universidad pontificia de comillas

UNIVERSIDAD PONTIFICIA DE COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERIA (ICAI)
INGENIERO EN AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
PROYECTO FIN DE CARRERA
SISTEMA DE CONTROL DE UNA PLANTA
DESALINIZADORA EN ALICANTE
AUTOR: ESTHER JARABA HERAS
MADRID, Septiembre 2007
UNIVERSIDAD PONTIFICIA DE COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERIA (ICAI)
INGENIERO EN AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
PROYECTO FIN DE CARRERA
SISTEMA DE CONTROL DE UNA PLANTA
DESALINIZADORA EN ALICANTE
Director: José Ramón Rentero
Autor: Esther Jaraba Heras
Madrid, Septiembre 2007
Autorizada la entrega del proyecto:
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora en Alicante
Realizado por:
Esther Jaraba Heras
Vº Bº del Director del proyecto
Firmado: José Ramón Rentero
Fecha: ……/…………/ ……
Vº Bº del Coordinador de Proyectos
Firmado.: Álvaro Sánchez Miralles
Fecha: ……/…………/ ……
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
INDICE
DOCUMENTO I
Capítulo 1
Memoria ...............................................................................6
Introducción ..................................................................................7
1 Estudio de los trabajos existentes / tecnologías existentes ........................ 7
1.1 Procesos de desalinizacion.................................................................................. 7
1.2 Sistemas de control............................................................................................. 11
2 Objeto del proyecto ......................................................................................... 16
3 Metodología :.................................................................................................... 19
4 Recursos / herramientas empleadas ............................................................. 20
Capítulo 2
proceso e instalaciones ..............................................................21
1 Descripción de las instalaciones y análisis de funcionamiento. ............ 21
1.1 Captación y bombeo de agua de mar. ............................................................. 23
1.2 Sistema de desalación ........................................................................................ 23
1.3 Sistemas auxiliares ............................................................................................. 41
1.4 Almacenaje e impulsión de agua osmotizada ................................................ 45
Capítulo 3
Sistema de Control .....................................................................51
1 Descripción funcional del sistema de control ........................................... 51
2 Arquitectura de control................................................................................... 58
3 Distribución del Sistema de Control ........................................................... 64
3.1 Almacenamiento y dosificación de reactivos químicos ................................ 65
3.2 Captación de agua de mar................................................................................. 67
3.3 Pretratamiento y sistema de ósmosis inversa:................................................ 69
3.4 Post-tratamiento y sistema de agua producto. Limpieza Química. ............ 71
3.5 Limpieza química ............................................................................................... 72
3.6 Control Depósito Fontcalent ............................................................................. 73
4 Ingeniería de Proceso asociada al Sistema de Control ............................. 74
4.1 Puesta en funcionamiento de un tren de proceso .......................................... 74
4.2 Secuencia de lavado de un filtro de arena (ref. Fa-101)................................. 88
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
4.3 Limpieza química de un bastidor de ósmosis: ............................................... 94
4.4 Desplazamiento con agua de mar .................................................................... 99
4.5 Neutralización................................................................................................... 100
4.6 Permisivos de arranque ................................................................................... 102
4.7 Disparos ............................................................................................................. 113
4.8 Actuaciones asociadas a los disparos ............................................................ 116
Capítulo 4
Conclusiones..............................................................................118
DOCUMENTO II
Lista de señales....................................................................
DOCUMENTO III
Datasheets ..........................................................................
DOCUMENTO IV
Programa de puntos de inspeccion del sistema de
control (ppi)
...............................................................................................
DOCUMENTO V
Codigo fuente........................................................................
DOCUMENTO VI
Pliego De Condiciones:......................................................
DOCUMENTO VII
Planos.................................................................................
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
DOCUMENTO I MEMORIA
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Capítulo 1 INTRODUCCIÓN
1 Estudio de los trabajos existentes / tecnologías existentes
1.1 Procesos de desalinizacion
Las enormes reservas de agua del mar y aguas salubres de distintas
procedencias, al mismo tiempo que las dificultades planteadas debidas a
la escasez de agua dulce, han obligado a tomar en consideración las
posibilidades de su tratamiento económico, y actualmente existe una
corriente de interés en la realización de programas de estudio relativos a
los distintos métodos de desalinización.
Los procedimientos de desalinización son numerosos y responden a
técnicas muy diversas; sin embargo, pueden dividirse en dos grandes
grupos:
Grupo 1.- El agua cambia de estado en el curso del tratamiento:
A) Pasando por una fase gaseosa (destilación):
•
Procedimiento por compresión de gases
•
Procedimiento térmico de múltiple efecto
•
Procedimiento térmico "multiflash" (expansiones múltiples)
B) Pasando por una fase sólida:
•
Congelación
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
•
Formación
de
hidratos
(Procedimiento
en
fase
de
laboratorio)
Grupo 2.- El agua no cambia de estado en el curso del tratamiento.
(procedimientos con membranas):
C) Electrodiálisis
D) Ósmosis inversa
A) Destilación:
La destilación se aplica especialmente en la desalinización del agua de
mar.
Existen diferentes métodos de destilación, que pueden agruparse según
dos
sistemas
fundamentales:
procesos
térmicos
y
procesos
por
compresión.
En el primer caso, la energía necesaria se suministra, en su mayor parte, en
forma de calor y, en el segundo, exclusivamente en forma de trabajo,
puesto que el vapor se comprime para obtener la diferencia de
temperatura necesaria para el intercambio de calor.
Los procedimientos técnicos, a su vez, pueden realizarse llevando el agua
a ebullición (destilación de múltiple efecto), o bien impidiendo la
ebullición y obteniéndose la evaporación por disminución de presión
(sistema "flash").
Actualmente entre los métodos de destilación indicados, la destilación
"multiflash" es la más utilizada.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
B) Congelación :
La congelación del agua del mar (-1.9 C) suministra cristales de hielo puro
que se separan de la solución, la cual, a su vez, se concentra en sales.
Existen dos procedimientos de congelación directa:
b.1) Por expansión del agua (congelación en vacío)
El agua de mar se congela parcialmente a una presión absoluta de 3mm de
mercurio, a -4 ºC.
A esta presión se produce una evaporación,
acompañada del enfriamiento correspondiente, que es el que provoca la
congelación.
Para mantener el vacío necesario es preciso aspirar de continuo el vapor
de agua formado, pudiendo ser realizada esta operación bien por un
compresor mecánico, o por absorción en una solución higroscópica (que
absorbe agua).
En la práctica, los problemas de compresión del gran volumen de vapor
producido
a
baja
presión
son
considerables.
b.2) Congelación con ayuda de un agente refrigerante:
Se utiliza un refrigerante auxiliar cuya tensión de vapor sea netamente
superior a la del agua y que no sea mezclable con ella. El butano por
ejemplo, satisface estas condiciones. El agua de mar se congela
parcialmente por la expansión del butano. Este procedimiento evita los
problemas de compresión inherentes a la congelación en vacío.
C) Electrodiálisis :
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
La electrodiálisis consiste en el paso de iones a través de membranas
permeables selectivas, bajo el efecto de una corriente eléctrica.
Se colocan, de forma alternativa, una serie de membranas catiónicas y
aniónicas , entre dos electrodos, entre los cuales circula el agua a tratar.
Las membranas, permeables sólo a los cationes o a los aniones, limitan la
migración de los iones entre los dos electrodos, recogiéndose así,
separadamente, una corriente de agua desmineralizada y otra enriquecida
en
iones.
D) Ósmosis inversa
Este método se basa en el empleo de membranas semipermeables que
permiten el paso del agua, pero no el de sales disueltas.
La tecnología de la ósmosis inversa se basa en el proceso de ósmosis, que
es un fenómeno natural que se produce en las células de los seres vivos,
por el cual dos soluciones de distinta concentración salina puestas en
contacto a través de una membrana semipermeable tienden a igualar sus
concentraciones.
Si se separan por una membrana semipermeable dos compartimientos
abiertos a la atmósfera, uno de los cuales contiene agua pura y el otro una
solución acuosa de sales, se comprueba que el agua pura atraviesa la
membrana hacia la solución acuosa de sales, aumentando la presión del
lado de la solución de sales hasta alcanzar un cierto valor (presión
osmótica) suficiente para anular el caudal de agua que atraviesa la
membrana. Este fenómeno constituye la ósmosis directa y se da, de forma
general, entre dos soluciones acuosas de diferentes concentraciones.
Si se invierte el proceso y se aplica una presión en el tubo de la solución
más concentrada (a través de una bomba), el movimiento se produce de la
solución más concentrada a la solución mas diluida. Este proceso es lo que
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
constituye la ósmosis inversa. La altura que alcanza la solución en el
nuevo equilibrio es función de la presión que se aplica, de las
características de las membranas y de las concentraciones de ambas
soluciones.
La presión osmóstica depende de la salinidad del agua: a más salinidad
mayor presión osmótica, a menos salinidad menor presión osmótica
-Figura 1Figura 1
1.2 Sistemas de control
Hubo un tiempo, en que los sistemas de control estaban basados en
paneles de relés electromecánicos o en sistemas de control basado en
neumática.
La
llegada
de
la
tecnología
de
estado
sólido
(de
semiconductores) ofreció un medio de reducir costos y aumentar la
flexibilidad al usar circuitos lógicos que reemplazaron a los cables, hilos,
canaletas y relés. Se desarrollaron algoritmos de control más poderosos.
Cada vez más se desarrollaron dejan mando más firme encima de
procesos algoritmos poderosos.
Sin embargo, las servidumbres técnicas
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
asociadas con sistemas cerrados y distintos aumentaban al mismo tiempo
que se desarrollaban los sistemas de control.
A menudo es la propia naturaleza propietaria del hardware y del software
el que causa estos problemas. Cada fabricante construye sus propios
sistemas y proporciona todos los elementos inteligentes necesarios para su
funcionamiento. Esto ofrece un único responsable técnico del sistema,
pero al mismo tiempo se consigue un cliente cautivo, obligando a la
propiedad a, de manera continuada, depender de este fabricante en
repuestos, mantenimiento o ampliaciones de los sistemas durante todo el
periodo de explotación del sistema. De esta manera, se ha establecido una
práctica de infravalorar la funcionalidad y versatilidad de los sistemas de
control con el fín de obtener clientes cautivos, a los que “exprimir” en el
mantenimiento o las futuras expansiones del sistema.
Incluso esta situación empeora ante la necesidad de diseñar y ofrecer la
ingeniería un sistema completo,ya que en este caso, las posibilidades de
elección para la propiedad se tienen que ver reducidas a un pequeño
conjunto de empresas e ingenierías. Estas empresas tienden a moverse
lentamente o ha desarrollar modelos de negocio basado en el cliente.
Solamente
basta
comparar
la
evolución
que
ha
tenido
las
prestaciones/precio de los sistemas de ordenadores con los equipamientos
para los sistemas de control.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Figura 1: Evolución de los sistemas de control
En la Figura 1 se muestra la evolución de los sistemas de control. Se ha
evolucionado de sistemas controlados por ordenadores con tarjetas I/O al
que se cablean todas las señales, con sistemas jerárquicos, costosos de
instalar, y elementos y tareas duplicadas entre los subsistemas (Figura 2)
Figura 2: Control central
En este tipo de control, todo el sistema cuelga y depende de un único
controlador, lo que implica que un fallo en el controlador impediria el
funcionamiento de todo el proceso que controla. Estos sistemas son
propietarios, habiendo atado a la propiedad a un solo proveedor técnico
en servicios y equipos.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
En la Figura 3, podemos ver una arquitectura de control centralizada
basada en Plcs y con un sistema distribuido de toma de datos. Este
segundo estado se basa en soluciones de cajas negras para poder
conseguir la interoperatibilidad entre distintos proveedores. Es decir, se
diseña una pasarela “a medida” que permita la interconexión entre
equipos de proveedores diferentes. Esto conlleva una notable falta de
flexibilidad ante necesidades futuras, ya que se tendrían que crear nuevas
pasarelas en función de las necesidades actuales. Así mismo, crea un
cuello de botella, ya que al existir una única pasarela para varios equipos,
aparece una debilidad que frente a un fallo en la pasarela, se perderían
todos los equipos que cuelgan de la misma.
Figura 3: Control centralizado con periferia distribuida
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
La Figura 4 se corresponde con una arquitectura distribuida, donde son
interoperables equipos de distintos fabricantes e ingenierías. Estas
arquitecturas son planas, eliminando complejos cableados, bajando los
costes de instalación, mientras se eliminan los dispositivos cerrados y
propietarios, arquitectura a la que corresponde la solución propuesta en
este proyecto.
Figura 4: Control Distribuido
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
2 Objeto del proyecto
El objeto de este proyecto es el suministro, diseño y puesta en explotación
de un sistema de control integrado para la planta desalinizadora de la
Mancomunidad de Canales del Taibilla.
La planta desalinizadora de agua de mar del Canal de Alicante presenta
una capacidad de producción neta de 65.000 m3/día operando de forma
continuada durante las 24 horas. La toma de agua de mar se realiza
mediante 22 pozos playeros impulsándose un caudal de 125.000 3/día.
Una vez superada la fase de pretratamiento, el caudal total se divide en
siete líneas de producción formados por un tren de alta presión (bomba,
motor y turbina) seguido por un bastidor de osmosis inversa. La
conversión es del 45% (de cada 100 litros, 45 litros se convierten en agua
producto y el resto es agua de rechazo) por lo que cada línea de
producción obtiene 7.200 m3/día de agua desalada.
El proceso de desalación se realiza mediante la tecnología de ósmosis
inversa con la utilización de membranas semipermeables de poliamida del
tipo de arrollamiento en espiral. El agua producto es bombeada por cuatro
grupos motobomba hasta un deposito regulador de 50.000 m3 desde el
cual se conecta con los canales propios de distribución de la
Mancomunidad de los Canales del Taibilla.
La solución adoptada está basada en una arquitectura completamente
distribuida en aplicación de la normativa de sistemas abiertos LonMark,
que elimina todos los puntos únicos concentradores de señales, y con
estructura de cliente/servidor en los puestos de explotación de la planta.
En la Figura 5, podemos ver con detalle la localización, y situación de las
instalaciones.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Figura 5: Plano de situación
Distinguimos tres emplazamientos:
•
Planta desaladora.
•
Deposito de agua de Font Calent
•
Estación de captación de agua de mar
A su vez, y como refleja la Figura 6, en la planta desaladora, podemos
diferenciar nuevamente dos instalaciones:
•
Planta de Proceso
•
Edificio de impulsión de Agua Producto
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Planta de
Proceso
Impulsión
Agua
Producto
Figura 6: Plano general de la planta
La comunicación entre los distintos emplazamientos se realiza de
diferentes modos. Así bien, la comunicación entre los edificios de
Captación de Agua de Mar, Impulsión de Agua Producto y la Planta de
Proceso se realiza a través de un anillo de fibra óptica multimodo, que
recorre a su vez todos los puntos interiores de los edificios y puestos de
operación, comunicando todos los puntos de control.
El depósito de Font Calent, se encuentra a una distancia de 8.300m de la
planta. No existe línea de visión directa, lo que imposibilita una conexión
microonda. Tampoco existe línea de radio, por tanto se ha optado por un
sistema de comunicación GSM para el intercambio de información entre
dicho depósito y la planta.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
3 Metodología :
El desarrollo del proceso se ha llevado a cabo en distintas etapas:
1ª Planteamiento del problema: En primer lugar hemos tenido que
familiarizarnos con el entorno en el que íbamos a trabajar y ampliar
nuestros conocimientos en las tecnologías de aplicación a lo largo del
proyecto. En nuestro caso con las distintas técnicas de desalación y de
control de procesos. Es en esta parte del proyecto cuando se comienza a
elaborar el parque de señales, que posibilitará el diseño del control a
posteriori. Este parque de señales no se cierra hasta el fín del proyecto, ya
que siempre surgen modificaciones. Una vez cerrado el parque de señales
provisional, se desarrolla la arquitectura básica de control y se contacta
con los distintos proveedores.
2ª Ingeniería de Control: Ingeniería de Detalle: cableados, bandejas de
cables, consumos y potencias. Programación de Control, Diagramas de
PID, dimensionamiento, lanzamiento de pedidos de Materiales, erección y
montaje básicos.
3ª Pruebas en Almacén y Montaje: Según se van montando los armarios de
control, se procede a realizar las pruebas básicas de que el montaje ha sido
correcto y el programa se ha cargado correctamente en el plc.
4ª Pruebas en Planta y Puesta en Marcha: Una vez que se han instalado los
armarios de control en la planta, en primer lugar se procede a la
comprobación
del
cableado,
posteriormente
Documento I: Memoria
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se
verificarán
las
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
comunicaciones y por último se procederá a la puesta en marcha de la
instalación.
4 Recursos / herramientas empleadas
Herramientas Software
o Microsoft Visio
o Microsoft Word
o Microsoft Excel
o Microsoft Project
o AutoCad
o LonMaker
o Codesys
o Intouch
Herramientas Hardware
o Ordenadores Portátiles
o Impresora
o Ploter
o Equipos de demostración Wago
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Capítulo 2 PROCESO E INSTALACIONES
1 Descripción
de
las
instalaciones
y
análisis
de
funcionamiento.
