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.

Estudia las habilidades blandas obtenidas por los profesionales PSP y las compara con la industria mediante portales de anuncios de trabajo y encuestas, notándose como resultado la importancia de este método. Se suma una propuesta de integración a la malla curricular de una carrera de Ingeniería de Software a modo de caso. Cada persona que participa en el proceso de software debe hacerlo con procesos maduros, de manera que pueda competir en una industria que solicita calidad en sus productos, para ello el SEI propuso una metodología personal denominada PSP. En Latinoamérica existen más de 1200 profesionales certificados en esta metodología, pero el número debería ser mayor ya que según la teoría son las formas fundamentales bajo las que debería proceder un ingeniero de software en su profesión. / Tesis

La presente investigación está centrada en hacer una gestión de mantenimiento centrado en la confiabilidad de la estación de bombeo N°1 de la planta de tratamiento N°1 de agua potable de Chiclayo en la Empresa EPSEL S.A., dicha empresa brinda el servicio de agua potable y alcantarillado a toda la región y con el fin de lograr un aumento de la producción en el servicio de agua potable en la ciudad de Chiclayo se decidió por el desarrollo de esta gestión. En primer lugar se procedió a realizar un diagnóstico situacional de la estación de bombeo con el fin de identificar los principales problemas que acarrean a este sistema. Dicha estación cuenta con un número elevado de averías lo que ocasionan detención en la producción y distribución. Posteriormente se definió las teorías y normativas que permitieron el desarrollo correcto de la aplicación de este mantenimiento, como lo son el análisis de criticidad, diagrama causa efecto, análisis de modo y de falla y distribución de Weibull entre otros; para luego, definir el plan de gestión a aplicar basado en el mantenimiento centrado en la confiabilidad, y en última instancia se realizó un análisis costo-beneficio de la propuesta que nos permitirá conocer la viabilidad del proyecto. A través del cumplimiento de los objetivos propuestos se logrará obtener la confiabilidad de los equipos pertenecientes a dicha estación de bombeo, incluyendo las herramientas y métodos utilizados para el establecimiento de la gestión de mantenimiento de la misma, consiguiendo a través de estos mejorar la producción de agua potable y la generación de ahorro.

Las estaciones de servicio de saneamiento generan grandes cantidades de aguas residuales producto del lavado de sus filtros que representan pérdidas económicas para las mismas por su vertimiento y sin un tratamiento previo. La planta N° 02 EPSEL Lambayeque, utiliza aproximadamente 420 m3/día de agua para limpieza de sus filtros. Este efluente es desechado al dren Eureka, representando costos por pérdida en venta de agua y posibles multas por contaminación. La presente investigación tiene por objetivo proponer un sistema de tratamiento para reutilizar el agua de lavado y aprovecharla en el consumo humano. Por ello se caracterizó parámetros relevantes de su composición a través de análisis fisicoquímico y microbiológico. Los resultados fueron: pH: 7,80; DBO5: 8,07 mg/l; Aluminio Residual 0,45; Turbidez 525 NTU; Sólidos Sedimentables totales (SST): 4 500 mg/l; Coliformes Termotolerantes: 480 UFC/100 ml y Coliformes fecales: 120 UFC/100 ml, los cuales se encuentran fuera de los estándares de calidad para su potabilización con un tratamiento convencional con excepción del pH. Luego se seleccionó Ultrafiltración como el tratamiento avanzado más idóneo por la composición del agua a partir de factores como costo en tecnología, flujo, consumo de energía y calidad de agua. El sistema cuenta con procesos de sedimentación, coagulación floculación y sedimentación secundaria que permiten obtener agua de calidad, lo que se traduce en aumento en venta de agua potable y evitar costos por sanciones. Finalmente, el análisis costo beneficio, demostró la rentabilidad económica del proyecto indicando que por cada dólar invertido se genera $. 0,101.

La creciente escasez global de agua, agravada por el aumento demográfico, la intensificación agrícola e industrial, y el cambio climático, ha impulsado la investigación de soluciones para aprovechar recursos hídricos previamente considerados inutilizables, como el agua de mar, a través de técnicas de desalinización. Entre estas técnicas, la Osmosis Inversa destaca por su eficiencia operativa, generando la necesidad de desarrollar un sistema de control efectivo para asegurar la producción de agua potable en cantidades y calidad adecuadas. Este trabajo se concentra en establecer fundamentos para el diseño e implementación de un sistema de control para unidades de desalinización por ósmosis. Se aboga por el uso de técnicas avanzadas y robustas, proponiendo una solución basada en controladores robustos H desde la perspectiva de la Ingeniería de Control y Automatización. Estos controladores buscan controlar las variables críticas en sistemas de Osmosis Inversa, ya sea en plantas mono o multivariables. Además, se considera relevante comparar el diseño e implementación de los controladores H infinito (H) con otros convencionales y avanzados en diversos escenarios operativos, evaluando su rendimiento y robustez en condiciones diversas. Este enfoque integral aspira a contribuir al avance y optimización de sistemas de desalinización, especialmente en el contexto de la Osmosis Inversa, para hacer frente a la creciente demanda mundial de agua potable.

