instrumentacion

CAPTULO C.15 C.15. SISTEMAS DE INSTRUMENTACIN Y CONTROLC.15.1ALCANCEEn este literal se establecen los requisitos mnimos que deben presentar las plantas de tratamiento para tener un sistema de instrumentacin y control, que permita un adecuado y permanente control de la calidad del agua tratada y operacin de la planta. Se establece la clasificacin y descripcin de los sistemas, estudios previos, junto con los parmetros y controles operacionales de los mismos. Todas las normas son aplicables a los cuatro niveles de complejidad del sistema, a no ser que se especifique lo contrario. Se realiza un anlisis detallado de los equipos utilizados en la planta de tratamiento, lo cual no significa que todos estos equipos sean utilizados en la totalidad de la misma, sino que se regir de acuerdo a las tablas C.15.3 a C.15.6 para cada nivel de complejidad del sistema.

C.15.2GENERALIDADESLa planta de tratamiento debe ser analizada como un proceso total para el diseo del Sistema de Instrumentacin y Control, el cual debe aplicar instrumentos para visualizacin, registro y control, que deben permitir lograr los siguientes objetivos: 1. Operacin segura de la planta Mantener las variables de proceso dentro de los lmites seguros de operacin. Deteccin de situaciones peligrosas. Prevencin de procedimientos peligrosos de operacin. Anticiparse a condiciones particulares de operacin por medio del conocimiento oportuno de parmetros que incidirn en la operacin de la planta. Produccin de archivos histricos de datos de operacin de la planta que permitan anlisis o estudios posteriores tendientes a optimizar el proceso.

2. Tasa de produccin Mantener la disponibilidad y confiabilidad del servicio. 3. Calidad del producto Mantener la composicin del efluente de la planta dentro de los estndares de calidad especificados 4. Costos Operacin de la planta al menor costo posible, respetando las normas de calidad. C.15.2.1 Caractersticas generales

1. El sistema de supervisin y control tpico de una variable est compuesto de un sensor o transductor (elemento primario), un transmisor de seal, un controlador, un sistema de visualizacin y/o registro y un actuador. En la figura C.15.1 se presenta el esquema de un sistema de control tpico.

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RAS-2000. Sistemas de Potabilizacin

FIGURA C.15.1

Esquema de un sistema de control tpico

PUNTO DE CONSIGNA

ERROR

CONTROLADOR

MEDIDA Y TRANSMISION

ELEMENTO FINAL DE CONTROL

SALIDA DEL PRODUCTO VARIABLE REGULADA

PROCESO VARIABLE MANIPULADA

ENTRADA DEL PRODUCTO

PERTURBACIONES

Debe considerarse la distancia fsica entre el sensor primario, el transmisor y el elemento controlador, ya que a mayor distancia se crean problemas en la transmisin de seales entre los elementos del sistema. En plantas con niveles medio alto y alto de complejidad debe hacerse uso de Sistemas de Control Supervisorio y Adquisicin de Datos (SCADA) combinados con un sistema de control distribuido para monitorear y controlar los procesos (remitirse a las Normas Tcnicas ASTM D 3864-79 y D 5851-95), el cual ofrece excelentes resultados, reduciendo de manera apreciable los costos.

C.15.3CLASIFICACIN DE LOS SISTEMASLos niveles bajo y medio de complejidad deben tener un grado de instrumentacin manual suficientemente adecuado para controlar los procesos. Las plantas de tratamiento que se encuentren dentro de estos niveles y que tengan la suficiente capacidad econmica pueden implementar sistemas automticos de instrumentacin y control. Los niveles medio alto y alto de complejidad deben tener un nivel de automatizacin tal que de soluciones rpidas a problemas y permita los ajustes requeridos a variables del proceso que se necesiten modificar. Deben desarrollarse estrategias de control preparadas especialmente para controlar varias fases del proceso de la planta, tal como mantener flujos y niveles, operacin de filtracin y retrolavado, dosificacin qumica, floculacin, y disposicin de lodos. El sistema de automatizacin debe controlar acciones o eventos como arranque, parada, ajustes rpidos y secuenciales de bombas, sistemas transportadores y mezcladores y dems equipos determinantes en el funcionamiento del sistema, adems de la operacin de procesos continuos, tales como dosificacin de sustancias qumicas, filtracin, sedimentacin, desinfeccin y otros que existan en la planta de tratamiento. Debe desarrollarse un programa que permita optimizar el balance energtico de la planta de tratamiento. En caso de emplear algn sistema distinto a los mencionados en este ttulo, que sea susceptible a riesgo de la operacin del sistema, el diseador debe justificar a la Comisin Reguladora de Agua

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Potable y Saneamiento Bsico para su implementacin, para lo cual debe comprobar la eficiencia de dicho sistema, ya sea por resultados obtenidos a nivel internacional o nacional, por investigaciones, trabajos a nivel de laboratorio y/o planta piloto donde se demuestre su efectividad.

C.15.4ESTUDIOS PREVIOSDeben realizarse estudios de factibilidad para implantar los sistemas de instrumentacin y control que deben llevarse a cabo en los diferentes niveles de complejidad del sistema, estos estudios deben basarse en los siguientes criterios: Tipos de procesos implementados. La calidad del agua. Los caudales a tratar. La disponibilidad econmica de la entidad prestadora del servicio. Debe tenerse en cuenta que la inversin inicial en la instrumentacin y control debe ser mximo del 10%. Capacidad operacional (personal disponible).