La planta desalinizadora de agua de mar del Canal de Alicante presenta
una capacidad de producción neta de 50.000 m3/día operando de forma
continuada durante las 24 horas. La toma de agua de mar se realiza
mediante 22 pozos playeros impulsándose un caudal de 125.000 3/día.
Una vez superada la fase de pretratamiento, el caudal total se divide en
siete líneas de producción formados por un tren de alta presión (bomba,
motor y turbina) seguido por un bastidor de osmosis inversa. La
conversión es del 45% (de cada 100 litros, 45 litros se convierten en agua
producto y el resto es agua de rechazo) por lo que cada línea de
producción obtiene 7.200 m3/día de agua desalada.
El proceso de desalación se realiza mediante la tecnología de ósmosis
inversa con la utilización de membranas semipermeables de poliamida del
tipo de arrollamiento en espiral. El agua producto es bombeada por cuatro
grupos motobomba hasta un deposito regulador de 50.000 m3 desde el
cual se conecta con los canales propios de distribución de la
Mancomunidad de los Canales del Taibilla.
En la Figura 7 se representa el diagrama de flujo del proceso.
Documento I: Memoria
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Figura 7: Diagrama de bloques del proceso de desalación
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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1.1 Captación y bombeo de agua de mar.
El depósito de agua de mar está equipado con un transmisor de nivel
sumergible y dos (2) interruptores de nivel.
En el depósito de agua de mar se han instalado ocho (8) bombas
sumergibles con un caudal unitario de 913,95 m3/h y una presión de
impulsión de 87,5 m.c.a. Cada una de ellas está dotada de un variador de
frecuencia.
En condiciones nominales (producción de 2.879 m3/h de agua tratada)
siete (7) de las bombas estarán en funcionamiento y la bomba restante
quedará en reserva, poniéndose en operación durante el proceso de
enjuague de los filtros de arena.
El agua de mar impulsada por las bombas es conducida a un colector
común construido en PRFV de 1200 mm de diámetro que lleva el agua
hasta la Planta de Proceso, donde el agua entra directamente a los filtros
de arena. Un by pass permite el desvío del agua desde el colector al
depósito de descarga de salmuera evitando así su entrada a dichos filtros.
1.2 Sistema de desalación
En la Figura 8, se detallan los distintos emplazamientos de la planta de
proceso.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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Bastidores de Osmosis (7 lineas )
Salida
Filtros Cartucho (10 )
Entra
Filtros de arena (18 )
Reactivos quimicos
Figura 8: Distribución de la planta de Proceso
1.2.1 Pretratamiento I: Dosificación de productos químicos
1.2.1.1 Dosificación de hipoclorito sódico.
La experiencia indica que el agua de mar procedente de drenes contiene
menos materia orgánica y sólidos en suspensión que la procedente de una
toma abierta.
Cada dosificación consistirá en la adición en continuo de 2 ppm de
hipoclorito sódico.
El hipoclorito sódico se almacena en un tanque de PRFV de 60 m3 de
capacidad provisto de transmisor de nivel y tres (3) interruptores de nivel.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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El tanque de hipoclorito sódico está situado en el interior de un cubeto con
capacidad suficiente para contener todo el hipoclorito sódico en él
almacenado en caso de rotura. Este cubeto está construido con materiales
resistentes a la acción del hipoclorito sódico.
Para dosificar hipoclorito sódico en el agua de mar se dispone de tres
bombas dosificadoras de capacidad nominal 120 l/h. Las bombas
dosificadoras son de tipo desplazamiento positivo, regulables desde el
10% al 100% y provistas de servomotores eléctricos para ajuste automático
de la dosificación. El accionamiento del servomotor se efectúa desde el
panel de control.
1.2.1.2 Dosificación de ácido sulfúrico
Con el fin de evitar la precipitación de carbonato cálcico en las membranas
al concentrar el agua de mar, se debe corregir el pH de la misma. Al
disminuir el pH del agua de mar se reduce la concentración de carbonatos
en el agua, ya que estos se transforman en bicarbonatos más solubles.
La adición de ácido produce además anhídrido carbónico suficiente para
la posterior remineralización del agua con hidróxido cálcico. Para la
corrección del pH se utiliza ácido sulfúrico al 98%.
El ácido sulfúrico se almacena en un tanque de acero al carbono de 20 m3
de capacidad provisto de un transmisor de nivel y tres interruptores de
nivel.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Dicho tanque está situado dentro un cubeto con capacidad suficiente para
contener todo el ácido en él almacenado en caso de rotura. Este cubeto está
construido de materiales resistentes a la acción del ácido sulfúrico.
Para la dosificación del ácido en el agua de mar se dispone de tres
bombas dosificadoras de capacidad máxima de 50 l/h, siendo una de ellas
de reserva. Las bombas dosificadoras son del tipo desplazamiento
positivo, regulables de 10% al 100% y provistas de servomotores eléctricos
lo que permite el ajuste automático de la dosificación. El accionamiento
del servomotor se ejecuta desde el panel de control.
La inyección del ácido sulfúrico en la tubería de alimentación a los filtros
se realiza a través de un punto de inyección en el mezclador estático
previo a los filtros de arena.
1.2.1.3 Dosificación de coagulante (cloruro férrico)
No se prevé la dosificación de coagulante ya que el agua de mar captada
mediante pozos suele ser de buena calidad y contiene pocos coloides y
materia en suspensión. Sin embargo, se ha considerado instalar un sistema
de dosificación de coagulante en caso de que el agua de mar llegue a la
IDAM en peores condiciones de las esperadas y sea necesario eliminar la
materia en suspensión y los coloides presentes mediante la formación de
flóculos que serán retenidos en los filtros de arena.
La adición del producto se lleva a cabo en línea lo más alejado posible de
los filtros de arena para favorecer la mezcla del coagulante con el agua y
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
alargar al máximo el tiempo de reacción en el agua antes de llegar a los
filtros de arena.
La instalación de dosificación de coagulante incluye dos depósitos de
preparación de la solución con una capacidad unitaria 5,000 litros.
La razón de instalar dos tanques es que se facilita la operación de la
planta ya que se puede estar trabajando con un tanque mientras se
prepara la solución en el otro.
Los depósitos están equipados con agitadores, valvulería de aislamiento,
seguridad y retención, un transmisor de nivel y tres interruptores de nivel.
Para la dosificación del
coagulante se dispone de tres bombas
dosificadoras (una de reserva) de capacidad máxima de 120 l/h. Las
bombas dosificadoras son de desplazamiento positivo, regulables desde el
10% al 100% y provistas de servomotores eléctricos para ajuste automático
de la dosificación. El accionamiento del servomotor se hace desde el panel
de control. Los depósitos de dilución son de PRFV y las tuberías del
sistema de dosificación de PVC.
1.2.1.4 Dosificación de Metabisulfito Sódico
Con el fin de reducir el cloro residual antes de que el agua de mar llegue a
las membranas, dada la escasa tolerancia al cloro que tienen dichas
membranas, se incluye este equipo de dosificación de bisulfito sódico, el
cual reacciona con el cloro y con el resto de oxidantes contenidos en el
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
agua de mar, tales como el oxigeno disuelto, evitando que lleguen a las
membranas y las deterioren.
La adición del producto se lleva a cabo en línea antes de los filtros de
cartucho para favorecer la mezcla del metabisulfito en el agua y conseguir
una efectiva reducción del cloro. Por si el proceso lo requiere se instalará
un punto de inyección adicional después de los filtros de cartucho.
La instalación de dosificación de metabisulfito sódico consta
de dos
depósitos de preparación de la solución de metabisulfito con una
capacidad unitaria 1,500 litros y realizados en material PRFV. Se instalan
dos tanques porque facilitan la operación de la planta ya que se puede
estar trabajando con un tanque mientras se prepara una nueva solución en
el otro. Los depósitos llevan agitadores, valvulería de aislamiento,
seguridad y retención, un transmisor de nivel un y tres interruptores de
nivel.
La dosificación se lleva a cabo mediante tres bombas dosificadoras, siendo
una de reserva. Los materiales de las bombas son los siguientes: cuerpo y
cajas de PVC, asientos de polietileno, membranas de PTFE, juntas de vitón
y carter-bancada de fundición. Serán regulables desde el 10% al 100% de
su capacidad máxima. La regulación es automática desde panel para lo
cual cada bomba esta provista de su correspondiente servomotor.
Tras este equipo y después de los filtros de cartuchos se sitúa un detector
ORP con alarma y registro en panel, un medidor de pH con indicación en
panel, y alarmas por máximo y mínimo, con registrado. Igualmente se ha
instalado un medidor transmisor de cloro libre.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
1.2.1.5 Dosificación de dispersante
Con el fin de evitar la precipitación de sales al concentrarse el agua de mar
en las membranas, se dosifica un dispersante. El dispersante impide la
formación de las redes cristalinas de las sales, manteniendo a los iones en
dispersión y permitiendo sobrepasar el límite de solubilidad de dichas
sales.
La adición del producto se lleva a cabo en línea y antes de los filtros de
cartucho para favorecer la mezcla del dispersante con el agua
La instalación de dosificación de dispersante incluye dos depósitos de
preparación de la solución con capacidad unitaria de 1.000 litros. Los
depósitos, de material PRFV,
están equipados con electroagitadores,
valvulería de aislamiento, seguridad y retención, un transmisor de nivel y
tres interruptores de nivel.
Para la dosificación se dispone de tres (2+1) bombas dosificadoras con una
capacidad nominal 10 l/h. Las bombas dosificadoras son del tipo de
desplazamiento positivo, regulables desde el 10% al 100% y provistas de
servomotores eléctricos lo que permite que la dosificación se ajuste al
caudal de agua de mar a desalar de forma automática. El accionamiento
del servomotor se opera desde el panel de control.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
1.2.2 Pretratamiento II: Filtración y Microfiltración
1.2.2.1 Filtración: Filtros de arena
Para la eliminación de los flóculos formados y otras partículas presentes
en el agua bruta, se filtra el agua de mar a través de unos filtros de arena
de un solo lecho, con dos capas de arena silícica, una de 300 mm de altura
arena de talla efectiva 2 mm, y otra de 1000 mm con arena de talla efectiva
0,9 mm. El coeficiente de uniformidad en ambos casos será de 1,4.
Se dispone de 18 filtros de forma cilíndrica horizontal, montados en
paralelo, de tal manera, que el caudal queda repartido entre todos ellos en
el proceso normal de operación. Cada filtro alberga en su interior una
placa soporte equipada con las correspondientes boquillas sobre la cual se
sitúa el lecho de silex filtrante. Los filtros se sitúan a la intemperie, con un
cerramiento lateral.
Los filtros son de 3,5 m. de diámetro y 12 m de longitud cilíndrica, lo que
hace una superficie eficaz de filtración superior a 40,25 m2. Este tamaño de
filtro ha sido probado con eficacia en gran cantidad de plantas de O.I.,
asegurando que con estas dimensiones y una operación correcta de lavado
de los mismos no se producen caminos preferenciales en lecho de arena, ni
pérdidas de carga importantes. La velocidad de filtración en operación
normal es inferior de 8,8 m/h, y en situación de lavado de 9,3 m/h
máxima. Los filtros están dotados de bocas de hombre (de inspección y
ventilación
de
emergencia),
necesarias
para
su
inspección
y
mantenimiento, igualmente llevan drenajes, venteos y la instrumentación
correspondiente, así como el juego de válvulas automáticas necesarias
para efectuar las operaciones de lavado y puesta en servicio de una forma
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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totalmente automática. Si el operador lo desea, el lavado puede hacerse de
forma semiautomática decidiendo desde panel cada uno de los pasos a
realizar. También puede modificarse los tiempos de cada una de las fases
de lavado y entrando en el nivel de programación, cambiar el sistema de
lavado.
Las boquillas de los filtros de arena están estudiadas de forma que se
impida la salida de la arena y que la pérdida de carga sea la mínima
posible. Hay instaladas en total de 50 boquillas por metro cuadrado de
superficie filtrante. Las boquillas son de material plástico resistente al
agua de mar y no degradable por ésta
Una vez que el caudal de paso por un filtro baje del 80% del caudal
normal de trabajo, se procederá a su lavado pasando el caudal de trabajo
por los otros filtros en servicio
El lavado de los filtros de arena se realiza con la salmuera de rechazo de
las membranas.
Para el lavado se utilizan
dos bombas centrífugas
horizontales que aspiran de la balsa que recoge la salmuera antes del
vertido al mar. Una de las bombas es de reserva. El caudal de las bombas
es suficiente para que la velocidad del lavado sea de 15 m/h, que es
adecuada para producir un lavado eficaz. Si se quiere lavar a doble
velocidad pueden usarse las dos bombas. Una vez que el filtro ha sido
lavado se enjuaga con agua de mar que se bombea desde los pozos de
captación. Las bombas de lavado de los filtros de arena tienen capacidad
para bombear 805 m3/h a 2,5 bares de presión
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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El caudal de agua de lavado está controlado mediante una válvula de
control situada en el colector de agua de lavado a los filtros, justo a la
descarga de las bombas de agua de lavado. Para la medida del caudal de
agua de lavado se dispone de un caudalímetro electromagnético instalado
en el colector de impulsión de las bombas.
El uso del rechazo de membranas para agua de lavado implica un ahorro
energético, y de productos químicos.
Además del aporte de agua de lavado mediante las bombas descritas, se
dispone de dos soplantes, una en operación y otra en reserva. La inclusión
de las soplantes permite asegurar un lavado efectivo, así como un ahorro
notable en las aguas de lavado. Cada soplante dispone de su
correspondiente filtro de aire, silenciador de ruidos, válvulas de
seguridad, y aislamiento, así como los tramos de tubería con manómetros
y accesorios correspondientes. Las soplantes suministran un caudal de
1.950 m3/h a una presión de descarga de 1,6 barg. Las tuberías de agua
de salmuera y aire de lavado son PRFV
En el colector de salida de filtros de arena se dispone de una válvula de
mariposa, válvula de partición del colector, que permite en el caso de que
sea necesario, dividir la planta en dos circuitos independientes (SECTOR
A y SECTOR B)
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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1.2.2.2 Microfiltración: Filtros de cartuchos (o de afino)
Una vez que el agua de mar ha recibido las dosificaciones de reactivos
adecuados, y ha sido filtrada es enviada al proceso de microfiltración.
Esta parte del proceso consta de 10 filtros de cartuchos de filtración en
profundidad que están situados en el interior de una carcasa. Los
cartuchos están construidos en polipropileno y tienen un poder de corte
de 15 micras nominales y una eficiencia de eliminación de partículas del
99,6%. Estos filtros tienen la misión de retener coloides y partículas en
suspensión que no han sido retenidas por los filtros de arena protegiendo
las membranas, pues la más mínima partícula en suspensión al ser
lanzada a presión contra las mismas podría perforarlas.
Figura 10: Detalle interior filtros de cartucho
Figura 9: Filtros de cartucho
Documento I: Memoria
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Los cuerpos para alojar los cartuchos son de material PRFV. Cada cuerpo
contiene 235 cartuchos de 50’’ que se fijan mediante espadas y tuercas a la
placa soporte. (Figura 10)
Antes y después de los filtros de cartucho se han instalado tomas de
muestra para la medida de SDI (indice de ensuciamiento de las
membranas) del agua, con objeto de determinar la eficacia de la filtración,
y la calidad del agua antes de entrar en las membranas.
Tanto en el colector de entrada de filtros de cartucho como en el de salida
se dispone de una válvula de mariposa, válvula de partición del colector,
que permiten dividir “los anillos de distribución” en dos, separando la
planta en dos circuitos independientes (SECTOR A y SECTOR B)
A la entrada del conjunto filtrante en cada extremo del bucle se incluye:
transmisor de presión y un manómetro.
A la salida de los filtros de cartucho se han instalado la instrumentación
correspondiente para la toma de medidas de presión, pH, conductividad,
potencial redox, turbidez y temperatura. Todas estas medidas son
enviadas al sistema de control para su valoración.
Medidor automático del SDI (Silt Density Index)
El S.D.I. es un parámetro fundamental para controlar la calidad del agua
de alimentación a las membranas de Osmosis Inversa, así como un
indicador esencial de la eficiencia del pretratamiento físico-químico del
Documento I: Memoria
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proceso. De alguna manera nos indica el poder de atascamiento que tiene
una determinada agua.
Dado la importancia del parámetro se ha instalado un medidor
automático del S.D.I. dotado de tres puntos de muestreo en los
emplazamientos siguientes:
1. Antes de filtros de arena
2. Después de filtros de arena
3. Después de filtros de cartucho
Este equipo está formado por un autómata programable, servomotor,
rodillos para el papel continuo de acetato de celulosa de 0,45 micras
absolutas, electroválvulas y demás elementos auxiliares, todo ello incluido
en un armario de poliéster con un grado de protección IP 65.
Los resultados de las medidas son transmitidos al Sistema de Control de la
Planta mediante señales analógicas de 4 – 20 mA. Igualmente se envía al
Sistema de Control una señal general de anomalía del Medidor
Automático de S.D.I.
Documento I: Memoria
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1.2.3 Ósmosis inversa
1.2.3.1 Sistema de bombeo de alta presión, bomba booster y
recuperadores de energía.
