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Helios Rodríguez By Helios Rodríguez on 21 Junio, 2022

Grupotec visualiza y controla el estado de las plantas de depuración hidráulica en tiempo en real y sin desplazamientos

Creada en 1997 por iniciativa de un grupo de ingenieros, Grupotec ha ido evolucionando y creciendo hasta convertirse en una gran empresa multidisciplinar de ingeniería y arquitectura líder en el sector de la energía fotovoltaica. Además es especialista en el diseño y mantenimiento de instalaciones de tratamientos de residuos y de la gestión del ciclo integral del agua.

Hoy Markel Arkauz nos cuenta experiencia en la instalación de una solución de IoT para la Gestión Hidráulica de las depuradoras de sus clientes.

  • ¿Qué necesidades o retos enfrentabais cuando empezasteis a trabajar con Nespra? 

Todo comenzó porque necesitábamos un sistema que nos permitiera monitorizar la instalación en el periodo de garantía. Garantía de equipos y garantía de procesos en puesta en marcha de la instalación y en explotación para poder documentar posibles anomalías. Una depuradora es el único proceso donde nadie te garantiza los inputs, pero sí que se debe de garantizar el output.

Por otra parte, en Gtec en O&M intentamos separar la parte de mantenimiento de la de operación. Los operarios que hay en la depuradora los enfocamos a trabajos de mantenimiento preventivo, correctivo e inductivo en base a un plan de mantenimiento. La parte operativa de la EDAR la centralizamos desde el departamento de GHI que físicamente no se encuentra en la depuradora. Para ello necesitamos extraer datos de forma eficaz y eficiente para tener monitorizada la instalación y poder tomar las decisiones operativas oportunas de forma rápida.

Cabe mencionar también que en las depuradoras industriales no es habitual que exista personal de continuo. Por tanto, las alarmas de la instalación, al menos las importantes, deben de estar monitorizadas con avisos inmediatos al personal responsable de la instalación.

Actualmente los clientes buscan maximizar la eficiencia energética en el proceso, optimizar los costes de explotación. Es importante poder cuantificar y controlar estos costes de explotación de forma rápida y sencilla estableciendo indicadores clave (KPIs).

Actualmente los clientes buscan maximizar la eficiencia energética en el proceso, optimizar los costes de explotación. Es importante poder cuantificar y controlar estos costes de explotación de forma rápida y sencilla estableciendo indicadores clave (KPIs). 

Markel Arkauz, Responsable de Instalaciones de Gestión Hidráulica Industrial en Grupotec

En relación a los KPIs, cabe mencionar, que los clientes cada vez solicitan un mayor control del proceso con estos indicadores clave. Por tanto, hay que seleccionar muy bien estos indicadores y mostrarlos de forma sencilla, comprensible y útil.

Finalmente, hay que destacar también el compromiso de Gupotec con el papel 0, por lo que la digitalización de los procesos es parte fundamental de nuestro SIG. 

 ¿En qué consiste la solución IoT desplegada con Nespra? 

 Consiste en la instalación de un Gateway Industrial IG-7100 en el PLC con comunicación por protocolo MODBUS. El equipo se instala en el propio cuadro junto al PLC en carril DIN y con esta arquitectura de control podemos extraer todos los datos que queramos con un único dispositivo. A su vez, con un IG-7100 podemos conectar directamente señales no incluidas en el PLC 7AI+10DI+2DO 

El IG-7100 es el enlace entre el PLC y la plataforma de monitorización remota basada en la nube que, en nuestro caso, al disponer de una licencia avanzada extraen datos cada minuto y se actualiza en la plataforma.  

Generalmente cada instalación dispone de un panel de control propio único, no obstante, se pueden configurar los paneles de control que queramos. 

  • ¿Cuál es el caso de uso o las métricas críticas que recogéis en el Nescloud? 