Debe tenerse en cuenta la disponibilidad de energa elctrica, las facilidades de operacin y mantenimiento y todos los dems factores que puedan influir directa o indirectamente en el diseo, construccin y operacin de la planta. La finalidad del sistema de instrumentacin y control debe ser el de optimizar la operacin de la planta. Debe realizarse un estudio que justifique todos los sistemas de instrumentacin y control que sean necesarios para el buen funcionamiento de la planta de tratamiento.

C.15.5DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS Y EQUIPOSC.15.5.1 C.15.5.1.1 Instrumentacin primaria Analizadores

1. Cloro residual Existen diferentes tipos de analizadores: el amperimtrico, el voltamtrico, el polarogrfico, el potenciomtrico y el colorimtrico, unos miden solo cloro total, otros cloro libre y/o combinado como el amperimtrico. El uso de los analizadores automticos tiene dos ventajas principales: 2. pH El medidor de pH incluye un electrodo de proceso y un electrodo combinado para referencia. Debe considerarse como el parmetro ms importante para caracterizar y controlar los procesos de tratamiento, por lo cual debe disponerse de un sistema de medida del pH eficiente y que sea capaz de detectar pequeas variaciones. 3. Turbiedad Permite mantener un registro permanente de la concentracin de cloro residual del agua, lo que facilita la supervisin y control del proceso de desinfeccin. Hace posible la operacin automtica de los cloradores como se expuso anteriormente. Permite mantener un registro permanente de la concentracin de cloro residual del agua

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La medicin continua de la turbiedad por la falta de transparencia del agua debido a la presencia de partculas extraas debe realizarse por medio de analizadores de turbiedad como el equipo o Unidad Nefelomtrica de Turbiedad (UNT); otros son los analizadores pticos que deben usarse cuando se tienen concentraciones medias de slidos. Debe tenerse en cuenta que la unidad de medicin actual es el UNT. Cuando se trata de evaluar pequeos valores de turbiedad es preferible el uso de turbidmetros de diseminacin. 4. Aluminio residual El aluminio residual es una variable importante que debe determinarse en las plantas de tratamiento por los presuntos efectos sobre la salud humana que produce el mantener altos contenidos de aluminio en la red sobre la salud pblica y los problemas de corrosin de las tuberas. 5. Monitor de corriente de reestabilizacin Streaming Current Monitors (SCM) Pueden utilizarse Streaming Current Monitors (SCM) los cuales son monitores de corriente de reestabilizacin de los coloides presentes en el agua para evaluar en continuo el resultado de la adicin de un coagulante sobre partculas coloidales durante el proceso de coagulacin. Este resultado se caracteriza por la medicin de una corriente electrocintica generada entre dos electrodos en una muestra de agua cruda a la cual se le aadi un coagulante. Esta corriente es generada por el reacomodamiento de los iones que se han extrado de las partculas adsorbidas sobre las paredes de una celda de medicin. C.15.5.1.2 Medidores de flujo

Para la medicin del caudal debe hacerse uso de medidores segn sea el tipo de caudal volumtrico o msico deseado. Debe adquirirse el conocimiento bsico de los tipos de fluxmetros volumtricos disponibles para realizar la mejor eleccin, entre los cuales se encuentran fluxmetros magnticos, ultrasnicos, de turbina, medidores venturi y de flujo de tubo, canaleta Parshall y vertederos (ver literal C.16.5.3), los cuales determinan el caudal directamente (desplazamiento) o indirectamente por deduccin (presin diferencial, rea variable, velocidad, fuerza, tensin inducida, torbellino). Las mediciones de caudal msico deben efectuarse a partir de una medida volumtrica compensndola para las variaciones de densidad del fluido o determinando directamente el caudal masa aprovechando caractersticas medibles de la masa del fluido. C.15.5.1.3 Medidores de nivel

La medicin del nivel debe ser muy cuidadosa para asegurar el funcionamiento correcto de cada proceso y obtener el balance adecuado de materias primas o del efluente de la planta. Debe diferenciarse entre los medidores de nivel de lquidos y de slidos de acuerdo al tipo de proceso, stos ltimos se utilizan principalmente en el manejo de lodos. Debe tenerse el respectivo conocimiento de los tipos de medidores de nivel, entre los cuales deben encontrarse los que miden directamente la altura del lquido sobre una lnea de referencia, medidores de presin hidrosttica, dispositivos que miden el desplazamiento producido en un flotador por el propio lquido contenido en el tanque del proceso y los medidores que aprovechan las caractersticas elctricas del lquido. En los niveles bajo y medio de complejidad del sistema es conveniente utilizar medidores como la sonda, cinta y plomada, nivel de cristal e instrumentos de flotador. En los niveles medio alto y alto de complejidad del sistema es conveniente utilizar medidores manomtricos, de membrana, de presin diferencial de diafragma, de desplazamiento a barra de torsin, conductivos, capacitivos, ultrasnicos y de radiacin.

