Resumen – En este documento se presentan los lineamientos del Sistema SCADA, donde se detalla la los esquemas básicos, las funciones, requisitos, prestaciones en general. Además, se especifica la aplicación del sistema en el Relleno Sanitario “El Inga”, donde se tienen las piscinas de acumulación del lixiviado las cuales cuentan con sensores de nivel para determinar el volumen de estas. Se tiene una piscina de descarga de tratamiento de lixiviado en donde se tiene sensores específicos para determinar la calidad del líquido para descarga al Río Inga y que verifique que no hay contaminación ambiental. Además, se nombra las proyecciones que se tiene con el sistema y las plantas de tratamiento.

Índices – Lixiviado, Piscinas de acumulación, Sensores de Nivel, Sensores específicos, Sistema SCADA, Relleno Sanitario.

I. NOMENCLATURA

SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition, sistema de adquisición de datos y control superviso

II. DEFINICIÓN

Los sistemas SCADA originalmente se diseñaron para cubrir las necesidades de un sistema de control centralizado, sobre procesos o complejos industriales distribuidos sobre áreas geográficas muy extensas.

Un SCADA es una aplicación de software diseñado para trabajar sobre ordenadores de producción, proporcionando comunicación con los mecanismos de campo (controladores autónomos, autómatas programables, etc.) y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla del ordenador. [1].

Además, provee de toda la información que se genera en el proceso productivo a diversos usuarios: control de calidad, supervisión, mantenimiento, etc. Proporciona información del proceso a diversos usuarios: operadores, supervisores de control de calidad, supervisión, mantenimiento, etc.

Los sistemas de interfaz entre usuario y planta basados en paneles de control repletos de indicadores luminosos, instrumentos de medida y pulsadores, están siendo sustituidos por sistemas digitales que implementan el panel sobre la pantalla de un ordenador [2].

Fig. 1. Gráfica de inclusión

III. DIVISIÓN DE PRODUCTOS SCADA

Hay multitud de productos SCADA en el mercado, los cuales se pueden dividir en dos grupos:

Específico de cada fabricante, sólo funciona con sus productos (SCS de Omron, CXSupervisor de Omron, WinCC de Siemens, etc.)

Genérico, válido para productos de varios fabricantes. Necesita de software adicional para la realización de las comunicaciones (InTouch, LabView, etc.) [3].

IV. ESQUEMA BÁSICO

Fig. 2. Esquema básico sistema SCADA

V. FUNCIONES PRINCIPALES

Entre las principales funciones están:

Sistema SCADAAndrea Rosero, Andrea Martínez, Rodolfo Rivadeneira Escuela Politécnica Nacional (EPN), Quito -

Ecuador

Adquisición de datos, para recoger, procesar y almacenar la información recibida.

Supervisión, para observar desde un monitor la evolución de las variables de control.

Control, para modificar la evolución del proceso, actuando bien sobre los reguladores autónomos básicos (consignas, alarmas, menús, etc.) bien directamente sobre el proceso mediante las salidas conectadas. [4].

VI. FUNCIONES ESPECÍFICAS

Transmisión. De información con dispositivos de campo y otros PC.

Base de datos. Gestión de datos con bajos tiempos de acceso. Suele utilizar ODBC.

Presentación. Representación gráfica de los datos. Interfaz del Operador o HMI (Human Machine Interface).

Explotación. De los datos adquiridos para gestión de la calidad, control estadístico, gestión de la producción y gestión administrativa y financiera. [5].

Entre las funciones más específicas:

Transmisión. De información con dispositivos de campo y otros PC.

Base de datos. Gestión de datos con bajos tiempos de acceso.

Presentación. Representación gráfica de los datos. Interfaz del Operador o HMI (Human Machine Interface).

Explotación. De los datos adquiridos para gestión de la calidad, control estadístico, gestión de la producción y gestión administrativa y financiera. [6].

VII. PRESTACIONES

Un paquete SCADA debe de ofrecer las siguientes prestaciones:

• Posibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la presencia del operador para reconocer una parada o situación de alarma, con registro de incidencias.

