales y especiales.

Se identificará el efecto de las principales variables de operación en el tratamiento, indicando su funcionamiento asociado con los controles básicos del proceso para mantener los valores de las variables dentro de los intervalos de operación seleccionados para el proyecto. Este alcance se limita exclusivamente a las operaciones unitarias dentro del área asignada a la PTAR (límite de batería del proyecto).



2 BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

La PTAR está integrada por un pretratamiento seguido de un proceso biológico anóxico - aerobio y finalmente un tratamiento terciario consistente en filtración y cloración. A este tren se integra también un sistema control de olores en el área de pretratamiento y un sistema de acondicionamiento de lodos en exceso generados en la etapa biológica.

Las áreas de proceso que integran el tren de tratamiento son las siguientes:

2.1.1 Área 100 Pretratamiento

Subárea 110: Obra de Llegada

Subárea 120: Rejas

Subárea 130: Medidor Parshall

Subárea 140: Desarenadores

Subárea 150: Control de Olores

2.1.2 Área 200: Tratamiento Biológico

Subárea 210: Reactores Biológicos

Subárea 220: Cámara de distribución de los Sedimentadores Secundarios

Subárea 230: Sedimentadores secundarios

Subárea 240: Cárcamo de bombeo de lodos de Retorno

Subárea 250: Sopladores

2.1.3 Área 300: Tratamiento Terciario

Subárea 310: Filtros

Subárea 320: Caseta de Cloración

Subárea 330: Canales de Contacto con Cloro

Subárea 340: Descarga

2.1.4 Área 400: Tratamiento de Lodos

Subárea 410: Espesadores

Subárea 420: Bombeo de Lodos Espesados

Subárea 430: Deshidratación de Lodos



2.1.5 Área 500: Interconexiones

Subárea 530: Bombeo de Drenaje Interno

Subárea 540: Red de Agua de Servicio



3 CAPACIDAD, RENDIMIENTO Y FLEXIBILIDAD DE LA PTAR

Los caudales con los que fue diseñada la PTAR Santa Clara, son los siguientes:

Tabla 3.1. Caudales de diseño.Caudal Valor Unidad Valor Unida

dCaudal de diseño 437.81 L/s 37,826.78 m3/dCaudal máximo horario 1,024.48 L/s 88,515.07 m3/dCaudal máximo diario 569.15 L/s 49,174.82 m3/d

3.1 FLEXIBILIDAD

La PTAR está diseñada para operar 360 días al año, 24 horas por día.

Todo el caudal que se recolecte en la obra de llegada se criba y desarena. Los canales de pretratamiento mecánico cuentan con un canal by-pass con rejilla de operación manual, la cual podrá cribar el caudal en caso de que una de las cribas mecánicas salga de operación o exista un caudal pico de llegada.

En caso de un sobre flujo o falla en el equipo de bombeo existe un vertedor de demasías en el cárcamo de alimentación a reactores biológicos.

Existe un by-pass después del pretratamiento con el fin de sacar de operación el proceso biológico de la PTAR en caso de ser necesario, proporcionando al agua cruda como mínimo un pretratamiento tal y como lo marca la normativa peruana. La operación de la planta estará sujeta a las siguientes condiciones:

Tabla 3.2 Flexibilidad de la PTAR.Falla Respuesta

Falla de electricidad La PTAR contará con un Grupo Electrógeno que respaldará la operación del equipo que se considera crítico, mismo que está enlistado en el Indice de Motores del Proyecto (4H6125-PE-LE-000-003) en su edición más reciente. Del mismo modo contempla un Sistema de Red Ininterrumpida de Potencia UPS a fin de salvaguardar la operación continua de Sala de Control ( PC’s ) , Tableros Automatizados con PLC’s , Analizadores de Red y Equipos de Instrumentación de Campo .

Falla de aire Debe evitarse al máximo la falta del suministro de aire a la fase aerobia del tratamiento, ya que en caso de que el corte de energía eléctrica dure más que el tiempo que puede operar el grupo electrógeno, se puede implicar condiciones negativas para estos procesos.

Ampliaciones futuras En caso de que el cliente desee ampliar la PTAR, se tiene proyectado un área para tal fin siempre y cuando el flujo futuro no exceda el 50% del caudal de



diseño actual.

Nota: Los criterios completos de diseño y calidad del agua tratada son presentados en el documento titulado Bases de Diseño del proyecto (4H6125-PE-IE-000-001) en su edición más reciente.



4 SISTEMA DE MONITOREO Y CONTROL DEL PROCESO

La Planta incluirá un sistema de monitoreo y control del proceso, cuya arquitectura es la siguiente:

Nivel 1. Instrumentación y equipo en campo.Nivel 2. Control Lógico Programable (PLC).Nivel 3. Computadora y monitor (Interfase hombre-máquina, HMI)

El Nivel 1 representa los elementos primarios de medición y sus transmisores, los cuales están instalados tanto en equipo de proceso como en tubería, mientras que los elementos finales de control, como son válvulas de control, variadores de velocidad, bombas, etc., pueden estar montados en campo o en caseta de operación y control (por ejemplo en el Centro de Control de Motores o bien en un tablero dedicado de algún equipo mayor).

El Nivel 2 cuenta con el Control Lógico Programable (PLC) el cual consiste de una unidad de procesamiento, unidad de entradas y salidas, fuente de energía, así como de una unidad de programación y respaldo de datos.

El Nivel 3 representa el vínculo operador-proceso, el cual es el medio principal de operación y de conducción a los comandos del operador para el control del proceso. La interfase hombre-máquina (HMI) es un sistema basado en la estación de comunicación entre el sistema de visualización (SCADA) por computadora y el PLC, por medio del cual el operador tendrá una visión de lo que sucede en la planta. Las instrucciones a ejecutar por parte del PLC son insertadas en su memoria a través de un dispositivo manual, el que en este caso será un teclado de computadora.