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C.15.5.1.4

Medidores de presin

Los instrumentos de presin deben estar sujetos a los siguientes grupos: mecnicos, neumticos, electromecnicos y electrnicos. Es conveniente utilizar medidores manomtricos, de presin diferencial de diafragma, capacitivos y ultrasnicos. Deben aplicarse medidores de presin a lneas o procesos que se encuentren encerrados tales como sistemas de distribucin de aire comprimido, lneas de descarga de bombas y tanques, para esta finalidad se encuentran los manmetros, tubos manomtricos Bourdon, el elemento en espiral, el helicoidal, fuelles, medidores de presin diferencial de diafragma, medidores capacitivos y ultrasnicos. C.15.5.2 Transmisores

El sistema de transmisin de seales debe sujetarse a las caractersticas propias de la planta, el nivel de complejidad del sistema y el tipo de seal a transmitir. C.15.5.3 Controladores

Estos dispositivos deben comparar la variable controlada con el valor deseado y ejercer una accin correctiva de acuerdo con la desviacin. La variable controlada la pueden recibir directamente, como controladores locales o bien indirectamente en forma de seal neumtica o electrnica procedente de un transmisor. C.15.5.4 Elementos de control final

Despus de los instrumentos de sensibilidad son necesarios los sistemas de control final, los cuales deben permitir manipular y cambiar las condiciones del proceso para mantenerlas dentro del campo de medida deseado, estos elementos reciben la seal del controlador y modifica el caudal del fluido o agente de control. C.15.5.4.1 Actuadores elctricos

Deben usarse estos dispositivos para controlar la posicin de vlvulas y compuertas que ajusten el caudal dentro de un proceso de control continuo o discreto. C.15.5.4.2 Actuadores hidrulicos y neumticos

Los usos que deben darse a estos actuadores son similares a los actuadores elctricos con la diferencia de que estos operan en una forma diferente, lo cual se ve reflejado en los costos de operacin. C.15.5.4.3 Motores de velocidad variable

El tipo de motor debe escogerse de acuerdo a las condiciones de trabajo a las cuales se va a someter, la disponibilidad de espacio y la disponibilidad econmica de la planta. La velocidad debe adecuarse para las condiciones del proceso particular. C.15.5.4.4 Vlvulas de control

Deben tenerse vlvulas como elementos de control final para regular o limitar la variable controlable. Para la seleccin de la vlvula deben analizarse las siguientes condiciones: El tipo de vlvula debe ser compatible con el medio en el cual se va a utilizar. Debe acoplarse a las cadas de presin que se presentan en el sistema. La rapidez y facilidad para ser operada en momentos crticos. Los requerimientos de presin y temperatura en la vlvula. Compatibilidad del cuerpo y material de la vlvula con el fluido del proceso. Tipo de conexin realizada entre la vlvula y la tubera del proceso.

Entre los diferentes tipos de vlvulas deben acondicionarse principalmente las siguientes:

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Vlvulas de globo. Vlvulas de mariposa Vlvulas de bola Vlvulas de diafragma Vlvulas tapn Sistemas de registro

C.15.5.5

La informacin recogida por los instrumentos debe clasificarse dentro de una de las siguientes categoras: 1. Datos de proceso: Debe mantenerse la operacin de la planta dentro de los lmites aceptables y alertar al personal de la planta cuando estos parmetros se encuentran fuera de las condiciones lmite. 2. Informacin tcnica: Debe utilizarse para proveer mejoras, tratando de optimizar cada sistema de tratamiento para aumentar el nivel de eficiencia y disminuir costos. 3. Datos histricos: Deben determinar inclinaciones de trminos a largo plazo con nfasis en la calidad tanto de la planta como del efluente y optimizacin de la planta, lo cual incide en planeaciones futuras.

C.15.6PARMETROS Y CONTROLES OPERACIONALES DE LOS SISTEMASEl buen funcionamiento de todos los sistemas de instrumentacin y control obedecen a una adecuada instalacin de los mismos. La operacin y el control que debe llevarse a cabo sobre cada uno de los sistemas deben ser muy cuidadosos debido a que estos elementos son muy sensibles a cambios bruscos que se puedan presentar. Deben observarse los siguientes parmetros para lograr este objetivo: 1. Debe garantizarse que no se afecte la operacin durante el mantenimiento de los equipos. 2. Deben localizarse medidores de flujo, nivel, presin y temperatura en puntos estratgicos para el control de los procesos. 3. Deben implantarse sistemas de drenaje para la limpieza de los equipos con sus correspondientes vlvulas. C.15.6.1 Instrumentacin primaria

Debe verificarse el correcto funcionamiento del sensor primario conectado en lnea, tal como detectar cambios mecnicos, qumicos o elctricos, el cual es ayudado por sensores que estn fuera de lnea, instalados en el laboratorio, que ofrecen una seal cuando estn en contacto con la muestra determinada y permiten calibrar los sensores en lnea. C.15.6.1.1 Analizadores en continuo

Debe prestarse gran atencin a este tipo de instrumentos, debido a que requieren mayores cuidados de mantenimiento y a la vez son ms difciles de calibrar que otros tipos de instrumentos, por lo cual su uso es limitado a medicin de procesos crticos. Debe suministrarse la proteccin necesaria a estos equipos con respecto a sobretensiones elctricas. 1. Cloro residual Este tipo de equipos debe calibrarse y someterse a un mantenimiento riguroso continuamente, solo deben instalarse donde puedan realizarse estas labores fcilmente. Para el nivel alto de complejidad se recomienda doblar este tipo de analizador si es utilizado en sistema de control en lazo cerrado. En la tabla C.15.1 se observan los sistemas de control de cloradores.