• Generación de históricos de señal de planta, que pueden ser volcados para su proceso sobre una hoja de cálculo.

• Ejecución de programas, que modifican la ley de control, o incluso el programa total sobre el autómata, bajo ciertas condiciones.

• Posibilidad de programación numérica, que permite realizar cálculos aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del ordenador, y no sobre la del autómata, menos especializado, etc. [7].

VIII. REQUISITOS

Un SCADA debe cumplir varios objetivos:

• Deben ser sistemas de arquitectura abierta, capaces de crecer o adaptarse según las necesidades cambiantes de la empresa.

• Deben comunicarse con total facilidad y de forma transparente al usuario con el equipo de planta y con el resto de la empresa (redes locales y de gestión).

• Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias de hardware, y fáciles de utilizar, con interfaces amigables con el usuario. [8].

IX. COMPONENTES HARDWARE

Un SCADA está formado por:

• Ordenador Central o MTU (master terminal unit). Es el computador principal del sistema que cumple la función de supervisión y recolección de la información de las subestaciones; soporta una interfaz hombre máquina.

• Ordenadores Remotos o RTU’s (remote terminal units). Es un dispositivo instalado en una localidad remota del sistema que se dedica a recopilar datos para transmitirlos hacia la Unidad Terminal Maestra. Esta unidad posee canales de entrada para la medición de las variables dentro de los procesos y de canales de salida para control, activación de alarmas y puerto de comunicaciones.

• Red de comunicación. El sistema de comunicación transmite la información entre la planta y el hardware del sistema SCADA. Las comunicaciones pueden cambiar según las necesidades del sistema y del programa seleccionado, ya que no todos los programas de software así como los instrumentos de campo pueden trabajar con el mismo medio de comunicación.

• Instrumentación de campo. Son todos aquellos equipos que permiten realizar la automatización o control del sistema (PLC’s, controladores

industriales, actuadores, sensores, etc.) y se encargan de la adquisición de datos del sistema. [9].

Fig. 3 Estructura básica a nivel hardware

X. COMPONENTES SOFTWARE

Los bloques principales del software que permiten la adquisición, supervisión y control de los datos son:

• Configuración Permite al programador definir el entorno de trabajo del sistema, personalizándolo de acuerdo a sus necesidades.

• Interfaz gráfico Ayuda al operador a observar el estado de los dispositivos de campo presentes en los Procesos industriales, permitiendo que exista un buen control y supervisión de la planta.

• Módulo de proceso Ejecuta acciones de mando pre-programadas a partir de valores actuales de las variables de campo leídas en tiempo real.

• Gestión y archivo de datos Permite el almacenamiento y proceso de datos, según códigos de programación que permite comunicarse con el hardware.

XI. SENSORES

Un sensor es un dispositivo que permite transformar señales físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, en señales eléctricas. Estas variables dependen del tipo de sensor que se vaya a utilizar, como: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, desplazamiento, presión, fuerza, humedad, pH, etc. La señal eléctrica puede ser resistencia eléctrica (con una RTD), capacidad eléctrica (con un sensor de humedad), tensión eléctrica (un termopar), corriente eléctrica (fototransistor), etc. [10].

XII. COMO ELEGIR UN SISTEMA SCADA

Para evaluar si un sistema SCADA es necesario para manejar una instalación dada, el proceso a controlar debe cumplir las siguientes características:

El número de variables del proceso que se necesita monitorear es alto

El proceso está geográficamente distribuido. Esta condición no es limitativa, ya que puede instalarse un SCADA para la supervisión y control de un proceso concentrado en una localidad

La información del proceso se necesita en el momento en que los cambios se producen en el mismo, o en otras palabras, la información se requiere en tiempo real.

La complejidad y velocidad del proceso permiten que la mayoría de las acciones de control sean iniciadas por un operador. En caso contrario se requerirá de un Sistema de Control Automático, el cual lo puede constituir un Sistema de control Distribuido, PLC´s, controladores a lazo cerrado o a una combinación de ellos.

