El propósito de este estudio es presentar la evaluación de Análisis de Ciclo de Vida realizada a la Planta de Tratamiento Chen Chen ubicada en la ciudad de Moquegua. Dicha evaluación responde tanto al ámbito de eficiencia operativa como a los impactos ambientales que produce cada m³ de agua. Además, mediante el apoyo de una herramienta cualitativa, la entrevista, busca conocer la perspectiva de los usuarios sobre la calidad del sistema de agua proveído por la Empresa Prestadora de Servicios Moquegua. El análisis cuantitativo realizado considera una parte general de la fase de construcción y de manera detallada la fase de operación de la empresa. Dentro de esta última fase se tomarán en cuenta las etapas de dosificación y mezcla rápida, floculación, decantación, filtración y cloración. La metodología utilizada para la evaluación de impactos ambientales en cada etapa es el análisis de ciclo de vida (ACV o LCA). Esta herramienta ayuda a evaluar la contribución de cargas ambientales y a su vez comparar distintos escenarios a través del tiempo. Esto permite comparar la influencia que tiene el utilizar técnicas para reducir el volumen de agua producida frente a años anteriores en los que se utilizaba la reducción de pérdidas en menor medida. Los resultados muestran el proceso histórico que siguió el consumo de químicos y electricidad, con el fin de ver las mejoras anuales. Los dos principales motivos del aumento en los requerimientos de energía y químicos son, por un lado, el aumento de la población en un rango aproximado de mil personas (INEI 2015) y por otro lado la creciente contaminación del agua procedente de la cuenca hídrica que abastece a la región (GRM 2014). La evaluación de impactos ambientales evidencia que la fase de operación es la que presenta mayores cargas ambientales. A su vez dentro de dicha fase, la etapa de dosificación con los productos policloruro de aluminio (PAC), cloruro férrico (FeCl₃) y el respectivo transporte de productos representa aproximadamente el 60% de cargas para la mayoría de las categorías de impacto de punto medio. Se concluye que una reducción de pérdidas afecta significativa y positivamente a la disminución de cargas ambientales. Además se evidencia que la perspectiva de la población podría ser un factor importante al comunicar los logros actuales y futuros de la empresa. Se espera que este aporte ayude a la mejora en la toma de decisiones tanto para la Empresa Prestadora de Servicios Moquegua como para futuras evaluaciones en otras potabilizadoras tradicionales en el Perú. / Tesis

El Perú es un país privilegiado por su oferta hídrica; sin embargo, su orografía delimita tres vertientes hidrográficas que descompensas su distribución especial. En efecto, únicamente 1.8% de los recursos hídricos se localizan en la vertiente del Pacifico, en la cual se ubica el 65% de la población (Fernández, 2011). Esto sumado al agotamiento progresivo de los recursos y el calentamiento global que afronta el mundo, suponen un problema aún más serio (Ngo et al., 2016). En ese sentido, el tratamiento de aguas residuales es una opción factible para la reutilización de volúmenes importantes de agua y la recuperación de nutrientes y energía. La producción anual de aguas residuales en el Perú es de 798.5 Hm3, de las cuales solo el 32% recibe algún tipo de tratamiento (260.9 Hm3). Además, únicamente 30.9 Hm3 del agua residual tratada es reutilizada (SUNASS, 2015). En este sentido, se propone el diseño y análisis ambiental de una planta de tratamiento de aguas residuales en la ciudad de Huaraz, como primera medida para mejorar los estándares de calidad del río Santa; y por ende los estándares de calidad de vida de la población que utiliza sus aguas. Asimismo, la planta permite aprovechar los recursos procedentes del tratamiento de las aguas residuales; tales como fertilizantes, biogás, entre otros. Para llevar a cabo el estudio, se combinaron herramientas de diseño y gestión ambiental. Por un lado, para el diseño se utilizó el software BioWin 5 en su versión estudiante, el cual permite modelar distintos trenes de tratamiento y estimar la calidad del agua para cada uno de ellos. Asimismo, es factible estimar la cantidad de recursos que se derivan del tratamiento de aguas residuales. Por otro lado, para el análisis ambiental se siguieron los lineamientos del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) y se utilizó el software SimaPro. La metodología propuesta permitió analizar y comparar, de manera rigurosa, los impactos generados por la implementación de la PTAR y por la ausencia de la misma. Los resultados del diseño indican que se cumplió satisfactoriamente con lo estipulado por la normativa peruana para la calidad de los efluentes de una PTAR (MINAM, 2010), y parcialmente lo estipulado por las normativas europeas (EC, 1998; ECC, 1991). Esto se debió a la limitación intrínseca de BioWin estudiante para el modelamiento de la recirculación del licor mezclado y permeado, lo cual derivó en la insuficiente eliminación de nutrientes, N y P. Asimismo, los resultados del análisis ambiental indican que se reducen los niveles de eutrofización a más de 50% durante todo el año; y que estos permanecen prácticamente constantes a lo largo de mismo. / Tesis

