SISTEMA DE CONTROL DE UNA PLANTA DESALINIZADORA Autor: Jaraba Heras, Esther. Director: Rentero Plaza, José Ramón. Entidad Colaboradora: Sampol Tecnologías Aeroportuarias RESUMEN DEL PROYECTO 1. Introducción: El presente proyecto tiene como objeto el diseño e instalación del Sistema de Control de la planta desaladora de la Mancomunidad de Canales del Taibilla, que dispone de una capacidad de producción de 65.000 m3 diarios [24 Hm3/Año]. El proceso de desalación se realiza mediante Ósmosis Inversa. La ósmosis es un proceso natural que ocurre en plantas y animales. Cuando dos soluciones con diferentes concentraciones separadas por una membrana semipermeable (es decir, permite el paso de agua pero no de sales), existe un flujo natural de agua de la parte menos concentrada a la parte mas concentrada para igualar las concentraciones finales. El paso del agua crea una presión denominada presión osmótica. Este proceso lo podemos invertir aplicando una presión externa mayor a la presión osmótica haciendo circular el agua de la solución más concentrada a la menos concentrada. Como resultado conseguiremos por un lado las sales y por el otro lado el agua purificada con bajo contenido en sales. Este proceso recibe el nombre de Ósmosis Inversa. La distribución de la planta desaladora es la siguiente: 1. Toma de agua al sistema, CAPTACIÓN 2. Pretratamiento: Consiste en la preparación del agua: desinfección y filtración Adición de reactivos químicos Filtros de Arena Filtros de cartucho 3. Bomba de alimentación de alta presión. Esto es necesario para aplicar la presión necesaria para separar las sales como se ha descrito anteriormente. - 1 -
4. Elementos de membrana de ósmosis inversa 5. Post-tratamiento e impulsión. Básicamente consiste en la neutralización del PH y desinfección y la impulsión hasta un depósito de acumulación para su posterior consumo. 2. Descripción del sistema de control: El sistema de control está basado en una Arquitectura de Control Distribuida (DSC). Este tipo de arquitectura elimina la figura de un plc central el cual es el encargado de controlar toda la planta, sustituyéndolo por varios plc's interconectados entre ellos que se encargan únicamente de controlar y dirigir la máquina o la parte del proceso que tienen configurado. Como se aprecia en la figura 1, existen tres emplazamientos físicos: D: Depósito de Agua de Consumo P: Planta Desaladora. C: Captación de Agua de Mar. La distancia entre la Planta y la Captación es de unos 800 m y se comunican a través de un cable de fibra óptica multimodo, formando un anillo. La distancia en línea recta entre la Planta y el Depósito de Agua de Consumo es de unos 6.400 m. La comunicación se realiza a través de un enlace radio con terminales y antenas sobre mástiles para comunicar ambos emplazamientos. Figura 1: Plano de situación - 2 -
La planta está controlada en total por 64 plc's comunicados entre sí mediante protocolo LonWorks. Cada uno de estos plc's, está instalado a pie de máquina en un armario con tapa transparente. El grado de protección de cada uno de estos armarios es IP65: Protección contra la suciedad y contra chorros de agua a baja presión en todas las direcciones. La comunicación entre los distintos plc's se realiza a través de un cable de red con protocolo LonWorks. Con el objeto de evitar posibles ruidos e interferencias que pudiesen dañar las comunicaciones, se ha dividido la planta en ocho zonas como se puede apreciar en el plano siguiente: En cada una de estas zonas, se ha instalado un armario de comunicaciones. Esto es un armario con dos Router Logytech redundantes y dos tarjetas Hirschman para realizar la conversión de fibra óptica a cobre y viceversa. De este modo, las comunicaciones entre los plc's de una misma zona se hacen a través del cable de red (cobre) mientras que las comunicaciones entre las distintas zonas se realizan a través de fibra óptica garantizando de así la inmunidad de las comunicaciones al ruido. - 3 -
CONTROL SYSTEM FOR ALICANTE DESALINATION PLANT Author: Jaraba Heras, Esther. Director: Rentero Plaza, José Ramón. Entity Collaborator: Sampol Tecnologías Aeroportuarias PROJECT SUMMARY: 3. Introduction: The purpose of the project is to develop and install a control system for desalination plant. The Mancomunidad of Canales of Taibilla has introduced a desalination plant, capable of producing 65.000 m3 of fresh water per day, to solve a drinking water shortage. The desalination process is made by a reverse osmosis system. Osmosis is a natural phenomenon, without which life would be made impossible. When we are dealing with a system, consisting of two fluids that are separated by a semi permeable membrane (permeable, just not for salts) and we add salt on one side of the system, pure water will start flowing through the membrane. This flow will continue until the pressure is equal on both sides of the membrane. Afterwards the water level will be higher where the salt was added. The difference in water level, caused by the addition of a specific amount of salt, is called osmotic pressure. To desalinate water, we must create a flow through a membrane, causing the water to leave the salty side of the membrane, flowing into the unsalted side. To achieve this, pressure must be created upon the water column on the salt side of the membrane; firstly, to remove the natural osmotic pressure and secondly, to create extra pressure on the water column, in order to push the water through the membrane. This process is called reverse osmosis. The distribution of desalination plant is the next one: 1) Seawater Intake. 2) Pre-treatment: consists of water preparation: disinfection and filtration - Addition of chemical reagent. - sand filters - cartridge filters - 4 -
3) High-pressure pumps. 4) Membrane systems. 5) Post- treatment: consists of stabilizing the water and preparing it for distribution. 2. Control system description: Control system is based on a Distributed Control Architecture. This sort of architecture remove the figure of a central plc which control all plant, and replaces it by several plcs interconnected between them, which only control and direct the machine or the part of the process that have formed. Look illustration 1, there are three different places: D: Seawater Intake.. P: Desalination Plant. C: Storage and Transfer of desalinated water The distance between the Plant and the Seawater Intake is about 800m. The two buildings are communicated over fibre optic cable. The distance in straight line between the plant and the water fresh tank is about 6.400m. Radio link allow the connection of the two builds. Illustration 1-5 -
The plant is controlled by 64 plcs inter-connected. Each one these plcs, are installed in situ in a transparent cover enclosure with IP65 protection level to achieve a high protection against dust and humidity. The communication between different plcs is made through a copper network cable with LonWorks protocol. In order to avoid noises problems that could damage the communications, we are separated the plant in eight zones, like we can see in the next figure. In each one of these zones, a communication cabinet has settled. This cabinet included two router Logitech and two cards Hirschman to make the conversion from fibre to copper. This way, the communications between plcs of a same zone become over copper network cable whereas the communications between the different zones are made over optical fibre, in such a way that guarantee immunity to noise. - 6 -