XIII. IMPLANTACIÓN DE UN SISTEMA SCADA FUNCIONAL

Cuando una empresa decide implementar un sistema SCADA sobre su instalación hay 5 fases básicas a tener en cuenta para llevar a cabo el proceso:

Fase 1. El diseño de la arquitectura del sistema. Esto incluye todas las consideraciones importantes sobre el sistema de comunicaciones de la empresa (distancias, protocolo del sistema, etc).

Fase 2. Equipación de la empresa con los RTUs necesarios, comunicaciones y hardware en general. Adquisición de un paquete software SCADA adecuado a la arquitectura y sistemas de la planta.

Fase 3. la instalación del equipo de comunicación y

el sistema PC.

Fase 4. Programación, tanto del equipamiento de comunicaciones como de los equipos HMI y software SCADA.

Fase 5. Testeo del sistema o puesta a punto, durante el cual los problemas de programación en comunicaciones como en el software SCADA son solucionados.

XIV. IMPLEMENTACION DE LA APLICACIÓN DEL SISTEMA SCADA

En el Relleno Sanitario del Distrito Metropolitano de Quito, ubicado vía Pifo, ingresa la basura que proviene de Quito, de los valles y comunidades aledañas. Aproximadamente ingresan 2000 toneladas de basura. Estas se colocan en cubetos (huecos) para su posterior cobertura con tierra.

Fig. 4 Cubetos de disposición de basura

Los cubetos poseen un sistema de recolección de lixiviado y gas generado por la descomposición de la basura, que depende del clima, tiempo de descomposición, factores climáticos, etc.

El lixiviado es un líquido que posee características contaminantes para el medio ambiente, por lo cual no se puede descargar al río directamente. Para cumplir con la normativa ambiental se tiene que realizar el tratamiento. Actualmente, existen dos plantas de tratamiento operativas para poder descargar este líquido al río.

Una de las plantas es la VSEP, que tiene un sistema de ultrafiltración por vibración.

Fig. 5. Planta de tratamiento de lixiviado VSEP

La otra planta es la PTL, que se basa principalmente en el tratamiento físico-químico (coagulación-floculación).

Fig. 6. Planta de tratamiento de lixiviado PTL

Actualmente se producen 450 m3 de lixiviado por día, y las plantas en conjunto tratan 400 m3 diarios en verano. Es así, que en época invernal la producción de lixiviado aumenta y las plantas no abastecen el tratamiento. Por esta razón el relleno cuenta con 12 piscinas de acumulación de lixiviado, y es de suma importancia tener un control de volúmenes o niveles para evitar cualquier desborde que podría tener un fuerte impacto ambiental.

Además, se cuenta con una piscina de disposición final en donde se vierte el lixiviado tratado para descargar al río, y se necesita tener un control de diferentes parámetros para constatar la efectividad y calidad de tratamiento.

Aproximadamente se tiene 10.000 m3 de lixiviado almacenado en las piscinas.

Para esto, se tiene el sistema SCADA, que controla el nivel de las 12 piscinas de almacenamiento que se encuentra en toda el área del relleno.

Fig. 7. Ubicación de piscinas de lixiviado

Como se puede observar en el mapa, las piscinas tienen grandes distancias entre ellas y la oficina (punto de control).

XV. SISTEMA SCADA EN PISCINAS

En cada una de las piscinas se encuentran ubicados sensores de nivel, como se puede observar a continuación:

Fig. 8. Piscinas con sensores

En la oficina se encuentra el punto de control del lixiviado. El interfaz principal del Sistema de monitoreo para líquidos lixiviados consta de:

Todas las piscinas de captación Piscina de lixiviado tratado #19 Genera sus respectivos reportes Calidad de aire en oficinas Alarmas

o Flotadores de piscinaso Niveles de desborde

Fig. 9. Interfaz principal

Cada piscina tiene un interfaz secundario que indica: Conductividad: parámetro de control Flujo entrada: cantidad de ingreso de lixiviado Nivel: altura de lixiviado en piscinas Calidad del aire Rango normal de conductividad, flujo y cota de

seguridad

o La cota de seguridad es la altura a la cual se tiene que presentar una alarma, sobre este valor hay que tener cuidado porque se puede desbordar la piscina.