El propósito de este estudio es presentar la evaluación de Análisis de Ciclo de Vida realizada a la Planta de Tratamiento Chen Chen ubicada en la ciudad de Moquegua. Dicha evaluación responde tanto al ámbito de eficiencia operativa como a los impactos ambientales que produce cada m³ de agua. Además, mediante el apoyo de una herramienta cualitativa, la entrevista, busca conocer la perspectiva de los usuarios sobre la calidad del sistema de agua proveído por la Empresa Prestadora de Servicios Moquegua. El análisis cuantitativo realizado considera una parte general de la fase de construcción y de manera detallada la fase de operación de la empresa. Dentro de esta última fase se tomarán en cuenta las etapas de dosificación y mezcla rápida, floculación, decantación, filtración y cloración. La metodología utilizada para la evaluación de impactos ambientales en cada etapa es el análisis de ciclo de vida (ACV o LCA). Esta herramienta ayuda a evaluar la contribución de cargas ambientales y a su vez comparar distintos escenarios a través del tiempo. Esto permite comparar la influencia que tiene el utilizar técnicas para reducir el volumen de agua producida frente a años anteriores en los que se utilizaba la reducción de pérdidas en menor medida. Los resultados muestran el proceso histórico que siguió el consumo de químicos y electricidad, con el fin de ver las mejoras anuales. Los dos principales motivos del aumento en los requerimientos de energía y químicos son, por un lado, el aumento de la población en un rango aproximado de mil personas (INEI 2015) y por otro lado la creciente contaminación del agua procedente de la cuenca hídrica que abastece a la región (GRM 2014). La evaluación de impactos ambientales evidencia que la fase de operación es la que presenta mayores cargas ambientales. A su vez dentro de dicha fase, la etapa de dosificación con los productos policloruro de aluminio (PAC), cloruro férrico (FeCl₃) y el respectivo transporte de productos representa aproximadamente el 60% de cargas para la mayoría de las categorías de impacto de punto medio. Se concluye que una reducción de pérdidas afecta significativa y positivamente a la disminución de cargas ambientales. Además se evidencia que la perspectiva de la población podría ser un factor importante al comunicar los logros actuales y futuros de la empresa. Se espera que este aporte ayude a la mejora en la toma de decisiones tanto para la Empresa Prestadora de Servicios Moquegua como para futuras evaluaciones en otras potabilizadoras tradicionales en el Perú.

Ingeniero Civil / La falta de normativas específicas que regulen el manejo de las aguas residuales originadas en las plantas de tratamiento de agua potable del país da lugar a prácticas cuestionables como las descargas a cauces naturales. Las descargas de aguas residuales del tratamiento de agua potable no forman parte de la norma de descarga de efluentes líquidos a cuerpos de agua superficiales (D.S. N°90/2000). Esta falta de tratamiento provoca problemas ambientales, como embancamientos en el cauce. La ausencia de un control de las características y parámetros que deben ser reducidos en estas aguas es consecuencia de la falta de normativas que regulen su manejo, lo cual constituye un riesgo para la salud de la comunidad y su entorno. El objetivo es definir los procesos y las unidades que deben componer el tratamiento de las aguas residuales producidas. El propósito del estudio involucra la caracterización de las aguas residuales y la definición de los parámetros relevantes a reducir. Por otra parte se busca recopilar los procesos de tratamiento que se utilizan en Chile para las aguas residuales de las plantas de agua potable y contrastarlo con las situaciones en aquellos países que han regulado el manejo de estas aguas en sus plantas. Para ello se realizó una revisión bibliográfica y recopilación de antecedentes para caracterizar las aguas residuales. Se revisó la base de infraestructura de las plantas de tratamiento de agua potable de Chile para conocer si se provee algún tratamiento a las aguas residuales. Se revisaron normativas y estudios de países en los cuales se ha regulado el tema y los estándares que contemplan. Finalmente se define el tratamiento o el manejo de un agua residual de acuerdo a sus características.

