Implementación de un sistema de control inteligente para el procesamiento de aguas residuales

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.15649/2346030X.4702

Palabras clave:

control clásico, control difuso, simulación, procesamiento de aguas residuales

Resumen

La creciente demanda de procesos eficientes y sostenibles en la industria del tratamiento de aguas ha motivado la búsqueda de soluciones avanzadas de control automático. El desarrollo del proyecto implicó la instalación y configuración de una planta de tratamiento de agua a escala, equipada con sensores de nivel y temperatura, actuadores y un sistema de control inteligente y una interfaz de monitorización diseñada en LabView. Se implementaron y evaluaron diferentes estrategias de control, incluyendo controladores clásicos (como PID) y técnicas avanzadas de control inteligente. Este enfoque permitió una comparación exhaustiva de los rendimientos de cada método en condiciones reales de operación. La implementación de un control difuso multivariable permitió la regulación simultánea del nivel de líquido y la temperatura del sistema, con un bajo coste de procesamiento permitiendo compactar el proceso. Este enfoque de control multivariable no solo mejoró la eficiencia general del sistema, sino que también demostró la viabilidad de automatizar procesos complejos de tratamiento de agua con mínima intervención humana.

Referencias

M. Asif, F. Hai, W. Price, y L. D. Nghiem, "Advances in water and wastewater treatment technologies: Fundamentals, sustainability, and emerging innovation", Elsevier, 2021.

J. Carrillo Gómez, C. Duran Acevedo, y R. Garcia Rico, “Discriminación de bacterias en agua potable a través de una nariz electrónica y un equipo de extracción de volátiles”, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, vol. 1, n.º 33, pp. 155–165, ene. 2019.

S. Liew, M. Mohd-Amin, H. Man, y M. Aroua, "Water Treatment: The Journey from Ancient Civilizations to Advanced Technologies", Water, vol. 14, no. 6, p. 983, 2022.

J. Wang y S. Wang, "Microbial degradation of sulfamethoxazole in the environment", Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 102, no. 8, pp. 3573-3582, 2018.

N. Zaouri, L. Gutierrez, L. Dramas, D. Garces, y J. Croue, "Interfacial interactions between Skeletonema costatum extracellular organic matter and metal oxides: Aggregation and charging behavior", Water Research, vol. 116, pp. 70-78, 2017.

Y. Ding, W. Guo, H. H. Ngo, F. Bai, X. Wu, Y. Du, y Q. Wei, "Development of anaerobic granular sludge for textile wastewater treatment: Recent advances and future prospects", Science of The Total Environment, vol. 819, p. 153205, 2022.

Y. Gu, Y. Li, X. Li, P. Luo, H. Wang, X. Wang, J. Wu, y F. Li, "The feasibility and challenges of energy self-sufficient wastewater treatment plants", Applied Energy, vol. 255, p. 113646, 2019.

S. Zeng, J. Chen, L. Wan, y Y. Li, "Biological Removal of Ammonia-Nitrogen from Wastewater: A Review of Current Trends and Challenges", Journal of Environmental Management, vol. 291, p. 112725, 2021.

Y. Gu, Y. Li, X. Li, P. Luo, H. Wang, X. Wang, J. Wu, y F. Li, "The feasibility and challenges of energy self-sufficient wastewater treatment plants", Applied Energy, vol. 255, p. 113646, 2019.

S. Zeng, J. Chen, L. Wan, y Y. Li, "Biological Removal of Ammonia-Nitrogen from Wastewater: A Review of Current Trends and Challenges", Journal of Environmental Management, vol. 291, p. 112725, 2021.

R. Moncada Diaz y O. Rodriguez Diaz, «Diseño e implementación de un sistema de control por retroalimentación de variables de estado para una plataforma Ball and Plate», RCTA, vol. 1, n.º 43, pp. 92–98, mar. 2024.

M. Mahdavi, T. Mahvi, A. Mahvi, y A. Mesdaghinia, "Application of Electrochemical Reactor for Degradation of Diazinon from Aqueous Solutions: Optimization of Operating Conditions", Journal of Environmental Health Science and Engineering, vol. 18, pp. 485-494, 2020.