Este grupo tiene la misión fundamental de proporcionar la presión
necesaria para conseguir vencer la presión osmótica del agua de mar y las
pérdidas de carga del sistema.
La planta cuenta con 7 conjuntos de bombeo de alta presión, estando
formado cada conjunto por una bomba de alta presión, un intercambiador
de presión y una bomba booster.
El modo de funcionamiento de un conjunto de bombeo de alta presión
sería el siguiente: La tubería de agua de alimentación procedente de los
filtros de cartucho se divide entre la
aspiración de la bomba de alta
presión (aproximadamente el 50% del caudal) y el intercambiador de
presión (el restante 50%).
El intercambiador, aprovecha la presión de la salmuera de rechazo de las
membranas para cedérsela al agua de mar, de modo que el agua a presión
que sale del intercambiador casi posee la presión necesaria para volver a
entrar en las membranas de osmosis inversa, junto con el agua a presión
de la impulsión de la bomba de alta.
En la Figura 11 podemos ver los bastidores de ósmosis con sus
correspondientes bombas de presión a la entrada y las válvulas de
alimentación a los mismos.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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Figura 11: Bastidores de osmosis y grupos de presión
Una bomba booster es la encargada de suministrar el incremento de
presión que se requiere para que se unan el flujo de agua de la bomba de
alta presión y el flujo de agua del intercambiador.
El flujo total es conducido mediante una tubería común hasta el resto de
bastidores de membranas.
La bomba booster está provista de un variador de velocidad con objeto de
optimizar los consumos de energía eléctrica en caso de baja salinidad del
agua de alimentación, e incrementar el TDH de la bomba a medida que
las membranas se van ensuciando ó que la pérdida de carga a través de
los tubos de presión se incremente.
Cada bomba de alta presión tiene una capacidad nominal de 412 m3/h y
una presión de descarga de 67,56 bares. La bomba booster tiene una
capacidad de 520 m3/h a una presión de 33,166 m.c.a.
Documento I: Memoria
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Cada intercambiador de presión está formado por 12 módulos modelo
PX-220. De la marca ERI.
En la aspiración de cada bomba de alta presión se sitúa un caudalímetro;
un manómetro y un presostato, el cual producirá la parada de la bomba
por baja presión de aspiración además de su registro correspondiente en el
sistema de control central.
En la impulsión de la bomba se dispone de un manómetro, transmisor de
presión, una válvula de retención y una válvula de macho para
aislamiento.
En la tubería de alimentación de agua de mar a cada intercambiador de
presión, se instala un caudalímetro. La regulación del caudal de agua a
alta presión que sale de los intercambiadores de presión se efectúa
mediante los variadores de frecuencia de las bombas booster. Y la
regulación del caudal de salmuera a baja presión que sale de los
intercambiadores de presión se hace mediante una válvula de regulación
situada en la salida de baja presión.
Los cojinetes de las bombas de alta presión y booster llevan sondas de
temperatura, así como también están provistos de sondas de temperatura
los devanados de los motores.
1.2.3.2 Bastidores de ósmosis inversa
El diseño realizado corresponde a un solo paso y una sola etapa. La planta
se ha modulado en 7 bastidores, teniendo en cuenta la futura ampliación
Documento I: Memoria
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con un bastidor más, con capacidad de producción unitaria de 411,32
m3/h (114,25 l/s). Cada bastidor tiene 122 tubos de presión y cada tubo de
presión contiene siete membranas. Cada uno de los trenes es
independiente lo que permite operar en siete líneas diferenciadas. Las
líneas parten de un colector común y en cada una de ellas el caudal de
alimentación se divide entre la aspiración de la bomba de alta presión
(aproximadamente el 50% del caudal) y el intercambiador de presión (el
restante 50%).
El permeado producido (agua dulce) se recoge y se lleva hasta un colector
común que conduce el agua producto hasta los lechos de calcita. En la
tubería de salida del permeado de las membranas se ha instalado una
válvula de control que lo que permite regular la presión y caudal del
permeado. Además se han instalan dos transmisores de presión, y un
transmisor de conductividad con el fin de validar el rendimiento de las
membranas.
El agua de rechazo generada en el bastidor de osmosis inversa se recoge y
se
distribuye a los intercambiadores de presión. En esta tubería se
encuentra
instalado
un
medidor
de
presión
y
transmisor
de
conductividad.
Los tubos de presión de cada bastidor se hallan sobre una estructura
metálica capaz de albergar hasta 128 tubos de presión. Esto nos permite
tener previsto un espacio extra para el caso de que fuese necesario un
aumento del número de tubos de presión a instalar.
Entre la tubería que alimenta a cada bastidor y la que recoge el rechazo del
bastidor está instalado un medidor de presión diferencial que indicará la
Documento I: Memoria
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evolución del atascamiento de las membranas. En caso de que se detecte
que la calidad del permeado en alguno de los bastidores esté fuera de del
rango especificado se identificará cual de los tubos de presión es el
causante ya que se dispone de una toma de muestra de agua permeada.
Las tomas de muestra de cada bastidor se centralizan en un panel local. En
dicho panel se disponen las conexiones de tipo enchufe rápido para medir
la conductividad del agua de producto en cada tubo de presión de forma
manual.
Además, en la salida de producto de cada tubo de presión se dispone de
un conector de enchufe rápido que mediante la introducción de un tubo
de toma de muestras permite comprobar la salinidad del agua producida
por cada membrana del tubo de presión. Con ello tendremos una idea del
estado de funcionamiento de las membranas instaladas en cada bastidor.
El diseño de la ósmosis inversa se ha efectuado:
•
Con membranas de poliamida enrolladas en espiral del tipo de alto
rechazo de sales, y de dimensiones estandarizadas lo que permite
la utilización de membranas de cualquier marca. Hay 7 membranas
por cada tubo de presión.
•
Considerando las peores condiciones de temperatura, para
membranas limpias y sucias, y teniendo en cuenta la tasa de
reposición garantizado por el suministrador de membranas.
Documento I: Memoria
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Figura 12: Bastidor de ósmosis inversa
1.3 Sistemas auxiliares
1.3.1 Limpieza Química
Se empleará este sistema cuando se alcance un ensuciamiento apreciable
en las membranas, o se haga necesaria una limpieza por algún tipo de
contaminación. Normalmente, la necesidad de
realizar una limpieza
química de un bastidor, se manifiesta cuando concurre alguna de estas
circunstancias:
•
Incremento de la presión
de alimentación
mantener el caudal nominal de agua permeada.
Documento I: Memoria
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en un 10% para
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•
Disminución del 10% del caudal de agua permeada para la misma
presión de alimentación al bastidor.
•
Incremento del 30% de la presión diferencial del bastidor.
Los dos tipos de ensuciamiento más habituales son:
•
Bioensuciamiento: Biopelícula que se forma sobre la superficie de la
membrana a causa de crecimientos bacterianos
•
Ensuciamiento inorgánico: Debido a la precipitación de sales de
calcio, bario, estroncio,..y sílice entre otras.
La limpieza periódica de los módulos es un proceso necesario desde el
punto de vista de conservación y operación de los mismos.
Este sistema consta fundamentalmente de un depósito donde se prepara la
disolución de limpieza, cuatro grupos calefactores para calentar la
disolución, un transmisor de nivel, un indicador lateral de nivel y tres
interruptores de nivel (nivel alto, nivel bajo y nivel muy bajo). El producto
químico seleccionado se diluye con agua osmotizada mediante un sistema
de agitación constituido por eyectores y una bomba de recirculación. Se
realiza la agitación del preparado de esta manera debido a las
dimensiones del depósito, ya que con agitadores se comprobó que no se
homogeneizaba correctamente la disolución.
Una vez realizada la disolución, ésta se impulsa mediante las bombas a
una presión de descarga de las bombas es 6 bares.
Documento I: Memoria
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Las bombas disponen de válvulas de aislamiento y retención, manómetros
y tuberías de interconexión en PVC, así como un medidor de caudal.
La disolución de reactivo atravesará un filtro de cartucho con el fin de
eliminar pequeñas partículas presentes de reactivo que puedan quedar sin
disolver. Este filtro es del mismo tipo que los utilizados en el
pretratamiento del agua de mar, los cartuchos filtrantes son perfectamente
intercambiables con los del pretratamiento.
La disolución se introduce en la tubería de alimentación del bastidor
correspondiente, justamente detrás de la válvula de aislamiento, que en
este momento, lógicamente, estará CERRADA. Atraviesa los módulos
lavándolos a baja presión, con lo que la mayor parte de agua de la
disolución saldrá por el rechazo de los módulos junto a los precipitados
disueltos y pequeñas partículas que arrastre y que constituían la suciedad
de las membranas. Esta agua de salida se lleva de nuevo al tanque de
limpieza, estableciéndose una recirculación de la disolución del producto
químico. Conviene descargar el primer 10% del volumen de la solución
recirculada, para no diluir la solución de limpieza y además evitar la
colmatación del filtro de cartuchos con la suciedad eliminada de las
membranas.
Por la línea de producto saldrá una pequeña cantidad de agua que
mediante una tubería, prevista a este fin, retornará al tanque de limpieza,
al igual que el rechazo, formándose un circuito cerrado de limpieza.
Documento I: Memoria
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Naturalmente, cuando se verifique este proceso se deberá aislar el circuito
cerrado de módulos y equipo de limpieza por lo que se disponen las
válvulas con finales de carrera y accesorios a éste fin.
Los productos químicos a utilizar en la limpieza de las membranas son
varios y dependen de dos factores principalmente: del tipo de
ensuciamiento que haya tenido lugar, y del tipo y fabricante de
membranas instaladas.
La limpieza consiste en un lavado ácido, un lavado alcalino y una
desinfección, con aclarados entre etapa y etapa.
Como ejemplo de productos químicos que se suelen usar en la limpieza
química tenemos:
-
Ácido cítrico al 1 ó 2% (pH 2.5 a 4) para limpiezas ácidas.
-
Solución de hidróxido de sodio (pH 10-11) para limpiezas
alcalinas.
-
Metabisulfito sódico como desinfectante.
1.3.2 Equipo de aclarado o desplazamiento
Siempre que se produzca una parada prolongada en alguna de las líneas
de ósmosis inversa, se hace necesario enjuagar con agua desalada, tanto
las turbobombas como los módulos osmotizadores.
De no realizarse el enjuague, los equipos turbobombas podrían sufrir
corrosión y en los módulos se producirían precipitaciones de sales que
perjudicarían notablemente a los mismos.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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Para este proceso de enjuague se utiliza agua osmotizada desde el
depósito de agua de servicio.
Para el proceso de enjuague se utilizan las mismas bombas de limpieza
química, conectándolas mediante una tubería de aspiración independiente
al tanque de agua de servicios.
La inyección de agua de enjuague en las líneas de tratamiento se verifica
en la aspiración de las bombas de alta presión y en la aspiración de las
bombas de recirculación, estando la válvula automática correspondiente
CERRADA en la línea principal y abierta la válvula que da acceso al
enjuague de la línea sometida a este proceso.
La mezcla de agua de mar y/o salmuera con el agua de producto de
enjuague, saldrá por la tubería de salmuera de las cámaras de intercambio
de presión al drenaje general de la instalación. El proceso de enjuague
finalizará cuando la conductividad de estae agua de salida sea inferior a
2000 ohms/c.
1.4 Almacenaje e impulsión de agua osmotizada
1.4.1 Depósito de servicios
Dado que el agua se trata antes de entrar en el depósito de
almacenamiento, se ha instalado para el uso interno de la planta un
depósito auxiliar denominado Depósito Agua de Servicio.
El agua osmotizada procedente de las 7 líneas de producción, es
almacenada en dicho depósito situado en el edificio de Proceso. Este
tanque
está provisto de un transmisor de nivel sumergible para
indicación en el Sistema de Control, válvulas de aislamiento y conexiones
de drenaje y rebose.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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1.4.2 Postratamiento
El agua permeada antes de ser enviada al tanque de almacenamiento, será
tratada con CO2, calcita, e hipoclorito sódico, para adaptar su calidad,
como agua potable.
Los carbonatos de la calcita, reaccionan con el anhídrido carbónico
producido por la acción del ácido sulfúrico en el pretratamiento y el
dosificado posteriormente al producto, produciendo bicarbonatos y por
consiguiente aumentando la alcalinidad y la dureza.
La adición de hipoclorito añade el cloro necesario para la desinfección.
1.4.2.1 Dosificación de dióxido de carbono
El equipo dosificador de CO2 consta de un depósito externo de
almacenamiento con capacidad total para 30 m³. El CO2 se almacena bajo
forma líquida en tanques aislados, a –20 ºC/ 20 Kg/cm².
A partir de dicho tanque, el CO2 es trasegado bajo forma líquida,
vaporizado y llevado a temperatura ambiente por un evaporador eléctrico.
El CO2 vaporizado está conectado al correspondiente cuadro de control
para permitir la expansión, medida y regulación del gas carbónico en
función del caudal de dosificación de CO2 y del pH del agua a tratar.
El CO2 se inyectará en la tubería de agua producto antes de entrar en los
filtros de calcita.
1.4.2.2 Dosificación de carbonato cálcico
La reacción principal que gobierna la disolución de un lecho de carbonato
cálcico (calcita) es la siguiente:
Documento I: Memoria
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CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3-
(1)
El paso por un lecho de calcita permite aumentar la alcalinidad y la dureza
y reducir la corrosividad del agua desalada aumentando el índice de
Langelier (LSI) hasta alcanzar los niveles exigidos por dicha normativa (±
0,5 LSI). Esta reacción alcanza un pH de equilibrio cuyo valor depende de
una serie de factores como son: el pH inicial, el contenido en CO2, calcio,
carbonatos, bicarbonatos, sólidos totales disueltos y la temperatura.
El sistema consiste en una serie de lechos de calcita de flujo ascendente y
de altura constante. Los lechos están alojados en una serie de celdas
rectangulares de hormigón armado que funcionarán en paralelo, haciendo
pasar el flujo ascendente del agua a través de lechos de calcita triturada a
la vez que dosifican de forma continua la calcita que se vaya consumiendo
por la parte superior del lecho.
El número de celdas considerado será capaz de tratar una producción de
69.000 m3/d.
El funcionamiento de las celdas es como sigue: el agua entra en la parte
inferior de la celda y se distribuye a través del piso filtrante con crepinas.
A continuación asciende por la parte inferior del lecho de carbonato
cálcico triturado y a medida que sube por el lecho el agua va corrigiendo
su composición química.
El anhídrido carbónico disuelto en el agua, reacciona con el carbonato
cálcico del lecho formando bicarbonato cálcico soluble, con lo que
aumenta el pH.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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Una vez atravesado el lecho, el agua ya remineralizada entra en una zona
de remanso y abandona a continuación la celda por un vertedero
perimetral.
Las celdas cuentan con un silo de reserva en su parte superior así como
unos pequeños conos alimentadores que guían el producto desde dicho
silo de reserva hasta la superficie del lecho. De esta forma el producto se
dosifica sobre el lecho por gravedad y a medida que al agua va
consumiendo la calcita. La dosificación se realiza, por tanto, de forma muy
lenta y sin crear turbulencias. El sistema se auto-alimenta según la
demanda natural del agua.
El silo de calcita permite un funcionamiento autónomo de la celda de
varias semanas. El producto en el silo de reserva permanece seco. El
carbonato cálcico se humedece solo en los tubos de bajada hacia el lecho,
pero dado que el material es relativamente inerte, esto es que no absorbe
agua ni disuelve fácilmente, no hay problemas de obstrucción.
Las celdas disponen de bocas de carga en la parte superior para la recarga
de producto. La recarga se realiza manualmente por medio de un puente
grúa que se desplaza sobre las bocas de carga de las celdas.
1.4.2.3 Dosificación de hipoclorito sódico
El equipo de dosificación de hipoclorito sódico usará como depósitos de
almacenamiento los mismos que el de pretratamiento, existiendo tres
Documento I: Memoria
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bombas dosificadoras exclusivas para la dosificación en postratamiento.
Las bombas dosificadoras son similares a las de pretratamiento.
La dosificación de hipoclorito se realiza en el depósito de agua tratada.
1.4.3 Depósito de agua producto
Tras la fase de postratamiento, el agua osmotizada (agua producto ya por
haber finalizado todos los tratamientos) se almacena en un depósito de
hormigón de 4.000 m3 de capacidad. Este tanque está provisto de un
transmisor de nivel sumergible para indicación en el Sistema de Control,
válvulas de aislamiento, conexiones de drenaje y rebose.
1.4.4 Impulsión de agua tratada
La impulsión de agua tratada se realiza mediante un conjunto de 3
bombas. Su propósito es bombear el agua tratada hasta el depósito de
Fontcalent ubicado aproximadamente a 8.300 m. a través de una línea de
conducción de acero al carbono.
El sistema de bombeo está formado por 2+1 bombas, con una capacidad
por bomba de 1.440 m3/h con una presión de 110 m.c.l.
Las bombas estarán dispuestas de tal forma que succionan directamente
del tanque descargando en un único colector fabricado en tubería de
acero de 1.000 mm.
En la impulsión de cada una de las bombas se ha instalado un manómetro
y un transmisor de presión para controlar la presión de descarga en el
colector.
Documento I: Memoria
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En el colector de impulsión se han instalado un caudalímetro, un medidor
de conductividad, un medidor de pH y un medidor de cloro libre.