Partiendo de la problemática que implica el incremento significativo de la demanda de agua potable en los últimos años, así como su inminente escasez debido a las reservas limitadas de agua dulce, se plantea el aprovechamiento de las reservas de agua salada a través del proceso de desalinización mediante ósmosis inversa. El presente trabajo tiene como propósito establecer las bases para el desarrollo de un sistema de control y su implementación en una unidad de ósmosis inversa de una planta desalinizadora de agua de mar. Se requiere de un control efectivo de dichas plantas para producir agua potable en la cantidad y calidad requerida, por lo cual es necesario utilizar técnicas adecuadas de control. Dentro de este contexto se plantea una solución desde el punto de vista de la Ingeniería de Control y Automatización, desarrollando controladores PID avanzado basados en el método MIGO para el control robusto de las variables críticas de una unidad de ósmosis inversa. Para alcanzar éste propósito se realizó una revisión del estado de arte de los controladores PID y de los sistemas de control de plantas de ósmosis inversa. Después de analizar dichos sistemas de control y debido a que los controladores convencionales no ofrecen un control efectivo, se propone el desarrollo de un controlador PID avanzado mediante el método MIGO para su aplicación en una unidad de ósmosis inversa. Para ello se estudiaron modelos matemáticos que caractericen el comportamiento dinámico de las variables críticas de una unidad de ósmosis inversa y luego se procedió al diseño de los controladores PID avanzado. Se diseñaron los controladores PID avanzado basados en el método MIGO luego de haber realizado el desacoplamiento de una unidad de ósmosis. Se simuló el sistema de control con el PID-MIGO en Matlab/Simulink, bajo diferentes condiciones de operación nominal, en presencia de perturbaciones y de señales ruidosas, obteniendo buenos resultados de control y robustez, superando a los controladores PID convencionales. Finalmente se realizó una propuesta de implementación práctica del sistema de control desarrollado, basada en la aplicación de un PLC, una PC y un cliente/servidor OPC. / Tesis

El objetivo principal de esta tesis fue utilizar una arquitectura de control distribuido para desarrollar la programación de módulos de detección y diagnóstico de fallas para una planta piloto desalinizadora de agua de mar. Se estudió la dinámica de la planta tomando como base un modelo (en función de transferencia) desarrollado en otro trabajo de investigación. Este modelo sirvió para analizar el comportamiento de la planta al generarse variaciones en las variables de entrada (presión y PH). Para asegurar que alguna falla se debe al proceso y no a un dispositivo de campo, se desarrollaron módulos de detección y diagnóstico de fallas para cada dispositivo. Cada módulo toma como base la dinámica del dispositivo asociado y los valores de los parámetros obtenidos mediante comunicación por protocolo HART. Los módulos de detección y diagnóstico de fallas se implementan en la arquitectura de control distribuido DeltaV, el cual también permite desarrollar el sistema de supervisión de la planta, desde donde se supervisa el proceso y se accede a los módulos de detección y diagnóstico de fallas, en forma gráfica. Para justificar el uso de una arquitectura de control distribuido, se integró el sistema de detección y diagnóstico de fallas de la planta piloto desalinizadora de agua de mar y el de la planta piloto de temperatura. También se desarrolló un sistema de supervisión para un panel de operador, el cual se comunica con un PLC CompactLogix, de Allen Bradley. Ambos equipos instalados en el tablero de control de la planta piloto desalinizadora de agua de mar. Para validar el desarrollo de la tesis se realizaron pruebas de campo con una planta piloto de temperatura, la cual posee dispositivos con comunicación por protocolo HART. En dicha planta se forzaron fallas en los instrumentos de campo, las cuales fueron detectadas de manera inmediata por el sistema de control distribuido empleado, y mostradas en forma detalla en la pantalla de supervisión. / Tesis