Las métricas habituales que se suelen recopilar y tratar son las siguientes:

    • Métricas de analítica: pH, ORP, Oxígeno disuelto, Conductividad, turbidez, medidores de SSLM y cloro libre
    • Métricas de presión: Detección de sobrepresiones en tubería de agua y aire. Principalmente se utilizan para generar enclavamientos y para detectar anomalías en el funcionamiento.
    • Métricas se temperatura: Temperatura del fluido (no es muy habitual). Temperatura de motores y estator en bombas.
      Métricas de nivel en depósitos: Medición de radares y transmisores de presión 
    • Métricas de caudal y totalizador: Caudalímetros y contadores
      Métricas de mantenimiento: Horas de funcionamiento de equipos para la gestión de mantenimiento de activos
    • Métricas de consumo: Datos de analizadores de redes
    • Métricas macroscópicas: V30
    • Métricas de fotómetros: DQO
    • Alarmas

 ¿Qué dificultades observabais hasta la fecha para recoger esos datos? 

Primeramente, hay que comentar que el 100% de las depuradoras de nueva construcción en GHI operan con un PLC, si bien es cierto que sigue habiendo depuradoras industriales que operan con lógica cableada y sin instrumentación en las cuales operamos. En estos casos evidentemente es complicado extraer datos, más allá de alarmas que se puedan extraer y configurar. El hecho de tener un PLC facilita la labor de recogida de datos ya que la información esta centralizada en un autómata.

Nosotros centralizamos todas las señales o casi todas en el cuadro general de protección y mando. Incluso cuando hay cuadros de equipos, relés programables y que decir de controladores que pueden funcionar de forma autónoma.

Como dato interesante comentar que un PLC de una depuradora industrial mediana 10 m3/h (EDAR del panel) dispone una media de unas 200 señales entre analógicas de E/S y digitales E/S (una urbana suele estar en torno a 1.500) correspondiente a los sensores, niveles, caudalímetros, arranque contactores, confirmación de arranques, finales de carrera, contactos auxiliares de aparamenta, analógicas de dosificación. Todas estas señales sirven para automatizar el proceso, para introducir enclavamientos y seguridades, para generar alarmas y para aportar información.

Las principales dificultades que nos hemos encontrado son:

  1. Deficiencias en la instrumentación y en la aparamenta del cuadro
  2. Una arquitectura de control muy difusa y poco centralizada
  3. Por lo general los PLCs de la EDAR no se encuentran conectados a una SCADA o un sistema de MES. Si existe un sistema para monitorizar la EDAR, bien es difícil que podamos tener acceso (como empresa explotadora externa) o bien no recae esa información en los agentes que operan sobre la EDAR.
  4. Otros sistemas de extracción de datos con tarjetas SD en autómatas y controladores, data LOGER, HMI con memoria, pierden la inmediatez de la información y no son efectivos.
  5. Los ROUTER industriales con posibilidad de monitorizar el proceso son complejos de operar.

Con todo ello, lo habitual es extraer los datos de forma puntual y manual con los problemas que conlleva. Tiempo invertido en tomar el dato y procesarlo, datos no representativos, posibilidad de error, etc.

  • ¿Quiénes son las personas que lo utilizan? y desde qué dispositivos? 

La herramienta es utilizada por personal de GHI del departamento de operación y mantenimiento que se encargan de seleccionar la instrumentación, realizar las memorias de control y programación, las puestas en marcha de la instalación y explotación.

Por tanto, la métricas disponibles y necesarias en cada instalación lo tienen muy claro.

Los dispositivos utilizados son ordenadores, pero estamos barajando la posibilidad de instalar pantallas en los puntos de control de las instalaciones.

  • ¿Cuánto ha durado la ejecución del proyecto desde que se han definido los objetivos hasta que se han empezado a visualizar los datos? 

Para evaluar la herramienta de Nespra en mayo de 2021 hicimos una prueba piloto en una EDAR del Puerto.

Teníamos muy claro las señales que queríamos recoger con el objetivo de monitorizar parámetros de analítica críticos, consumos y señales de máximos de seguridad.

Para ello se instaló el IG-7100 con la arquitectura que se ha mencionado anteriormente y se tuvieron que hacer algunos ajustes en el PLC para poder conectar vía MODBUS.

El IG-7100 tardo dos semanas en llegar, instalación del equipo y configuración de rangos un día y la configuración de los paneles de control, alarmas, informes en dos horas. Cabe mencionar que el entorno es muy visual y amigable por lo que la configuración de paneles es muy sencillo y no requiere de conocimientos en programación.