Las medidas generadas por estos instrumentos son registradas en el
sistema de control y generando las alarmas correspondientes si alguna de
las medidas se sale fuera de los rangos prefijados.
Documento I: Memoria
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Capítulo 3 SISTEMA DE CONTROL
1 Descripción funcional del sistema de control
La ingeniería distribuida se basa en el análisis funcional por elementos que
forman parte de una instalación. La idea general obedece al principio de
considerar que una instalación no es ni más ni menos que un conjunto de
unidades independientes denominadas “nodos o elementos funcionales”;
que disponen de una cierta autonomía y que en determinadas situaciones
pueden interactuar entre sí de forma continuada o temporal.
Aplicando el concepto anterior a la instalación de la desaladora podemos
establecer como unidades independientes a modo de ejemplo, cada una de
las bombas de impulsión de agua de mar, cada filtro de arena, cada bomba
de alta presión, cada uno de los aditivos químicos, etc. Si observamos con
detenimiento, nos damos cuenta que las unidades citadas como
“elementos funcionales” pueden tener mayor o menor complejidad, es
decir, pudieran llegar a ser tan sencillas como un instrumento de campo o
con la complejidad de un conjunto de elementos como un aditivo químico
que engloba la arqueta, el mezclador, las bombas de dosificación, los
instrumentos de nivel del aditivo, la consigna de dosificación, etc.
También se ha de resaltar que un elemento funcional visto como un
bloque de programación, no sólo esta compuesto de entradas y salidas
físicas sino que incorpora entradas y salidas lógicas como podrían ser
enclavamientos
procedentes
de
otros
“elementos
Documento I: Memoria
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funcionales”
o
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entradas/salidas de operación como pudiera ser la demanda de
dosificación del aditivo.
Desde el punto de vista de la estrategia de control tanto el caso de una
bomba de impulsión de agua de mar (elemento funcional) como la adición
de metabisulfito (elemento funcional) no son ni mas ni menos que unos
bloques de programación con unas “patitas de entrada” y con unas
“patitas de salida” que se encargan de su funcionamiento bajo cualquier
circunstancia.
Profundizando en el concepto y a modo de ejemplo podríamos analizar el
caso de una bomba de alta presión considerada como “elemento
funcional”.
El bloque de control dispondría quedar de la forma siguiente:
a. Entradas del bloque de la bomba de alta presión:
- Temperatura de cojinetes (física – Entrada Digital)
- Temperatura del tren de alta presión (física – Entrada Digital)
- Temperatura del bobinado (física – Entrada Digital)
- Temperatura de agua filtrada (física – Entrada Digital)
- Presostato de admisión (física – Entrada Digital)
- Presión de agua filtrada (Variable de Red)
- pH del agua filtrada (Variable de Red)
- Conductividad del agua filtrada (Variable de Red)
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- Caudal de impulsión de agua de mar (Variable de Red)
- Bomba de impulsión de Agua de Mar nº1 en marcha (Variable de Red)
- Bomba de impulsión de Agua de Mar nº2 en marcha (Variable de Red)
- Bomba de impulsión de Agua de Mar nº3 en marcha (Variable de Red)
- Bomba de impulsión de Agua de Mar nº4 en marcha (Variable de Red)
- Bomba de impulsión de Agua de Mar nº5 en marcha (Variable de Red)
- Bomba de impulsión de Agua de Mar nº6 en marcha (Variable de Red)
- Bomba de impulsión de Agua de Mar nº7 en marcha (Variable de Red)
- Bomba de impulsión de Agua de Mar nº8 en marcha (Variable de Red)
- Orden de marcha/paro (Operaciones)
- Porcentaje de apertura de válvula entrada a Bomba Alta Presión
(Operaciones)
- Número de arranques en la última hora (Interno)
- Etc….
b. Salidas del bloque de la bomba de alta presión:
- Marcha/Paro de la BAP
- Abrir/Cerrar bypass BAP
- Presión de salida de la BAP
- Etc.
Documento I: Memoria
-53-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
c. Bloque de la bomba de alta presión:
Configuración de ingeniería necesaria para preservar las condiciones de
funcionamiento de bomba. Análisis de los enclavamientos de arranque, de
los enclavamientos de funcionamiento, de las decisiones de operación de
los operadores de planta, etc.
Una vez alcanzado este punto de detalle, la ingeniería se vuelve sencilla al
tener sólo que enlazar los diferentes bloques creados para controlar el
funcionamiento de la planta.
Aclarada la programación resta decidir si toda esta programación puede
residir en un único nodo o si bien como apuesta la ingeniería distribuida
debe haber un nodo por cada “elemento funcional” creado. En el caso que
nos ocupa, se apuesta por esta segunda opción puesto que permite aportar
las siguientes ventajas:
• Intercambiabilidad de los elementos
• Mejora de la velocidad del sistema
• Mejora de la disponibilidad del sistema
• Reducción de los costes de mantenimiento y Explotación
• Velocidad de instalación y puesta en marcha
• Flexibilidad ante mejoras y ampliaciones
• Ahorro de costes de instalación
Documento I: Memoria
-54-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
De acuerdo con esta filosofía se han instalado 64 Nodos para los 64
elementos
funcionales
considerados
(elementos
que
deberán
ser
aprobados por la ingeniería de la propiedad).
Estos equipos estarán instalados en cajas con IP65 en campo cerca de la
instrumentación minizando el cable de señales enormemente.
La conexión entre ellos será mediante una red Ethernet redundante en
doble anillo de fibra óptica, dotada de “switches” redundantes inteligentes
que permiten diferentes cortes de cable de la propia red o en los equipos
de comunicaciones, puesto que admiten la busqueda inteligente de los
diferentes nodos. Protocolos como LonWorks, lo que facilitan es el
intercambio eficiente de la información entre nodos y certificaciones como
la LonMark lo que garantizan es compatibilidad de elementos de la red.
El sistema de control consta de una arquitectura abierta y uniforme que
utiliza la norma EIA 709.1, el protocolo LonTalk, como protocolo común
de comunicaciones entre todos los dispositivos que controlan y que son
controlados. Si es necesario o si se desea, los paquetes de LonTalk que se
encapsula en mensajes TCP/IP para aumentar la anchura de banda de la
red.
El objetivo del control de la planta de desalinización es conectar sin fisuras
dispositivos sin tener en cuenta el tipo de subsistema, es decir, que
coexisten fácilmente en el mismo canal de la red dispositivos de control de
variadores
de
frecuencia,
analizadores
de
mediciones químicas del agua,etc.
Documento I: Memoria
-55-
parámetros
eléctricos,
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
El sistema se configura de manera modular y extensible, así como fácil de
reconfigurar.
Todas las pantallas de manejo desarrollados, tanto de la aplicación de
mando como de la aplicación de mantenimiento, se entregan a los
operadores en lengua española, así como la documentación de uso de las
mismas.
Se facilitará al personal propio, las herramientas, documentación y
formación necesaria para el adecuado mantenimiento y adaptaciones del
sistema a las nuevas configuraciones de la planta.
Los puestos de control siempre necesitarán una doble conformidad a una
orden dada por parte del personal, para evitar posibles malas
manipulaciones del sistema.
Incluso en las estaciones táctiles se habilita un modo de limpieza, para
poder proceder a su higiene, sin que por ello se produzcan órdenes no
deseadas.
Caso de caída o perdida de información en el sistema de control, o de
detección de alguna alarma o mal funcionamiento en el mismo, este
mostrará las alarmas acústicas y de señalización correspondientes.
El canal de comunicaciones principal, que en este caso se contempla en
fibra óptica multimodo 62,5/125 con routers y pasarelas entre Ethernet.
Documento I: Memoria
-56-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Esta arquitectura sobre una red troncal en Ethernet Industrial, permite el
acceso de forma estándar a la información del sistema.
La estructura de cliente/servidor realizan en estos dos puestos de trabajo
permite estructurar el reparto de recursos del sistema según sean
necesarios, tratando de manera coherente la gestión de eventos, alarmas,
gradientes, recetas, así como permite el acceso rápido y fácil a la
información para la realización de informes y análisis de datos.
Esta capa de control de nivel superior concebida como interfaz de los
operadores sobre el sistema, monitoriza y ejecuta las órdenes del personal
de control de la planta, si bien la inteligencia de todo el proceso se concibe
e instala de manera distribuida hasta conseguir que el fallo en cualquiera
dispositivo no implica la perdida de disponibilidad en el proceso.
Esta inteligencia distribuida en planta, permite la más alta concepción
modular del sistema.
Documento I: Memoria
-57-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
2 Arquitectura de control
Con la arquitectura de control distribuida que se muestra en la figura de la
planta desalinizadora, la propiedad puede llegar a utilizar si fuera
necesario, conexiones vertebrales de alta velocidad para transporte de
información en la red. Como se presenta en la arquitectura de la planta, se
utilizarán enrutadores entre segmentos de canales, en vez de pasarelas.
Los mensajes del bus de campo son encapsulados en paquetes TCP/IP y
son enviados a través de una red TCP/IP. Con esto se consigue que de
una manera harto sencilla, y estandarizada, los sistemas sean fáciles de
instalar, monitorizar y mantener ya que todo el sistema está integrado en
una red con completa conectividad entre todos sus puntos.
Esta arquitectura queda reflejada en la Figura 13.
Documento I: Memoria
-58-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
7x
8x
9x
1x
2x
3x
10x
11x
1 2x
7x
8x
9x
4x
5x
6x
1x
2x
3x
10x
11x
12 x
4x
5x
6x
Ethernet
Ethernet
Autor: Esther Jaraba Heras
C
7 8 9 101112
A
1234 56
A
B
7x
8x
9x
1x
2x
3x
10x
11x
1 2x
7x
8x
9x
4x
5x
6x
1x
2x
3x
10x
11x
12 x
4x
5x
6x
C
7 8 9 101112
A
1234 56
A
B
SD
Media Converter
1A
_5VDC.
__ __
+
RX
TX
UP LINK
LINK
Figura 13: Arquitectura de control
Documento I: Memoria
-59-
PWR
LINK
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Los beneficio en la instalación de control horizontal o plano como la
propuesta para la desalinizadora son:
•
Un amplio abanico de dispositivos con conectividad
•
Una gran variedad de HMI y herramientas de administración de
red de múltiples fabricantes
•
Una drástica reducción de los cableados
•
Un ciclo de diseño más corte, sin hardware a la medida o
programaciones específicas.
•
Aumento de la fiabilidad al desaparecer los puntos débiles
centrales de fallo único
•
Múltiples opciones para mantenimiento y ampliaciones
•
Facilidad de integración de nuevas funciones a deseo de la
propiedad
Los puntos a controlar para diseñar el proyecto constructivo de control
para la planta desalinizadora con este tipo de arquitectura son pocos
conceptos clave pero básicos :
1. Un cableado de red inteligente
La base para un sistema de control abierto es un cableado adecuado.
Se debe de garantizar la facilidad para rápidamente poder modificar o
añadir un medio de comunicación físico al sistema para integrar
nuevos dispositivos. Para ello se requiere que de manera coordinada,
la propiedad y el integrador de red que diseña la estructura de
comunicaciones contemplen todas las funciones a integrar en el
Documento I: Memoria
-60-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
sistema, según los deseos de la propiedad y los utillajes y maquinaria
necesaria para asegurar la conectividad.
2. Una administración y una herramienta de red estándar
Las herramientas de red estándar proporcionan los servicios de red
necesarios y los interfaces públicos para la infraestructura. Estos
servicios permiten a múltiples herramientas de múltiples vendedores
coexistir en la red, e incluso algo más importante como es que puedan
trabajar de manera simultanea.
En los nuevos mercados de sistemas de control abiertos, los fabricantes
no necesitan crear un sistema de control entero. Los fabricantes pueden
centrarse en ser los mejores, optimizando su actividad, en los
dispositivos y servicios de su interés. Este hecho, y la optimización y
deseo de mejor uso de sus estructuras, ha conseguido que miles de
fabricantes se centren en la producción de mayores cantidades de sus
dispositivos específicos, donde tengan mejor posicionamiento.
Las herramientas de red incluyen herramientas de administración de
las mismas, así como interfaces hombre-máquina, almacenadores de
registros y otras. El beneficio es el uso de esta herramienta para todo el
sistema completo, o para cualquier parte de ellas o una parte de ella. Es
posible incluso elegir cualquier herramienta para un proyecto sobre la
base de su funcionalidad específica para ese proyecto, más que en
características físicas de los dispositivos.
3. Mensajes estándar entre dispositivos
Es crucial que los dispositivos instalados en la infraestructura común
compartan información sin esfuerzo. Así, el cuarto punto es controlar
Documento I: Memoria
-61-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
que se pudiera comunicar la información entre dispositivos gracias a
unas directrices comunes en las comunicaciones. Como se determinó
previamente, esto significa que los dispositivos deben de utilizar
variables estandarizadas de comunicación.
4. Configuración estandarizada de dispositivos
Recordemos que de acuerdo a nuestra definición de un dispositivo
abierto,
este
debe
no
solamente
soportar
comunicaciones
estandarizadas, sino que este debe de soportar un interface estándar de
configuración.
Aunque es más sencillo para el fabricante simplificar la documentación
y la configuración de sus interfaces de sus dispositivos, es mejor ofrecer
pequeños programas de configuración que puedan correr dentro de las
herramientas de red. Esto permite que herramientas de diferentes
fabricantes puedan instalar y configurar sus equipos rápida y
fácilmente.
5. Soporte TCP/IP
Un sistema de control abierto debe de ofrecer la habilidad de ser
encapsulado en los datagramas de TCP/IP. Los mensajes pueden pasar
a través del mundo sin la translación a otros protocolos. El coste de
transmisión es mínimo y la habilidad de explotación de las
infraestructuras mundiales existentes es directa.
6. Pasarelas – solamente en sistemas subsidiarios
El último punto a tratar en un sistema de control abierto, en un sistema
de control abierto son las pasarelas, y que debe de ser uno de los
puntos a tener más en cuenta. A cualquier punto del sistema donde los
Documento I: Memoria
-62-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
mensajes entre dispositivos sea mapeada para pasar de un protocolo de
comunicación a otro. , Significa el fin de la estructura abierta. El
mapeado de mensajes de un protocolo a otro es realizado vía un
gateway o pasarela. Las pasarelas solamente deben de ser utilizados
para interconexión con sistemas subsidiarios y siempre con la
autorización expresa del director de obra.
Las pasarelas son cuellos de botellas en el flujo de información. Las
necesidades de potencia de procesamiento, exige además, costes
adicionales.
Las
pasarelas
además,
requieren
esfuerzos
de
programación y conocimiento al estudiar que información debe de
tratarse. Finalmente, las pasarelas son difíciles de mantener. Cualquier
cambio a su derecha o a su izquierda debe de ser estudiado para ver si
hay que actualizar la pasarela. Como las pasarelas son cambios de
estructuras, esto implica adicionalmente herramientas distintas a
derecha e izquierda. Por lo tanto no es posible unificar el sistema con
una herramienta de administración única.
Al mismo tiempo, se debe tender a una arquitectura de control lo más
distribuida posible, con el fin de aumentar la robustez del sistema.
Documento I: Memoria
-63-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
3 Distribución del Sistema de Control
Para la el control de la planta, se ha subdividido la misma en las áreas
siguientes:
•
Almacenamiento y dosificación de reactivos químicos
•
Captación de agua de mar
•
Pretratamiento y Sistema de Ósmosis Inversa
•
Post-tratamiento y sistema de agua producto
•
Limpieza química
•
Control Depósito Fontcalent
En cada una de estas zonas, se han instalado un pequeño plc (nodo de
control) en cada elemento sujeto a control, asegurando así el correcto
funcionamiento de la planta en caso de fallo de cualquiera de sus
elementos, pudiendo trabajar si no al cien por cien, sí con el mayor
número posible de líneas en funcionamiento.
La conexión entre cada uno de los nodos se realiza mediante cable de red
con protocolo LonWorks, mientras que las comunicaciones entre las
distintas zonas de la planta se realizan a través de fibra óptica multimodo,
garantizando así:
•
Insensibilidad a interferencias electromagnéticas
Documento I: Memoria
-64-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
•
Seguridad: las fibras no pierden luz, por lo que la transmisión es
también segura y no puede ser perturbada.
•
Carencia de señales eléctricas en la fibra, por lo que no pueden dar
sacudidas ni otros peligros. Son convenientes por lo tanto para
trabajar en ambientes explosivos.
•
Liviandad y reducido tamaño del cable capaz de llevar un gran
número de señales.
3.1 Almacenamiento y dosificación de reactivos químicos
A continuación se presenta un esquema de la arquitectura propuesta para
la zona de almacenamiento y dosificación.
Se ha seguido la tendencia de situar un nodo de control por cada elemento
a controlar, excepto en aquellos que por cercanía de los elementos de
campo se ha creído conveniente la concentración de señales en un mismo
nodo.
La nomenclatura utilizada se ajusta a las siglas de la parte del proceso a la
que pertenece cada nodo. Así por ejemplo, los nodos de control de
almacenamiento
de
Reactivos
Químicos
vienen
marcados
como
RQI(Reactivos Químicos I) y RQII (Reactivos Químicos II)
Como se puede observar en la figFigura 13, la arquitectura es simétrica
para cada uno de los distintos reactivos químicos, por tanto nos
centraremos en detalle en uno de ellos siendo extrapolable todo lo
mencionado en relación a dicho reactivo para todos los demás.
