Automatización de planta de tratamiento de agua en Indonesia | SENTRADO
Un caso de éxito detallado sobre la solución de automatización industrial de SENTRADO que ofrece resultados medibles para las operaciones de tratamiento de agua en Indonesia.
Contexto y objetivos del proyecto
Una empresa regional de abastecimiento de agua en Indonesia encargó a SENTRADO la modernización de los sistemas de automatización de su planta principal de tratamiento de agua, que suministra agua potable a más de 500.000 residentes en diversos municipios. La infraestructura obsoleta, instalada originalmente a principios de la década de 2000, dependía de un monitoreo manual y lazos de control locales que requerían la atención constante de los operadores en las instalaciones y no podían responder con rapidez a los cambios en la calidad del agua bruta o en los patrones de demanda.
El proceso de tratamiento incluye la captación de agua bruta, precloración, coagulación y floculación, sedimentación, filtración rápida en lecho de arena, adsorción por carbón activado, corrección de pH, desinfección y bombeo en alta a la red de distribución. El reto de SENTRADO consistió en automatizar todas estas etapas garantizando un suministro de agua ininterrumpido durante todo el periodo de modernización, un mandato que afectaba a la salud pública y a la seguridad contra incendios de toda el área de servicio.
El proyecto también debía proporcionar capacidades de monitorización remota para que la dirección de la compañía pudiera supervisar las operaciones de la planta desde su oficina central, reduciendo así la necesidad de contar con personal en las instalaciones las 24 horas en la planta de tratamiento, manteniendo al mismo tiempo rigurosos estándares de calidad del agua.
Problemas que tuvimos que resolver
1. Infraestructura manual obsoleta
La planta original utilizaba instrumentos analógicos de panel, accionamiento manual de válvulas y controladores locales de un solo lazo. Los operadores recorrían físicamente la planta cada dos horas para leer los instrumentos y ajustar los parámetros, lo que provocaba respuestas tardías a las fluctuaciones de la calidad del agua y un rendimiento del tratamiento inconsistente.
2. Mandato de suministro continuo
El tratamiento de agua es una operación 24/7 que no puede interrumpirse. La modernización debía completarse manteniendo la producción de agua tratada a su capacidad de diseño, sin ninguna degradación en la calidad del agua durante el periodo de transición.
3. Calidad variable del agua bruta
El agua superficial del río de origen experimenta variaciones estacionales significativas en turbidez, pH y contenido orgánico, especialmente durante la temporada de monzones. El sistema manual existente de dosificación de productos químicos no podía reaccionar con la suficiente rapidez, produciendo en ocasiones agua que apenas cumplía con las normativas vigentes.
4. Altos costes energéticos
Las bombas de impulsión operaban a velocidad fija con control de válvula de estrangulamiento, desperdiciando una cantidad significativa de energía durante los períodos de baja demanda. La empresa de servicios públicos quería un control mediante variadores de frecuencia para ajustar el caudal de las bombas a la demanda real de distribución.
5. Falta de monitorización remota
Sin un sistema SCADA, la dirección de la empresa de servicios públicos no tenía visibilidad en tiempo real del estado de la planta. Las decisiones operativas se basaban en informes diarios en papel, lo que retrasaba la respuesta ante condiciones anómalas y dificultaba la optimización del rendimiento.
Nuestro enfoque y arquitectura del sistema
SENTRADO implementó un moderno sistema SCADA basado en PLC centrado en un controlador Siemens S7-1500 con estaciones de E/S distribuidas ET 200SP ubicadas en toda la planta. La red de control utiliza PROFINET con switches gestionados, y todos los instrumentos de campo se actualizaron a transmisores inteligentes con comunicación HART para diagnóstico y calibración remotos. El sistema automatiza la dosificación química basándose en la retroalimentación del detector de corriente de flujo (SCD) para la dosis de coagulante, analizadores de cloro residual para el control de la desinfección y analizadores de pH para la dosificación de ácido/sosa.
Se instalaron paneles de variadores de frecuencia en las seis bombas de impulsión y en las cuatro bombas de lavado a contracorriente, lo que permite el funcionamiento a velocidad variable controlado por el PLC en función de los puntos de consigna de presión del sistema de distribución y del nivel del depósito de agua clara. Esto elimina el desperdicio de energía del control por válvula de estrangulamiento y proporciona un arranque suave que reduce el estrés mecánico en las bombas y las tuberías. El algoritmo de optimización de bombas rota las asignaciones de principal/secundaria para igualar el desgaste y escalona automáticamente las bombas en función de la demanda.
El sistema SCADA WinCC proporciona una visión gráfica completa del proceso de tratamiento con tendencias en tiempo real, gestión de alarmas e informes regulatorios automatizados. Un portal seguro de acceso remoto basado en web permite al personal autorizado ver el estado de la planta, reconocer alarmas y ajustar los puntos de consigna desde cualquier ubicación mediante autenticación de dos factores. El sistema incluye una secuencia automatizada de lavado a contracorriente de los filtros basada en la pérdida de carga y la ruptura de turbidez, optimizando el consumo de agua de lavado mientras se mantiene el rendimiento de los filtros.
