PROYECTO CENTRO DE CONTROL Objetivo Corporativo Acueducto de Bogotá Objetivo Plan de Desarrollo Distrital

Contenido Antecedentes del Acueducto Generalidades ITEM 1: Instrumentación ITEM 2: Sistema de Adquisición de Datos y Control ITEM 3: Sistema de Comunicaciones ITEM 4: Instalaciones centro De control

1 ITEM 2: Sistema de adquisición de datos Objetivo Instalar un sistema de recolección de señales que proceden de los transmisores y switches, los cuales con un programa de control SCADA (System Control And Data Adquisition) y un sistema de comunicaciones, controlarán en forma remota y automática las estaciones del alcance.

2 ITEM 2: Sistema de adquisición de datos Centro de Control del Acueducto ESTACION A ESTACION B SERVIDOR

3 ITEM 2: Sistema de adquisición de datos Funciones Informar detalladamente los estados y alarmas de todos los componentes de la red del acueducto (base de datos del sistema). Admitir comandos del operador y enviarlos a los elementos de acción correspondientes. Presentación y elaboración de diagramas y despliegues por pantalla. Ejecución de reportes de alarmas, estados y demás según las necesidades del Acueducto. Control automático por programa de aplicación.

4 ITEM 2: Sistema de adquisición de datos Niveles de control y estructuras

ESTRATEGIA DE CONTROL PARA EL SISTEMA DE ACUEDUCTO LOGICAS DE OPERACIÓN 2.1 Conceptualización 2.2 Niveles de Automatismo 2.3 Control de Subsistemas

ESTRATEGIA DE CONTROL PARA EL SISTEMA DE ACUEDUCTO 2.1 Conceptualización

CONCEPTUALIZACION En la estrategia de control a utilizar se proyecta plasmar la experiencia y experticia adquirida a lo largo de muchos años de operación manual del sistema, de tal manera que se implementen los aspectos positivos de este y se subsanen las deficiencias que trae una operación manual. En la estrategia y programación priman los conceptos hidráulicos. La electrónica al servicio de la hidráulica y no de manera contraria. Se garantiza e primera instancia la continuidad del servicio y la seguridad de su prestación. Este no será un sistema experto sino que será un sistema donde se definan subsistemas con diferentes niveles de control desde automatismos completos y subsistemas autónomos, al interior de ellos dependiendo de un enlace externo, hasta subsistemas en donde solo se tendrá posibilidades de monitoreo. La globalidad de la estrategia se define para operación normal, considerndo a la luz de la operación normal contingencias mínimas que en la programación serán parte de la lógica establecida. Las contingencias menores se tratarán en forma independiente y en lo posible se asimilarán a la operación normal modificando “set points”.

ESTRATEGIA DE CONTROL PARA EL SISTEMA DE ACUEDUCTO 2.2 Niveles de Automatismo

ESTRATEGIA DE CONTROL PARA EL SISTEMA DE ACUEDUCTO 2.3 Control de Subsistemas

ESTRATEGIA DE CONTROL PARA EL SISTEMA DE ACUEDUCTO 3. ENTRADAS DE PROGRAMACION 3.1 Curvas de Demanda 3.2 Sets de Alarmas

ESTRATEGIA DE CONTROL PARA EL SISTEMA DE ACUEDUCTO 3.1 Curvas de Demanda

PROCEDIMIENTO PARA OBTENER LAS CURVAS DE DEMANDA OBJETIVO: Establecer los parámetros necesarios para generar las gráficas de las curvas de demanda a partir de ecuaciones particulares de cada Tanque al igual que los caudales medios y conocer el comportamiento de los Tanques para analizarlos y poder utilizarlas como curvas predictivas.

OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN GRÁFICA. OK. SI. NO. CORRECCIÓN DE LA INFORMACIÓN GRÁFICA POR PARTE DE LA EAAB. DETERMINACIÓN DE LA ECUACIÓN PARTICULAR PARA CADA TANQUE DEL SISTEMA EN CÁLCULO. EN CONJUNTO CON LA EAAB.

OBTENCIÓN DE DATOS DE PLANILLA. DATOS INCOMPLETOS O INCORRECTOS. VERIFICACIÓN DE DATOS. DATOS INCOMPLETOS O INCORRECTOS. CORRECTOS Y COMPLETOS. VERIFICACIÓN, CORRECCIÓN Y DETERMINACIÓN DE LOS DATOS EXISTENTES. EN CONJUNTO CON LA EAAB. INÍCIO DE LOS CÁLCULOS PARTICULARES DE CADA TANQUE Y OBTENCIÓN DE LAS CURVAS DE DEMANDA.