Para este último nivel, debe incluirse funciones clave las cuales deben soportar como mínimo (por otros):

1. Selección de funciones en monitor (display) 2. Control del cursor3. Entrada de datos4. Selección de parámetros de proceso5. Indicación de alarmas6. Funciones de impresión7. Funciones de graficación8. Acciones de control programadas

Es importante mencionar que no se tendrá un control totalmente automatizado de la planta, ya que es imprescindible el recurso humano en ciertas secciones del proceso que necesitan



evaluarse mediante análisis de laboratorio. Estos aspectos serán analizados con más detalle en el Manual de Operación del proceso.

Como normas generales para efectuar los ajustes para la operación y control de la PTAR, deberán seguirse los siguientes lineamientos:

1. Deberá indicarse el estado de todo el equipo electromecánico que integra la PTAR.2. Los códigos de color sugeridos para indicación de estado de equipos serán: verde

operando, rojo fuera de operación y ámbar en falla.3. En general los equipos ubicados en campo contarán con un botón de paro de

emergencia, con las excepciones señalas en este documento.4. En general, los equipos tendrán botoneras de paro y arranque en campo sólo en el

CCM de la PTAR, con las excepciones específicamente señaladas en este documento o en aquellos casos en que el equipo suministrado por el fabricante y/o proveedor cuente con su propio panel de control dedicado.

5. Ningún equipo y su relevo deben arrancar o parar al mismo tiempo.6. Todo equipo de bombeo o agitación sumergible debe trabajar con una sumergencia

mínima que garantice que el cuerpo del equipo queda cubierto por el agua.7. Ninguna bomba debe operar en seco.8. Todo equipo mayor que esté controlado por un tablero de control dedicado o

propietario deberá poder conectarse al PLC para indicar al menos las señales de estado del equipo y las alarmas que se presenten.

A continuación se describen las acciones de operación y control específicas de cada área del proceso y que servirán para el diseño a detalle en el área de instrumentación y para la integración y programación del sistema de control por PLC.

Para indicaciones detalladas acerca de procedimientos operacionales, referirse al “Manual de Operación de la PTAR”.



5 ÁREA 100 PRETRATAMIENTO

Las variables asociadas al sistema de monitoreo y control del área de recepción agua cruda y pretratamiento se detallan a continuación:

Tabla 5.1. Monitoreo y control de equipos en área de pretratamientoÁREA 100- PRETRATAMIENTO

DTI SUB-ÁREA

SERVICIO VARIABLE

ELEMENTOS PRINCIPALES LOCALIZACIÓNCAMPO CCM PLC

01110

Cuchara bivalva (CBV-01)

Estado Botón de abrir/cerrarBotón de subir/bajarBotón de emergencia

XXX

01120

Compuerta de canales de pretratamiento(CTE-02A/B/C/D)

Estado Botón de subir/bajarBotón de emergencia

XX

01120 Compuerta de canal

bypass (CTE-03A/B)Estado Botón de subir/bajar

Botón de emergenciaXX

01 120

Reja mecánica mediana (RJM-01A/B)Transportador y compactador de sólidos medianos (TRH-01)

Estado Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorBotón de emergencia

(tablero)(tablero)

XX

01/02

120

Reja mecánica fina (RJM-02A/B)Sistema de limpieza de RJM-02A/B (SDL-01A/B)Válvula de agua de servicios a rejilla (FV.RJM-02)Transportador y compactador de sólidos finos (TRH-02)


(tablero)(tablero)

XX

01 130

Medición de caudal de agua cruda en canal Parshall (CMP-01)

Caudal Sensor de caudalIndicador de caudalTotalizador de caudal

XXX

XX

01 140

Compuerta de desarenadores (CTE-04A/B/C/D)


XX

01 140

Compuerta de bypass (CTE-01)


XX

ÁREA 100- PRETRATAMIENTO (CONTINÚA)DTI SUB- SERVICIO VARIABL ELEMENTOS PRINCIPALES LOCALIZACIÓN



ÁREA E CAMPO CCM PLC

01 140

Agitador para DTV-01A/B (AGV-01A/B)Compresor para DTV-01A/B (COM-01A/B)


(tablero)(tablero)

XX

01 140

Clasificador de arenas (CDA-01)

Estado Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorBotón de emergencia X

XX X

02 150

Extractores de atmósferas de pretratamiento (EXT-01A/B/R)

Estado Botones de paro y arranque Botón de emergencia X

X X

03 160

Cárcamo de ril crudo (CBC-01)

Nivel Sensor/transmisor ultrasónico de nivelIndicador de nivelControl de nivelAlarmas

X

XXX

03 160

Bomba de alimentación a reactor biológico (BSM-01A/B/C/D/R)

Estado

Temperat.HumedadPresión

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorBotón de emergenciaInterruptor de temperaturaInterruptor de humedadIndicador de presión

XXXX

XX

XX

01 160

Compuerta de entrada a CBC-01 (CTE-08)


XX

03 160

Polipasto para equipos de pretratamiento (PPE-01)

Estado Botón de abrir/cerrarBotón de izquierda/derechaBotón de emergencia

XXX

03 160Desengrasador (DSG-01A/B)

Estado Botones de paro y arranque Botón de emergencia X

X X

03 160

Compresor para bomba neumática (COM-03)

EstadoPresión

Indicadores de estado de motorInterruptor por alta/baja presiónIndicador de presión

XX

X

03 160

Bloqueo de aire a bombas para extracción de grasas (FV.BNM-01X)

Estado Interruptor abierto/cerradoIndicador de estado de la válvulaControl de tiempo

XXX

03 160

Tanque de almacenamiento de grasas (TAA-01/01R)

Nivel Sensor/transmisor ultrasónico de nivelIndicador de nivelAlarmas

X

XX

04 170

Compuerta de entrada a reactores biológicos (CTE-05A/B))


XX

El agua cruda que ingresa a la PTAR de Santa Clara llega a una obra de toma (ODE-01) en la cual una cuchara bivalva extrae los sólidos gruesos ahí retenidos cada1 a 4 horas, dependiendo del flujo que llegue a la planta. Esta operación se realiza en campo y no de



manera automática, ya que es necesaria la presencia de un operador para asegurar la correcta disposición de los sólidos.

