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SISTEMA PARA TELECONTROL DE VERTIDOS EN LA ISLA DE LA

CARTUJA

Autores:

Alfonso López-Escobar Beares Jefe de Automatización y Control

José Manuel Barrera Cuadra Técnico de Automatización y Control

EMASESA (Empresa Metropolitana de Abastecimiento y Saneamiento de Aguas de

Sevilla), es la gestora del ciclo completo del agua en Sevilla y en varias localidades ubicadas

en su zona de influencia.

Para dar respuesta a lo establecido en el Reglamento de la Calidad de las Aguas

Litorales, así como en el Real Decreto 334/1994 por el que se regula el procedimiento para la

tramitación de las autorizaciones de vertidos, en el año 2007 se elaboró por el Departamento

de Control y Servicios Técnicos de EMASESA, un proyecto cuyo resultado debía ser un

sistema para supervisión y registro histórico de los parámetros fundamentales de calidad del

vertido al río en cuatro puntos de la Isla de la Cartuja, en Sevilla Capital. Este vertido procede

del agua bruta que sale del circuito de refrigeración de las instalaciones de climatización que

se utilizan en los edificios de oficinas ubicados en esta zona. La captación del agua bruta, se

realiza directamente desde el río Guadalquivir mediante un sifón, que da paso a una estación

de bombeo ubicada en la margen del río a su paso por la Isla de la Cartuja. Antes de entrar

el agua en la estación, atraviesa sendos tamices rotativos al objeto de filtrar los sólidos de

mayor tamaño y que podrían dañar los grupos de bombeo. Una vez llega a la estación, el

agua del río sin tratar se impulsa hacia la red de conducciones de agua bruta, por donde se

canaliza hasta las torres de refrigeración de las instalaciones de climatización. A su paso por

estas, el agua absorbe el calor del circuito de refrigeración con la consiguiente elevación desu temperatura, y se evacua hacia el río Guadalquivir mediante la red local de colectores de

aguas pluviales. El vertido se realiza en cuatro puntos localizados en la margen del río.

Durante los años 2007 a 2008 este proyecto se llevó a cabo y se puso en servicio el sistema

para el telecontrol de los parámetros de vertido, en concreto el caudal y la temperatura del

efluente de salida, cuya información se incorporó a un repositorio corporativo de datos,

denominado Gestor Único de Históricos (GuH). La información que se incorpora al GuH se

analiza y trata convenientemente por parte del Área de Control Medioambiental de la

empresa, para enviar los informes oportunos a los Organismos Oficiales correspondientes,



así como para trasladar las instrucciones necesarias a otros áreas de la empresa en caso de

detectarse cualquier tipo de anomalía.

Para instalar este sistema de telecontrol tuvieron que considerarse varios aspectos

que determinaron la solución final. En el siguiente apartado se describen los más

significativos.

Condicionantes de proceso y entorno

La primera cuestión a considerar era el hecho de que para obtener una medida real

de la temperatura del agua en el punto de vertido, sería necesario instalar el equipo de

muestreo tan próximo al río como fuera posible. De

otra forma, la temperatura del agua podría variar

significativamente entre el punto de medida y el

punto de vertido, en función de la longitud de su

recorrido por los colectores. Como primera opción

se consideró la instalación de los equipos a la

salida de los colectores en el río. Sin embargo, un

análisis sobre el terreno desaconsejó esta solución,

por varios motivos; por una parte, las mareas en elrío Guadalquivir podían ser lo suficientemente altas

como para alcanzar y poner en peligro cualquier

instalación que se realizara en este punto. En

segundo lugar, el acceso para los trabajos de

mantenimiento y tomas de muestra locales sería

excesivamente complicado ya que se trata de una zona no urbanizada y sin caminos. Por

último, la ubicación de los puntos de vertido hacía de ellos lugares propicios para que la

instalación se viera sometida a constantes actos vandálicos. Debido a estos inconvenientes,

debía reconsiderarse la ubicación de los puntos de medida y se pasó al análisis de otras

ubicaciones alternativas situadas aguas arriba del colector, si bien lo suficientemente

cercanos a su desembocadura.

Para reducir los costes de la obra civil que sería necesario realizar, se consideró

conveniente aprovechar alguno de los pozos de registro ya existentes en los propios

colectores, especialmente los más próximos a los puntos de vertido. Realizadas las

pertinentes medidas de contraste, se determinó que estos pozos se encontraban lo

suficientemente cercanos al punto de evacuación como para considerar que la temperatura

del agua era prácticamente la misma.



Seleccionados en primera instancia los puntos donde se instalarían los equipos de

medida, había que decidir la

técnica más adecuada para

obtener el valor del caudal.