= DEMANDA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN. PROCEDIMIENTOS PARTICULARES DE LOS TANQUES PARA EL CÁLCULO Y OBTENCIÓN DE LAS CURVAS DE DEMANDA. CASO TÍPICO. CASOS ESPECIALES. DATOS EXISTENTES: CAUDAL DE ENTRADA, CAUDAL DE BOMBEO O DE SALIDA Y NIVELES CADA 2 HORAS. DATOS EXISTENTES. DATOS EXISTENTES. DATOS EXISTENTES. ECUACIÓN: QBOMBEO DESDE ESTRUCTURA ANTERIOR ± Q▲V – QBOMBEO HACIA LA SIGUIENTE ESTRCUTURA = DEMANDA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN. TANQUES DONDE APLICÓ: CASA BLANCA, SIERRA MORENA II, CASTILLO, VOLADOR, ALPES Y QUINDIO.

DATOS EXISTENTES: CAUDAL DE ENTRADA O DE BOMBEO Y NIVELES. CASO 1. CASO 2. CASO 3. DATOS EXISTENTES: CAUDAL DE ENTRADA, CAUDAL DE BOMBEO O DE SALIDA, CAUDAL A LA RED DE DISTRIBUCIÓN. DATOS EXISTENTES: CAUDAL DE ENTRADA O DE BOMBEO Y NIVELES. DATOS EXISTENTES: CAUDAL A LA RED DE DISTRIBUCIÓN, CAUDAL DE SALIDA O BOMBEO Y NIVELES. SI FALTA EL CAUDAL DE ENTRADA, SE ASUME EL BOMBEO DEL TANQUE ANTERIOR. SI FALTA EL CAUDAL DE BOMBEO, SE ASUME LA ENTRADA DEL SIGUIENTE TANQUE. SE CÁLCULA EL CAUDAL DE ENTRADA AL TANQUE DEBIDO A QUE NO SE CONOCE EL CAUADAL DE BOMBEO DESDE EL TANQUE ANTERIOR. NO REQUIERE NINGÚN CÁLCULO. LA CURVA SE GENERA SÓLO CON LOS DATOS OBTENIDOS.

TANQUES DONDE APLICÓ: SIERRA MORENA I, ALPES II, JALISCO. TANQUES DONDE APLICÓ: EN TODOS LOS TANQUES SE VERIFICÓ QUE LOS DATOS DE SALIDA DEL TANQUE ANTERIOR FUERAN IGUALES A LOS DATOS DE ENTRADA DEL TANQUE EN CÁLCULO. TANQUE DONDE APLICÓ: QUIBA. EN ESTE CASO FUE NECESARIO CALCULAR EL CAUDAL DE ENTRADA PARA PODER CALCULAR LA DEMANDA DEL TANQUE VOLADOR, DEBIDO A QUE NO SE CONOCIA EL BOMBEO DE VOLADOR A QUIBA. OBTENCIÓN DE LAS CURVAS DE DEMANDA. REVISIÓN DE LOS CÁLCULOS Y LAS CURVAS DE DEMANDA POR PARTE DE LA EAAB. CORRECCIÓN POR PARTE DEL CIT DE LAS OBSERVACIONES QUE HAGA LA EAAB. ENTREGA A LA UT.

COMENTARIOS. NOTA: EN LOS COMENTARIOS PARTICULARES DE CADA TANQUE SE RELACIONAN LOS DETALLES ESPECÍFICOS DE CÁLCULO PARA LA OBTENCIÓN DE LAS CURVAS DE DEMANDA DEL TANQUE.

ESTRATEGIA DE CONTROL PARA EL SISTEMA DE ACUEDUCTO 3.2 Sets de Alarmas

¿QUE SON LOS SET-ALARMAS? Son los valores alarmas de operación de las diferentes estructuras o equipos con puntos calibrados en los correspondientes instrumentos de recepción de datos o de control. Estos puntos de operación registrados en los instrumentos reciben el nombre de ‘set alarmas’, y servirán prácticamente para que las respectivas estructuras y/o equipos no excedan limitaciones propias o hidráulicas establecidas.