En el pretratamiento existen tres tableros de control para los equipos mecánicos:

Tablero 1: Rejillas mecánicas gruesas (RJM-01A/B) Transportador/compactador de sólidos medianos (TRH-01)

Tablero 2: Rejillas mecánicas finas (RJM-01A/B) y Transportador/compactador de sólidos finos (TRH-02)

Tablero 3: Desarenadores tipo vórtex (DTV-01A/B). Incluye sus agitadores (AGV-01A/B) y compresores (COM-01A/B).

Los tableros de control mencionados anteriormente están ubicados en campo cerca del equipo correspondiente, y mandan señal al PLC para informar el estado del equipo; no obstante, en ningún momento estos equipos son comandados por el PLC.

En el cárcamo se alojan cuatro bombas centrífugas sumergibles (BSM-01A/B/C/R) para transferir el agua a los reactores biológicos.

El circuito de control de nivel en el cárcamo de bombeo está constituido por un sensor ultrasónico y transmisor electrónico de nivel el cual enviará una señal analógica al PLC, donde se tiene indicación del nivel en el cárcamo. La medición del nivel se asocia a interruptores de paro y arranque de las bombas, así como al accionamiento de alarmas en el PLC.

El cárcamo también cuenta con un sistema de discos para remover las grasas del agua pretratada (DSG-01A/B). Dos bombas neumáticas, controladas por el PLC con base en tiempo, succionan las grasas de los desengrasados para almacenarlas en unos tanques de 25 m3 (TAA-01/01R); estos últimos tienen un sensor de nivel para alarmar al operador cuando se hayan llenado. En este momento el operador tiene que cambiar manualmente el arreglo de válvulas con el fin de mandar la descarga de las bombas al otro tanque. Las grasas deben dejarse aproximadamente 10-12 horas en reposo para que el agua arrastrada por el desengrasador se acumule en la parte de abajo del tanque y eventualmente se pueda drenar, concentrando aún más las grasas extraídas.

Todo el pretratamiento está tapado con el fin de extraer las atmósferas y reducir los malos olores generados en esta zona. El área de control de olores está compuesta por cuatro biofiltros de composta que limpian la atmósfera en los canales de pretratamiento (BIO-01A/B) y la atmósfera del cárcamo de bombeo a reactores biológicos (BIO-02A/B). Un extractor manda las atmósferas a los primeros biofiltros, un segundo extractor de la misma capacidad envía las atmósferas a los segundos biofiltros, y así mismo existe un tercer extractor que podrá relevar a cualquiera de los dos equipos anteriores (EXT-01A/B/R).

Los biofiltros requieren que la composta siempre se mantenga húmeda, por lo tanto se esprea agua tratada proveniente del área de servicios auxiliares de manera automática,



abriendo o cerrando válvulas de dos posiciones de forma periódica según un programa configurado en el PLC.

5.1 DESCRIPCIÓN DEL CONTROL AUTOMÁTICO DE LAS BOMBAS

Tabla 5.2. Control por nivel en el cárcamo de bombeo a reactor biológicoEVENTOS

COTA Alarma por muy alto nivel

Arranque/paro

bomba BSM-01A

Arranque/paro

bomba BSM-01B

Arranque/paro

bomba BSM-01C

Arranque/paro

bomba BSM-01D

Alarma por muy bajo nive

lLSHH Alarma: 398.50 X

LSH Arranque: 398.20

Paro: 394.99

X

LSHL Arranque: 397.80

Paro: 394.59

X

LSLH Arranque: 397.40

Paro: 394.19

X

LSL Arranque: 397.00

Paro: 393.79

X

LSLL Alarma: 393.70 X

Las bombas del cárcamo de alimentación a reactores biológicos operarán con arranque y paro secuenciados.

5.2 DESCRIPCIÓN DE PERMISIVOS Y OTRAS ACCIONES EN PLC:

La medición del nivel debe estar referida preferentemente al nivel del fondo del cárcamo.

Debe existir opción de selección de operación manual/automático. En operación automática, las bombas deben alternarse en su funcionamiento. En operación automática, a falla de una bomba debe arrancar la otra si hay condición

de nivel necesario. Debe existir posibilidad de modificar el valor de los niveles de operación en el

intervalo establecido. La indicación de nivel deberá ser preferentemente en unidades de longitud (metros).



6 ÁREA 200 TRATAMIENTO BIOLÓGICO

Las variables asociadas al sistema de monitoreo y control del área de tratamiento biológico se detallan a continuación:

Tabla 6.1. Monitoreo y control de equipos en área de tratamiento biológicoÁREA 200- TRATAMIENTO BIOLÓGICO

DTI SUB-ÁREA

SERVICIO VARIABLE


04 210Reactor anóxico(RAX-01A/B)

Potencial redox

Sensor/transmisor de pot. redox Indicador de potencial redoxAlarmas de potencial redox

XXX

04 210

Agitador sumergible para reactor anóxico (AGH-01A/B/D)

Estado

Temperat.Humedad

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorBotón de emergenciaInterruptor de temperaturaInterruptor de humedad

XXX

XX

XX

04 210

Reactor aerobio(RAE-01A/B)

OD (Oxígeno disuelto)SS (Sólidos suspend.)