Fijándonos en el sistema de dosificación del cloruro férrico,
se ha
dispuesto un nodo de control RQII-001 para controlar la bomba de
Documento I: Memoria
-65-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
trasiego. En cada uno de los depósitos, se han instalado sendos nodos de
control con el fin de controlar las señales de nivel, así como el
funcionamiento de los agitadores (RQII-005 y RQII-006) respectivamente.
El control necesario en cada depósito sí difiere entre los distintos tipos de
reactivos químicos, siendo necesario el control en determinados depósitos
de termorresistencias y otros instrumentos de medida. Todas las
diferentes señales correspondientes a cada uno de los depósitos se
encuentran detalladas en el listado de señales incluido en el anexo 1.
El nodo RQII-003 integra el control de las tres bombas dosificadoras de
producto.
En el caso de la Sosa Cáustica, se ha dividido la dosificación en dos nodos
de control, uno por cada línea de dosificación.
Figura 14: Reactivos quimicos I
Documento I: Memoria
-66-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Figura 15: Reactivos quimicos II
3.2
Captación de agua de mar
Debemos controlar el nivel del pozo de captación de agua de mar. Para ello se
dispone de un transmisor ultrasónico de nivel y de dos interruptores de nivel,
uno de nivel muy bajo y el otro de nivel bajo.
Es necesario controlar el correcto funcionamiento de cada una de las ocho
bombas de impulsión instaladas, así como el consumo de cada una de ellas.
El agua es impulsada a través de tuberías controladas por válvulas motorizadas.
Cada
una
de
estas
válvulas
será
accionada
y
controlada
(posición
abierto/CERRADA) por el sistema de control. Así mismo, se han instalado
elementos de medida en cada una de las tuberías.
Se dispone de dos bombas de vaciado, conectadas a las
correspondientes
tuberías de vaciado así como de una bomba de bombeo a saladar, con su
correspondiente conexión a la tubería al saladar. El funcionamiento de estas tres
Documento I: Memoria
-67-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
bombas será tanto automático como manual, debiendo controlar el correcto
funcionamiento de las mismas pero no siendo necesaria el cálculo de consumos.
Se ha seguido la tendencia de situar un nodo de control por cada elemento a
controlar, excepto en aquellos que por cercanía de los elementos de campo se ha
creído conveniente la concentración de señales en un mismo nodo.
En la Figura 16, se detalla la ubicación
de cada nodo así como la
instrumentación.
Figura 16: Captación agua de mar
•
Nodo CAM-001…008: Cada uno de estos nodos recoge la información de la
bomba de captación de agua de mar correspondiente tales como:
-
Control de frecuencia bombas agua de mar BS-007
-
Confirmación de funcionamiento bomba agua de mar BS-00
-
Motor bloqueado BS-00
-
Fallo por protección BS-00
-
Velocidad del variador BS-00
Documento I: Memoria
-68-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
3.3
-
Orden de marcha/paro BS-00
-
Intensidad de fases
-
Potencia activa
-
Potencia reactiva
-
Señal L,O,R
Pretratamiento y sistema de ósmosis inversa:
Aquí contemplamos el control de los filtros de arena y la balsa de salmuera. Se ha
situado un nodo de control por cada línea de agua, a excepción de las líneas
finales de cada grupo, que por cercanía se ha optado por integrarlas en un único
nodo de control.
Se ha incluido un nuevo nodo para el control de la balsa de salmuera, y otros dos
para cada una de las bombas conectadas a dicho depósito.
Para el control de los soplantes se han dispuestos nodos independientes en cada
uno de ellos, con el fin de asegurar el funcionamiento de al menos uno de los dos.
El esquema detallado seria el siguiente:
Documento I: Memoria
-69-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Figura 17: Filtros de arena y balsa de salmuera
En el caso de las bombas de Alta Presión y los bastidores, aun cuando estos
elementos se encuentran integrados en la misma línea, se han dispuesto en
módulos independientes debido al elevado número de señales que reúnen entre
los dos y a las barreras físicas existentes entre ambos.
Documento I: Memoria
-70-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Figura 18: Filtros de cartuchos y bastidores de ósmosis
3.4
Post-tratamiento y sistema de agua producto. Limpieza Química.
Se sigue la misma línea de trabajo, un nodo de control por cada línea, un nodo de
control por bomba y un nodo de control por depósito. En aquellas zonas donde
se requiera control, pero se encuentren alejadas o aisladas del resto, se instalará
un nodo de control adicional independientemente de la línea a la que
pertenezcan.
Documento I: Memoria
-71-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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Figura 19: Impulsión
3.5
Limpieza química
Se han instalado nodos de control en todos los elementos que precisan del mismo
tales como tanques, depósitos y bombas. Así mismo se ha instalado un nodo de
control en la línea a filtro de cartuchos, para controlar el caudal de entrada,
Documento I: Memoria
-72-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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Figura 20: Limpieza quimica
3.6
Control Depósito Fontcalent
Para el control del depósito de Fontcalent se ha instalado un sistema de
telecontrol basado en comunicación gms debido a la gran distancia que lo separa
de la sala de control de la planta.
Los elementos a controlar en el depósito son:
•
Válvulas de entrada y salida
•
Caudalímetros de tuberías tanto de entrada como de salida
•
Transmisor de nivel del depósito
•
Medidor de pH
Documento I: Memoria
-73-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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4 Ingeniería de Proceso asociada al Sistema de Control
4.1 Puesta en funcionamiento de un tren de proceso
La puesta en funcionamiento de cualquiera de los trenes, nunca se realiza
de forma automática, sino de manera semiautomática ya que se deben
realizar ajustes y comprobaciones manuales.
4.1.1 Arranque de un tren estando el resto sin funcionar
4.1.1.1 Comprobaciones previas al arranque
NOTA: Previamente se han hecho las comprobaciones hidráulicas, llenado
y limpieza de tuberías, se han preparado los filtros…
Impulsión de agua de mar
•
Válvulas de mariposa motorizadas en la impulsión de las
bombas de agua de mar ABIERTAS
•
Válvula by-pass general planta CERRADA
•
Válvula a colector a planta ABIERTA
•
Válvulas de dosificaciones ABIERTAS
Filtración
•
Válvula de by-pass filtros de arena CERRADA
•
Válvulas de circuito de lavado y vaciado de filtros de arena
CERRADAS
•
Válvulas de entrada AM y salida de agua filtrada de los filtros
de arena ABIERTAS
•
Válvulas de separación en sectores ABIERTAS
Documento I: Memoria
-74-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
•
Válvulas entrada y salida filtros cartucho ABIERTAS
•
Válvulas de vaciado filtros cartucho CERRADAS
Sistema de ósmosis y recuperación de energía
•
Válvula de entrada al tren seleccionado ABIERTA
•
Válvulas de circuito de desplazamiento y limpieza química
CERRADAS
•
Válvula en impulsión de bomba de alta presión CERRADA
•
Válvulas línea booster ABIERTAS
•
Válvulas línea salmuera en salida ósmosis ABIERTAS
•
Válvula entrada y salida PX’s ABIERTAS, estando la válvula de
control de salida de salmuera ABIERTA un 25%.()
•
Válvula de permeado de mala calidad ABIERTA y válvula de
envío a remineralización CERRADA.
Remineralización
•
Válvulas de entrada y salida filtros de calcita ABIERTAS
•
Válvulas de vaciado y lavado de filtros de calcita. CERRADAS
4.1.1.2 Arranque de un tren
1) Arrancar una bomba de captación de agua de mar
La elección de la bomba de agua de mar la realiza el operador en función
de las horas de funcionamiento de cada bomba y del número de
arranques/paros que hayan tenido cada bomba.
Documento I: Memoria
-75-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Desde el control con el lazo en manual, aumentamos la frecuencia de la
bomba situándola en el punto en el entorno de (502+60)m3/h. El lazo de
control entre el variador de la bomba de agua de mar y los transmisores
de presión del colector de aspiración de la BAP se establecerá de acuerdo a
lo indicado en el apartado de lazos de control.
2) Ajuste del pretratamiento
Se utiliza la siguiente fórmula
q
(l / h) =
bomba
d ( ppm) ⋅ Q(m 3 / h)
r (%) ⋅ C dilución (%) ⋅ ρ (kg / l ) ⋅ 1000( g / kg )
Donde:
­
qbomba: Caudal de la bomba dosificadora
­
d: Dosis del producto puro
­
Q: Caudal de agua a tratar
­
r: Riqueza del producto comercial
­
Cdilución: concentración de la preparación de la disolución del
producto comercial (sólo para el caso que se necesite diluir:
Bisulfito)
­
ρ: Densidad de la disolución preparada
Para cada reactivo se introduce desde el control: dosis y la constante “k”,
que se define por:
k = r(%)·Cdilución·ρ(kg/l)·1000 (g/kg)
Documento I: Memoria
-76-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Orden de arranque desde el control de bombas dosificadoras
•
Arrancar bombas dosificadoras seleccionadas de ácido sulfúrico
•
Arrancar bombas dosificadoras seleccionadas de cloruro férrico
•
Arranque bombas dosificadoras seleccionada de metabisulfito
sódico
•
Arranque bombas dosificadoras seleccionada de hipoclorito
sódico
•
Arranque bombas dosificadoras seleccionada de dispersante
Nota: Se debe ajustar la dosificación de ácido sulfúrico hasta obtener el
valor de pH deseado (pH=7,9)
3) Verificación parámetros
Verificamos que nuestros parámetros se ajustan a las referencias expuestas
en la Tabla 1.
PARÁMETRO
Instrumento
de medida
Caudal alimentación a proceso
FIT-3101
Valor
típico
520
m3/h
Conductividad de AM
CIT-6101
pH de AM
PHIT-5101
7,9
Temperatura de alimentación a proceso
TIT- 2102-2103
18-21ºC
pH alimentación ósmosis
PH-5103/5104
Potencial Redox alimentación ósmosis
Rx-7102/7103
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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SDI alimentación a proceso
Sdi automático
Turbidez de alimentación ósmosis
Td-8102/8103
Presiones de alimentación a filtros de
PIT-1114
<3
arena
Presiones
de
alimentación
a
filtros
PIT-1115/1116
cartucho
Caudal de entrada a filtros de arena
FIT-3105/3121
Tabla 1: Parámetros de control una vez ajustado el pretratamiento
4) Ajuste del caudal de alimentación a los px’s
Se abren las purgas del circuito de alimentación de PX’s de baja para la
eliminación del aire del sistema.
Se realiza el ajuste manual del caudal de alimentación a los PX’s abriendo
válvula de control de salida de PX’s entorno al 25-30%, hasta que el caudal
de salida alcance el valor consigna establecido:
SP=QLIN (Caudal entrada de baja=Caudal de salida de baja)
No hay que superar NUNCA un valor de caudal por PX igual a 50 m3/h
PUEDEN ESTROPEARSE IRREVERSIBLEMENTE. El valor de caudal por
PX debe ser un valor de acuerdo a los indicados en la Tabla 2:
Qalimentación
G
(%)
(m3/h)
Nº
de
PX
Qproducción
Qsalmuera
funcionando
(m3/h)
(m3/h)
Caudal/PX
(m3/h)
913,95
43,00%
11
393,00
520,95
43,41
913,95
45,00%
12
411,32
502,68
41,89
Tabla 2: Valores consigna PX's en función del caudal de produccioón y número de PX's
operativos
Documento I: Memoria
-78-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Una vez que hemos ajustado el lazo de control en modo manual, lo
pasamos a modo automático. Aquí el sistema de control actuará regulando
la válvula de control de salida de los PX’s en función del caudal de salida
a salmuera (lectura que nos da un caudalímetro situado en la salida a
salmuera).
5) Comprobar presión a la salida de los PX’s
El sistema de control está controla la presión de salida de los PX’s, ya que
en caso de bajar de 0,6 bar, pueden estropearse irreversiblemente.
6) ABRIR válvulas de aspiración e impulsión de la BAP correspondiente
7) Arrancar bomba booster del tren seleccionado
Desde el sistema de control, se realiza el arranque de la bomba booster del
tren seleccionado aumentando progresivamente la frecuencia de la bomba
hasta situarla en el punto de trabajo seleccionado SP= QLIN (de acuerdo a
la Tabla 2).
Durante el arranque de la booster y previamente al arranque de la bomba
de alta presión las purgas del sistema (PX’s baja, booster y bastidor )
siguen ABIERTAS.
8) Pasar a modo automàtico los lazos de control anteriores.
Con el control automático de los lazos de control, se regula la frecuencia
de la bomba booster en función del caudal de salida de agua de mar a los
PX’s, (caudalímetro salida AM PX’s -Variador de frecuencia booster)
9) CERRAR válvulas de aspiración e impulsión de la BAP
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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10) Arrancar bomba de alta presión
Arrancar bomba de alta presión con la válvula motoricada CERRADA ó
un porcentaje ≤ 15%. A continuación se abre de manera progresiva
(mediante rampa) la válvula motorizada en la impulsión de la BAP al
mismo tiempo que se aumenta progresivamente la frecuencia de la bomba
de captación de agua de mar hasta llegar al punto de consigna establecido
( 913,95 m3/h).
11) Ajustar caudal de permeado
Ajustar válvula de regulación de salida de permeado hasta llegar al punto
de consigna establecido: SP= Caudal producción nominal.
12) Verificación parámetros
Verificar los parámetros de control según la siguiente tabla:
PARÁMETRO
Caudal permeado
Instrumento
Valor
de medida
Típico
FIT-3137/3143
411,32 m3/h
Conversión del sistema
45%
Conductividad de permeado
CIT- 6104/6110
200-380 µS/cm
PH permeado
PHIT 5105/5111
6
Presión permeado
PIT-1161/1167
Conductividad AM alta presión salida PX’s
CIT- 6118/6124
54.400-56.500
µS/cm
Conductividad Salmuera
CIT- 6111/6117
75.000-92.600µS/cm
Presión impulsión booster
PIT-1133/1139
67,56 bar
Tabla 3: Parámetros Sistema de ósmosis
Documento I: Memoria
-80-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
13) Pasar a modo automàtico los lazos de control anteriores.
En este momento el ajuste de los lazos de control se realiza de manera
automática desde el sistema de control:
•
Caudalímetro salida permeado -Válvula control permeado
•
Presión colector aspiración – Variador bomba de agua de mar
arrancada
14) Ajuste del post-tratamiento
•
Cuando se obtiene permeado de buena calidad, se envía el agua
osmotizada a los filtros de calcita.
•
Se procede al llenado del depósito de servicios.
•
Se arranca el sistema de CO2 y se ajusta el caudal dosificado en
base al caudal de agua tratada y pH requerido.
•
Lazo de control de dosificación de CO2 con el caudal de
producción de permeado.
o Condición para apertura de SV1 en automático
La suma de los caudales procedentes de todos
los bastidores (del 1 al 7) ≥ 50 m3/h
Y
Las válvulas de control asociadas a cada uno de
los bastidores
con caudal > 10 m3/h
ABIERTAS
Y
CERRADAS las de válvulas de permeado de
mala calidad
Documento I: Memoria
-81-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
o Si la válvula
de control del bastidor está en
automático actuará el lazo de regulación al caudal
de permeado:
(a suma de los caudales
procedentes de todos los bastidores (del 1 al 7) ≥
50 m3/h)
o Arranque bombas dosificadoras de hipoclorito sódico
15) Llenado de depósito de agua tratada
16) Arranque de bombas de agua tratada
17) Verificación parámetros
El sistema de control debe verificar y asegurar el óptimo
funiconamiento del proceso de acuerdo a la Tabla 4:
PARÁMETRO
Instrumento
Valor
de medida
Típico
Cloro Residual en agua tratada
ClIT-8101
< 1ppm
pH de agua tratada
pHIT-5113
8
Temperatura de agua tratada
TIT- 2103
18-21ºC
Conductividad AT
CIT-6125
2.500 µS/cm
Caudal de agua producto
FIT-3160
2.880 m3/h
Tabla 4: Parámetros de control de agua tratada
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
4.1.2 Arranque de un tren estando otro/otros en funcionamiento
a) Comprobaciones previas al arranque
Impulsión de agua de mar
•
Válvula de mariposa motorizada en la impulsión de la bomba
de agua de mar seleccionada ABIERTA
Sistema de ósmosis y recuperación de energía
•
Válvula de entrada al tren seleccionado ABIERTA
•
Válvulas de circuito de desplazamiento y limpieza química
CERRADAS
•
Válvula en impulsión de bomba de alta presión CERRADA
•
Válvulas línea booster ABIERTAS
•
Válvulas línea salmuera en salida ósmosis ABIERTAS
•
Válvula entrada y salida PX’s ABIERTAS, estando la válvula de
control de salida de salmuera ABIERTA un 25%.
•
Válvula de permeado de mala calidad ABIERTA y válvula de
envío a remineralización CERRADA.
b) Arranque de un tren
El procedimiento de arranque es el mismo que en el caso de que no haya
ningún tren en funcionamiento, teniendo en cuenta que el lazo de control
entre el variador de la bomba de agua de mar y los transmisores de
presión del colector de aspiración de la BAP se establecerán de acuerdo a
lo indicado en el apartado de lazos de control.