OBJETIVOS Elaborar procedimientos para determinar los valores de alarmas de las variables a controlar en la operación. Establecer procedimientos para asociar los parámetros principales de operación de las estructuras y/o equipos con los puntos calibrados de operación de la instrumentación correspondiente (‘Set-alarmas”). Establecer las acciones correspondientes para la RTU y el operador.

CONOCIMIENTOS INICIALES La determinación de los parámetros de operación, requiere un conocimiento detallado del sitio de ubicación del tanque, su cota sobre el nivel del mar, sus dimensiones físicas, sus equipos auxiliares de entrada y de salida, y sus funciones principales (sólo distribución; o distribución y succión para cadena de bombeo, o de compensación de niveles de energía). Tipo de estructura de alimentación del tanque: Estructura de control o estación de bombeo.

DIFICULTADES En general en el Acueducto de Bogotá se dispone de la información documentada de los tanques que hacen parte del sistema. Sin embargo, la información se reconoce, se profundiza, compara o valida con visitas de verificación a los sitios.

SET ALARMAS CALIDAD DE AGUA. NIVEL. PRESION. FLUJO. H-H H L-L L SUCCION DESCARGA FLUJO. DISTRIBUCION BOMBEO

CALIDAD DE AGUA DATO A MEDIR VALOR ACCIONES DE LA RTU ACCIONES DEL OPERADOR NIVEL DE PH CRITICO ALTO 9 ALARMA CONFIRMAR DOSIFICACIÓN EN PLANTA. SOLICITAR CONTRA MUESTRA FISICA. REPORTAR SEGÚN PROCEDIMIENTO. NIVEL DE PH SUPERA EL MAXIMO SEGURO. 8,5 CONFIRMAR DOSIFICACIÓN EN PLANTA. NIVEL DE PH SUPERA EL MINIMO SEGURO. 7 NIVEL DE PH CRITICO BAJO. 6,5 NIVEL DE CLORO CRITICO ALTO. 1,8 NIVEL DE CLORO SUPERA EL MAXIMO SEGURO. 1,5 NIVEL DE CLORO SUPERA EL MINIMO SEGURO. 0,5 NIVEL DE CLORO CRITICO BAJO. 0,3 TUIT, NIVEL 2 HIGH-HIGH 5 CONTINUAR INSTRUCCIÓN ALARMA MÁXIMO SEGURO NIVEL2 + COORDINAR CON DRMA TUIT, NIVEL 2 HIGH 4 CONFIRMAR CON PLANTA + VERIFICAR ESQUEMA DE OPERACIÓN + FORTALECER ACCIONES + REPORTAR SEGÚN PROCEDIMIENTO. TUIT, NIVEL 1 HIGH-HIGH 1 SOLICITAR CONTRAMUESTRA FÍSICA + VERIFICAR ESQUEMA DE OPERACIÓN + TOMAR ACCIONES + REPORTAR SEGÚN PROCEDIMIENTO. TUIT, NIVEL 1 HIGH 0,8 CONFIRMAR VALORES CON PLANTA.

NIVEL Altura estática de succión a la entrada de la bomba, depende del NPSHR asociado a las bombas Altura mínima de sumergencia del tubo (Críterio U. Andes) Altura mínima de sumergencia del tubo (Críterio Sistec Norma NS-083: k=2*Diametro Tuberia (B))

CONSIDERACIONES EN LA TUBERIA DE LLEGADA AL TANQUE Es importante conocer la manera como la tuberia de impulsión llega al tanque de descarga y si esta cuenta o no con válvula de altitud, ya que el análisis para cada escenario modifica el control.

PRESION DE SUCCION

PRESION DE DESCARGA

FLUJO

EJEMPLO SIERRA MORENA III: SIN VALVULA DE ALTITUD A LA LLEGADA. TUBERIA DE LLEGADA POR ARRIBA. TANQUE TERMINAL, SET ALARMAS HALLADOS: CALIDAD DE AGUA. NIVEL. FLUJO DE DISTRIBUCION.