Sensor/transmisor de ODIndicador de ODAlarmas de ODSensor/transmisor de SSIndicador de SSAlarmas de SS

X

X

XX

XX

04 210

Bomba de recirculación interna (BAX-01A/B)

Estado

Temperat.HumedadPresiónVelocidad

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorBotón de emergenciaInterruptor de temperaturaInterruptor de humedadIndicador de presiónControl de velocidad

XXXX

XX

X

XX

X

06 220Medición de caudal a reactores biológicos(FE.CDD-02)


XXX

XX

06 220Compuerta a clarificadores sec.(CTE-06A/B)


XX

ÁREA 200- TRATAMIENTO BIOLÓGICO (CONTINÚA)DTI SUB-

ÁREASERVICIO VARIABL

EELEMENTOS PRINCIPALES LOCALIZACIÓN

CAMPO CCM PLC



06 230 Motorreductor del clarificador secundario (MRR-01A/B)

Estado

Torque

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorIndicador de torque del reductorInterruptor de torque Alarma de torque del reductorBotón de emergencia

(tablero)(tablero)(tablero)(tablero)(tablero)

X

XXX

X

06 240 Bomba de recirculación y purga de lodo aerobio (BCM-01A/B/AR/BR)

Estado

PresiónVelocidad

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorBotón de emergenciaIndicador de presiónControl de velocidad

XX

XX

X

XX

06 240 Medición de caudal en línea de recirculación de lodos (FE CDD-01)


XXX

XX

06 240 Medición de caudal en línea de purga de lodos (FE ESG-01)


XXX

XX

06 240 Regulación de caudal en línea de purga de lodos mediante válvula de control (FCV.ESG-01)

Caudal Control de caudal X

05 250 Sopladores de reactores aerobios (SOP-01A/B/C/D/R)

Estado

Presión

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorBotón de emergenciaIndicador de presión

XX

XX

XX

05 250 Sopladores de reactores aerobios con variador de frecuencia (SOP-02A/B)

Estado

PresiónVelocidad

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorBotón de emergenciaIndicador de presiónControl de velocidad

XX

XX

X

XX

X05 250 Bloqueo de descarga

de sopladores mediante válvulas de dos posiciones (FV SOP-0X)

Estado Interruptor abierto/cerradoIndicador de estado de la válvula

XX

El agua pretratada es bombeada a dos módulos biológicos independientes. Cada uno de ellos tiene un reactor anóxico seguido de un reactor aerobio. Los reactores anóxicos deben estar permanentemente agitados. Además de agua pretratada y recirculación de lodo activado, los reactores anóxicos reciben nitratos de una recirculación proveniente de los reactores aerobios. Las bombas axiales de recirculación instaladas en los reactores aerobios (BAX-01A/B) tienen un variador de frecuencia, el cual es controlado por la cantidad de nitratos detectados por los medidores de potencia redox localizados en los reactores anóxicos.

Por su parte, los reactores aerobios son aireados según la demanda de oxígeno disuelto que existe en un momento determinado. El circuito de control de oxígeno disuelto (OD) en los



reactores aerobios estará constituido por un sensor de OD y transmisor electrónico de OD el cual enviará una señal analógica al PLC, donde se tendrá indicación del OD en cada reactor aerobio. La medición del OD se asociará a interruptores de paro y arranque de los sopladores, así como al accionamiento de alarmas en el PLC.

En el PLC se programará un algoritmo que controle la velocidad de los sopladores que se regulará mediante la variación de la frecuencia en función de la demanda de oxígeno y el valor de ajuste (set point) que se programe en el PLC. Cabe aclarar que no todos los sopladores tienen variador de frecuencia; sólo dos de ellos (ver tabla 6.2).

Así mismo, el controlador de oxígeno disuelto podrá parar incluso los sopladores en caso de que la tasa de consumo de oxígeno sea muy baja. En este caso, existirán válvulas automáticas de dos posiciones que permitan la operación de uno u otro soplador después del paro.

En su caso, los clarificadores secundarios están dotados de un sistema de recolección de lodos en el fondo y natas en la superficie que es accionado por un motorreductor perimetral. Este elemento contará con un sensor de torque y alarma que interrumpirá la operación del motor en caso de que el torque exceda el valor de diseño del equipo. La señal de torque se enviará al PLC, el cual podrá mostrar este valor en todo momento, así como cualquier condición de alarma que se presente.

En el PLC se programará un algoritmo que controle la velocidad de las bombas de recirculación y purga de lodos aerobios mediante variadores de frecuencia que permita asociar su caudal de descarga respecto al caudal instantáneo de agua que está ingresando al cárcamo de alimentación a reactores biológicos. No obstante, se podrá tener la opción de que la selección de la velocidad de las bombas y por tanto el caudal de recirculación sea establecido manualmente por el operador.

Tanto el flujo de recirculación como el de purga en la descarga de estas bombas son medidos por medio de sensores magnéticos (FE CDD-01 y FE ESG-01). Existe una válvula de control en la línea de purga de lodo; el flujo de purga a la cual se trabaje dependerá de la concentración de sólidos suspendidos (y por lo tanto de lodos) que se tenga en los reactores aerobios; si se tiene lodo en exceso en el reactor entonces se purgará más y viceversa.



