Control avanzado y automatización de los procesos críticos de las plantas desalinizadoras de agua de mar mediante ósmosis inversa

Investigadores

SOTOMAYOR MORIANO, Juan Javier

Unidad

Departamento de Ingeniería

Fuentes de financiamiento

Fondo para la Innovación, Ciencia y Tecnología (FINCyT)

Año

2013

El agua es indispensable para la salud y el bienestar así como para la preservación del medio ambiente. A pesar de ello dos de cada diez personas en el mundo (más de 1400 millones) no tienen acceso a este recurso. La escasez del agua, su baja calidad y un saneamiento deficiente causan millones de muertes cada año, afectando la seguridad alimenticia, las opciones de sustento y las oportunidades de educación. En los Objetivos de Desarrollo del Milenio de la ONU, dentro de la Meta 7.C, está la reducción de la proporción de personas sin acceso sostenible al agua potable. Dado que 75% de la población mundial vive a menos de 100 km del mar, la desalinización es una importante alternativa. Los costos relacionados al alto consumo de energía de las plantas desalinizadoras restringen el crecimiento de su uso, en especial en países como el Perú, por lo cual, en este proyecto se buscará reducir estos consumos en al menos un 10%. Esto es posible, dado que por ejemplo en España el costo llega a 0,21 USD/m3, cifra inferior al costo actual en nuestro medio. Para lograr lo anterior, es indispensable el desarrollo de sistemas de control y automatización que permitan abaratar los costos en los procesos de estas plantas. El presente proyecto propondrá nuevas técnicas de control avanzado con el fin de mejorar la productividad, la calidad del agua y la eficiencia energética, asimismo se desarrollará un sistema de supervisión con detección y diagnóstico de fallos de funcionamiento de estas plantas.

Objetivos

1.Desarrollo de controladores avanzados y automatización de los procesos críticos de las plantas desalinizadoras de agua de mar mediante ósmosis inversa, que permitan aumentar la productividad, la calidad del agua y la eficiencia energética, así como incrementar la seguridad de su funcionamiento.

Resultados

1. Controladores avanzados que permiten aumentar la productividad, calidad de agua y eficiencia enérgetica.

1. Sistema de survision que permite la mentar la productividad, calidad de agua y eficiencia energética.

1.Propuesta de implementación práctica de las soluciones obtenidas para aumentar la productividad, calidad de agua y eficiencia energética, así como la seguridad de funcionamiento de las plantas desalinizadoras industriales.

2.Obtención de modelos validados de los procesos críticos de las plantas desalinizadoras.

3. Controlador adaptivo-predictivo, empleando los modelos obtenidos de los procesos críticos

3.Controlador inteligente, empleando los modelos obtenidos de los procesos críticos.

3. Controlador robusto empleando los modelos obtenidos de los procesos críticos.

3.Evaluación de los índices de productividad, calidad de agua y eficiencia energética de los controladores diseñado

4.Planos de la planta piloto a escala

4.Planta piloto a escala instalada.

4.Puesta en funcionamiento de la planta piloto a escala.

4.Modelo de los procesos de la planta piloto a escala.

4.Planta piloto a escala con el sistema de control

4.Evaluación de los índices de productividad, calidad de agua y eficiencia energética de los controladores implementados en la planta piloto a escala.

5.Sistema de detección y diagnóstico de fallos para la planta piloto a escala.

5.Sistema de supervisión para para la planta piloto a escala.

5.Propuesta de implementación práctica del sistema de supervisión detección y diagnóstico de fallos para una planta industria

Impacto

Los resultados del proyecto permitirán disponer de nuevos conocimientos acerca de la gestión de las plantas desalinizadoras de agua de mar por ósmosis inversa. Los resultados se publicaran en revistas científicas (02 artículos en revistas de la base de datos SCI), se difundirán en congresos de la especialidad (02 ponencias en congresos internacionales) y tramitará derechos de autor de 02 software: – Software de supervisión con detección y diagnóstico de fallas y – Software con algoritmos de control avanzado. Se obtienen controladores avanzados que permiten aumentar la productividad, la calidad de agua potable y la eficiencia energética, estos pueden implementarse en plantas industriales. Asimismo el software de supervisión a desarrollar servirá para detección y diagnóstico de fallos, con lo cual se incrementará la seguridad de este tipo de plantas. A mediano plazo se incrementará interés en investigaciones acerca de esta temática que sirvan de soporte a la industria y entidades del estado.

Las soluciones obtenidas podrán ser empleadas por empresas que operan plantas desalinizadoras que requieran elevar su productividad, la calidad del agua potable y de la eficiencia energética sin recurrir a grandes inversiones, con bajo consumo de energía y de funcionamiento seguro. Se buscará reducir en un costo alrededor de 10%, la desalinización en nuestro medio. Tómese en cuenta, que lo anterior es posible, dado que por ejemplo en España el costo es de aproximadamente 0,21 dólares por 1m3, cifra inferior a la que actualmente se paga en Lima por agua potable y muy inferior con relación al costo del agua desalinizada que se obtiene en nuestro medio. El software de Supervisión desarrollado que permite detección y diagnóstico de fallos podrá ser implementado en plantas desalinizadoras que requieran la seguridad de sus procesos. En particular, será una alternativa ventajosa y ambientalmente sostenible para las empresas que implementen este tipo de soluciones (por ejemplo en la minería).

Las soluciones obtenidas podrán ser empleadas por empresas que operan plantas desalinizadoras que requieran elevar su productividad, la calidad del agua potable y de la eficiencia energética sin recurrir a grandes inversiones, con bajo consumo de energía y de funcionamiento seguro. Se buscará reducir en un costo alrededor de 10%, la desalinización en nuestro medio . Tómese en cuenta, que lo anterior es posible, dado que por ejemplo en España el costo es de aproximadamente 0,21 dólares por 1m3, cifra inferior a la que actualmente se paga en Lima por agua potable y muy inferior con relación al costo del agua desalinizada que se obtiene en nuestro medio. El software de Supervisión desarrollado que permite detección y diagnóstico de fallos podrá ser implementado en plantas desalinizadoras que requieran la seguridad de sus procesos. En particular, será una alternativa ventajosa y ambientalmente sostenible para las empresas que implementen este tipo de soluciones (por ejemplo en la minería).

Permitirá que los operadores de plantas desalinizadoras puedan acceder a tecnología de bajo costo que ayude a solucionar el problema de la escasez de agua en algunas regiones del país. Lo anterior repercutirá positivamente en la seguridad alimenticia, las opciones de sustento y las oportunidades de educación, en poblaciones donde este recurso es escaso.

Permitirá que los operadores de plantas desalinizadoras puedan acceder a tecnología de bajo costo que ayude a solucionar el problema de la escasez de agua en algunas regiones del país. Lo anterior repercutirá positivamente en la seguridad alimenticia, las opciones de sustento y las oportunidades de educación, en poblaciones donde este recurso es escaso.

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