REFERENCIA DEL MEDIDOR   REFERENCIA DEL MEDIDOR TIPO MEDIDOR VALOR UNIDAD ACCION RTU ACCION OPERADOR CALIDAD DEL AGUA PHIT– High-High Nivel de pH crítico alto 9.0 Alarma Confirmar con planta + Solicitar contramuestra física + Reportar según procedimiento PHIT– High Nivel de pH supera máximo seguro 8.5 Confirmar y reportarle a planta SP: 7.5 PHIT– Low Nivel de pH inferior al mínimo seguro 7.0 PHIT– Low-Low Nivel de pH crítico bajo 6.5 PHIT– Failure Falla de señal de pH (SAP) CHIT- High - High Nivel de cloro crítico alto 1.8 mg/lt Confirmar dosificación en planta + Solicitar contramuestra física + Reportar según procedimiento CHIT- High Nivel de cloro supera máximo seguro 1.5 Confirmar dosificación en planta 0.75 CHIT- Low Nivel de cloro inferior al mínimo seguro 0.5 CHIT- Low - Low Nivel de cloro crítico bajo 0.3 CHIT– Failure Falla de señal de Cloror (SAP) TUIT- Nivel 2 High - High Valor de turbiedad crítico NIVEL 2 5.0 UNT Continuar instrucción alarma máximo seguro NIVEL2 + Coordinar con DRMA TUIT- Nivel 2 High Valor de turbiedad supera máximo seguro NIVEL 2 4.0 Confirmar con planta + Verificar esquema de operación + Fortalecer acciones + Reportar según procedimiento TUIT- Nivel 1 High - High Valor de turbiedad crítico NIVEL 1 1.0 Solicitar contramuestra física + Verificar esquema de operación + Tomar acciones + Reportar según procedimiento TUIT- Nivel 1 High Nivel de turbiedad supera máximo seguro NIVEL 1 0.8 Confirmar valores con planta

NIVEL LSH- Nivel High Nivel critico alto en cámara 1 7,10 m   LSH- Nivel High Nivel critico alto en cámara 1 7,10 m LIT- Nivel High-High Valor de nivel muy alto en cámara 1 7,00 Alarma Confirmar suspensión total de bombeo precedente . Suspender bombeo precedente LIT- Nivel High Valor de nivel por encima del máximo seguro en cámara 1 6,98 Alarma - Apagar primera unidad de bombeo precedente Verificar condiciones de la cadena. Hacer balance sistema LIT- Nivel Low Valor de nivel por debajo del mínimo seguro en cámara 1 1,37 Alarma - Iniciar primera unidad de bombeo precedente Verificar condiciones de operación . Verificar necesidad de suspender LIT- Nivel Low-Low Valor de nivel muy bajo en cámara 1 1,35 Verificar condiciones de operación . Confirmar bombeo precedente totalmente operando, ordenar cierre distribución. LSL- Nivel Low Nivel critico bajo en cámara 1 1,25

FLUJO FIT- Low Bajo flujo en la salida de Distribución 214,40 L/s   FIT- Low Bajo flujo en la salida de Distribución 214,40 L/s Alarma *Verificar condición de sistema según demanda si está -20% de curva FIT- High Alto flujo en la salida de Distribución 321,60 *Verificar condición de sistema según demanda si está +20% de curva FIT- Failure Falla en señal de flujo a la salida de Distribución *Valores informativos, se entrega las curvas de demanda, la alarma esta referida a un valor de demanda por encima y por debajo en un 20% respecto a la curva de demanda predictiva frente al flujo real registrado.

ESTRATEGIA DE CONTROL PARA EL SISTEMA DE ACUEDUCTO 4. ALGORITMO OPTIMIZACION CONSUMO DE ENERGIA

ALGORITMO OPTIMIZACION CONSUMO DE ENERGIA Asumiendo diferentes costos del KWH par horas pico y para horas no pico se requiere un algoritmo de control para implementar el ahorro en consumo de energía en todos los tanques de almacenamiento agua. El objetivo de este control es operar los equipos de mayor consumo de energía en las horas de precio bajo.

5 ITEM 2: Sistema de adquisición de datos Equipos RTU Panel View Bristol Babcock Control Wave Micro Exor ePAD04 Gabinete RTU PC Industrial Lanner Electronics IAC-C800C Gabinete HMI

6 ITEM 2: Sistema de adquisición de datos Cantidades estimadas 80 Unidades terminales remotas 73 Interfases Hombre Máquina sencillas 22 Interfases Hombre Máquina computarizadas 79 Sistemas de suplencia 79 Interfases de datos remotos 1272 Entradas Análogas 1272 Entradas Digitales 8 Salidas Análogas 672 Salidas Digitales 80 Módulos de Control Predictivo 80 Sistemas de Protección de transientes 80 Sistemas de tierra Total Sistemas: 573