Tabla 6.2. Control por OD en el reactor aerobioOD FRECUEN-

CIA(Hz)

REACTOR RAE-01A REACTOR RAE-01B RELEVO(mg/L) SOP-

01ASOP-01B

SOP-02A

SOP-01C

SOP-01D

SOP-02B

SOP-01R

5.5 0 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF5.0 60 60 OFF OFF 60 OFF OFF R4.5 60 60 OFF OFF 60 OFF OFF R4.0 120 60 60 OFF 60 60 OFF R3.5 120 60 60 OFF 60 60 OFF R3.0 150 60 60 30 60 60 30 R2.5 155 60 60 35 60 60 35 R2.0 160 60 60 40 60 60 40 R1.5 165 60 60 45 60 60 45 R1.0 170 60 60 50 60 60 50 R0.5 175 60 60 55 60 60 55 R0.0 180 60 60 60 60 60 60 R

Notas: SOP-01A/B/C/D/R no tienen variador de frecuencia, SOP-02A/B sí tienen.


El cárcamo de lodos aerobios está conectado por la parte baja con el fondo de los clarificadores, por lo tanto el cárcamo como los clarificadores tendrán el mismo nivel y éste prácticamente permanecerá constante, es decir, funcionarán como vasos comunicantes.

No existe un sensor de nivel en el cárcamo de lodos aerobios, las bombas de recirculación y purga de lodos operarán de manera constante (sin paros ni arranques) a menos que el proceso biológico salga de operación. Aunque como ya se mencionó anteriormente, el flujo de descarga de las bombas podrá ser controlado por medio de un variador de frecuencia.


Debe existir opción de selección de operación manual/automático. En operación automática, las bombas de recirculación deben alternarse en su

funcionamiento. Se deberá programar en PLC un controlador para regular el flujo descargado por las

bombas BCM-01A/B/AR/BR por medio de la variación de frecuencia del motor. La frecuencia del variador de las bombas de recirculación nunca deberá ser inferior a

40 Hz, porque de lo contrario dichas bombas no se enfriarán convenientemente. La modificación de la frecuencia debe hacerse directamente en el variador de frecuencia correspondiente instalado en el CCM.

Debe existir posibilidad de modificar en pantalla el Set Point para el valor de caudal de descarga deseado en el intervalo comprendido entre 0.0 hasta 1403.0 m3/h.



La indicación de caudal deberá ser preferentemente en m3/h. La totalización del caudal deberá ser preferentemente en m3/d. Para los sopladores debe existir opción de selección de operación

manual/automático. En operación automática, los sopladores deben alternarse en su funcionamiento. En operación automática, a falla de un soplador debe arrancar el otro si hay condición

de OD necesario. Un soplador nunca podrá arrancar si la válvula de bloqueo de su descarga está

cerrada. Dos sopladores nunca podrán arrancar al mismo tiempo. En el PLC se programará un

tiempo de retraso entre arranques. Debe existir posibilidad de modificar el valor de los niveles de operación de OD en el

intervalo establecido. La indicación de OD deberá ser en unidades de mg/L. Se deberá programar en PLC un controlador para regular el flujo descargado por los

sopladores SOP-02A/B por medio de la variación de frecuencia del motor en función del OD medido en los reactores aerobios.

Debe existir posibilidad de modificar en pantalla el Set Point para el valor de frecuencia conjunta y por tanto velocidad de los sopladores, en el intervalo comprendido entre 60Hz y 180Hz.

La frecuencia del variador nunca deberá ser inferior a 30 Hz, porque de lo contrario el ventilador del motor de los sopladores no los enfriará convenientemente. La modificación de la frecuencia debe hacerse directamente en el variador de frecuencia correspondiente instalado en el CCM.

Debe existir posibilidad de modificar en pantalla el Set Point para el valor de OD de descarga deseado en el intervalo comprendido entre 0.0 hasta 10.0 mg/L.

El torque del motorreductor de los clarificadores deberá indicarse en N-m.



7 ÁREA 300 TRATAMIENTO TERCIARIO

Las variables asociadas al sistema de monitoreo y control del área de tratamiento terciario se detallan a continuación:

Tabla 7.1. Monitoreo y control de equipos en área de tratamiento terciarioÁREA 300- TRATAMIENTO TERCIARIO

DTI SUB-ÁREA

SERVICIO VARIABLE


07 310

Filtro de arena(FMM-01A/B/C/D/E/F)

Nivel Sensor/transmisor tipo varilla de nivelIndicador de nivelControl de nivelAlarmas

X

XXX

07 310 Bloqueo de entrada a FMM-01X mediante válvulas de dos posiciones (FV.1 FMM-01X)


XX

07 310 Control de velocidad de descarga de filtros mediante válvula de control autorregulable (FCV SOP-0X)

Estado Control del caudal X

08 310 Bomba de retrolavado de filtros(BCM-03/03R)

Estado

Presión


XX

XX

XX

07 310 Bloqueo de entrada de retrolavado a FMM-01X mediante válvulas de dos posiciones (FV.2 FMM-01X)


XX

07 310 Bloqueo de salida de retrolavado a FMM-01X mediante válvulas de dos posiciones (FV.3 FMM-01X)


XX

08 310 Compresor para retrolavado de filtros (COM-02/02R)

Estado

Presión


XX

XX

XX

ÁREA 300- TRATAMIENTO TERCIARIO (CONTINÚA)DTI SUB- SERVICIO VARIABL ELEMENTOS PRINCIPALES LOCALIZACIÓN



ÁREA E08 310 Bloqueo de entrada

de aire de retrolavado a FMM-01X mediante válvulas de dos posiciones (FV.4 FMM-01X)


XX

10 320

Sistema de dosificación de cloro (SDD-01)