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TABLA C.15.1.

Sistema de control de los cloradores MtodoManual Automtico I. II. III. IV.

Sistemas de controlOperacin simple con determinacin ocasional de cloro residual. Operacin con analizador permanente y alarmas. Ajuste de dosis proporcional a la medicin de flujo tratado (lazo abierto). Ajuste de dosis proporcional a la demanda como flujo tratado (lazo cerrado).

La operacin con ajuste automtico proporcional tanto al caudal tratado como a la determinacin de cloro residual es un sistema compuesto de control que combina los tipos III y IV (anticipacin realimentacin). El orificio de regulacin del clorador es operado tanto por los diferenciales de presin del sistema de aforo, como por el analizador de cloro de acuerdo con la demanda. Su uso se recomienda en plantas de tratamiento con niveles de medio alto y alto de complejidad en donde existen frecuentes fluctuaciones tanto en el caudal tratado como en el contenido de amonaco y materia orgnica del agua. El funcionamiento del equipo es totalmente automtico y la intervencin del operador se limita a la vigilancia general del sistema. Estos mtodos de operacin tienen diferentes grados de mecanizacin. Para decidir cul alternativa conviene ms debe hacerse un anlisis detallado de: Las condiciones en que van a quedar instalados los cloradores. El personal que los va a manejar. La calidad del agua por tratar.

Dada la importancia de mantener un adecuado residual de cloro en el agua, puede ser conveniente el uso de analizadores neumticos de cloro residual en los siguientes casos: Cuando el agua tratada es variable de hora en hora. Cuando la demanda de cloro cambia frecuentemente durante el da. Cuando la contaminacin microbiolgica de la fuente de agua es muy alta. Cuando se quiere mantener registros permanentes del cloro residual del agua. Cuando se desea obtener residuales de cloro libre (cloracin al punto de quiebre). Cuando existe una combinacin de los factores anteriores.

Estos analizadores automticos deben tener un campo de medida (rango) que vare de 0 a 5 mg/L con una precisin que flucte entre 0.02 y 0.4 mg/L dependiendo del rango de operacin seleccionado. 2. pH El medidor de pH es uno de los elementos ms sensibles, por tal motivo debe someterse a una revisin continua para que ofrezca los datos precisos. Debe realizarse un mantenimiento semanal a estos dispositivos para que logren su efectividad. Es conveniente realizar la medicin de pH tanto en los afluentes como en los efluentes de los procesos de coagulacin, desinfeccin y estabilizacin-ablandamiento del agua. Para obtener una eficiente aplicacin en este sistema debe hacerse uso de equipos especialmente diseados para trabajar en lnea y adecuados a la calidad del agua (remitirse a la Norma Tcnica ASTM D 5128-90). La variacin en la exactitud de estos aparatos es aceptable desde 0.02 a 0.04 unidades de pH, son muy sensibles y necesitan cuidados continuos. 3. Turbiedad

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Se permite que las mediciones realizadas con estos dispositivos tengan un margen de error de 2% mximo. Dentro de las consideraciones generales para la instalacin de los analizadores de turbiedad deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos: Los analizadores de turbiedad requieren atencin frecuente y una calibracin precisa. Es conveniente pasar agua limpia por el instrumento.

Es aconsejable la toma de muestras cerca al sensor para llevarlas a ser evaluadas y as poder calibrar los analizadores. 4. Aluminio residual Los perjuicios que deben controlarse son dos: postprecipitacin de partculas en el sistema de distribucin con el consiguiente mal aspecto del agua en los recipientes en donde ha estado depositada por algn tiempo e intoxicacin de los pacientes de dilisis que no pueden utilizar agua con alto contenido de aluminio. El aluminio en altas concentraciones trae como consecuencia la enfermedad de Alzheimer. Con este equipo debe monitorearse el efluente de la planta con el fin de lograr mediciones objetivas que permitan un control adecuado del proceso de coagulacin y filtracin. Se permite que las mediciones realizadas con estos dispositivos tengan un margen de error 0.5% a 1%. 5. Monitor de corriente de reestabilizacin (SCM) La utilizacin de un monitor de corriente de reestabilizacin o Streaming Current Monitor (SCM) necesita la realizacin de una evaluacin previa de su comportamiento con las aguas estudiadas. El SCM debe permitir evaluar qu tan lejos est el estado de carga del ptimo que se ha establecido para esa agua y el cual ajuste automticamente la dosis de coagulante en la planta. Los lmites de su utilizacin o precauciones que deben tomarse son: Las aguas poco mineralizadas y cuya calidad puede variar de manera brusca en el tiempo, no son muy apropiadas para este tipo de regulacin. Si se utiliza un polmero orgnico como ayudante de floculacin, el punto de muestreo del SCM debe situarse antes de la inyeccin de este polmero. Si el pH de coagulacin es controlado, es preferible hacer el muestreo para el SCM despus de esta modificacin.