Desestimados varios métodos de

medida por las dificultades

técnicas e incremento económico

que supondría su instalación,

como podrían ser la instalación de

un vertedero o un caudalímetro, se

concluyó como solución idónea

obtener el valor del caudal a partirde la medida de nivel, mediante aplicación de la conocida fórmula de Manning a una sección

circular parcialmente llena. Este método resultaba adecuado para la precisión requerida, si

bien había que garantizar su aplicabilidad. Para ello era necesario conocer con precisión las

pendientes en los colectores, entre el punto de medida y el punto de vertido, para lo que se

realizó el pertinente estudio topográfico. El análisis de los datos recabados confirmó la

viabilidad de la solución que se estaba considerando.

Establecidos definitivamente la ubicación de los puntos de medida, había queestudiar los condicionantes a la instalación.

Condicionantes de instalación

Como factor determinante se observó que en las proximidades de los lugares

escogidos no se disponía de un punto cercano para el suministro eléctrico, y además no era

posible la instalación de placas solares o aerogeneradores a causa de los posibles actos

vandálicos. Este hecho limitaba de forma significativa las soluciones técnicas a aplicar, y en

particular los equipos de comunicaciones, dado que no sería posible una comunicación en

tiempo real. Como es sabido, no existen en el estado del arte actual equipos para

teletransmisión a largas distancias que puedan funcionar sin suministro eléctrico de red de

forma prolongada en el tiempo. Afortunadamente los requerimientos de la aplicación en este

caso permitían que la comunicación fuera discontinua, dado que el seguimiento se realizaría

periódicamente y no en tiempo real. Este hecho permitiría utilizar un equipo para captura y

almacenamiento de datos con teletransmisión a intervalos hacia a un repositorio central.



Por otra parte, se pretendía reducir al máximo el impacto visual de la instalación, y a

esto habría que añadir que en la mayoría de los casos, los pozos de registro se encontraban

en una calzada transitable para el tráfico.

Como último condicionante, había que tener muy en cuenta que todas las

instalaciones debían quedar fácilmente accesibles para las labores de mantenimiento y de

toma de muestras locales.

Teniendo en cuenta tanto los condicionantes de proceso como los de instalación se

pasó a la fase de diseño.

Diseño de la solución

Por una parte, el pozo de registro se modificó en su boca de acceso creando un

habitáculo rectangular a su alrededor que permitiera alojar los equipos necesarios y que una

persona pudiera trabajar sobre la instalación si ningún tipo de riesgo para su seguridad. Este

habitáculo quedaba cubierto en su parte superior con una losa de hormigón armado apoyada

en todo su perímetro sobre la coronación de los muros que lo formaban. La losa llevaba

empotradas unas tapas metálicas que servirían de paso para el registro del pozo, siendo de



unas dimensiones exteriores de 2.00 x 2.00 metros y un canto de 25 cm. En la parte central

se instaló una viga de cuelgue para soportar las tapas de acero B500S, aptas para el tráfico

pesado. Por su parte, las tapas se instalaron con su marco sobresaliendo ligeramente sobre

de la losa de hormigón, de tal forma que una vez en su ubicación definitiva y asfaltada de

nuevo la calzada, quedaran rasantes y sin resaltos al paso de vehículos. Las tapas se abríanpor secciones para mayor facilidad, y disponían de una cerradura especial antivandálica.

En cuanto al dispositivo para medida, almacenamiento y teletransmisión (datalogger)

había que localizar uno que incorporase todos los elementos necesarios para la función

requerida y que a su vez fuera robusto para que no se viera afectado por el ambiente

agresivo que podía darse a causa de los

gases desprendidos en los colectores,

que fuera de bajo mantenimiento, y que norequiriese de alimentación eléctrica. De

acuerdo a estos criterios, se eligió uno que

incluía el módem GSM, la electrónica

asociada a la gestión del dispositivo y la

sonda de medida. Este equipo se

alimentaba con una batería de litio con

una duración estimada de 2,5 años para

una lectura de nivel y temperatura cada

minuto, con transmisión semanal de datos

hacia un puesto central. Tanto la

electrónica del equipo, con una capacidad

de almacenamiento de hasta 500.000

registros en memoria no volátil, como el

módem GSM, se integraban en una única

carcasa metálica común. Por otra parte, el

equipo incorporaba una sonda de

inmersión con transductor integrado paramedida del nivel y de la temperatura de bajo consumo, lo cual evitaba el uso de dos sondas

independientes. Además esta sonda contaba con un orificio de entrada a la membrana de

medida lo suficientemente amplio como para evitar la deposición de partículas y sólidos del

agua, dificultando la formación de costras, lo que reduciría las necesidades de

mantenimiento para limpieza, siendo esta característica idónea para esta aplicación.



