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Las plantas de tratamiento de aguas residuales son importantes para mejorar los servicios de saneamiento de la población. Fotos: Agencia de Noticias - Unimedios

En Colombia solo el 70 % de la población rural tiene acceso a agua potable y saneamiento.

En contraste con la población rural, más del 95 % de los habitantes de las áreas urbanas pueden ejercer el derecho a tener agua potable.

Descripción del proceso de lodos activos. Foto: Nathalie Hernández.

El sistema de control permitiría mantener el buen funcionamiento de las plantas de aguas residuales.

La propuesta fue desarrollada por Nathalie Johana Hernández Velásquez, magíster en Automatización Industrial de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien se encargó de elaborar e implementar el controlador para una planta de tratamiento de aguas residuales con sistema dinámico de decantación o de lodos activos, es decir aquellas en las que microorganismos –como bacterias u hongos– se encargan de consumir la materia orgánica para limpiar el agua.

Aunque este tipo de plantas –de las más comunes alrededor del mundo y conocidas desde 1930– han sido ampliamente investigadas, sus sistemas de control se han basado en modelos teóricos que en ocasiones no responden adecuadamente a los cambios reales presentados en la biomasa.

Según la investigadora, seguir avanzando en el diseño de mejores sistemas de control para las plantas de tratamiento de aguas residuales es importante para que estas hagan descargas del líquido tratado dentro de los parámetros de la reglamentación donde se encuentren ubicadas.

Si no se hace un seguimiento adecuado a los procesos de tratamiento de estas plantas puede ocurrir, por ejemplo, que muera la población microbiana por ser llevada a condiciones extremas, o que el agua salga con altas concentraciones de contaminantes, lo que implicaría penalizaciones para los operadores de la planta.

“También puede acarrear sobrecostos, ya que el oxígeno disuelto, que es una de las variables que controla, tiene un alto costo de producción”, comenta la investigadora, y añade que si no existe ningún control sobre esto se puede llevar el sistema a una saturación de este gas, desperdiciando recursos importantes.

Desde esta perspectiva, la búsqueda de una metodología que permitiera diseñar un controlador a partir de datos más realistas, tomados de la planta directamente, era una necesidad a la que quiso responder la investigadora Hernández. Para ello, partió de una revisión de la literatura científica que le permitió establecer valores comunes de oxígeno y de sustratos en los tanques de concentración de este tipo de plantas, que servirían como referencia para aplicar el control.

Simulación en Bélgica

En un trabajo realizado en el Laboratorio de Automatización de Procesos de la Universidad de Mons, en Bélgica, durante una pasantía realizada por la investigadora en 2018, se construyó un modelo para simular el comportamiento de la planta de tratamiento, en el que se incluían las dos fases que la componen usualmente: una aeróbica –con presencia de oxígeno– y una anóxica –en la que este gas está ausente–, las cuales se unificaron en un solo tanque con el fin de aplicar un solo sistema de control para ambas.

“Volví a Colombia con el modelo y lo que hicimos con mi director, el profesor Eduardo Mojica Nava, fue investigar sobre los tipos de controladores que se podían aplicar”, comentó la magíster, quien encontró que los sistemas convencionales se basaban en modelos y no en datos reales de las plantas de tratamiento.

“El simulador que desarrollamos en Bélgica nos sirve para generar los datos del diseño del controlador. A partir de eso corrimos el programa para generar la información que, en compañía del algoritmo de control, conocido como Referencia Virtual, nos permitió construir el sistema, explica.

Una vez obtenido el sistema de control, se le aplicó al simulador de la planta de tratamiento que se había desarrollado en un principio para evaluar su desempeño. El proceso dejó resultados satisfactorios, pues las variables que componen el agua que sale de la planta (sustrato y oxígeno) siguieron adecuadamente la referencia que había sido propuesta al inicio, lo que quiere decir que el controlador hizo el seguimiento preciso.

Aunque el sistema es lento, según explicó la investigadora Hernández, “esto se debe a que tiene seres vivos (los microorganismos) dentro de su núcleo de funcionamiento, por eso no se puede pretender que el responda inmediatamente, porque se está evaluando cómo la población microbiana consume lo que se inyecta en la planta y también hay que modelar cómo esa población decrece o crece”, explicó sobre la complejidad del procedimiento.