El SCM debe suministrar una seal proporcional al estado de carga, lo cual debe permitir controlar la dosis en coagulante necesaria. Este control puede realizarse manteniendo constante la seal de salida del SCM. En la tabla C.15.2 se observan los sistemas de control de dosificadores de coagulacin.TABLA C.15.2.

Sistema de control de dosificadores de coagulacin MtodoManual Automtico I. II. III. IV.

Sistemas de controlOperacin simple con determinacin ocasional de aluminio residual. Operacin con analizador permanente y alarmas. Ajuste de dosis proporcional a la medicin de flujo tratado (lazo abierto). Ajuste de dosis proporcional a la demanda como flujo tratado (lazo cerrado).

La operacin con ajuste automtico proporcional tanto al caudal tratado como a la determinacin de aluminio residual es un sistema compuesto de control que combina los tipos III y IV (anticipacin realimentacin). Su uso se recomienda en plantas de tratamiento con niveles de medio alto y alto de complejidad en donde existen frecuentes fluctuaciones tanto en el caudal tratado como en el pH

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del agua. El funcionamiento del equipo es totalmente automtico y la intervencin del operador se limita a la vigilancia general del sistema. Estos mtodos de operacin tienen diferentes grados de mecanizacin. Para decidir cul alternativa conviene ms debe hacerse un anlisis detallado de: Las condiciones en que van a quedar instalados los dosificadores. El personal que los va a manejar. La calidad del agua por tratar.

Debido a la importancia de mantener un adecuado residual de aluminio en el agua, puede ser conveniente el uso de analizadores neumticos de aluminio residual en los siguientes casos: Cuando el agua tratada es variable de hora en hora. Cuando se quiere mantener registros permanentes del aluminio residual del agua. Cuando existe una combinacin de los factores anteriores. Medidores de flujo

C.15.6.1.2

Debe suministrarse suficiente espacio para facilitar una salida de servicio del medidor y poder ser llevado a calibracin o mantenimiento. Los medidores deben estar localizados en medio de un juego de vlvulas con una distancia mnima establecida en el manual del fabricante, a la vez que debe usar un sistema de conexin de by-pass para sacarlo de servicio sin afectar la continuidad del proceso. Se permite que las mediciones realizadas con estos dispositivos tengan un margen de error de 2% mximo. El control del flujo debe realizarse continuamente tanto en el afluente como en el efluente, lo cual puede variar de acuerdo a la demanda (referirse a la Norma Tcnica ASTM D 5540-94a). Deben someterse mnimo a una calibracin mensual para que los datos sean confiables. C.15.6.1.3 Medidores de nivel

Deben ubicarse en todos los tanques que se encuentren en la planta de tratamiento (referirse a la Norma Tcnica ASTM D 5413-93). Se aceptan mediciones realizadas con estos aparatos que tengan porcentajes de error de + 0.5 % a 1%. Deben someterse a un control riguroso de operacin y mantenimiento diario, ya que su informacin es indispensable para el correcto funcionamiento de la planta de tratamiento. Sus escalas deben limpiarse continuamente. C.15.6.1.4 Medidores de presin

Deben drenarse continuamente para que los datos sean reales y no se altere en el momento de una sobrepresin, lo cual puede afectar la vida til de estos dispositivos. Se aceptan errores mximos en la medicin de +1%. Se deben localizar donde las condiciones de temperatura y humedad relativa sean las ms o convenientes, los rangos tpicos son -20 a 65 C y 0 a 95% de humedad relativa. C.15.6.2 Transmisores

Estos dispositivos deben captar la variable de proceso a travs del elemento primario y transmitirla a distancia a un instrumento receptor indicador, registrador, controlador o una combinacin de estos, en 2 forma de seal neumtica de margen de 0.21 a 1.053 kg/cm (3 a 15 psi) o electrnica de 4 a 20 mA de corriente continua. El elemento primario puede formar o no parte integral del transmisor.

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C.15.6.3

Controladores

La calibracin del controlador al valor deseado debe verificarse continuamente para que se efecte la accin correctiva precisa y se optimice el proceso de tratamiento. C.15.6.4 C.15.6.4.1 Elementos de control final Actuadores elctricos

Debe tenerse continuamente disponibilidad de energa para que estos dispositivos funcionen. En caso de cortos energticos debe disponerse de una planta elctrica que tenga la capacidad suficiente para suplir el problema. Deben controlarse los problemas de sobrecalentamiento y las posibles salidas de servicio en el momento que falte energa elctrica. C.15.6.4.2 Actuadores hidrulicos y neumticos

Deben utilizarse donde ofrezcan mayores beneficios que los actuadores elctricos, como en sitios donde se necesite mayor resistencia por parte de los elementos de control final y donde el mantenimiento no se pueda hacer continuamente. Debe verificarse continuamente sus condiciones de trabajo, en especial las fuentes como el aire para los actuadores neumticos o algn lquido especial para los actuadores hidrulicos. Debe llevarse un control sobre los equipos auxiliares como compresores de aire, secadores de aire y reguladores de presin. C.15.6.4.3 Motores de velocidad variable

Debe verificarse que la velocidad del motor se encuentre bien acondicionada a las caractersticas del fluido para evitar posibles averas en los mismos y fallas en las condiciones de operacin. La temperatura del motor es un parmetro importante que debe ser tenido en cuenta para establecer el buen funcionamiento del equipo. C.15.6.4.4 Vlvulas de control