En la actualidad, la desalinización de agua constituye una respuesta prometedora a la escasez de agua mundial. Por este motivo, es necesario presentar alternativas de solución y uso eficiente de nuevas tecnologías que permitan desalinizar agua de mar para hacer frente a la escasez que vendrá en los próximos años. En el proceso de desalinización de agua de mar se utilizan varias técnicas como son la destilación flash multietapa, destilación por múltiple efecto, destilación por compresión de vapor y la osmosis inversa, siendo esta última la que ha ganado mayor terreno en la industria de la desalinización ya que opera rechazando normalmente el 99% de las sales del agua de alimentación. Por otro lado, a pesar de que la osmosis inversa es la técnica que menos energía consume, en muchos casos no se ha trabajado con una estrategia de control adecuada, generando un funcionamiento deficiente de la planta. Esto tiene como consecuencia que el grado de pureza del agua desalinizada no cumpla con los estándares establecidos para consumo humano. El Perú, a pesar de sus cuantiosos recursos hídricos, presenta problemas de escasez de agua debido a la mala distribución de dichos recursos y a la geografía adversa. Según la Organización Internacional del Agua, en el 2025 el Perú será uno de los países más afectados en Latinoamérica ya que sufrirá de estrés hídrico permanente. Por tal motivo, se hace imprescindible una política que permita implementar plantas desalinizadoras a nivel de toda la costa y de otros lugares que lo requieran en el país. Para ello, es necesario desarrollar una técnica de control que permita manipular el proceso de desalinización de manera eficiente y que considere el comportamiento dinámico complejo de este sistema multivariable que no puede ser manipulado de forma correcta mediante técnicas tradicionales de control. Por otro lado, se necesita hallar un modelo adecuado que represente la dinámica del sistema, siendo muchas veces difícil de obtenerlo de manera precisa. En este sentido, las técnicas de control inteligente resultarían adecuadas ya que tienen la capacidad para actuar de forma apropiada sobre un entorno incierto de manera eficiente y flexible, ofrecen eficiencia computacional y dotan al control de “cierta inteligencia” para evitar comportamientos del sistema provocados por sus características no lineales. Dentro de las técnicas inteligentes se tienen las redes neuronales, lógica difusa y algoritmos genéticos. Es por ello que, mediante el uso de técnicas de control avanzado se buscará desarrollar, en este trabajo, un sistema de control inteligente para una unidad de osmosis inversa eligiendo un modelo matemático que describa adecuadamente la dinámica del proceso. Asimismo, se presenta una comparativa entre el desempeño del controlador propuesto y controladores clásicos para justificar el uso del control avanzado. Posteriormente, se realiza una propuesta de implementación basada en una aplicación en PLC ControlLogix5000 de Allen Bradley. / Tesis

El presente trabajo consta de una propuesta para el tratamiento de agua del río Chumbao que recorre los distritos de Andahuaylas, San Jerónimo y Talavera de la Reyna, provincia de Andahuaylas, Región Apurímac, con el fin de dotarlos de un servicio eficiente de agua potable, debido a que el servicio actual es insuficiente. Con tal propósito la tecnología que planteo reemplazará el abastecimiento de agua de manantiales por agua superficial tratada, utilizándose las redes existentes para la distribución domiciliaria. El primer capítulo está referido a las características generales de las localidades: ubicación geográfica, geomorfología, clima, suelos, actividad económica, vías de acceso, servicios públicos, recursos hídricos y el perfil social. El segundo capítulo está referido a las bases teóricas de los procesos a los que se someterá el agua durante el tratamiento (mezcla, coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección). En el tercer capítulo encontramos los cálculos de diseño para cada una de las unidades de tratamiento. El cuarto capítulo presenta un estudio de estimación de costos. Adicionalmente agregué adendas que constan de: Normas técnicas, ejemplos de plantas simplificadas de tratamiento de agua (Prudentopolis y Cañete), tablas usadas para el diseño, resultados de los análisis del agua (río Chumbao y manantial Ñahuinpuquio) y fotografías de las localidades. