Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / El funcionamiento de las Plantas de Tratamiento de Aguas Servidas (PTAS) provoca la emisión a la atmósfera de gases odorantes, que podrían afectar a las comunidades vecinas a éstas. Por ello, en el presente estudio se aplicó el modelo gaussiano de dispersión atmosférica ISC AERMOD para la simulación de olores, en base a las unidades de olor europeas definidas en la Norma Europea EN 13725:2003, a fin de evaluar eventos de olores en comunidades cercanas a la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas La Farfana. Se trabajó con datos meteorológicos como dirección y velocidad de vientos, radiación global, temperatura, humedad relativa, precipitación, presión atmosférica, cobertura y altura de nubes. Además, de características topográficas representado por un Modelo Digital de Elevación de la zona y las características de las fuentes. En tanto, la cuantificación de las tasas emisiones de olor de las fuentes fue estimada a través de la técnica de olfatometría dinámica. Los resultados del modelo fueron comparados con mediciones en terreno de tipo sensorial (paneles de olor y monitoreo continuo). Estas simulaciones concordaron con ambas mediciones en terreno, generando mapas de olores entre las concentraciones de olores y los principales puntos receptores. Del mismo modo, la modelación se comparó con normativa internacional de países como Holanda, Alemania, Bélgica, España, entre otros; debido a la ausencia de normativa en Chile. Finalmente, se concluyó que la medición de emisiones de olor a través de olfatometría dinámica y el posterior uso de modelos de dispersión para la medición de la concentración del olor son herramientas eficaces para la realización de un estudio de olores en una zona en particular. / Wastewater treatment plants (PTWW) emit to the atmosphere, odorant gases that could affect the communities near them. This study was carried out to see how wastewater treatment plants affect the communities applying the Gaussian atmospheric dispersion modelling ISC AEROMOD for odour simulation, based on European odour units defined in the European norm EN 13725:2003 to evaluate odour situations in the communities near La Farfana wastewater treatment plant. The data considered for this study case was: meteorological weather such as wind speed and wind direction, global radiation, temperature, relative humidity, precipitation, atmospheric pressure, cloud cover and cloud height. Besides topographic characteristics represented by the Digital Elevation Model of the area and the characteristics of the sources. On the other hand, the quantification of the odour emission sources was calculated through the dynamic olfactometry technique. The results of the model were compared with measurements of sensorial type in the field (odour panels and continuous monitoring). These simulations agreed with both measurements in field, generating odour maps between odour concentration and the main receptive points. In the same way, the model was compared with the international norm in countries like Holland, Germany, Belgium, and Spain among others due to the lack of an odour norm in Chile. Finally, it was concluded that the measurement of odour emission through the dynamic olfactometry technique and later use of dispersion models to measure the concentration of odour are effective tools to carry out a research on odour in a particular area.

En este trabajo de tesis se parte de la hipótesis de que: es posible aumentar la eficiencia de las plantas desalinizadoras de agua de mar utilizando sistemas de control inteligente, conformados por controladores multivariables fundamentados en redes neuronales artificiales y modelos matemáticos multivariables basados en las leyes de conservación de la materia y energía. Se empieza describiendo las tecnologías empleadas a nivel industrial para la desalinización de agua, y se continúa con una revisión del estado del arte del modelado y control de las plantas desalinizadoras que se basan en ósmosis inversa. Luego, teniendo en cuenta la polarización de la concentración y utilizando el modelo de solución-difusión para cuantificar el transporte de las sales y del solvente a través de la membrana, se plantean las ecuaciones de balance de materia y energía en la unidad de ósmosis inversa de una planta desalinizadora de agua de mar, obteniéndose un modelo matemático no lineal multivariable. Al validar el modelo con datos experimentales se verifica un buen grado de ajuste. Más adelante, se linealiza el modelo obtenido (alrededor de sus condiciones normales de operación) para conseguir una representación en el espacio de estados, que es utilizada en el diseño de un neurocontrolador dinámico. Se valida el desempeño del controlador diseñado frente a cambios en la referencia, presencia de ruido y rechazo a perturbaciones, encontrándose en todos los casos un desempeño satisfactorio. Posteriormente se realiza un estudio comparativo del desempeño del controlador neuronal diseñado frente a controladores PID, verificándose con bastante claridad la superioridad del controlador neuronal, especialmente en las situaciones en las que cambian significativamente las dos variables controladas a la vez. Se concluye la memoria de tesis haciendo una propuesta de implementación práctica del sistema de control diseñado, que sugiere el uso de una aplicación cliente/servidor OPC con el controlador neuronal implementado en Simulink (en una PC) y la comunicación con la planta a través de un PLC. / Tesis

