Diseño de un sistema inteligente para el control de un reactor biológico de aguas residuales empleando biodiscos

Abstract

[Resumen] La supervisión del estado de los reactores biológicos rotativos o biodiscos localizados en pequeños núcleos de población se realiza mediante viajes semanales de un par de operarios. Con el paso de los años, el número de este tipo de plantas se ha visto incrementado, sin embargo, no el de operarios ya que las empresas no optan por la contratación de más operarios para realizar estas supervisiones. Esto provoca que los operarios deban realizar una gran cantidad de viajes, en su mayoría innecesarios porque la planta se encuentra en perfecto estado y en otras ocasiones se pueden encontrar con que la planta lleva días con alguna avería, por ejemplo, vertiendo aguas residuales sin tratar en el terreno, lo que provoca un gran impacto medioambiental. En este proyecto se busca una solución para eliminar los costes que suponen los viajes innecesarios mediante la reducción de estos, además de terminar también con la incertidumbre relacionada con el estado de la planta depuradora. La solución que se propone va de la mano con los avances tecnológicos de la industria 4.0, tratándose del diseño de un sistema de comunicaciones y control entre la planta y un centro de mando remoto. Desde allí se puede conocer tanto la calidad del agua (antes de ser tratada y después de serlo) como de otros elementos relacionados con el mantenimiento mecánico y también actuar en consecuencia a ello en caso de ser necesario. Para conseguirlo, se implementan diferentes sensores para medir los parámetros que se especificarán en el texto. Estos datos se transmiten a un PLC (Programmable Logic Controller) que, según los valores de las señales de entrada, podrá actuar sobre un variador de frecuencia que se encuentra conectado al motor del reactor biológico, de forma que puede modificar su velocidad de giro o realizar maniobras de cambios de sentido para desprender excesos de biopelícula en los biodiscos. A su vez, mediante una VPN, se pueden observar los datos en el centro de mando remoto y poder actuar desde allí en caso de ser necesario. De esta forma se pretende reducir los costes de mantenimiento de las plantas de biodiscos en pequeñas poblaciones, a pesar de que ya poseen fama de ser reducidos. En este proyecto se busca una forma más acorde a la industria actual para realizar la supervisión además de reducir los costes de mantenimiento a largo plazo.

[Resumo] A supervisión do estado dos reactores biolóxicos rotativos ou biodiscos localizados en pequenos núcleos de poboación realízase mediante viaxes semanais dun par de operarios. Co paso dos anos, o número deste tipo de plantas viuse incrementado, sen embargo, non o de operarios xa que as empresas non optan pola contratación de máis operarios para realizar estas supervisións. Isto provoca que os operarios deban realizar unha gran cantidade de viaxes, na súa maioría innecesarias porque a planta se atopa en perfecto estado e noutras ocasións poden atoparse con que a planta leva días con algunha avaría, por exemplo, vertendo augas residuais sen tratar no terreo, o que provoca un gran impacto medioambiental. Neste proxecto búscase unha solución para eliminar os custos que supoñen as viaxes innecesarias mediante a redución destas, ademais de terminar tamén coa incertidume relacionada co estado da planta depuradora. A solución que se propón vai da man cos avances tecnolóxicos da industria 4.0, tratándose do deseño dun sistema de comunicacións e control entre a planta e un centro de mando remoto. Dende alí pódese coñecer tanto a calidade da auga (antes de ser tratada e despois de selo) como de outros elementos relacionados co mantemento mecánico e tamén actuar en consecuencia a elo en caso de ser necesario. Para conseguilo, utilízanse diferentes sensores para medir os parámetros que se especificarán no texto. Estes datos transmítense a un PLC (Programmable Logic Controller) que, segundo os valores das sinais de entrada, poderá actuar sobre un variador de frecuencia que se atopa conectado ao motor do reactor biolóxico, de forma que pode modificar a súa velocidade de xiro ou realizar maniobras de cambios de sentido para desprender excesos de biopelícula nos biodiscos. Á súa vez, mediante unha VPN, pódense observar os datos no centro de mando remoto e poder actuar dende alí en caso de ser necesario. Desta forma preténdese reducir os custos de mantemento das plantas de biodiscos en pequenas poboacións, a pesar de que xa poseen fama de ser reducidos. Neste proxecto búscase unha forma máis acorde á industria actual para realizar a supervisión ademais de reducir os custos de mantemento a largo prazo.

[Abstract] Monitoring of the status of rotating biological reactors (RCB) or biodisks located in small population centres is carried out by weekly trips of a couple of operators. Over the years, the number of this type of plant has increased, however, not the number of operators since the companies do not opt for the hiring of more operators to carry out these supervisions. This causes operators to make a lot of trips, mostly unnecessary because the plant is in perfect condition and at other times they may find that the plant has been damaged for days, for example, by dumping untreated sewage into the ground, which has a major environmental impact. This project seeks a solution to eliminate the costs of unnecessary travel by their reduction, and also to end the uncertainty related to the state of the treatment plant. The proposed solution goes hand in hand with the technological advances of Industry 4.0, being the design of a communication and control system between the plant and a remote control center. From there you can know both the quality of the water (before and after being treated) and other elements related to mechanical maintenance and also act accordingly if necessary. To achieve this, different sensors are implemented to measure the parameters specified in the text. This data is transmitted to a PLC (Programmable Logic Controller) which, according to the values of the input signals, can act on a variable frequency drive that is connected to the engine of the biological reactor, in such a way that it can modify its speed of rotation or carry out maneuvers of changes of direction to release the excess of biofilm in the biodisks. In turn, using a VPN, you can observe the data in the remote control center and be able to act from there if necessary. This is intended to reduce the costs of maintaining biodisk plants in small towns, even though they are already reputed to be small, This project is looking to be way more in line with the current industry to carry out monitoring in addition to reducing long-term maintenance costs.