oportunidades control de agua en tiempo real cecilia jimenez (gtq)
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Jornada Microsensores: retos y oportunidades para el control del aguaTRANSCRIPT
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Control de agua en Tiempo realOportunidades
Cecilia Jiménez, Directora del GTQ
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Donde hacemos monitorización de aguas
Procesos de tratamiento de aguas: ETAP, EDAP, Salinizadoras
Red de distribución de aguas
Aguas superficiales: Rios, lagos, ….
Aguas marinas
Aguas subterráneas
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Sistemas actuales control de aguas
InlineIn situ
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Sistemas actuales control de aguas
• Limitado a unos cuantos• Problemas de fouling• Dificultades de mantenimiento• Medidas uniparametricas• Calibración poco frecuente• Costes elevados
• Parámetros estándar• Transporte de la muestra• Número de medidas limitado• Duración del proceso de análisis• No mide en continuo
Análisis en LABORATORIO
Control in situ SONDA
Resultados en tiempo real
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Sistemas de medida GTQ – Online/Atline
InlineIn situ
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Sistemas de medida GTQ – Online/Atline
Resultados en tiempo casi realSensor dura mas tiempoAuto calibración/acondicionamiento del sensorMulti análisis
Sistemas portátilesCalidad de medida “in situ”Lectura inmediata de resultadosTratamiento de la muestra en el sistemaMedida en continuoSistemas instalables en líneasSeñal de salida compatible
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Sistemas de medida GTQ – TIPOS DE SENSORES
Sistemas multisense
SensorespH, Ca 2+, K+, Na+, NH4
ConductividadORPDQO
Oxigeno disueltoCloro disuelto
Metales Cu2+, Ni2+, Pb2+, Microorganismos
Biosensores
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Control del agua en tiempo realOportunidades
EntradapH, CE, T
TratamientoNH4‐NO3, Na+, O2
SalidaTDS, NH4, PO4, DQO, DBO
Depuradora
InlineIn situ
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Procedimiento1. Toma de muestra2. Digestión de la MO muestra (dicromato K2Cr2O7) 150ºC, 2 h
3. Determinación mediante colorimetria/titracion de Cr 3+
Método lento resultado al cabo de hsUso de reactivos peligrososResiduos tóxicos
EntradapH, CE, T
TratamientoNH4‐NO3, Na+, O2
SalidaTDS, NH4, PO4, DQO, DBO
Depuradora: medida de DQO
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Depuradora: medida de DQO
Sensor de Demanda Electroquímica de Oxigeno (EOD)Estimación de la DQO en la entrada de la depuradora
MuestraDQO
(ppm O2)EOD
(ppm O2)RelacionDQO/DEO
1 870 96 9,1
2 1290 158 8,2
3 1573 200 7,9
4 568 68 8,4
5 1829 228 8,0
• Microelectrodo + Material compuesto con catalizador• Medida amperométrica en medio básico
y = 0,1318x - 11,557R² = 0,9949
0
50
100
150
200
250
500 1000 1500 2000
DEO
DQO
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Depuradora: sistemas de alarmaMedidas en muestras de entrada/salida a una depuradora
pHConductividadORPEOD= DQO
Valores en minutosErrores < 10 % comparados con métodos estándarValores máximos de DQO establecido por la legislaciónToma de decisiones rápidas: ¿río o colector?
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
S07 S08 S09 S14 S15 S16 S21 S23
pH sortidapH ISFET
pH nominal
pH salida depuradora
1.7% error
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Control del agua en tiempo realOportunidades
EntradaTurbidez, NH4,
Metales pesados (Cu2+, Ni2+)
OzonizaciónTurbidez, pH, ORP, Al
SalidaAnalítica completa
Procedimiento1. Toma de muestra2. Tratamiento de la muestra (filtracion)3. Determinación mediante ICP‐MS
Procedimiento lento resultado en hsEquipo costoso
Potabilizadora: medida de Metales pesados
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Potabilizadora: medida de Metales pesados (Cu)
Muestra ICP-AES/ µM Sensor/ µMR.E %
1 35.22 34.94 (2.81) 0.80
2 24.55 24.68 (1.39) -0.55
3 20.67 20.79 (0.49) -0.59
4 143.80 128.51 (6.44) 10.63
5 23.78 23.50 (2.99) 1.19
Respuesta en min
5.0µm
Sensor: UMEA + nanoparticulas de oroTécnica: voltamperometria por redisuolución anodica
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Potabilizadora: medida Cl2
Medida de cloro libre en piscinas
DPD standard method / (mg/l) FC
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4
Dev
elop
ed F
IA sy
stem
/ (m
g/l)
FC
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
synthetic samplesreal sample
Injection valveSample
Carrier solution
Conditioningsolution
Flow cell
Waste
Peristaltic pump
Ventajas• Medidas en tiempo real de Cl2• Sistema de flujo continuo: contaminación del sensor menor
• Tratamiento de la muestra
Sensor: microlectrodo amperométricoTécnica voltamperometria ‐cronoamperometria
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Aguas superficiales: Sistemas actuales
Sistemas de control y alarma en rios/lagos/aguas marinas
Sondas actuales:TemperaturapH, cond, ORPOxigeno disueltoNH4, NO3Clorofila (ópticos)
• Tamaño• Consumo energético• Calibración, mantenimiento ex‐situ
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Aguas superficiales: Sistemas multiparámetricos in situ
0102030405060708090
100
0 20 40 60 80 100
[Cu] / μM
Cur
rent
/ nA
Sistemas de flujo• Análisis en continuo• Tratamiento de la muestra en continuo• Protección del sensor• Calibración/mantenimiento automático
Deteccion de Metal pesado ‐ Cu, Pesticida ‐ Parathion y Fenol ‐ catecol
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Control del agua en tiempo realOportunidades
• Sistema fluidico
• Sensor de DEO
• Proceso de muestreo automático
• Obtención de los resultados
DEMOSTRACIÓN: Sistema de alarma de DQO
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Control del agua en tiempo realOportunidades
• Sistema de medida portátil• Medida en continuo at‐line• Resultado en mins.
• Sistema fluidico
• Sensor de DEO
• Proceso de muestreo automático
• Obtención de los resultados
DEMOSTRACIÓN: Sistema de alarma de DQO
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Control del agua en tiempo realOportunidades
Control de agua en Tiempo realOportunidades
Cecilia Jiménez, Directora del GTQ
Gracias por su atención