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

La problemática de la escasez de agua en el Perú y en el mundo ha fundamentado el desarrollo de técnicas de desalinización que permiten el aprovechamiento del recurso acuífero más abundante en el planeta: el agua de mar. Los esfuerzos en el control de las plantas desalinizadoras de agua de mar por ósmosis inversa están enfocadas en maximizar el rendimiento de los bastidores de ósmosis inversa de tal manera que estos produzcan una determinada cantidad de agua por hora con una calidad aceptable para uso humano. Un funcionamiento inadecuado de los sistemas de control se traduce en pérdidas económicas y operaciones ineficientes de la planta. En este trabajo se propone el diseño de un controlador predictivo generalizado (GPC) que hace uso de un modelo matemático de una unidad de ósmosis inversa y que permite controlar con mayor efectividad el proceso de desalinización. Además se incluye el algoritmo para desarrollar este controlador en procesos monovariables y multivariables. El desempeño del controlador diseñado ha sido comparado con otros controladores de tipo convencional y también de tipo avanzado bajo diferentes escenarios de operación y de acuerdo a índices que permiten cuantificar el desempeño de los mismos. Por último, se presenta una propuesta de implementación de una unidad de ósmosis inversa así como una propuesta de programación del controlador GPC en un controlador lógico programable. / Tesis

En la presente tesis se efectuó la evaluación de un problema social relevante, a partir del problema identificado se procedió a desarrollar una solución. Es así que mediante la aplicación de diferentes metodologías y herramientas como lean startup se procedió a desarrollar un modelo de negocio sostenible el cual aborda dicho problema social relevante identificado. El modelo de negocio a desarrollar posee por nombre Puquio Más dicho nombre posee un vocablo en quechua que significa: “ manantial de agua que brota de la tierra”, que es lo que se busca transmitir, ya que el proyecto consiste en la ejecución de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), la cual recibirá las aguas residuales de diferentes fuentes como duchas, lavaderos de manos, lavaderos de ropa, lavadoras y la transformara en agua reutilizable para poder regar las áreas verdes de las edificaciones, adicionalmente a esto la infraestructura de la PTAR no se basará en solo tanques de forma estructural, por el contrario se concibe como una estructura que va formar parte del paisajismo o área verde de la edificación, de tal forma que sea amigable con el entorno visual y acompañe el diseño arquitectónico. El modelo de negocio planteado fue sometido a pruebas de deseabilidad, mediante la cual se plantearon dos hipótesis y las mismas fueron validadas a través de cuestionarios efectuados a diferentes usuarios. En referencia a la hipótesis N.° 1 el resultado obtenido fue que el 75% de los encuestados que son personas que trabajan en empresas inmobiliarias de Lima metropolitana y provincia estarían dispuestas a invertir en una PTAR. Con respecto a la segunda hipótesis el 100% de las personas encuestadas consideran razonable el precio establecido. Adicionalmente, Puquio más es un proyecto que cubre la ODS N°6 con un índice de relevancia social (IRS) del 33.33%. Por otro lado dicho proyecto genera un VAN promedio de S/ 4,231,893 con una inversión inicial de S/500,000 y un VAN social US$ 7,180,469. / In the present thesis the evaluation of a relevant social problem was carried out, From this starting point we proceed to develop a solution. Applying different methodologies and tools like Lean startup we develop a sustainable business model, which is ment to solve the social relevant problem identified. The name assigned to the business model in development is Puquio mas. This name carries within it a word in Quechua that means: “ water spring that flows from the earth”, and that is the scene that we want to transfer to the public. Because the project is about the execution of wastewater treatment plants (WWTP). Which receive wastewater from different sources such as showers, hand washing, laundry facilities, washing machines, transforming this into a reusable water in order to irrigate the green areas of the building in addition to this, the structure of the WWTP will not be based on septic tanks and cisterns, on the contrary, it is conceived as a structure that will be on the surface and will form part of the green area of the building., in such a way that it is visually friendly to the environment and attaches to the architectural design. The proposed business model was subjected to desirability tests, and in this desirability test we state two hypotheses, and those were validated through a questionnaire made to different users. In reference to the first hypotheses the result obtained was: 75% of the respondents who are people working in real estate enterprises from Lima and other province would want to invest in the purchase of a WWTP. Regarding the second hypotheses, the price established is reasonable according to the 100% of the people surveyed. Additionally, Puquio mas is a project covering the object number 6 from the Sustainable Development Goals from the ONU, witn a social relevance index (SRI) of 33.33%. On the other hand the project has a NPV of S/ 4,763,827 with a starting investment of S/500,000 and a social NPV of S/ 11,238,176.

This thesis proposes a novel approach for a nonlinear adaptive observer design applied to a reverse osmosis desalination plant. The considered mathematical model of the de- salination system includes nonlinearities of the states and the parameters that cannot be handled with previously published estimation methods which are based on the mod- ulating function technique. Therefore, the proposed real-time capable approach uses a decoupled parameter estimator and state observer. These estimates can be utilized for developing a controller or a fault detection system of the desalination plant with the aim of improving the quality and effort of fresh water production. The parameter estimator is composed of a convolution filter with modulating func- tions and the common Extended Kalman-Bucy Filter in order to estimate nonlinear parameters of a state-linear input/output relation. To receive a regression form of the nonlinear system for the state observer and to avoid the necessity of time-derivatives of the measured input and output signals, a linearization by means of the Taylor se- ries and the modulating function technique are applied. The estimates can be non- asymptotically obtained by using a sliding window of finite length. This procedure allows a continuous and recursive update of the state estimates and extends the possi- ble applications of the modulating function technique to nonlinear systems. Comparative simulations are executed with the considered nonlinear system of a reverse osmosis desalination plant. Distinct scenarios with respect to the parameter change and the impact of noise are examined. The parameter and state coupled Ex- tended Kalman-Bucy Filter shows an asymptotic convergence of its estimates, whereas the decoupled proposed adaptive observer confirms its non-asymptotic behavior by fast estimation results.

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