Las vlvulas de globo deben acondicionarse en sistemas de control automtico que es donde ofrecen mayores ventajas como sellos hermticos. Una ventaja de estas vlvulas es su fcil manejo para sacarlas de operacin cuando se presenten necesidades de mantenimiento. Deben emplearse cuando la presin del fluido es baja y se precisa que las fugas en posicin de cierre sean mnimas. Las vlvulas de mariposa deben colocarse en lugares donde no se disponga con el espacio suficiente para otros tipos de vlvulas, a la vez que se emplean para el control de grandes caudales de fluidos a baja presin. En la seleccin de la vlvula deben considerarse las presiones diferenciales correspondientes a las posiciones de completa apertura y de cierre, ya que se necesita una fuerza grande del actuador para accionar la vlvula en caso de una cada de presin elevada. Se recomienda usar las vlvulas de bola para controlar el flujo de lodos y fluidos con gran porcentaje de slidos en suspensin ya que en posicin de apertura total, la vlvula equivale aproximadamente en tamao al 75% del tamao de la tubera no, de manera que no permite que se obstruya el flujo transversal. Es favorable utilizar vlvulas de diafragma en la dosificacin del coagulante, desinfectante y adicin de cal para correccin de pH ya que presentan una alta resistencia a la accin de soluciones qumicas y a los slidos suspendidos, a la vez que se pueden colocar en cualquier posicin y en lugares donde se presenten altas vibraciones. Las vlvulas tapn deben colocarse para manipular lechadas espesas y lodos, ya que se caracterizan por no taponarse fcilmente, ofrecen buenas caractersticas de fluidez y excelentes cierres, adems que son de bajo costo.

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Los siguientes aspectos deben controlarse para favorecer las condiciones de trabajo de las vlvulas y aumentar la vida til de las mismas: Las vlvulas de globo pueden resistir altas presiones diferenciales aunque estas presiones deben ser moderadas y con fluctuaciones muy bajas. Debe llevarse un control sobre el contenido de slidos suspendidos o lodos que puedan haber en los lugares donde sean instaladas las vlvulas de mariposa debido a que un alto contenido de stos puede depositarse en el cuerpo de la vlvula limitando as su funcin. Debe llevarse un control de la presin y la temperatura de los sitios donde se instalen vlvulas de diafragma, ya que estas vlvulas no ofrecen las mejores condiciones donde estos parmetros son elevados. El paso de los lodos por las vlvulas de bola y/o tapn debe ser moderado para evitar que queden atrapados en el cuerpo de la vlvula.

C.15.7APLICACIN EN LOS NIVELES DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMAEn la tabla C.15.3, C.15.4, C.15.5, C.15.6 se observan las especificaciones de aplicacin de la instrumentacin para regulacin y automatizacin en los niveles de complejidad del sistema. En la columna de medicin, la palabra manual significa que la medicin se hace en laboratorio a no ser que se especifique lo contrario; en la columna de control, la palabra manual significa que el control se hace en lnea. La palabra automtico significa que la medicin y/o control se hace en lnea.

C.15.8DIAGRAMA DE PROCESO E INSTRUMENTACIN (P & ID)Debe disearse el diagrama detallado de proceso e instrumentacin (P & ID), el cual sirve como punto de arranque para el sistema de instrumentacin y control. Se deben indicar en ste, funciones de proceso, monitoreo, control, registradores y cambios externos con computadoras, es necesario explicar el significado de cada uno de los smbolos utilizados para el diseo de ste. En la figura C.15.2 se encuentra un esquema general de un P&ID para una planta de tratamiento convencional. El ingeniero de proceso debe conocer suficientemente bien el diagrama y as comprender de una manera ms eficiente cada proceso de la planta de tratamiento.

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DIAGRAMA C.15.2 Ejemplo de diagrama de proceso e instrumentacin para el tratamiento convencionalAdicin de cal Adicin de oxidantes Adicin de coagulante y ayudantes de coagulacion o filtracion CONTROL DE pH Adicin de ayudantes de floculacion CONTROL DE pH Y TAMAO DE LOS FLOCS

CONTROL DE pH, TURBIEDAD, COLOR Y ALCALINIDAD

Afluente MEDICIN DE CAUDAL

PRETRATAMIENTO

COAGULACION (MEZCLA RAPIDA)

FLOCULACION (MEZCLA LENTA)

Adicin de desinfectante CONTROL DE TURBIEDAD, COLOR Y Al RESIDUAL CONTROL DE TURBIEDAD, COLOR Y pH

CONTROL DE pH, ALCALINIDAD Y DUREZA

Adicin de cal

SEDIMENTACION

FILTRACION

DESINFECCION

ESTABILIZACION

TANQUE DE ALMACENAMIENTO

Lodos

MANEJO DE LODOS

CONTROL DE Cl RESIDUAL, pH, Al Fe RESIDUAL, TURBIDEZ, ALCALINIDAD Y DUREZA (ANALISIS MICROBIOLOGICO SI ES NECESARIO)