Fig. 10. Interfaz secundario

En ciertas piscinas, se tiene un sistema que permite preparar el muestreo debido a que se tiene un nivel muy bajo de lixiviado, donde se visualiza el estado de la bomba, el estado del tanque. Esto permite tener un control desde la oficina y tener datos en línea.

Fig. 11 Interfaz de piscinas

En la piscina #19 se hace la descarga del tratamiento de las plantas. Para controlar la calidad y cantidad descargada posteriormente al rio, se tiene el siguiente interfaz:

Sólidos Suspendidos Totales DQO DBO Conductividad Flujo de entrada Flujo de salida Nivel

De igual manera se tiene un sistema para recolección de muestra.

Fig. 12. Interfaz de lixiviado tratado

Con el sistema se puede realizar Reporte de valores de piscina.

Fig. 13. Interfaz de reporte de valores

Fig. 14. Interfaz de reporte de valores

XVI. PROYECCIONES

El sistema SCADA permite realizar o interconectar otros procesos. Para el caso del Relleno Sanitario se tiene proyectado conectar las plantas de tratamiento de lixiviado (PTL-VSEP) para tener el control de volúmenes de tratamiento y calidad de lixiviado tratado para posterior descarga al río Inga.

XVII. REFERENCIAS

[1] http://www.uco.es/grupos/eatco/automatica/ihm/descargar/scada.pdf[2] http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/10020/2/PARTE%202.pdf[3] http://www.etitudela.com/celula/downloads/controldeprocesos.pdf[4] http://repositorio.uta.edu.ec/bitstream/123456789/101/1/t552e.pdf[5] http://www.marcombo.com/Descargas/8426714188-SCADA/CAP

%C3%8DTULO%20I.pdf[6] http://ocw.upc.edu/sites/default/files/materials/15012628/40201-

3452.pdf[7] http://aiquruguay.org/congreso/download/HOCACANYAN.pdf[8] http://www.recercat.cat/bitstream/handle/2072/13784/PFC%20Manel

%20Redondo%20Sol.pdf?sequence=1[9] http://148.226.12.104/bitstream/123456789/29492/1/EspinosaPonce.pdf[10] http://www.medioambientecantabria.es/documentos_contenidos/

63277_7.Mare.pdf

Andrea Martinez, nació en Quito-Ecuador el 3 de Agosto de 1987. Realizó sus estudios secundarios en la Unidad Educativa Experimental Manuela Cañizares. Se graduó en la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Central del Ecuador como Ingeniera Química en 2013. Trabajo en el DPEC, durante un año realizando validaciones de métodos analíticos. Luego fue jefe de planta de una planta de tratamiento de lixiviados en el Relleno Sanitario El Inga. Actualmente desempeña el analista de lixiviados de la EMGIRS.Áreas de interés: proyectos, idiomas, tratamientos.(andreasoledad_martinez@hotmail.com)

Andrea Rosero, nació en Guayaquil-Ecuador el 19 de Enero del 1976. Realizó estudios secundarios en la Unidad Educativa Liceo Naval. Se graduó en la Universidad Central del Ecuador como Ingeniera Agronomía en 2002. Actualmente se desempeña como encargado del departamento de asuntos regulatorios en la empresa AGROQUIM, actualmente está participando en la maestría de Ingeniería de la Producción en la Escuela Politécnica Nacional. andrea9rosero@gmail.com

Rodolfo Rivadeneira, nació en Chone-Ecuador, el 30 de Junio de 1979. Realizó sus estudios universitarios en la Universidad de Guayaquil, obteniendo el título de Ingeniero Químico. Trabajó en Durán, en la empresa CAFIESA-TRIAIRI dedicada a elaboración de semi-elaborados de cacao. Actualmente se desempeña como docente en la Universidad Técnica de Manabí en el departamento de Procesos Químico.