La tesis que se presenta a continuación consiste en el planeamiento integral de la construcción de una planta de tratamiento de aguas residuales ubicada en la ciudad de Lima, la cual comprende obras civiles, equipamiento hidráulico, electromecánico, automatización y puesta en marcha.. Cabe mencionar que el proyecto en mención es del tipo EPC (Ingeniería, Procura y Construcción) por lo que la ingeniería y la procura son asumidas por el contratista. En el caso específico de este proyecto, la ingeniería fue subcontratada, sin embargo, hubo deficiencias en la ingeniería las cuales deben ser asumidas por el contratista. En la actualidad, en nuestro país existe una tendencia hacia el desarrollo de proyectos EPC y las empresas deben estar preparadas para afrontar esta modalidad de proyectos. Además se mencionaran diferentes pautas para la ejecución del proyecto relacionadas con un análisis de stakeholders, implementación del sistema del último planificador enfocado a la planta de tratamiento de aguas residuales, planeamiento del alcance, plazos, costos, gestión administrativa, control financiero y control de calidad. Por otro lado, se incluyen recomendaciones para el planeamiento de las comunicaciones y gestión del conocimiento que en la actualidad no son consideradas en el desarrollo de proyectos de construcción y que tienen un impacto positivo para futuros proyectos similares. Así mismo, se plantea una estrategia de ejecución, donde se recomiendan procedimientos constructivos para las diversas estructuras de la planta de tratamiento de aguas residuales. Además se mencionan pautas relacionadas a la gestión contractual debido a la importancia que esta tiene en proyectos donde el cliente sea el estado. Finalmente se indican el impacto ambiental, plan de contingencias, prevención de riesgos, así como recomendaciones y conclusiones. / Tesis

El objetivo general de este trabajo de título es proponer un sistema de tratamiento de aguas residuales para la nueva ciudad de Chaitén, la cual será reubicada en la localidad de Santa Bárbara, provincia de Palena, Región de los Lagos. La selección se realizó mediante una metodología de decisión multicriterio conocida como AHP (Proceso Jerárquico Analítico), para lo cual se generó un modelo de selección de alternativas de tratamiento de aguas residuales, que se aplicó a la localidad de Santa Bárbara. Para alcanzar el objetivo planteado, se estudiaron las características de la zona donde se instalará la nueva ciudad, así como también las necesidades y aspectos más importantes de la antigua ciudad de Chaitén. Se analizaron las diferentes alternativas disponibles para el tratamiento de aguas residuales, considerado sus particularidades, aspectos de operación, ventajas y desventajas. Se escogieron seis tecnologías para compararlas entre ellas utilizando el modelo de decisión generado, en donde se consideran los aspectos más importantes que se debe tener en cuenta al momento de instalar una nueva planta de tratamiento de aguas residuales. Los resultados indican que los tratamientos de aguas residuales técnicamente apropiados para el caso de la localidad de Santa Bárbara son: emisarios submarinos, lodos activados con aireación extendida y lombrifiltros. La evaluación de costos de estas alternativas indica que el sistema que presenta menor costo anual equivalente es el de lombrifiltros, dejando en segundo lugar a emisario submarino y por último a aireación extendida. El Proceso Jerárquico Analítico reflejó ser una herramienta útil para estructurar y ordenar el problema de decisión, identificando los aspectos que influyen de manera directa en la selección de alternativas de tratamiento de aguas residuales. Este estudio sirve de base para quienes deben fijar prioridades y tomar decisiones en la selección de alternativas de tratamiento de aguas residuales de cualquier localidad. Como conclusiones finales se puede destacar que la localidad de Santa Bárbara requiere un sistema de tratamiento de aguas residuales que sea sencillo, fácil de operar, de bajos costos de mantención y operación, y de baja generación o tratamiento de lodos, dado a sus propias característicasy al aislamiento de la zona.Los emisarios submarinos resultaron ser una alternativa atractiva de solución, ya que proveen una tecnología eficiente, segura y relativamente económica para la disposición final de aguas residuales.

Actualmente, la falta de cobertura de tratamiento de aguas servidas en localidades rurales y la inexistencia de un adecuado programa de saneamiento para el sector, motiva a realizar un estudio de los sistemas de tratamiento de aguas servidas existentes, emplazados en localidades rurales donde existen servicios de Agua Potable Rural (APR), de responsabilidad de la Dirección de Obras Hidráulicas (DOH) del Ministerio de Obras Públicas (MOP). Por lo tanto, el objetivo de este Trabajo de Título es elaborar un Catastro y Diagnóstico de los Sistemas de Tratamiento, para poder identificar las características que rigen el actual funcionamiento de estos sistemas, en relación a la situación administrativa, técnico operacional y de mantención. Con el desarrollo de lo anterior, se pudo establecer los principales factores que en este momento condicionan que se otorgue un adecuado tratamiento a las aguas servidas provenientes de los sistemas de APR, debido a que en algunos casos, las alternativas de tratamiento escogidas no se adecuan a las características propias que existen en las localidades rurales de nuestro país. Para lo anterior, fue necesario realizar una clasificación de los procesos administrativos, técnicos, operacionales, de diseño y mantención, observados en los sistemas construidos. Sobre la base de ello, se seleccionó un conjunto de sistemas de tratamiento, los que se visitaron en terreno y se les aplicó un cuestionario que permitió recopilar la mayor cantidad de antecedentes para poder cumplir con los objetivos del estudio. Para estos efectos, se consideraron antecedentes proporcionados por el Departamento de Programas Sanitarios de la DOH, visitas a terreno, datos experimentales existentes, datos operacionales de seguimientos realizados, diagnósticos de plantas pilotos instaladas, estudios realizados por Cooperativas y Comités de APR, entrevistas con Operadores y Administradores de plantas de tratamiento, etc. Finalmente, con el desarrollo de este Trabajo de Título se presenta un texto integrador de estudios, que sirve como ayuda para los tomadores de decisiones de los sistemas rurales, para poder evaluar diferentes opciones de tratamiento, considerando el diagnóstico de plantas de tratamiento de aguas servidas construidas, las características propias de las localidades seleccionadas y la experiencia de los Comités y Cooperativas en la administración, operación y mantenimiento de estos sistemas de tratamiento.

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 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