MEDICIN DE CAUDAL

Efluente Distribucion DISPOSICION FINAL LODOS

MEDICION DE CONCENTRACION DE LODOS

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TABLA C.15.3 Aplicacin de la instrumentacin para regulacin y automatizacin en el nivel bajo de complejidad del sistemaNORMA PROCESO PRETRATAMIENTO General INSTRUMENTACIN Caudal afluente pH agua cruda Turbiedad agua cruda pH agua coagulada Aluminio residual efluente de la planta) de OBLIGATORIO MEDICIN CONTROL Manual en lnea Manual Manual Manual Manual REGISTRO Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Segn estrategia de control (Control de caudal o control de pH de coagulacin. Ver tabla C.15.2) Nivel del agua Turbiedad del efluente Color verdadero Nivel de los lodos Manual Manual Manual Manual Manual Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Manual Planilla de datos INSTRUMENTACIN OPCIONAL MEDICIN CONTROL REGISTRO

COAGULACIN General

(en

Dosificacin coagulantes FLOCULACIN General SEDIMENTACIN General

Sistema de extraccin de lodos FILTRACIN General

Sistema de lavado DESINFECCIN General

Turbiedad del efluente por filtro Color verdadero Segn diseo pH Desinfectante residual en efluente Segn estrategia de control (Control de caudal o control del desinfectante residual. Ver tabla C.15.1) Caudal efluente (tanque de almacenamiento) Nivel del agua Velocidad del motor Temperatura del motor Nivel de los lodos

Manual Manual Manual Manual Manual Manual

Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos

Dosificacin desinfectante

del

OTROS PROCESO Tanques

Manual en lnea Manual Manual Manual Manual Manual Manual Manual Manual

Planilla de datos Planilla Planilla Planilla Planilla de de de de datos datos datos datos

Bombeos Manejo de lodos

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TABLA C.15.4

Aplicacin de la instrumentacin para regulacin y automatizacin en el nivel medio de complejidad del sistemaNORMA PROCESO PRETRATAMIENTO General INSTRUMENTACIN Caudal afluente pH agua cruda Turbiedad OBLIGATORIO MEDICIN Manual en lnea Manual Manual CONTROL REGISTRO Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos pH ajustado (despus de la alcalinizacin) pH agua coagulada Temperatura Aluminio residual (en efluente de la planta) Nivel del agua Segn estrategia de control (Control de caudal o control de pH de coagulacin. Ver tabla C.15.2) Manual Manual Manual Manual Manual Manual Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Manual Manual Planilla de datos INSTRUMENTACIN OPCIONAL MEDICIN CONTROL REGISTRO

Dosificacin de alcalinizante COAGULACIN General

Control del nivel del agua Dosificacin de coagulantes

Segn estrategia de control (Control de caudal o control de pH de coagulacin. Ver tabla C.15.2) Segn diseo

Automtico

Continuo

Control de Mezcladores Mecnicos FLOCULACIN General SEDIMENTACIN General

Automtico

Continuo

Nivel del agua Turbiedad del efluente Color verdadero Nivel del agua Nivel de los lodos

Manual Manual Manual Manual

Manual

Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos

Sistema de lodos FILTRACIN General

extraccin

de

Manual Manual


Caudal por filtro Presin (Prdida de carga) Turbiedad del efluente por filtro Color verdadero Nivel del agua Segn diseo pH Residual del desinfectante Segn estrategia de control (Control de caudal o control del residual del desinfectante. Ver tabla C.15.1) Caudal efluente (tanque almacenamiento) Nivel del agua Velocidad del motor Temperatura del motor Nivel de los lodos Concentracin de lodos de

Manual en lnea Manual Manual Manual Manual

Manual Manual

Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos

Segn diseo

Automtico

Continuo

Manual Manual Manual

Dosificacin del desinfectante

Planilla de datos

Segn estrategia de control (Control de caudal o control del residual del desinfectante. Ver tabla C.15.1)

Automtico

Continuo

OTROS Tanques

Manual en lnea Manual Manual Manual Manual Manual Manual Manual Manual Manual Manual


Bombeos de agua Manejo de lodos

Pgina C.155


TABLA C.15.5 Aplicacin de la instrumentacin para regulacin y automatizacin en el nivel medio alto de complejidad del sistemaNORMAS PROCESO PRETRATAMIENTO General OBLIGATORIO INSTRUMENTACIN Caudal afluente MEDICIN Automtico CONTROL REGISTRO Continuo pH agua cruda Turbiedad pH ajustado (despus de alcalinizacin) Oxgeno disuelto agua cruda Oxgeno disuelto agua aireada pH agua coagulada Monitor de SCM Contador de partculas Aluminio residual (en efluente de la planta) Nivel del agua Control de dosificacin por regulacin del SCM u otro desarrollo tecnolgico. Automtico Automtico Automtico Automtico Automtico Automtico Automtico Automtico Automtico Automtico Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo INSTRUMENTACIN OPCIONAL MEDICIN CONTROL REGISTRO

Dosificacin de alcalinizante Aeracin COAGULACIN General

Oxgeno disuelto agua cruda Oxgeno disuelto agua aireada pH agua coagulada Temperatura Aluminio residual (en efluente de la planta) Nivel del agua

Manual Manual Manual Manual Manual Manual

Manual Manual


Automtico Automtico Automtico


Control del nivel del agua

Manual

Dosificacin de coagulantes FLOCULACIN General Control de dosificacin de otros productos (si los hay) Control de Floculadores Mecnicos SEDIMENTACIN General