Cárcamo de agua de servicios (CBC-04)Tanques de gas cloro (TAR-01A/B/C/D)

Polipasto para tanques de gas cloro (PEE-02)

AnálisisAlarmaPresiónCaudalEstado

AnálisisAlarmaPeso

Estado

Sensor/transmisor de cloro libreAlarma por alto cloro libreVálvula reguladora de vacíoVálvula controladora de cloroBotón de paro y arranque bomba boosterIndicador de estado bomba boosterBotón de emergencia bombaSensor/transmisor de cloro libreAlarma por alto cloro libreSensor/transmisor de peso de tanqIndicador de peso de tanques de cloroBotón de subir/bajar polipastoBotón de emergencia polipasto

X(tablero)

X(tablero)(tablero)

(tablero)XX

(tablero)X

(tablero)

XX

X

X

X

08 330Compuerta de tanque de contacto con cloro (CTE-07A/B/C/D)


XX

08 340Medición de caudal de agua tratada en canal Parshall (CMP-02)


XXX

XX

El agua tratada efluente del proceso biológico y que es el sobrenadante del clarificador secundario (CSS-01A/B), fluye por gravedad a un tren de seis filtros de arena. Los filtros de arena tienen la capacidad de filtrar el flujo promedio diario, en una condición tal que un filtro se encuentre fuera de operación y otro más se esté retrolavando; es decir, cuatro filtros de los seis disponibles pueden soportar todo el flujo de diseño.

El retrolavado se hace de manera automática con ayuda de un juego de válvulas eléctricas, una bomba de retrolavado y un compresor. El retrolavado siempre se hace con un filtro a la vez. A medida que cada filtro se va tapando debido a los sólidos que se remueven del agua, la válvula de control que se ubica a la salida se va abriendo con el fin de aumentar la velocidad de filtrado y compensar la caída de presión que provoca el efecto del taponamiento. Sin embargo, cuando la válvula de control a la salida del filtro está totalmente abierta, el taponamiento comienza a reflejarse en un aumento del nivel de agua dentro del filtro, lo cual es detectado por el sensor/transmisor de nivel, tipo varilla, que se encuentra dentro de cada filtro y el PLC manda la señal para que el filtro tapado se retrolave.



Después, el agua filtrada pasa por gravedad a dos tanques de contacto con cloro (TCC-01A/B) donde el agua es desinfectada con una disolución acuosa de gas cloro. El sistema de desinfección con cloro será suministrado en paquete por el proveedor y será controlado por la medición de cloro libre que se tenga a la salida de los laberintos de cloración, los cuales operan a flujo pistón. Aunque el sistema de desinfección tenga su propio sistema de control, mandará señal de estado de equipos y condiciones de alarma al PLC general.

El agua tratada fluye entonces a un canal abierto del tipo Parshall (CMP-02), donde el caudal tratado por la PTAR se mide instantáneamente y se totaliza para conocer la tendencia e historial de eventos en la PTAR asociados al caudal tratado.


Debe existir opción de selección de operación manual/automático. En operación automática, las bombas de ayuda (booster) deben alternarse en su

funcionamiento. Debe existir posibilidad de modificar el valor de cloro residual deseado en el intervalo

establecido. Debe existir posibilidad de modificar el valor de los niveles de operación en el

intervalo establecido. La indicación de nivel en los filtros deberá ser preferentemente en unidades de

longitud (metros). La medición en el canal Parshall del caudal de agua tratada deberá totalizarse y

guardarse en memoria.



8 ÁREA 400 TRATAMIENTO DE LODOS

Las variables asociadas al sistema de monitoreo y control del área de tratamiento de lodos se detallan a continuación:

Tabla 8.1. Monitoreo y control de equipos en área de tratamiento de lodosÁREA 400- TRATAMIENTO DE LODOSDTI SUB-



CAMPO CCM PLC09 410 Motorreductor del

espesador a gravedad (MRR-02A/B)

Estado

Torque

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorIndicador de torque del reductorInterruptor de torque Alarma de torque del reductorBotón de emergencia

(tablero)(tablero)(tablero)(tablero)(tablero)

X

XXX

X

09 420 Bomba de alimentación a centrífuga (BCP-01A/B/R)

Estado

Temperat.

Velocidad

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorBotón de emergenciaInterruptor de temperaturaRelevador de temperaturaControl de velocidad

XX

XX

XX

XX

X

09 430

Centrífuga de lodos (CEN-01)

Estado

Caudal

Velocidad

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorAlarmasBotón de emergenciaMedición de caudalIndicación de caudalControl de velocidad diferencial

(tablero)(tablero)(tablero)

XX

(tablero)(tablero)

X XX

09 430

Equipo de preparación de polímero para espesador (SPR-01A/B)

Estado

Caudal

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorMedición de caudalIndicación de caudal

(tablero)(tablero)

X(tablero)

XXX

09 430 Compuerta de tolva de lodos (CGE-01)

Apertura Botón abrir/cerrarBotón de emergencia

XX

El lodo aerobio de purga pasa por dos espesadores a gravedad, los cuales espesan el lodo de una concentración inicial 0.4% a una final hasta del 3%. Los espesadores a gravedad están dotados de un sistema de recolección de lodos en el fondo que es accionado por un motorreductor. Este elemento contará con un sensor de torque y alarma que interrumpirá la operación del motor en caso de que el torque exceda el valor de diseño del equipo. La señal de torque se enviará al PLC, el cual podrá mostrar este valor en todo momento, así como cualquier condición de alarma que se presente.



Sin embargo, dado que el lodo aerobio es fundamentalmente acuoso después del espesamiento (su concentración de sólidos es menor al 4%), es conveniente desaguarlo para manejar un menor volumen de lodos que facilite su transportación.