N. Xie, Z. Wang, J. Lin, y W. Li, "Efficiency and Microbial Community in the Removal of Nitrogen and Phosphorus from Wastewater by an Integrated Vertical-Flow Constructed Wetland", International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 18, no. 4, p. 1892, 2021.

J. Alex, L. Benedetti, J. Copp, K. Gernaey, U. Jeppsson, I. Nopens, M. Pons, C. Rosen, J. Steyer, y P. Vanrolleghem, "Benchmark Simulation Model no. 2 (BSM2)", IWA Publishing, 2018.

T. Kulkarni, J. Watton, y K. Venkatasubramanian, "Adaptive Sliding Mode Control of a Water Treatment Plant," IEEE Access, vol. 9, pp. 111561-111573, 2021.

Y. Bai, X. Zhu, R. Jiang, Y. Wang, F. Yang, S. Xie, y W. Li, "A deep learning approach for optimizing wastewater treatment processes: A review", Water Research, vol. 228, p. 119115, 2022.

W. Luo, M. Li, J. Xu, K. Yao, H. Deng, y Z. Yuan, "Model predictive control for integrated optimization of wastewater treatment and resource recovery", Water Research, vol. 212, p. 118136, 2022.

L. Zhang, J. Liu, H. Yang, X. Dai, y X. Wei, "Adaptive fuzzy control for level and temperature management in wastewater treatment plants", Journal of Cleaner Production, vol. 372, p. 133973, 2023.

X. Chen, Y. Liu, J. Peng, y Y. Wang, "Hybrid intelligent control system for real-time optimization of wastewater treatment plants: A neural network and genetic algorithm approach", Environmental Technology & Innovation, vol. 29, p. 102980, 2023.

M. Tito-Peña, A. Llaneza-Vega, E. Fisse-Ramos, y R. Villa-García, "Low-Cost Ultrasonic Sensor Applied to Liquid Level Measurement", IEEE Sensors Journal, vol. 21, no. 3, pp. 3313-3321, 2021.

A. Ivanov, "Microcontroller-Based Automation of Water Treatment Plant", 2020 International Conference on Information Technologies (InfoTech), pp. 1-4, 2020.

M. Zare, M. Zare, F. Kalantary, y S. Mehrabi, "Intelligent Control Systems: A Review of Current Challenges and Opportunities", Journal of Intelligent Systems, vol. 30, no. 1, pp. 212-230, 2021.

R. Jiménez Moreno, J. Martínez Baquero, y O. Agudelo Varela, “Control difuso para pinza robótica blanda orientada a objetos no rígidos", Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, vol. 2, n.º 42, pp. 1–7, oct. 2023.

L. Ljung, T. Chen, y B. Mu, "A shift in paradigm for system identification", International Journal of Control, vol. 93, no. 2, pp. 173-180, 2020.

C. Ariza Ariza, J. Martínez Baquero, O. Agudelo Varela, L. Rodríguez Umaña, y O. Beltrán Gutierrez, “Sistema de control y supervisión de temperatura y humedad relativa en cámara de fermentación”, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, vol. 2, n.º 40, pp. 142–151, jul. 2022.

O. Suarez, A. Pardo, y E. Sanchez, “Intelligent control for the exciter of a synchronous machine with closed loop voltage”, 2016 World Automation Congress (WAC), IEEE, pp. 1-6, 2016.

A. Fakharian y M. Menhaj, "State-Space Modeling and Interval Type-2 Fuzzy Tuning of a Fractional Order PID Controller", IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol. 29, no. 11, pp. 3081-3090, 2021.

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Publicado

01-09-2024

Cómo citar

[1]
O. J. Suarez-Sierra, L. F. Ortega-Ibáñez, T. Solano-López, A. Pardo-Garcia, y A. Mejía-Bugallo, «Implementación de un sistema de control inteligente para el procesamiento de aguas residuales», AiBi Revista de Investigación, Administración e Ingeniería, vol. 12, n.º 3, pp. 171–184, sep. 2024.

Número

Sección

Artículos de Investigación

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