  • ¿Ha sido fácilmente compatible con vuestra infraestructura ya instalada? 

Hasta ahora no hemos tenido ningún problema ya que contábamos con PLCs con conexión Ethernet, por tanto, con un IG-7100 somos capaces de extraer todas las métricas que queramos del autómata mediante protocolo MODBUS.

Incluso en PLCs con pocas prestaciones hemos sido capaces de instalarlo con interfaces específicos. En esos casos, con la inestimable ayuda de nuestro partner en instalaciones eléctricas (VRP) y los técnicos de Nespra.

  • ¿Cómo ha sido trabajar con nuestro equipo de soporte? 

La experiencia ha sido muy positiva, uno de los factores que nos ha hecho apostar por Nespra es soporte que nos ha dado, especialmente en los primeros procesos de instalación.

Cabe mencionar que gracias trabajo conjunto de nuestros partner VRP y Nespra hemos podido sacar adelante los proyectos que nos hemos propuesto y eso nos aporta seguridad y confianza para futuros retos.

  • ¿Qué beneficios os ha reportado a nivel operativo y de negocio? 

Principalmente:

    • Optimizar nuestros procesos y los procesos de nuestros clientes. Toma de decisiones basada en datos en contraposición de la toma de decisiones basada en la improvisación.
    • Control continuado de los parámetros de entrada de la EDAR, trazabilidad de las posibles anomalías y vertidos fuera de especificaciones.
    • Seguridad en la toma de datos ya que se minimiza el error humano
    • Digitalización de las operaciones.
    • Cumplimiento de requisitos de la ISO que exigen cada vez más procedimientos, softwares y herramientas homologadas. Eliminación de procesos que inducen a errores.
    • Reducir los desplazamientos a planta y tiempo de toma de datos mediante el acceso en tiempo real.
    • Algo no tan tangible como una mayor seguridad con una correcta gestión de alarmas
    • Un valor añadido para nuestros.
  • ¿Cuáles son los desafíos de digitalización que enfrentáis en el futuro? 

El desafío más importante quizás sea el desarrollo de tecnologías IoT, Biga data e Inteligencia artificial para predecir el comportamiento de una EDAR en función de los datos que ofrecen los sensores y tomar decisión de actuación.

Los equipos cada vez disponen de más sensores que extraen información del sistema y podrían volcar esos datos a servidores que están en la nueve en las que se analizan con tecnologías de Big Data e Inteligencia Artificial. Estos datos se contrastan con un histórico de información de forma que cualquier anomalía predice un evento futuro. Cuanto mayor sea al histórico más fiables serán las predicciones.

Por ejemplo, anticipar una avería en un equipo, anticipar un parámetro de vertido fuera de especificaciones o anticipar una alarma. Son ejemplos que ya se están aplicando en EDAR municipales en España.

Para ello hacen falta un trabajo importante en instalar los sensores adecuados, herramientas de análisis de esos datos machine learning y mostrar la información de una forma comprensible.

  • ¿Por qué habéis elegido Nespra como partner tecnológico? 

Los motivos principales fueron los siguientes:

    • La agilidad de poder adquirir los datos
    • La posibilidad de poder tener acceso desde cualquier equipo conectado a internet.
    • Necesidad de una única herramienta donde centralicemos todas las instalaciones
    • Rapidez para poder instalar y crear paneles de control. Crear avisos y alarmas.
    • El entorno gráfico, amigable e intuitivo.
    • Facilidad para generar paneles de control
  • ¿Puedes compartir algunos KPI’s con nosotros?
    • Rapidez de instalación en horas 3 horas 
    • Ahorro de costes 2.600 € (costes de personal) 
    • Ahorro en número de desplazamientos 1 desplazamiento semana 
    • Reducción de costes operativos 5% € (objetivo) 
    • Incremento de la efectividad  30% 
    • Velocidad en acceso a la info, en segundos. 15 segundos delante del PC 
    • Rapidez de configuración de paneles configurables 1 hora 

Muchísimas gracias Markel por compartirnos vuestra experiencia y por contar con nosotros para ofrecer un servicio de máxima calidad a vuestros clientes.

¿Y tú? ¿Quieres contarnos tu proyecto de digitalización?