La sonda de medida del datalogger se instaló en el interior de un tubo funda

tranquilizador adosado a la pared del pozo mediante grapas de acero inoxidable, cuya misión

era evitar afecciones a la medida por oleaje. En todo el contorno del tubo, de PE de Ø110

mm, se realizaron orificios para permitir el

paso del agua. La parte inferior del mismo seubicó en un canal de medida en derivación a

45º a contracorriente respecto al canal

principal de desagüe, de forma que el flujo

del agua arrastrara los sólidos, evitando su

acumulación en la parte inferior del tubo, con

lo que se eliminarían los atascos en el tubo

tranquilizador. A una distancia de 10 cm del

extremo inferior del tubo se instaló una

cruceta de acero inoxidable de tal forma que la sonda descansara sobre esta una vez

deslizada en el interior del tubo, permaneciendo siempre a la misma altura de referencia,

quedando libre en el interior del tubo. Este hecho facilitaría cualquier actuación de

mantenimiento que fuera necesaria, frente a la opción de instalar la sonda con su cable fijado

con grapas a la pared del pozo. El canal de medida se realizó con su base bajo la rasante

hidráulica del colector de forma que la membrana de medida de la sonda quedara a la cota

cero. Adicionalmente se instaló un segundo tubo tranquilizador a modo de guía para facilitar

el tendido de una sonda en caso de realizar tomas de muestras locales, quedando en este

caso el tubo centrado sobre el canal principal.

La electrónica del datalogger se

instaló en el habitáculo rectangular

superior, quedando totalmente accesible

para los trabajos de mantenimiento, bajo

las tapas de acero de accionamiento

hidráulico. Esta disposición era, por otra

parte, la idónea para lograr la máximacalidad de señal de telefonía móvil.

En cuanto al sistema de

teletransmisión, en las oficinas centrales

de EMASESA se ubicó el puesto central,

compuesto por un ordenador en el que

corre una aplicación scada suministrada

por el fabricante de los datalogger, y quegestiona las comunicaciones con estos, a



través de un módem GSM instalado a tal efecto. La arquitectura del sistema es de tipo

cliente-servidor, siendo el ordenador quien inicia el poll de comunicaciones a una fecha y

hora prefijadas, mientras que los datalogger permanecen a la “escucha” durante la ventana

de conexión predefinida. La hora de los equipos remotos se sincroniza automáticamente con

la del puesto central en cada comunicación. La aplicación permite la configuración remota delos datalogger, así como otras funciones habituales como por ejemplo la visualización de

curvas de tendencia y valores en tiempo real, estado de la batería en cada equipo, etc. Entre

las funciones de configuración hay que destacar la capacidad para establecer la activación

del almacenamiento de los valores medidos de acuerdo a un intervalo de almacenamiento

preprogramado, o exclusivamente cuando los valores sean superiores, inferiores o se

encuentren dentro de un rango de valores prefijado, lo que permite optimizar aún más la

memoria del equipo. Por otra parte y en caso necesario, el datalogger también tiene

capacidad para enviar mensajes SMS de aviso a números de teléfono preprogramados, en

caso de activarse alguna condición de alarma preprogramada.

Una funcionalidad particularmente apreciable en cualquier aplicación, es su

capacidad para el intercambio de datos con aplicaciones de terceros. En este caso, el

programa scada del puesto central genera un fichero “plano”, esto es, un fichero de texto

formado por un conjunto de registros que contienen en formato ASCII la fecha de recogida

del dato y los valores medidos. Cada vez que se produce una comunicación con los

datalogger se crea un nuevo fichero de datos que se identifica unívocamente con la fecha y

hora de creación. Aprovechando esta característica y al objeto de que todas las áreas de la

empresa interesadas en esta información dispusieran de ella con independencia de su

ubicación física, se ha desarrollado un programa informático a modo de interfaz entre el

puesto central y el repositorio central de datos corporativo (GuH). Este programa recorre

automáticamente el fichero plano de datos y los incorpora en los registros correspondientes

del GuH. El GuH reciba además información de otros múltiples orígenes de datos (diferentes

scada, datos de laboratorio, etc.) por lo que los datos de diferentes sistemas pueden ser

cruzados y analizados de manera sencilla. De este modo la información se pone en valor y

queda accesible a todos los usuarios autorizados a través de la web corporativa. El análisis

posterior de esta información en bruto por cada área, da lugar al conocimiento, constituyendo

este uno de los principales activos de una empresa.



En el caso de éxito que se ha presentado ha sido necesario utilizar en un mismo

proyecto diferentes disciplinas de la técnica aparentemente distantes entre sí, a saber, obra

civil, instrumentación, comunicaciones e informática. Se han aplicado las mejores prácticas

de diseño en cada una de los casos, basándose en la experiencia adquirida en instalaciones

similares y teniendo presentes los requerimientos del cliente interno y los condicionantesdirectos derivados de la instalación y su entorno. A ello se suma haber contemplado también

otros condicionantes “latentes” o no evidentes, que a veces caen en el olvido pero que

siempre es necesario contemplar para garantizar el éxito del proyecto, como son asegurar y

facilitar el mantenimiento posterior de las instalaciones, su robustez y su durabilidad. Todo

ello ha sido el resultado de recoger las sugerencias, comentarios y recomendaciones de las

diferentes áreas implicadas. En definitiva, gracias a la comunicación, coordinación y trabajo

en equipo entre los departamentos de ingeniería, explotación y mantenimiento se consigue la

sinergia necesaria para asegurar el éxito de un proyecto, lo que a nuestro entender

constituye un aspecto clave en el diseño de cualquier instalación.

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