Documento I: Memoria
-83-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
4.1.3 Parada programada de un tren
1. Parada de bomba de alta presión del tren correspondiente
2. El caudal de recirculación de la booster, el caudal salida salmuera PX’s
y frecuencia de las bombas de agua de mar se ajustan a esta nueva
situación debido a la regulación que realizan los lazos de control.
3. Parada de la booster del tren seleccionado
4. Cerrar válvula de regulación salida de salmuera de px’s en un tiempo
de 1 minuto y simultáneamente parada de bomba de agua de mar
seleccionada.
5. El lazo de control entre el variador de la bomba de agua de mar y los
transmisores de presión del colector de aspiración de la BAP se ha
establecido de acuerdo a lo indicado en el apartado de
lazos de
control.
6. Cerrar válvulas de alimentación al tren seleccionado
4.1.4 Lazos de control :
El control de la producción de agua desalinizada se realiza mediante lazos
de control que regulan la planta. A continuación se detallan los lazos de
control encargados de regular la produccion de agua desalada.
7. Caudal salida de salmuera de PX’s (Qconsigna=502 m3/h) mediante
lazo establecido entre caudalímetro FIT-3136 y válvula de regulación
VRC-014.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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8. Caudal de agua de mar booster (Qconsigna= 502 m3/h) mediante lazo
establecido entre caudalímetro FIT-3150 y variador de velocidad de la
bomba booster correspondiente.
9. Caudal de permeado (Qdiseño=412 m3/h) mediante lazo establecido
entre caudalímetro FIT- 3143 y válvula de regulación VRC-007.
10. Presión colector de aspiración de bombas de alta presión mediante el
lazo establecido entre los transmisores de presión instalados y los
variadores de velocidad de las bombas de agua de mar, de acuerdo a
los siguientes puntos:
a. Si se arranca una bomba de agua de mar y el número total de
bombas en funcionamiento para ósmosis es igual o inferior a 4
(incluyendo la que se arranca) el lazo de control se establecerá
entre el variador de la bomba que se arranca (dejando las
consignas de los variadores de las otras bombas en la posición
que estaban en el momento previo al arranque) y:
▪
PIT-1117 si al menos cuatro de los filtros cartucho del Sector
A está en funcionamiento Y la válvula VM-175
CERRADA
▪
Mín(PIT-1117,PIT-1118) si al menos cuatro de los filtros
cartucho del Sector A está en funcionamiento Y la válvula
VM-175 ABIERTA.
▪
PIT-1118, si al menos cuatro de los filtros cartucho del Sector
B está
en funcionamiento
Y
la válvula
VM-175
CERRADA
▪
Mín(PIT-1117,PIT-1118) si al menos cuatro de los filtros
cartucho del Sector B está en funcionamiento Y la válvula
VM-175 ABIERTA
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Una vez obtenida la confirmación de arranque del tren correspondiente, el
lazo de control se establecerá entre el conjunto de variadores de las
bombas de agua de mar en funcionamiento para ósmosis y:
▪
PIT-1117 si al menos cuatro de los filtros cartucho del
Sector A está en funcionamiento Y la válvula VM- 175
CERRADA
▪
Mín(PIT-1117,PIT-1118) si al menos cuatro de los filtros
cartucho del Sector A está en funcionamiento Y la válvula
VM-175 ABIERTA
▪
PIT-1118, si al menos cuatro de los filtros cartucho del
Sector B está en funcionamiento Y la válvula VM-175
CERRADA
▪
Mín(PIT-1117,PIT-1118) si al menos cuatro de los filtros
cartucho del Sector B está en funcionamiento Y la válvula
VM-175 ABIERTA
b. Si se arranca una bomba de agua de mar y el número total de
bombas en funcionamiento para ósmosis es superior a 4
(incluyendo la que se arranca), el lazo de control se establecerá
entre el variador de la bomba que se arranca y Mín (PIT-1117,PIT1118).
Una vez obtenida la confirmación de arranque del tren correspondiente, el
lazo de control se establecerá entre el conjunto de variadores de las
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
bombas de agua de mar en funcionamiento para ósmosis y Mín (PIT1117,PIT-1118).
c. En caso de parada de un tren debido a alguno de los siguientes
motivos
-
Caudal PX’s baja presión FIT-3136>50*12=600 m3/h durante
un tiempo t ≥ 15 minutos.
-
Caudal PX’s baja presión FIT-3136>55*12=660 m3/h
-
Presión descarga PX’s salmuera : PIT-1174< 0.6 bar
-
Disparo de alguna bomba de agua de mar en servicio para
ósmosis.
El lazo de control actuará sobre el resto de bombas de agua de mar que
estén en servicio una vez enviada la orden de paro de la bomba de agua
de mar que corresponda.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
4.2 Secuencia de lavado de un filtro de arena (ref. Fa-101)
NOTA: Siempre el lavado de un filtro se podrá operar en manual en
cualquier circunstancia. De tal manera que las válvulas presentan dos
opciones como refleja la Figura 21.
MANUAL
AUTOMÁTICO
Figura 21: Detalle de visualizacion en la pantalla de operador de una válvula
Manual: el operador actúa con independencia de cualquier secuencia
automática que pueda intervenir en las válvulas. No obstante, el sistema
de control continúa supervisando el proceso y es el encargado de validar y
permitir las órdenes dictadas por el operador.
Automático: El proceso de lavado sigue una secuencia prefijada,
habilitando los caminos y elementos según la secuencia marcada a
continuación. No obstante, esta secuencia puede ser reprogramada a
través del puesto de ingenieria en cualquier momento.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
4.2.1 Etapas de Lavado:
Etapa 1: Puesta fuera de servicio
1. CERRAR la válvula de entrada del filtro de arena que se vaya a
lavar
2. CERRAR la válvula de agua filtrada (salida) del filtro que se vaya a
lavar
Etapa 2: Lavado inicial
1. El operador selecciona la bomba de lavado (BC 101/102).
2. ABRIR las válvulas de aislamiento de las bombas de lavado de
salmuera. (VM-162/163)
3. CERRAR válvula VM 412
4. Comprobar que está CERRADA la válvula de control (VM-166)
5. ABRIR válvula de entrada de agua de lavado (salmuera) del filtro
seleccionado.(VM 072)
6. ABRIR la válvula de impulsión correspondiente (VM-164/165)
7. ABRIR completamente la válvula de control VM-167
8. ABRIR válvula de salida de agua de lavado (salmuera) del filtro
seleccionado. (VM 018)
9. Arrancar una de las bombas de lavado con salmuera (BC 101/102).
Comprobar que la PQ=0<Pdiseño
10. Activar el lazo de control de la válvula de control (VM-166) con el
caudalímetro (FIT-3103) para ajustar el caudal de lavado.SP=
11. Mantener la bomba en operación 5 minutos.
12. Parar la bomba de lavado de salmuera.
13. CERRAR completamente la válvula de control VM-166
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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14. CERRAR válvula de entrada de agua de lavado (salmuera) del filtro
seleccionado. (VM 072)
15. CERRAR válvula de salida de agua de lavado (salmuera) del filtro
seleccionado. (VM 018)
Etapa 3: Vaciado parcial
1. ABRIR válvula de venteo de filtro seleccionado (VM-090).
2. ABRIR
válvula
de
salida
agua
desplazamiento
del
filtro
seleccionado (VM 054)
3. ABRIR TOTALMENTE la válvula de control (VM 166)
4. Esperar un tiempo t= 2 minutos
5. CERRAR la válvula de salida de agua de desplazamiento del filtro
seleccionado. (VM 054)
Etapa 4: Lavado con aire
1. El operador selecciona la soplante de lavado
2. ABRIR la válvula de impulsión correspondiente a la soplante que se
pondrá en funcionamiento (VM 172/173).
3. ABRIR la válvula salida agua lavado filtro de arena VM-018
4. ABRIR la válvula de entrada de aire del filtro seleccionado (VM
144)
5. Cerrar válvula VM-171 (purga conducto soplante)
6. Arrancar una de las soplantes (S-101/102)
7. Mantener la soplante durante un tiempo t = 5 minutos
8. Parar la soplante
9. CERRAR válvula impulsión soplante VM 172/173
10. Abrir válvula VM-171
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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11. CERRAR la válvula de entrada de aire del filtro seleccionado (VM
144)
Etapa 5: Llenado y lavado final
1. ABRIR válvula de entrada de agua de lavado (salmuera) del filtro
seleccionado (VM 072)
2. ABRIR válvula de salida de agua de lavado (salmuera) del filtro
seleccionado (VM 018)
3. CERRAR la válvula de control (VM-167)
4. Seleccionar la bomba de lavado (BC 101/102)
5. Arrancar una de la bomba de lavado con salmuera
6. Activar el lazo de control en automático de la válvula de control
(VM-167) con el caudalímetro (FIT-3103) para ajustar el caudal de
lavado.
7. Esperar un tiempo t = 20-30 segundos hasta asegurarse que todo el
aire del filtro ha sido desplazado por la salmuera.
8. CERRAR válvula de venteo del filtro seleccionado
9. Mantener la bomba en operación durante un tiempo t= 5 minutos
10. CERRAR la válvula de control (VM-166)
11. CERRAR la válvula de salida de agua de lavado (salmuera) del
filtro seleccionado. (VM 018)
12. CERRAR la válvula de entrada de agua de lavado (salmuera) del
filtro seleccionado. (VM 072)
13. Parar bomba de lavado con salmuera
14. CERRAR válvula impulsión VM-164/165
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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Etapa 6: Desplazamiento de salmuera
1. ABRIR válvula de entrada de agua de alimentación del filtro
seleccionado. (VM-O36)
2. Arrancar una bomba más de captación de los pozos (BS-001/009) para
servicio de lavado.
3. ABRIR la válvula de salida de agua de desplazamiento del filtro
seleccionado (VM-054)
4. Con la confirmación de marcha de la Bomba de agua de mar, pasar el
lazo de regulación de la presión de aspiración de las bombas de alta
presión a la bomba de agua de mar en servicio de lavado, dejando la
posición de los variadores de las bombas de agua de mar en servicio
para ósmosis en la última posición.
▪
ABRIR progresivamente la válvula de regulación VM-166
con la lazo de regulación de caudal FIT 3104 a SP= m3/h
▪
Mantener durante un tiempo de t= 10 minutos
▪
Cerrar progresivamente (rampa de cierre, t = 1 minuto) la
válvula VM-166
▪
Pasar lazo de control presión de aspiración bomba de alta
presión a resto de bombas en servicio.
▪
Parar bomba de agua de mar de lavado.
▪
CERRAR válvula de desplazamiento VM 054.
▪
CERRAR válvula de entrada VM 036
5. Mantener las bombas de captación en funcionamiento al menos
durante 15 minutos para asegurarnos el completo desplazamiento de
la salmuera. Comprobar que la conductividad y la turbidez de salida se
corresponden con las del agua de mar filtrada.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Etapa 7: Puesta en servicio
1. ABRIR la válvula de descarga de agua de mar VM 126
2. ABRIR válvula de entrada agua filtrada VM 036
Válvula
TAG
ETAPAS DEL LAVADO DE FILTROS DE ARENA
PUESTA
LAVADO
VACIADO
LLENADO
FUERA DE
INICIAL
PARCIAL
Y LAVADO
MIENTO
FINAL
SALMUERA
SERVICIO
Entrada de
VM
agua de mar
036
Descarga
VM
agua
126
CERRADA
DESPLAZA- PUESTA EN
CERRADA
CERRADA
VM
bomba
162
ABIERTA
lavado
Aislamiento
VM
bomba
163
ABIERTA
lavado
Válvula de
VM
control
166
impulsión
(contr
bombas
ol)
CERRADA
ABIERTA
CERRADA
lavado
Entrada de
VM
agua de
072
CERRADA
CERRADA
ABIERTA
CERRADA
ABIERTA
CERRADA
ABIERTA
CERRADA
lavado
Impulsión
VM
bombas
164
lavado
Impulsión
VM
bombas
165
lavado
Válvula de
VM
control
167
salida agua
ABIERTA
ABIERTA
filtrada
Aislamiento
SERVICIO
(contr
Documento I: Memoria
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CERRADA
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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lavado
ol)
Salida agua
VM
de lavado
018
Válvula de
VM
venteo
090
Impulsión
VM
soplante
172
Impulsión
VM
soplante
173
Purga
VM
CERRRAD
conducto
171
A
Entrada aire
VM
CERRADA
filtro FA
144
Salida agua
VM
desplaza-
054
CERRADA
CERRADA
ABIERTA
CERRADA
ABIERTA
ABIERTA
soplante
CERRADA
miento FA
Tabla 5: Situación de las válvulas al final de cada etapa
4.3 Limpieza química de un bastidor de ósmosis:
4.3.1 Preparación del depósito de limpieza química
1. Llenado de un depósito de limpieza química con agua osmotizada,
habilitando el circuito, para ello antes:
•
Comprobar que el depósito de agua de servicios tiene agua (por
encima de la mitad).
•
Comprobar que están CERRADAS las válvulas de drenaje y
aspiración del tanque de limpieza química .
•
ABRIR válvula de aspiración de agua de servicios a tanque.
•
ABRIR las válvulas de aspiración e impulsión de agua de
servicios a tanque de bomba de limpieza química.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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•
Cerrar válvula de impulsión (VM-274/275)
2. Arrancar una de las bombas de limpieza química
3. Llenar el depósito de limpieza química hasta la que el transmisor de
nivel indique un nivel de 60 m3.
4. Una vez alcanzado el nivel, parar la bomba y limpieza química y
CERRAR su válvula correspondiente.
5. CERRAR todas las válvulas del tanque.
6. Conectamos Resistencia química.
7. Comenzamos a agitar la disolución. Para ello debemos poner en
funcionamiento el sistema de recirculacion, ya que debido a las
dimensiones del tanque, con un agitador no se consigue homogeneizar
la disolución.
8. Se espera a que la disolución llegue a la temperatura recomendada.
9. Por la plataforma superior del tanque por la boca del depósito, se
añade manualmente la cantidad necesaria del producto químico
adecuado de acuerdo a la dosificación y volumen del depósito.
10. Se tiene en funcionamiento el sistema de homogeneización un tiempo
de 20-30 min.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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4.3.2 Parada y aislamiento del tren
1. Parar la bomba de alta presión y CERRAR su válvula de aspiración.
2. Dejar funcionando la Booster un tiempo de 10 minutos para que se
haga un barrido de la salmuera.
3. Parar la Booster, CERRAR la válvula de control salida salmuera,
CERRAR la válvula aislamiento tren y CERRAR la válvula entrada de
salmuera a PX’s
4. Si no se ha mantenido durante 10 minutos la Booster en
funcionamiento, se debe despresurizar el sistema (Presión en bastidor
< 4 bar).
4.3.3 Desplazamiento de un tren con agua osmotizada
El desplazamiento de un tren se puede hacer con agua osmotizada ó con
agua de mar dependiendo de si la parada va a ser superior ó inferior a 2
días respectivamente, para el caso de una limpieza química el
desplazamiento se hará siempre con agua osmotizada.
-
CERRAR válvulas salida permeado.
-
ABRIR COMPLETAMENTE válvula de control de permeado.
-
ABRIR válvula de salida a desplazamiento.
-
Arrancar bombas de desplazamiento con válvula PARCIALMENTE
CERRADA.
-
Hacer desplazamiento hasta que en el drenaje con un conductivímetro
portátil la conductividad corresponda a la conductividad del agua
osmotizada.
-
PARAR la bomba de desplazamiento.
-
CERRAR válvulas.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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-
ABRIR PARCIALMENTE la válvula de control de salida de salmuera
VRC 014.
-
Arrancar bombas de desplazamiento (BC 118/120) con válvula
PARCIALMENTE CERRADA VM 274/275 (dependiendo de la bomba
que se vaya a arrancar BC-119/120) e ir posicionando la válvula de
control hasta el caudal nominal de los PX’s (502 m3/h). Poner el lazo
en automático.
-
Arrancar variador de velocidad de la bomba booster y pongo el lazo en
automático.
-
Esperar 10 minutos y comprobar que la salida por los PX’s de baja y
bomba booster es agua osmotizada.
-
Una vez hecha la comprobación anterior, se debe aislar el tren, para
ello: poner lazo de la booster en manual, parar la booster y a
continuación la bomba de desplazamiento.
-
CERRAR la válvula de control de salida de salmuera VRC 014.
4.3.4 Limpieza química
Una vez realizado previamente el desplazamiento hay que habilitar el
circuito para hacer la limpieza química.
-
ABRIR válvula VM 263 y CERRAR VM 262
-
ABRIR VMA 063, VM 240 y VMA 098
-
CERRAR válvulas VM 272 y VM 273
-
CERRAR válvula a circuito de desplazamiento VM 281
-
ABRIR válvula hacia limpieza química membranas VM 282
-
CERRAR válvulas a salida depósito de servicios VM 276 y VM 279
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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-
ABRIR válvula salida depósito de limpieza química VM 265
-
Arrancar bomba de limpieza química
a válvula PARCIALMENTE
ABIERTA (VM 274/275).
-
Recircular durante el tiempo recomendado por el fabricante de
membranas y hacer los chequeos oportunos.