Esta función se realizará de manera automática por medio de una centrífuga decantadora (CEN-01), equipo suministrado por el proveedor en paquete conjuntamente con el equipo de dosificación de polímero, y cuyo control se encuentra en un tablero propietario dedicado. Este tablero sólo envía señal de estado al PLC general de la PTR.

El tablero de la centrífuga controla automáticamente la velocidad de rotación de un tambor rotatorio cerrado, así como la velocidad de rotación de un tornillo interno que evacua los lodos ya secos por la parte inferior (velocidad diferencial).

De esta manera se controla el grado de sequedad que se desea en el lodo por medio de un control especial del torque del equipo o bien la velocidad diferencial de rotación entre el tambor y el tornillo, así como del flujo de alimentación de lodo que es transferido desde el espesador a la centrífuga por medio de las bombas de cavidad progresiva (BCP-01A/B/R). Finalmente, el tablero controla la dosificación del polímero mediante una pequeña bomba peristáltica. El equipo de preparación de polímero SPR-01 está incluido en el paquete. La bomba peristáltica succionará polímero de un pequeño tanque de almacenamiento dedicado a este fin.

Conviene señalar que estas funciones de control están asociadas a la medición del flujo de lodo digerido que se envía desde el digestor a la centrífuga decantadora CEN-01. Este flujo es medido por medidor magnético y transmitido al autómata que controla el funcionamiento automático de la centrífuga.


Existe interruptor manual de paro/arranque. Existe indicador de estado del equipo. Existe indicador de la velocidad diferencial y/o torque de la centrífuga. Existe selector de operación manual/automática. Existe control automático del flujo de lodos digeridos a la centrífuga. Existe control automático del flujo de dosificación del polímero a la centrífuga. Existe control automático para el lavado del rotor con agua limpia.



9 ÁREA 500 INTERCONEXIONES Y DRENAJE INTERNO

Las variables asociadas al sistema de monitoreo y control del área de interconexiones y drenaje interno se detallan a continuación:

Tabla 9.1. Monitoreo y control de equipos en área de interconexiones y drenajesÁREA 500- INTERCONEXIONES Y DRENAJE INTERNODTI SUB-



CAMPO CCM PLC11 530 Cárcamo de drenados

(CBC-03)Nivel Sensor/transmisor ultrasónico de

nivelIndicador de nivelControl de nivelAlarmas

X

XXX

11 530 Bomba de drenado interno (BSM-02/02R)

Estado

Temperat.HumedadPresión

Botones de paro y arranque Indicadores de estado de motorBotón de emergenciaInterruptor de temperaturaInterruptor de humedadIndicador de presión

XXXX

XX

XX

11 540 Bomba de agua de servicios(BCM-02/02R)

Estado

Presión


XX

XX

XX

11 540 Hidroneumático para agua de servicios (HDN-01)

Presión Indicador de presiónInterruptor por baja/alta presión

XX

El agua proveniente de los retrolavado de los filtros vierte a un cárcamo de bombeo (CBC-03) donde una bomba sumergible en operación y otra en relevo (BSM-02) regresan el agua al inicio de la PTAR. Un circuito de control de nivel en el cárcamo está constituido por un sensor ultrasónico y transmisor electrónico de nivel el cual enviará una señal analógica al PLC, donde se tiene la indicación del nivel en el mismo. La medición del nivel se asocia a interruptores de paro y arranque de las bombas de drenados, así como accionamiento de alarmas en el PLC.

Adosado al tanque de contacto con cloro se encuentra otro pequeño cárcamo de bombeo (CBC-02) de nivel constante, del cual succionan un par de bombas centrífugas (BCM-02/02R) que envían una fracción del agua tratada a filtración con fines de reuso de esta agua en servicios auxiliares en la PTAR. Dicha bombas son de alta presión y alimentan a un tanque hidroneumático precargado (HDN-01) el cual mantiene presión constante a todas las áreas donde se usa el agua tratada.




Las bombas de agua de servicios serán controladas por la presión existente en el tanque hidroneumático, de esta manera cuando el agua de servicios en la planta se consuma hasta cierto nivel las bombas arrancarán para volver a suministrar el sistema con agua al flujo y presión de diseño de la planta.

Debido a lo anterior, las bombas de agua de servicios no serán controladas por el nivel dentro del cárcamo, aunque sí podrán parar como medida de emergencia en caso de que el nivel del espejo de agua sea bajo. Este nivel podrá ser medido por el sensor de flujo FE.CMP-02 ubicado en el canal de medición de agua tratada, ya que debido a la configuración de las estructuras el nivel de espejo de agua en el parshall y el tanque de agua tratada es el mismo.

Tabla 9.2. Control por nivel en el cárcamo de agua de serviciosCOTA Alarma por muy bajo

nivelLSLL Alarma y paro: 393.70 396.67

Por su parte, las bombas del cárcamo de drenados sí se controlará por nivel de la siguiente manera:

Tabla 9.3. Control por nivel en el cárcamo de drenadosCOTA Alarma por

muy alto nivelArranque

bomba BSM-02Paro bomba

BSM-02Alarma por

muy bajo nivelLSHH Alarma: 397.80 X

LSH Arranque: 397.45 X

LSL Paro: 396.10 X

LSLL Alarma: 395.90 X




La medición del nivel debe estar referida preferentemente al nivel del fondo del cárcamo de almacenamiento de agua.

Debe existir opción de selección de operación manual/automático. En operación automática, las bombas de agua de servicios deben alternarse en su

funcionamiento. En operación automática, a falla de una bomba debe arrancar la otra si hay condición

de nivel necesario. Debe existir posibilidad de modificar el valor de los niveles de operación en el

intervalo establecido. La indicación de nivel deberá ser preferentemente en unidades de longitud (metros).

