En el año 2014, MSI-Grupo en estrecha colaboración con CEIT-IK4 bajo el proyecto FP7 DIAMOND, completó los controladores art-ICA con una herramienta de gestión avanzada de datos con el fin de transformarlos en una solución automática integral especialmente enfocada a la eficiencia energética de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR). Esta nueva edición se denomina art-ICA 2.0, y engloba, además de los controladores art-ICA, un amplio espectro de funcionalidades para la adquisición, análisis y visualización de datos. Más información puede encontrarse en www.eficienciaenergeticaedar.com.
Obviamente, los controladores art-ICA juegan un papel muy importante dentro del producto art-ICA 2.0, especialmente en la optimización del proceso biológico. Los controladores art-ICA son una solución de control avanzado que combina sensores en línea con una tecnología de control que optimiza automáticamente la operación de las EDAR. El producto art-ICA implementa tres controladores realimentados, cada uno de los cuales mantiene las siguientes variables en sus valores de consigna (o referencia):
- Masa total de Sólidos Suspendidos en los reactores biológicos;
- Concentración de Nitratos (N-NO3) al final de la zona de desnitrificación;
- Concentración de Nitrógeno amoniacal (N-NH4) al final de la zona de nitrificación.
Cada controlador trabaja simultáneamente adaptando de forma continua tres de los actuadores más relevantes en los sistemas convencionales de eliminación biológica de nutrientes (en inglés Biological Nutrient Removal systems -BNR- ) (Figura 1): el caudal de purga de los fangos de exceso (QWS), el caudal de recirculación interna (QRI) y el caudal de aire suministrado externamente (QAE). El beneficio que este controlador multivariable avanzado proporciona a las EDAR es doble:
✔ Mejora la calidad del agua tratada;
✔ Ahorra costes de explotación, tales como los asociados al consumo energético y al consumo de productos químicos y de reactivos.
Figura 1. Configuración de plantas convencionales de eliminación biológica de nutrientes
Los controladores art-ICA proporcionan la calidad exigida al efluente con el mínimo coste de explotación
En las EDAR que no se cumplen los requerimentos exigidos por legislación al agua tratada, los controladores art-ICA permiten mejorar la calidad del agua con el mínimo coste de explotación posible. Las EDAR que quieren mantener las condiciones de calidad en el agua tratada, los controladores art-ICA permiten mejorar la eficiencia energética de la planta manteniendo la misma calidad actual del agua.
Para ello, los controladores minimizan al máximo el aporte externo de aire, maximizan el potencial de desnitrificación, y optimizan la masa de sólidos en los reactores (léase edad celular del fango) considerando que se debe nitrificar el medio, minimizar la respiración endógena y tener en cuenta la producción de fangos (en el caso de limitaciones en la línea de tratamiento de fangos, o de una posible generación de energía eléctrica a través de digestión anaerobia o de incineración, por ejemplo). La Figura 2 muestra una representación por bloques para ilustrar los tres controladores realimentados que conforman la solución de control art-ICA.
 Figure 2. Controller scheme implemented in the art-ICA controllers |
 Figure 3. art-ICA 2.0 KPI visualization |
La arquitectura hardware y software de los controladores art-ICA está básicamente formada por un PC basado en el sistema operativo Microsoft Windows que ejecuta los algoritmos de control y las interfaces con el usuario necesarias para configurar el producto y su comportamiento.
Debido a las lentas dinámicas que tienen los procesos biológicos, el tiempo de muestreo en el que estos tres algoritmos de control deben ser ejecutados se encuentra en un rango de segundos o incluso minutos. De esta forma, en términos de requerimientos computacionales, un PC estándar es más que suficiente para ejecutar en tiempo real las operaciones de los algoritmos de control de art-ICA.
El producto art-ICA 2.0 como gestor óptimo de la eficiencia energética en EDAR
Los controladores art-ICA forman parte del producto art-ICA 2.0. Además del producto de control, art-ICA 2.0 proporciona un software amigable para un usuario básico con funciones para monitorizar el estado real de la planta, así como con funciones para realizar análisis avanzados de datos (Figura 3). Este producto acaba de ser completado con capacidades para monitorizar en la nube el comportamiento de la planta, lo que permite a MSI-Grupo mantener, actualizar, optimizar y comparar remotamente diferentes plantas que tengan instalado art-ICA 2.0.
Este hecho permite a las EDAR tener la opción de adquirir los controladores art-ICA como un producto, instalado localmente en la planta, o como un servicio en la nube. En términos de coste, supone en último lugar tener la flexibilidad para adaptarse a las necesidades específicas de cada cliente.