-
ABRIR válvula VM 262
-
CERRAR válvula VM 263
-
Cuando baje de un nivel (LSL 4209) pararán las bombas de
recirculación y cuando llegue al nivel mínimo (LSLL 4208) pararán las
de desplazamiento.
-
A continuación se desplaza con agua del depósito de servicios para
ello:
-
CERRAR válvula salida depósito de limpieza química VM 265 y
ABRIR válvulas VM 279 y VM 276.
-
Arrancar bomba de desplazamiento
-
Hacer desplazamiento hasta que en el drenaje con un conductivímetro
portátil
se
mida
la conductividad corresponda a la conductividad del agua osmotizada.
-
ABRIR VM 263 y CERRAR VM 262 para lavar el depósito de limpieza
química.
-
ABRIR válvula de vaciado VM 264
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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4.4 Desplazamiento con agua de mar
El desplazamiento de un tren se hace con agua de mar por una parada
inferior a 2 días.
-
Parar la Bomba de Alta presión.
-
ABRIR válvulas VM 262 y CERRAR válvula VM 263
-
CERRAR válvulas salida permeado VM 247 y VM 254
-
ABRIR COMPLETAMENTE válvula de control de permeado VRC 007
-
ABRIR válvula VMA 098
-
Dejar funcionando la Booster un tiempo de 10 minutos para que se
haga un barrido de la salmuera.
-
Si no se ha mantenido durante 10 minutos la Booster en
funcionamiento, se debe despresurizar el sistema abriendo la válvula
progresivamente hasta que se despresurice (Presión en bastidor < 4
bar).No es necesario si se mantienen las purgas ó se mantienen
ABIERTAS las válvulas de los puntos de medida.
-
CERRAR válvula de aspiración de VM 205.
-
Parar la Booster,
-
CERRAR VÁLVULA DE REGULACIÓN SALIDA DE SALMUERA DE
PX’S (VRC 008/014) en un tiempo de 1 minuto y simultáneamente
PARADA de bomba de agua de mar seleccionada.
El lazo de control entre el variador de la bomba de agua de mar y
los transmisores de presión del colector de aspiración de la BAP se
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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establecerá de acuerdo a lo indicado en el apartado de lazos de
control del presente manual.
-
CERRAR válvulas de alimentación PX’s baja presión(VM-112)
4.5 Neutralización
4.5.1 Vertido procedente de limpieza de membranas
Una vez que se ha vertido toda la disolución procedente del lavado de
membranas en el depósito de neutralización hay que habilitar el circuito
para llevar a cabo la neutralización.
-
CERRAR válvulas a decantador existente VM 283 y a tubería de
salmuera VM 285
-
Elegir la bomba de neutralización que se va a arrancar BC 121/122
-
ABRIR válvulas en la succión de las bombas de neutralización VM284/285 (de la bomba que corresponda)
-
ABRIR válvulas impulsión bombas neutralización que corresponda
VM 288/289
-
ABRIR válvula entrada a depósito de neutralización VM 284
-
Arrancar bomba de neutralización correspondiente
-
De acuerdo al tipo de limpieza química realizada ácida ó básica y
según el pH medido (PHIT 5112) se realizará la dosificación del
producto correspondiente sosa ó ácido sulfúrico según corresponda.
Para ello se habilitará una ventana en la que el operador confirme el
producto a dosificar.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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-
Arrancar la bomba dosificadora correspondiente.
-
Mantener recirculación hasta que el Ph esté en el rango 7,5< PHIT
5112< 8 durante un tiempo t ≥ 1 minuto.
-
Apagar bomba dosificadora correspondiente.
-
Habilitar ventana de confirmación en la que operador el elija el destino
del vertido:
-
A depósito de decantador existente, para lo cual se mandará orden de
apertura de válvula VM 283.
-
A tubería de salmuera, para lo cual se enviará orden de apertura de la
válvula VM 285.
-
CERRAR válvula de entrada al depósito de neutralización VM 284.
-
Cuando baje de un nivel (LSLL 4245) pararán las bombas de
neutralización.
-
Para el vaciado completo del depósito ABRIR válvula impulsión
bomba de vaciado VM 290.
-
Arrancar bomba de achique BC 127.
-
Cuando baje de un nivel (LSL 4210) parará la bomba de achique.
Documento I: Memoria
-101-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
4.6 Permisivos de arranque
A continuación se detallan las condiciones que se deben cumplir para
poner en funcionamiento las distintas bombas.
Todas las válvulas van dotadas de finales de carrera, tanto para la posición
abierto como cerrado, los cuales envian una señal digital al sistema de
control para indicar la posición en que se encuentra la bomba.
Esto mismo se podría haber realizado con una única señal digital, si no
está cerrada, podemos pensar que la bomba estará abierta y viceversa.
Pero esta configuración no contempla la posibilidad de que la válvula no
esté ni abierta ni cerrada, bien porque está dotada de un control de
posición, es decir que no se trata de una válvula de todo o nada, o bien
porque se haya quedado a medio camino atascada. Al incluir un final de
carrera para abierto y otro para cerrado, estamos eliminando la
incertidumbre de si realmente estará cerrada o se habrá podido atascar
confirmando que efectivamente la válvula está cerrada o se ha producido
un fallo.
4.6.1 Condiciones para arranque de bomba booster. Permisivos de
arranque.
1. Válvula aspiración Bomba Booster ABIERTA.
2.
Válvula impulsión Bomba Booster ABIERTA.
3.
Válvula entrada limpieza química CERRADA.
4.
Válvula salida limpieza química
CERRADA.
Documento I: Memoria
-102-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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5.
Válvula entrada salmuera PX’s ABIERTA.
6.
Caudal de salida salmuera PX’s →
→ (40*12) m3/h=480m3/h < FIT-3157 < (50*12)m3/h=600 m3/h
Se desactiva este permisivo transcurrido un tiempo t=1 minuto desde la
confirmación de marcha.
7.
Presión descarga PX’s salmuera > 0.6 bar.
8.
Válvula alimentación PX’s baja presión
9.
Señal activa de variador “listo”.
ABIERTA.
10. El tiempo transcurrido entre el último arranque de la bomba y el
arranque actual sea ≥ tiempo t a determinar por el fabricante del
motor.
11. Temperatura de los devanados 1,2 y 3 < 120 ºC.
12. Temperatura de los cojinetes 1 y 2 < 75 ºC.
13. Para arrancar una cualquiera de las Bombas Booster, alguno de
los caminos definidos en tabla de arranque de la bomba de agua
de mar incluida en el anexo I, debe de habilitarse.
A. Para arrancar las Bombas Booster Nº1 a Nº4, alguna de la siguientes
condiciones tiene que ser cierta:
•
Válvula aislamiento del grupo I de bastidores de ósmosis (VM198) ABIERTA, la válvula de salida de los filtros de cartucho
(VM-175) ABIERTA y 0,95* Máximo Valor (RxIT-7102,RxIT7103)≤ RxIT de referencia del agua de mar (300 mV)
•
Válvula aislamiento del grupo I de bastidores de ósmosis (VM198) CERRADA, válvula de salida de los filtros de cartucho
Documento I: Memoria
-103-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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(VM-175) ABIERTA y 0,95* RxIT-7103≤ RxIT de referencia del
agua de mar (300 mV)
•
Válvula aislamiento del grupo I de bastidores de ósmosis (VM198) CERRADA, válvula de salida de los filtros de cartucho
(VM-175) CERRADA y 0,95* RxIT-7103≤ RxIT de referencia del
agua de mar (300 mV)
B. Para arrancar las Bombas Booster Nº5 a Nº7, alguna de la siguientes
condiciones tiene que darse:
•
Válvula aislamiento del grupo I de bastidores de ósmosis (VM198) ABIERTA, la válvula de salida de los filtros de cartucho
(VM-175) ABIERTA y 0,95* Máximo Valor (RxIT-7102,RxIT7103)≤ RxIT de referencia del agua de mar (300 mV)
•
Válvula aislamiento del grupo I de bastidores de ósmosis (VM198) CERRADA, válvula de salida de los filtros de cartucho
(VM-175) ABIERTA y 0,95* RxIT-7102≤ RxIT de referencia del
agua de mar (300 mV)
•
Válvula aislamiento del grupo I de bastidores de ósmosis (VM198) CERRADA, válvula de salida de los filtros de cartucho
(VM-175) CERRADA y 0,95* RxIT-7102≤ RxIT de referencia del
agua de mar (300 mV)
14. Válvula
de
aspiración
Bomba
Alta
Presión
(VM-205)
ABIERTA
15. Válvula motorizada impulsión Bomba Alta Presión (VMA-021)
ABIERTA.
Documento I: Memoria
-104-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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Este permisivo se desactivará pasado un tiempo t= 10 minutos después de constatar el
sistema de control de la confirmación de marcha de la bomba booster.
16. Válvula desplazamiento PX’s baja presión (VM-226)CERRADA
17. Válvula desplazamiento Bomba Alta Presión (VM-219)CERRADA
18. Habilitar ventana en el SCADA que solicite confirmación de
apertura de todas las purgas del circuito de la booster.
4.6.2 Condiciones para arranque de la bomba de alta presión (Ref tren
7)
1. Confirmación marcha de Bomba Booster correspondiente activada.
2.
Válvula motorizada de impulsión Bomba Alta Presión (VMA-021)
CERRADA Ó PARCIALMENTE ABIERTA ALREDEDOR DE 15%
y contacto de “alto par” desactivado.
3. Válvula de control de permeado (VRC-007) COMPLETAMENTE
ABIERTA)
4. Al menos una de las siguientes válvulas debe estar ABIERTA:
•
VM-254- válvula salida permeado
•
VM-247- válvula salida permeado de “mala calidad”
5. Señal de baja presión de aspiración BAP, dada por el presostato
PSL-1207 DESACTIVADA.
A. Para arrancar las Bombas de Alta Presión Nº1 a Nº4, alguna de la
siguientes condiciones tiene que darse:
Documento I: Memoria
-105-
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•
Si VM-198 ABIERTA y VM-175 ABIERTA y Mínimo Valor
(PIT-1118,PIT-1117) > 2
•
Si VM-198 CERRADA ,VM-175 ABIERTA y PIT 1117 > 2
•
Si VM-198 CERRADA y VM-175 CERRADA y PIT 1117 > 2
B. Para arrancar las Bombas de Alta Presión Nº5 a Nº7, alguna de la
siguientes condiciones tiene que darse:
•
Si VM-198 ABIERTA, VM-175 ABIERTA y Mínimo Valor
(PIT-1118,PIT-1117) > 2
•
Si VM-198 CERRADA, VM-175 ABIERTA y PIT 1118 > 2
•
Si VM-198 CERRADA, VM-175 CERRADA y PIT 1118 > 2
6. Temperatura Devanados motor 1.2 y 3 < 120 ºC
7. Temperatura Cojinetes bomba 1.2 y 3 < 75 ºC
8. El tiempo transcurrido entre el último arranque de la bomba y el
arranque actual sea ≥ tiempo t
9. El número de bombas de agua de mar en servicio para ósmosis
debe de ser n+1, siendo n= número de BAP en servicio.
4.6.3 Condiciones de arranque para bombas de agua de mar.
Permisivos de arranque
VER ESQUEMA ADJUNTO DE SECUENCIA DE CONDICIONES
DE APERTURA Y CIERRE DE VALVULAS
Documento I: Memoria
-106-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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NOMENCLATURA VÁLVULAS
▪
Válvula a Alicante I= VM-400
▪
Válvula By-Pass General Planta = VM-401
▪
Válvula Alimentación General a Planta= VM-015
▪
Válvula By-Pass Filtros de Arena = VM-016
▪
Válvula partición colector salida filtros de arena = VM-017
▪
Válvula partición colector entrada filtros de cartucho= VM-174
▪
Válvula partición colector salida filtros de cartucho= VM-175
▪
Válvula partición colector aspiración Bombas Alta Presión VM-198
4.6.3.1 Arranque de bomba de agua de mar en servicio para ósmosis
siempre que el número de bombas para ósmosis sea como máximo 3
1. Confirmación de variador “listo”
2. Para arrancar cualquier Bomba de Agua de Mar siempre que el
número de bombas ya previamente en servicio de ósmosis (=
marcha) sea como máximo tres (3) se debe cumplir alguna de las
siguientes condiciones ó caminos habilitado:
3. Válvula motorizada de impulsión de la bomba de agua de mar
correspondiente este ABIERTA y CONTACTO de “alta valor de
par” desactivado
Documento I: Memoria
-107-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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4. Temperatura devanados 1,2 y 3 < 100ºC (depende del fabricante)
5. Temperatura cojinetes 1 < 65ºC (depende del fabricante)
6. Detector de humedad del motor desactivado (HdS 001/008
dependiendo de la bomba)
7. Nivel en cántara > 5 m (a confirmar con el fabricante)
4.6.3.2 Arranque bomba servicio ósmosis siempre que previamente al
arranque haya más de cuatro en servicio
1. Para arrancar cualquier bomba (en servicio para ósmosis) siempre
que previamente al arranque haya más de cuatro (4) en servicio, se
debe cumplir alguna de las siguientes condiciones:
2. Al menos las válvulas de entrada y salida de dieciséis (16) filtros de
arena deben estar ABIERTAS Y al menos las válvulas de entrada y
salida de nueve (9) filtros cartuchos estén ABIERTAS Y válvula
partición entrada de alimentación filtro cartucho ABIERTA Y
válvula partición salida filtro de cartucho ABIERTA .
3. Confirmación de variador “listo”
4. Válvula motorizada de impulsión de la bomba de agua de mar
correspondiente este ABIERTA y CONTACTO de “alta valor de
par” desactivado
5. Temperatura devanados 1,2 y 3 < 100ºC (depende del fabricante)
6. Temperatura cojinetes 1 < 65ºC (depende del fabricante)
Documento I: Memoria
-108-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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7. Detector de humedad del motor desactivado (HdS 001/008
dependiendo de la bomba)
8. Nivel en cántara > 5 m (a confirmar con el fabricante)
4.6.3.3 Arranque bomba servicio de lavado
Para arrancar cualquier bomba en “servicio de lavado” se deben cumplir
todas las condiciones siguientes:
1. Confirmación de variador “listo”
2. Válvula motorizada de impulsión de la bomba de agua de mar
correspondiente este ABIERTA y CONTACTO de “alta valor de
par” desactivado
3. Temperatura devanados 1,2 y 3 < 100ºC (depende del fabricante)
4. Temperatura cojinetes 1 < 65ºC (depende del fabricante)
5. Detector de humedad del motor desactivado (HdS 001/008
dependiendo de la bomba)
6. Nivel en cántara > 5m (a confirmar con el fabricante)
7. Válvula de alimentación a planta ABIERTA y válvula Bypass
general de planta CERRADA
8. Válvulas de bypass filtros sector A y sector B CERRADAS
9. Del filtro seleccionado que se haya completado la secuencia de
llenado final.
Documento I: Memoria
-109-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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10.
Del filtro seleccionado (Filtro Ref FA-101) deberán estar
ABIERTAS la válvula de alimentación VM-036 y la válvula de
salida de lavado VM-054, estando CERRADAS el resto de válvulas
asociadas a ese filtro Y la válvula de control VM 166 CERRADA
(Este último permisivo se deshabilitará una vez recibida la
confirmación de marcha de la bomba de agua de mar
correspondiente
4.6.4 Condiciones de arranque de bombas dosificadoras
1. Para arrancar cualquier bomba dosificadora del pretratamiento
(sulfúrico, hipoclorito, cloruro férrico, metabisulfito sódico ) debe
estar arrancada al menos una bomba de agua de mar en servicio
para ósmosis, siendo el caudal a tratar superior a 10 m3/h.
2. Para arrancar cualquier bomba dosificadora del post-tratamiento
(sosa) el caudal a tratar debe ser superior a 10 m3/h.
3. En todas las dosificaciones el caudal de dosificación debe ser
proporcional al caudal de agua a tratar (de mar ó de permeado
según el servicio) que circule por la tubería correspondiente, de
acuerdo a la siguiente fórmula:
q
(l / h) =
bomba
d ( ppm) ⋅ Q(m 3 / h)
r (%) ⋅ C dilución (%) ⋅ ρ (kg / l ) ⋅ 1000( g / kg )
Donde:
­
qbomba: Caudal de la bomba dosificadora
Documento I: Memoria
-110-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
­
d: Dosis del producto puro
­
Q: Caudal de agua a tratar
­
r: Riqueza del producto comercial
­
Cdilución: concentración de la preparación de la disolución del
producto comercial (sólo para el caso que se necesite diluir:
Bisulfito)
­
ρ: Densidad de la disolución preparada
Cada bomba dosificadora podrá arrancarse en manual ó automático desde
el SCADA del sistema de control. En manual el operador fijará el caudal
de la bomba correspondiente previo a la orden de arranque. En
automático el operador determinará los valores de dosis según la tabla
siguiente y el sistema de control determinará el caudal según la fórmula
anterior y la Tabla 6.
Dosis (ppm)
Riqueza
Densidad (kg/l)
Ácido Sulfúrico
15,00
96 %
1,84
Hipoclorito Sódico
2,00
120 g/l
1,24
Cloruro Férrico
6,00
59%
Dispersante
1,20
95%
Metabisulfito
1,00
95%
(pre-tratamiento)
Tabla 6: Dosificacióbn reactivos quimicos
Documento I: Memoria
-111-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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4. Las bombas dosificadoras de hipoclorito (pretratamiento) no
podrán arrancar si no hay previamente arrancada una bomba
dosificadora de bisulfito.