Aspectos destacados de la arquitectura del sistema
- Controlador Siemens S7-1500 con E/S distribuida ET 200SP
- Dosificación química automatizada con retroalimentación de SCD y cloro residual
- Control mediante variadores de frecuencia en las 10 bombas con regulación de velocidad basada en presión
- Transmisores inteligentes HART para diagnóstico y calibración remotos
- SCADA WinCC con acceso remoto basado en web y seguridad 2FA
- Secuenciación automatizada del retrolavado de filtros basada en pérdida de carga/turbidez
- Red de control PROFINET con switches gestionados
- Generación automatizada de informes de cumplimiento normativo
Parámetros y configuración del sistema
| Sistema de control | Siemens SIMATIC S7-1500 |
| Controlador | 1 × CPU 1515-2 PN |
| Total de puntos de E/S | 680+ (AI: 120, AO: 40, DI: 380, DO: 140) |
| Protocolo de comunicación | PROFINET / HART / Modbus TCP |
| HMI / SCADA | WinCC RT Advanced — 2 OS + cliente web |
| Armarios de control | 4 × IP54 con refrigeración |
| Paneles de variadores de frecuencia | 10 × ABB ACS580 (7.5kW–132kW) |
| Control de bombas | 6 de alta elevación + 4 de retrolavado con variador de frecuencia |
| Rango de potencia | 400V trifásico, 50Hz |
| Acceso remoto | Portal web seguro con 2FA |
| Dosificación química | Control automatizado de coagulante, cloro y pH |
| Disponibilidad del sistema | 99.5% |
Componentes clave y hardware
Siemens CPU 1515-2 PN
6ES7515-2AM01-0AB0
Controlador principal de la planta
ET 200SP I/O
6ES7155-6AU01-0BN0
Estaciones de I/O distribuidas
WinCC RT Advanced
6AV2104-0DA06-0AA0
SCADA con navegador web
ABB ACS580 VFD
3ABD00036842-D
Variador de frecuencia para bombas
SITRANS LUT400
7ML5050-0AA22-1DA0
Nivel ultrasónico para depósito de agua clara
SITRANS P220
7MF0300-1TE01-5AF2
Transmisor de presión para el control de bombas
SCALANCE XC216
6GK5216-0BA00-2AC2
Conmutador PROFINET gestionado
Analizador HACH CL17
8572100
Analizador de cloro residual en línea
Fases del proyecto
Diseño de detalle
4 semanasLista de E/S, filosofía de control, diseño de red
Fabricación de paneles
4 semanas4 paneles de control + 10 paneles de variadores de frecuencia fabricados y probados
Desarrollo de software
6 semanasPLC, SCADA, algoritmos de dosificación, informes
FAT
1 semanaSimulación completa con ingenieros de la empresa de servicios públicos
Instalación por fases
6 semanasInstalación junto al sistema antiguo, área por área
Puesta en marcha
4 semanasPruebas en húmedo, ajuste de lazos, optimización de variadores de frecuencia
Formación y entrega
2 semanasFormación de operadores, documentación, SAT
Resultados medibles
Datos de rendimiento verificados tras la puesta en marcha del sistema y el funcionamiento continuado.
Funcionamiento automatizado continuo
La monitorización remota reduce la dotación de personal en las instalaciones
Optimización del control de bombas con variador de frecuencia
Precisión de dosificación automatizada
Antes vs Después: Comparación cuantificada
| Métrica | Antes | Después | Cambio |
|---|---|---|---|
| Disponibilidad del sistema | ~95% (intervención manual) | 99.5% automatizado | +4.5 pts |
| Operadores en planta | Equipo de turno completo (8+) | Reducción del 50% mediante monitorización remota | −50% |
| Consumo de energía | Línea base (bombas de velocidad fija) | Ahorro del 25% mediante control con variador de frecuencia | −25% |
| Dosificación de productos químicos | Manual, impreciso | 30% menos de productos químicos mediante dosificación automática | −30% |
| Respuesta a alarmas | 30+ minutos | Alertas remotas instantáneas | Tiempo real |
Datos basados en informes de puesta en marcha del proyecto y mediciones operativas sostenidas. Nombre del cliente disponible bajo NDA.
Impacto en el resultado final
El sistema de automatización entregado superó todos los objetivos de rendimiento especificados en el contrato, logrando un mayor rendimiento, un menor consumo de energía y una mejor calidad del producto en comparación con la operación base. El cliente informó de un retorno total de la inversión dentro del período de recuperación proyectado y desde entonces ha contratado a SENTRADO para fases adicionales de expansión de la planta.
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