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Recopila información puntual que sirve como parte de la elaboración de un trabajo de terreno (experiencia profesional) asignado al bachiller en mención a inicios de la carrera profesional, lo cual motiva a presentarlo como tema de monografía. La localización donde se realiza el trabajo es la Planta de Tratamiento de Agua Industrial de la Refinería de Cajamarquilla, ubicada en la ciudad de Lima y se considera como referencia de un caso aplicativo para sustentar la referida teoría. Para desarrollar la presente monografía, se elabora un plan de trabajo que consiste en una primera parte, en recopilar datos de la entrevista que se realiza a personal de terreno con la respectiva visita técnica, la segunda parte, en el análisis y elaboración del presente documento; en esta parte se emplean los conocimientos teóricos para elaborar la respectiva memoria de cálculo y la orientación del asesor. El desarrollo del documento se divide en tres capítulos, en el capítulo I se plantea una problemática al tema principal, motivo de estudio, donde se focaliza el desarrollo de la monografía y se plantea la hipótesis; luego se identifican los objetivos que sirven para puntualizar lo que se busca desarrollar, seguidamente en el capítulo II se definen las terminologías a emplearse y describe una situación existente (geográfica y de infraestructura); luego en el capítulo III, se definen los parámetros y los criterios de evaluación; finalmente se establecen las conclusiones y recomendaciones; acompañado de los anexos, registros fotográficos y planos. Como documento en sí, cumple con los estándares establecidos de texto académico, respetando los aspectos de estructura, ortografía y de redacción. / Trabajo de suficiencia profesional

Ingeniera Civil / El sistema de producción Mapocho, perteneciente a las empresas del grupo AGUAS, presenta variados problemas: calidad irregular de las aguas afluentes a las plantas, limitaciones en el suministro de agua cruda, problemas operativos y de infraestructura. Con el objetivo de dar solución a estos problemas, surge el estudio de racionalización de plantas de tratamiento de agua potable en la cuenca del río Mapocho. En primer lugar, se realiza un diagnóstico de los recintos que posee el Sistema de Producción Mapocho, considerando los gastos de operación y mantenimiento, el estado de la infraestructura, la dificultad en la operación, entre otros. De acuerdo a estos resultados se plantean tres alternativas de racionalización (reducción de plantas): Eliminación del tranque y la planta La Dehesa, eliminación del complejo Los Domínicos, eliminación de la planta Lo Gallo y del recinto Predecantadores y adecuación de la planta Vitacura para el tratamiento del agua de los pozos de los tres recintos. A partir de la evaluación técnica se determinó infactible la eliminación del tranque y la planta La Dehesa por la importancia del tranque al ser un elemento de regulación y amortiguación de crecidas y al no ser posible la enajenación de terrenos. Por otra parte, en relación a la eliminación del recinto predecantadores y la planta Lo Gallo, la alternativa no es conveniente debido a la necesidad de conservar los pozos ubicados en estos recintos, no pudiendo ser tratados en la planta Vitacura por restricciones de espacio y tampoco siendo posible su uso mediante dilución en los estanques por las concentraciones de arsénico presentes. La eliminación del recinto Los Domínicos es la única alternativa técnicamente factible. Sin embargo, en las condiciones actuales de oferta y demanda, al eliminar este recinto no se logra abastecer a este sector dado que no existe la infraestructura de transporte necesaria. La implementación de esta alternativa requiere tres inversiones: la ampliación en la planta San Enrique, la construcción de una conducción entre la planta San Enrique y el complejo Los Domínicos y la construcción de estanques de regulación con un volumen total de 50.000 m3, estas obras representan una inversión estimada de 478.037 UF. Por otra parte, esta alternativa genera una reducción en los costos operativos y de mantenimiento significativa, al no requerir mantención en los tranques. Además de facilitar la gestión del sistema, fortalecer la producción en la parte alta de la cuenca y eliminar el riesgo de contaminación en el canal que abastece actualmente al Complejo. Adicionalmente, al eliminar el complejo Los Domínicos existe la posibilidad de enajenar este terreno, con un valor de tasación máximo de aproximadamente 12,8 UF/m2. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Aguas Andinas S.A.