Segn estrategia de control (Control de caudal o control de pH de coagulacin. Ver tabla C.15.2) Nivel del agua Segn diseo Manual Manual

Automtico

Continuo

Manual Manual

Planilla de datos Planilla de datos

Nivel del agua Contador de partculas Segn diseo Segn diseo

Automtico Automtico

Automtico Automtico Automtico Automtico

Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo


Turbiedad del efluente Color verdadero Nivel del agua Nivel de los lodos Caudal por filtro Presin (Prdida de carga) Turbiedad del efluente por filtro Color Nivel del agua Segn diseo pH Residual del desinfectante Segn estrategia de control (Control de dosis constante o control del residual del desinfectante. Ver tabla C.15.1) pH Segn estrategia de control (Control de dosis constante o control de pH para estabilizacin) Caudal efluente (tanque de almacenamiento) Nivel del agua Velocidad del motor Temperatura del motor Nivel de los lodos Concentracin de lodos

Manual Manual Manual Manual Automtico Automtico Manual Manual Manual

Manual Manual Manual

Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Continuo Continuo Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos Continuo Planilla de datos Continuo Continuo

Turbiedad del efluente Nivel del agua Nivel de los lodos



Turbiedad del efluente por filtro Nivel del agua


Continuo Continuo

Sistema de lavado DESINFECCIN General Dosificacin del desinfectante ESTABILIZACIN General Dosificacin OTROS Tanques Bombeos Manejo de lodos

Manual Automtico

Manual Automtico Automtico

pH

Automtico

Continuo

Manual Manual

Manual Planilla de datos

pH Segn estrategia de control (Control de constante o control de pH para estabilizacin)

Automtico dosis Automtico

Continuo Continuo

Automtico Manual Automtico Manual Manual Manual

Manual Automtico Manual Manual Manual

Continuo Planilla de datos Continuo Planilla de datos Planilla de datos Planilla de datos

Nivel del agua

Automtico

Automtico

Continuo

Nivel de los lodos

Automtico

Automtico

Continuo

Pgina C.156


TABLA C.15.6 Aplicacin de la instrumentacin para regulacin y automatizacin en el nivel alto de complejidad del sistemaNORMA PROCESO PRETRATAMIENTO General INSTRUMENTACIN Caudal afluente pH agua cruda Turbiedad Oxgeno disuelto agua cruda Oxgeno disuelto agua aireada pH agua coagulada Temperatura Aluminio residual (en efluente de planta) Nivel del agua Segn estrategia de control (Control de caudal o del pH de coagulacin constante. Ver tabla C.15.2) OBLIGATORIO MEDICIN Automtico Automtico Automtico Automtico Automtico Automtico Manual Automtico Automtico Automtico Automtico CONTROL REGISTRO Continuo Continuo Continuo pH ajustado (despus de la alcalinizacin) Continuo Continuo Continuo Planilla de datos Continuo Continuo Continuo Monitor de SCM Contador de partculas Automtico Automtico Continuo Continuo Automtico Automtico Continuo INSTRUMENTACIN OPCIONAL MEDICIN CONTROL REGISTRO

Dosificacin de alcalinizante Preoxidacin qumica C.15.9 COAGULACIN General

Automtico

Control del nivel del agua Dosificacin de coagulantes Control de Mezcladores Mecnicos FLOCULACIN General Control de dosificacin de otros productos (si los hay) Control de Floculadores Mecnicos SEDIMENTACIN General

Automtico Automtico

Control de dosificacin por regulacin del SCM u otro desarrollo tecnolgico. Segn diseo Contador de partculas Automtico


Continuo Continuo Continuo

Nivel del agua Tamao de flocs Segn diseo

Automtico Manual

Automtico Automtico

Continuo Planilla de datos Continuo

Segn diseo Turbiedad del efluente Color verdadero Nivel del agua Nivel de los lodos Caudal por filtro Presin (Prdida de carga) Turbiedad del efluente por filtro Color verdadero Al residual Nivel del agua Segn diseo pH Residual del desinfectante Control microbiolgico (efluente de planta) Segn estrategia de control (Control de caudal o residual del desinfectante. Ver tabla C.15.1) Automtico Manual Automtico Automtico Automtico Automtico Automtico Manual Manual Automtico Automtico Automtico Automtico Continuo Planilla de datos Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Planilla de datos Planilla de datos Continuo Continuo Continuo Continuo Planilla de datos Continuo

Automtico

Continuo



Automtico Automtico

Automtico Automtico Manual el Automtico

Dosificacin del desinfectante ESTABILIZACIN General

Dosificacin OTROS Tanques Bombeos Manejo de lodos

pH Turbiedad (en efluente de planta) Alcalinidad y dureza Segn estrategia de control (Control de caudal o control de pH para estabilizacin) Caudal efluente (tanque de almacenamiento) Nivel del agua Velocidad del motor Temperatura del motor Nivel de los lodos Concentracin de lodos

Automtico Automtico Manual Automtico

Continuo Continuo Planilla de datos Continuo

Alcalinidad y dureza

Automtico

Continuo

Automtico Automtico Automtico Manual Automtico Manual

Automtico Automtico Manual Automtico Manual

Continuo Continuo Continuo Continuo Continuo Planilla de datos

Pgina C.158

instrumentacion

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