10 FILOSOFÍA DE OPERACIÓN DE GRUPO ELECTRÓGENO

La norma peruana exige que toda agua vertida a cauce público haya sufrido al menos un Pre-Tratamiento. Por tanto, en una situación de emergencia el caudal de entrada a la PTAR no se va a tratar, sino que enteramente se desviará por el By-Pass general de planta ubicado después de los Canales de Pre-Tratamiento . Además que , considerar que va a coincidir con un corte de suministro , con una avenida máxima es demasiado conservador, por lo que sólo uno de los canales de Pre-Tratamiento se mantendrá en operación.

El agua que ya está en proceso aguas abajo del Pre-Tratamiento se tratará de la siguiente manera:

a. En los reactores se mantendrán en funcionamiento 2 sopladores pequeños así como la bomba de recirculación interna, para mantener las condiciones aeróbica y anóxica hasta que se retorne la energía.

b. Los Clarificadores y Espesadores de lodos se van a mantener sin energizar, puesto que lo único que ocurrirá será que aumentará el tiempo de retención y por tanto mejorará la sedimentación en ambos.

c. Las Centrífugas quedarán sin energizar puesto que no habrá entrada de lodos en éstas. Los lodos que se encuentren dentro de la centrífuga en el momento del cortequedarán almacenados hasta el retorno de la energía.

d. Los Filtros de arena y Sistema de Cloración quedarán sin energizar. El agua fluirá libremente por ambos hasta verter al canal de regadío.



Otros elementos que quedarán conectados al Grupo Electrógeno serán 50kW dealumbrado de emergencia en la planta, la totalidad del edificio administrativo (incluyendo sala de control) y finalmente los PLCs para evitar tener que reprogramarlos después.

La Sala de Control Local , Tableros Eléctricos con PLC’s , Equipos de Instrumentación de Campo y Analizadores de Redes Eléctricas , estarán respaldadas por un Sistema de Fuente Ininterrumpida UPS con el objetivo de asegurar la operación continua de la PTAR ante algún posible corte de fluido eléctrico ; el UPS soportará las cargas mencionadas por un tiempo adecuado hasta que el Grupo Electrógeno se estabilice , para que luego el Grupo asuma la totalidad de la Carga .

Debe entenderse que ante una situación de corte fluido eléctrico, los valores y/o parámetros de diseño de la PTAR (Caudal de Descarga Final) no se van a cumplir bajo esta condición de emergencia, ya que, como se mencionó anteriormente, los flujos se desviarán de tal forma que todo el caudal de ingreso será tratado por los canales de Pre-Tratamiento hasta el momento que se restablezcan las condiciones nominales de energía eléctrica

Los Equipos descritos en la sgte. Tabla , corresponden a las Cargas Críticas a fin de mantener la operación mínima necesaria de la PTAR , salvaguardando de este modo los alcances de Legislación y Normativa Peruana en temas de Saneamiento :



EQUIPOS CRITICOS SOPORTADOS POR GRUPO ELECTROGENO

TAG RELACIÓN DE

MOTORES

Potencia

unitaria (kw)

Potencia unitaria

(hp)

No. de Equipos Potencias

(hp) VOLTS Ampere Kilowatt

Op Res Op Res Op Res

RJM-01AReja mecánica mediana A 0.55 0.74 1.00 0.00 0.74 0.00 440.00 0.85 0.55 0.00

TRH-01Transportador y compactador de sólidos medianos 1.10 1.47 1.00 0.00 1.47 0.00 440.00 1.70 1.10 0.00

RJM-02A Reja mecánica fina A 0.25 0.34 1.00 0.00 0.34 0.00 440.00 0.39 0.25 0.00

TRH-02Transportador y compactador de sólidos finos 1.10 1.47 1.00 0.00 1.47 0.00 440.00 1.70 1.10 0.00

AGV-01A Agitadores para desarenador A 2.20 2.95 1.00 0.00 2.95 0.00 440.00 3.40 2.20 0.00

COM-01A Compresor para sistema air-lift A 11.19 15.00 1.00 0.00 15.00 0.00 440.00 17.29 11.19 0.00

CDA-01 Clasificador de arena 0.55 0.74 1.00 0.00 0.74 0.00 440.00 0.85 0.55 0.00

EXT-01A Extractor de atmósferas de pretratamiento A 3.73 5.00 1.00 0.00 5.00 0.00 440.00 5.76 3.73 0.00

EXT-01B Extractor de atmósferas de pretratamiento B 3.73 5.00 1.00 0.00 5.00 0.00 440.00 5.76 3.73 0.00

AGH-01A Mezclador para reactor anóxico A 11.19 15.00 1.00 0.00 15.00 0.00 440.00 17.29 11.19 0.00

AGH-01C Mezclador para reactor anóxico C 11.19 15.00 1.00 0.00 15.00 0.00 440.00 17.29 11.19 0.00

BAX-01A Bomba de recirculación interna A 4.85 6.50 1.00 0.00 6.50 0.00 440.00 7.50 4.85 0.00

BAX-01B Bomba de recirculación interna B 4.85 6.50 1.00 0.00 6.50 0.00 440.00 7.50 4.85 0.00

SOP-01A Soplador a reactor aerobio A 149.20 200.00 1.00 0.00 200.00 0.00 440.00 230.60 149.20 0.00

SOP-01C Soplador a reactor aerobio C 149.20 200.00 1.00 0.00 200.00 0.00 440.00 230.60 149.20 0.00


2-filosofia de operacion

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