5. No arrancará ninguna bomba de hipoclorito (pre-tratamiento) si
RxIT 7102 ó RxIT 7103 > Rx agua de mar de referencia (300 mV).
4.6.5 Condiciones de arranque bombas impulsión agua tratada
1. Válvulas aspiración VM-389 a VM-391 ABIERTAS
2. Válvulas impulsión VM-392 a VM-394 ABIERTAS (excepto en le
primer arranque)
3. Válvula manual de vaciado colector VM-395 CERRADA (indicar
ventana de confirmación en el SCADA)
4. Válvulas de calderín antiariete VM-399 y VM-399 BIS ABIERTAS
(Indicar ventana de confirmación en el SCADA)
5. Válvula de arqueta de medición caudal VM-398 ABIERTA
6. ¿Averiguar situación válvulas depósito Fontcalent?
7. Nivel en el depósito de Foncalent LIT-<LSH
8. Nivel depósito de agua producto LIT-4103 (intermedio LSL-4103) >
2m
9. Temperatura cojinetes <120ºC
10.
Temperatura devanado < 75ºC
11.
El tiempo transcurrido entre dos arranques consecutivos >
tiempo dado por
Documento I: Memoria
-112-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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4.7 Disparos
4.7.1 Disparos bombas booster (ref. Tren nº7)
o
Caudal Bomba Booster FIT-3150>50*12=600 m3/h durante un tiempo
t ≥ 15 minutos.
o
Caudal Bomba Booster FIT-3150>55*12=660 m3/h
o
Caudal PX’s baja presión FIT-3157>50*12=600 m3/h durante un
tiempo t ≥ 15 minutos.
o
Caudal PX’s baja presión FIT-3157>55*12=660 m3/h
4.7.2 Disparos bombas alta presión (ref. Tren nº7)
o
Los mismos de la Bomba Booster correspondiente.
o
Presión diferencial del bastidor correspondiente DPIT-1311> 3 bar
o
Grado de conversión > 0,45, siendo el grado de conversión:
Gradoconversión =
o
FIT − 3143
FIT − 3129 + FIT − 3136
Conductividad de salida PX’s alta presión CIT-6124 > 58.746 µS/cm
(Cuando se bloquea un segundo PX’s del tren correspondiente)
o
Presión impulsión Bomba Booster PIT-1139 > 75 bar
o
Caudal de permeado (FIT-3143) > Caudal máximo de diseño (412
m3/h).
o
La válvula de impulsión de la bomba de alta presión (VMA-021) no
podrá estar CERRADA un tiempo t > 1 minuto.
4.7.3 Disparos de las bombas de agua de mar
o
Las condiciones negadas de los permisivos de arranque de las
bombas de agua de mar.
o
Si 0,95*RxIT 7102 ≥ RxIT referencia del agua de mar ó si 0,95*RxIT
7103 ≥ RxIT
Documento I: Memoria
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o
PIT-1114 > 9 bar
o
Presión diferencial filtros de arena (DPIT-1301 ó DPIT-1302) > 1 bar (
a confirmar por el fabricante)
o
Mínimo valor (PIT-1116,PIT-1115)> 6 bar (A confirmar)
o
Presión diferencial filtros de cartuchos (DPIT-1303 ó DPIT-1304) >
1,5 bar ( a confirmar por el fabricante)
Presión impulsión agua de mar (PIT-1101 a PIT-1108) > 10 bar
o
(disparo de la bomba correspondiente).
El disparo de una bomba de agua de mar se producirá cuando se de
o
alguna de las condiciones:
o Caudal PX’s baja presión FIT-3157>50*12=600 m3/h durante
un tiempo t ≥ 15 minutos.
o Caudal PX’s baja presión FIT-3157>55*12=660 m3/h
o Presión descarga PX’s salmuera : PIT-1174< 0.6 bar
Y la válvula de alimentación a los PX’s baja presión (VM-212)esté
CERRADA.
Este disparo se hará de parada de variador en rampa.
o Con la orden de disparo ó parada de una bomba de agua de mar se
desencadenarán las siguientes actuaciones:
▪
El SCD elegirá para la parada el tren cuya conductividad sea
mayor de todos los que estén en servicio.
▪
Simultáneamente al disparo de la bomba de agua de mar:
•
Paro de Bomba de alta presión del tren elegido
•
Paro de la bomba booster (en rampa si no se dice lo
contrario).
•
Cierre progresivo de la válvula de regulación de PX’s
de baja en un tiempo de 1 minuto.
Documento I: Memoria
-114-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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▪
Cierre de válvula alimentación PX’s baja después de cierre de
válvula de regulación (t >1 minuto) e independientemente de
que se confirme el cierre para t > 1 minuto.
▪
Cierre válvula impulsión BAP
▪
Cierre aspiración BAP
4.7.4 Disparo de bombas dosificadoras, de trasiego y agitadores
o Las condiciones negadas de los permisivos de arranque de las bombas
dosificadoras.
o Las bombas de trasiego de sulfúrico e hipoclorito están enclavadas y
disparan por nivel muy alto en los depósitos correspondientes LSH (de
acuerdo con tabla 5).
o Todas las bombas dosificadoras están enclavadas y disparan por nivel
muy bajo de los depósitos correspondientes LSLL (de acuerdo con
tabla 5).
o Todos los agitadores están enclavados y disparan por nivel bajo de los
depósitos correspondiente LSL. (de acuerdo con tabla 5).
4.7.5 Disparo de bombas agua tratada
o Las condiciones negadas de los permisivos de arranque negados
excepto nivel depósito de agua producto LIT-4103 (intermedio LSL4103) > 2 m (¿?)
o Si LIT 4103 ≤ LSLL (a determinar con curvas NSPH y posición
pasamuros)
o LIT-¿? (en depósito de Fontcalent) ≥ LSHH máximo
o Si Ph < 6,5 ó PH > 9,5 durante un tiempo t≥ 15 minutos.
o Si cloro residual ClIT 8101 > 2 durante un tiempo t≥ 15 minutos.
Documento I: Memoria
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o Si conductividad CIT 6125 > 2.500 µS/cm durante un tiempo t≥ 15
minutos.
4.8 Actuaciones asociadas a los disparos
4.8.1 Situación de válvulas de alimentación a px’s baja presión, válvula
de control (de px y permeado) y válvula de aspiración e impulsión de
la bomba de alta presión correspondientes ante disparos
A) Si los disparos que se produzcan en los trenes de alta presión son
debidos a cualquiera de los siguientes motivos:
o
Caudal PX’s baja presión FIT-3157>50*12=600 m3/h durante un
tiempo t ≥ 15 minutos.
o
Caudal PX’s baja presión FIT-3157>55*12=660 m3/h
o
Presión descarga PX’s salmuera : PIT-1174< 0.6 bar
La válvula de control de salmuera a la salida de PX’s (VRC-014)
CERRARÁ desde la última posición en un tiempo t=1 minuto y A
CONTINUACIÓN CERRARÁ la válvula de alimentación de baja
presión PX’s (VM-212) sin necesidad de la confirmación de cierre de
VM 261.
Después del cierre de la válvula de alimentación de baja presión de
PX’s (VM-212) cerrarán tanto la válvula de aspiración de BAP (VM
205) Y la de impulsión (VMA 021) Y la válvula de control de
permeado (VRC-007) ABRIRÁ COMPLETAMENTE y el lazo de
regulación pasará a manual con la consigna 100% ABIERTA.
Documento I: Memoria
-116-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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B. Si los disparos se producen por alto valor de Redox ≥ RxIT referencia
del agua de mar.
Las válvulas VM 205 (Aspiración BAP) VMA 021(impulsión BAP),
VM 212 (alimentación baja PX’s) deberán CERRAR Y las válvula de
control perneado VRC 007 Y la válvula VRC 014 (salida baja
presión PX’s) ABRIRÁ completamente y lazo de regulación pasará
a manual con la consigna del 100% de apertura.
C. Otros disparos no contemplados en los apartados A y B (excepto los
disparos de las Bombas de Agua de Mar).
Las válvulas VM-205, VMA-021 y VM 212 se quedan en la situación
antes del disparo.
Las válvulas de control VRC 014 (salida baja presión PX’s
permanece con su configuración de lazo (manual ó automático) y
consigna previa al disparo.
4.8.2 Válvulas de impulsión bombas agua de mar ante disparos
Ante cualquier disparo de las bombas de agua de mar y una vez
desactivada la confirmación de marcha: las válvulas de impulsión
motorizadas (VM-001 a VM-008) deberán CERRAR.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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Capítulo 4 CONCLUSIONES
La apuesta por un sistema de control basado basado en la ingeniería
distribuida frente a la ingeniería clásica tradicional por las ventajas que a
continuación enumeramos:
1. Diseño funcional por equipo.
2. Mejora de la velocidad del sistema
3. Mejora de la disponibilidad del sistema.
4. Reducción de los costes de mantenimiento y Explotación.
5. Velocidad de instalación y puesta en marcha.
6. Flexibilidad ante mejoras y ampliaciones.
7. Ahorro de costes de instalación.
1. En el caso de “elementos funcionales” iguales por ejemplo las bombas
de impulsión o las BAP; resulta que la configuración hardware, es
decir, el equipo de nodo necesario y la aplicación de software
(ingeniería de control) son iguales. Por tanto, la intercambiabilidad de
los elementos es inmediata, el mantenimiento sencillo, las futuras
ampliaciones ya están programadas y diseñadas si fuese el caso.
2. La DISPONIBILIDAD del sistema se MEJORA, es decir, la capacidad
de tolerar fallos en la instalación para poder continuar con la
producción se ve aumentada. En el caso de que toda la programación
por ejemplo de las 8 bombas de impulsión de agua de mar resida en un
Documento I: Memoria
-118-
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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nodo la tolerancia a un fallo es cero, es decir si falla el nodo fallan todas
las bombas. Si el nodo es redundante la tolerancia a un fallo se cumple
pero el sistema queda en modo degradado (es decir, no tolera mas
fallos hasta que no se repare la avería, si se vuelve a fallar se pierden
todas las bombas). En el caso de la ingeniería distribuida deben fallar
todos los nodos para quedarte sin las bombas.
3. La velocidad de proceso mejora. Al tener menor carga de
programación los equipos la ejecución de los programas y las tareas
asociadas es menor con lo que se incrementa la velocidad de ejecución.
4. Los equipos reducen su configuración de hardware con lo que el
tamaño de los equipos resultantes disminuye. La disminución en
tamaño conlleva una menor envolvente o cuadro eléctrico y esto a su
vez reduce los costes de adquisición y de explotación. Si además como
en el caso de WAGO los nodos utilizan electrónica de bajo consumo, se
permite albergarlos en cajas con IP65 permitiendo de esta forma poder
acercar los nodos a las áreas donde físicamente se hayan los
“elementos funcionales” creados. Una vez aquí la reducción de los
costes de instalación sufre un revés fundamental produciendo un
ahorro cuantioso en cables eléctricos puesto que las distancias de
cableado se reducen y con ellas las secciones de trabajo necesarias.
Documento I: Memoria
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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5. El nuevo diseño distribuido mejora dos puntos fundamentales por un
lado se puede trabajar en paralelo en zonas independientes durante la
puesta en marcha y puesto que las tiradas de cables son menores el
tiempo de instalación se reduce drásticamente y con ello los costes. Por
tanto se mejora de la Velocidad de instalación reduciendo los
tiempos de puesta en marcha.
6. Mejora de la integridad de la interconexión con la instrumentación.
En este tipo de plantas el envejecimiento de los cables es un problema a
medio plazo y con ello la transmisión de la información de los sensores
e instrumentación de campo.
Como punto final sólo basta detallar como se realizan los enlaces de las
variables entre los diferentes equipos. Aquí ya no quedan secretos la
tecnología de mensajería entre Nodos, el famoso “peer to peer”, es decir
las variables de red, realizarán estas conexiones a través de la red
permitiendo el enlace de igual forma que el caso de las ingenierías clásicas
las variables globales permitían el enlace entre las diversas partes del
programa.
Documento I: Memoria
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DOCUMENTO II LISTA DE
SEÑALES
Documento II: Lista de señales
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DOCUMENTO III DATASHEETS
Documento III: Datasheets
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
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A continuación se adjuntan las hojas de características de los siguientes
equipos:
•
Router L-IP Loytec
•
Equipo industrial Lantronix UDS
•
Equipos Hirschmann Ethernet
•
Modem Siemens TC-65
•
Controlador de altas prestaciones Wago 750-819 programable y
tarjetería asociadas.
•
Cabecera 750-819
•
Ethernet 750-841
•
Entradas analógicas 4 canales 750-453,455
•
Entrada analógica RTD 750-460
•
Salida analógica 4 canales 750-553, 750-555
•
Entradas digitales 8 canales 750-430,431
•
Entradas digitales 4 canales 750-432,433
•
Entrada analógica 2 canales 750-472,474
•
Salidas digitales 8 canales 750-530
•
Salidas digitales 4 canales 750-531
•
Salidas analógicas 2 canales 750-552
•
Módulo terminador 750-600
•
Entras analógicas 2 canales RTD 750-461
Documento III: Datasheets
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
DOCUMENTO IV PROGRAMA DE
PUNTOS DE INSPECCION DEL SISTEMA
DE CONTROL (PPI)
Documento IV: Programa Puntos de Inspeccion
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
DOCUMENTO V
CODIGO FUENTE
Documento V: Codigo Fuente
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
Documento V: Codigo Fuente
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
DOCUMENTO VI PLIEGO
DE CONDICIONES:
Documento VI: Pliego de condiciones
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Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
1. Condiciones generales:
El objeto del presente Pliego de Condiciones Generales es el de establecer
las condiciones técnicas que han de regir en el desarrollo y fabricación del
Sistema On-site de suministro de oxigeno, unidad de separación de aire
criogénica (SIGMA) con sus accesorios y documentación asociada.
Las condiciones y cláusulas que se establecen en este documento son de
obligado cumplimiento por las partes contratantes.
I. Tanto el administrador como el cliente se comprometen desde
la fecha de la firma del contrato a llevar a cabo lo que se
estipule.
II. Ante cualquier reclamación o discrepancia en lo concerniente al
cumplimiento de lo pactado por cualquiera de las partes, una
vez agotada toda vía de entendimiento, se tramitará el asunto
por la vía de lo legal. El dictamen o sentencia que se dicte será
de obligado cumplimiento para las dos partes.
III. Al firmarse el contrato, el suministrador se compromete a
facilitar toda la información necesaria para la instalación y buen
funcionamiento del sistema, siempre que sea requerido para
ello.
IV. Asimismo, el cliente entregará al suministrador todas las
características distintivas del equipo comprado y aquellas otras
que considere oportunas para el necesario conocimiento de la
misma a efectos del diseño del presente equipo.
V. El plazo de entrega será de doce meses, a partir de la fecha de la
firma del contrato, pudiendo ampliarse en un mes. Cualquier
Documento VI: Pliego de condiciones
2
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
modificación de los plazos deberá contar con el acuerdo de las
dos partes.
VI. En caso de retrasos imputables al suministrador, se considerará
una indemnización del 1.5 % del valor estipulado por semana
de retraso.
VII. En ningún momento tendrá el suministrador obligación alguna
frente a desperfectos o averías por uso indebido por personas
no autorizadas por el suministrador.
Documento VI: Pliego de condiciones
3
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
2. Condiciones económicas:
I. Los precios indicados en este proyecto son firmes y sin
revisión por ningún concepto, siempre y cuando se acepten
dentro del periodo de validez del presupuesto que se fija
hasta Diciembre de 2008.
II. El pago se realizará como sigue:
h
75% a la firma del contrato.
h
25% en el momento de entrega.
III. La forma de pago será al contado mediante cheque
nominativo o mediante transferencia bancaria. En ningún caso
se aceptarán letras de cambio.
IV. El suministrador se hará cargo de los gastos de embalaje y del
transporte, dentro de la ciudad donde se encuentre la
instalación. En caso de ser necesario transporte interurbano, el
gasto correrá por cuenta del cliente. En todo caso, el
responsable de los posibles desperfectos ocasionados por el
transporte será el suministrador.
V. Durante el plazo de garantía, la totalidad de los gastos
originados por las reparaciones correrán por cuenta del
suministrador.
VI. Fuera de dicho plazo y durante los siguientes diez años, los
costes serán fijados mediante acuerdo por ambas partes.
Pasados
10
años,
éstos
los
fijará
suministrador.
Documento VI: Pliego de condiciones
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exclusivamente
el
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
DOCUMENTO VII PLANOS
Documento VII: Planos
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
ESQUEMAS ELÉCTRICOS
Documento VII: Planos
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
DIAGRAMAS DE FLUJO DEL
PROCESO
Documento VII: Planos
Sistema de Control de una Planta Desalinizadora
Autor: Esther Jaraba Heras
PLANO GENERAL DE
INSTRUMENTACIÓN Y
CONTROL
Documento VII: Planos
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Autor: Esther Jaraba Heras
PRESUPUESTO ECONÓMICO
PRESUPUESTO ECONÓMICO