Del 28 de marzo al 2 de abril, la Asociación Internacional del Agua (IWA) organiza su 17.ª Conferencia de vanguardia sobre tecnologías de agua y aguas residuales, también conocido como LET2022. estaré hablando de Implementación de Pure Water San Diego de un gemelo digital para mejorar la comprensión del sistema y respaldar la puesta en marcha durante la sesión “Tecnologías Emergentes para el Agua Digital”.
El Proyecto Agua Pura San Diego
La ciudad de San Diego se encuentra en las etapas iniciales de implementación del Programa Agua Pura San Diego, que cuando se complete en 2035, suministrará al menos el 40 por ciento del agua potable de la Ciudad. La Fase 1 de este programa incluye varias instalaciones: (1) Estación de bombeo Morena, (2) Planta de recuperación de agua (WRP) de North City, (3) Instalación de agua pura (PWF) de North City, (4) Embalse de Miramar y (5) Planta de Tratamiento de Agua de Miramar y 11 proyectos diferentes que permitirán a la Ciudad tratar y limpiar agua reciclada para producir 30 millones de galones por día (MGD) de agua purificada de alta calidad. Este recurso hídrico de última generación reducirá la dependencia de San Diego del agua importada.
A continuación se muestra un esquema del sistema Pure Water. Para que el sistema Pure Water funcione según lo planeado, todos los elementos del programa deben coordinarse a través de una estrategia de control compleja e integrada. Se utilizó un gemelo digital en la fase de diseño del proyecto para comprender mejor cómo funcionará el sistema completo. Mi presentación presenta esta aplicación única de un gemelo digital y destaca el valor que proporcionó al programa Pure Water.
Implementando el Gemelo Digital
Se desarrolló un modelo de gemelo digital tanto para la planta de recuperación de agua de North City (WRP) como para la instalación de agua pura de North City (PWF) y funciona en la plataforma de modelado ExtendSIM™, que es un entorno de simulación dinámica de código abierto.
Se desarrolló una biblioteca de bloques hidráulicos para simular con precisión el movimiento del agua a través de sistemas de flujo presurizados (bombas, tuberías, válvulas) y de gravedad (canales, vertederos, tanques), lo que permite modelar plantas de tratamiento completas. Se desarrolló una biblioteca separada de bloques de controles para simular estrategias típicas de control de procesos de tratamiento, incluidos bloques de funciones y controladores PID. Juntas, estas bibliotecas permiten modelar el sistema tal como funcionará en el futuro y probar varias estrategias de control en una variedad de escenarios. Una ejecución de modelo típica simula un período de 24 horas en aproximadamente 20 minutos de tiempo de modelo, lo que permite la evaluación y optimización de diferentes estrategias operativas.
Nuestra razón principal para desarrollar un gemelo digital fue crear una estrategia de control integrado para el sistema Pure Water. Esto es intrínsecamente desafiante ya que los flujos afluentes de WRP siguen un patrón diurno típico (los patrones de flujo diurno en las estaciones de bombeo del sistema de recolección se muestran en la Figura 1.1), pero el PWF requiere un flujo constante para que el sistema de ósmosis inversa funcione bien. La ecualización de efluentes primarios se diseñó como parte de las actualizaciones de WRP para atenuar los flujos. El gemelo digital se utilizó para desarrollar una estrategia de control que se adapta a una variedad de perfiles de flujo de afluentes y proporciona un flujo de efluentes constante.
El gemelo digital también se usó para rastrear la calidad del agua a través del sistema PWF y WRP donde era relevante para el control del proceso. En particular, existe un límite de sólidos disueltos totales (TDS) para varios de los usuarios de agua no potable y, en ocasiones, el efluente de PWF, que ha pasado por ósmosis inversa, se mezclará con el efluente de WRP para satisfacer las demandas de TDS de estos usuarios. . Este, entre otros criterios de calidad del agua, se incluyó en el modelo para comprender mejor el rendimiento del sistema en una variedad de escenarios operativos.
Conclusión
Los gemelos digitales se están volviendo más comunes en el sector del agua a medida que la industria lucha con sistemas cada vez más complejos y una fuerza laboral operativa que envejece. Con el aumento de analizadores en línea en las instalaciones, ahora tenemos la oportunidad de comprender mejor el funcionamiento del sistema mediante la evaluación de datos históricos. Con el desarrollo de gemelos digitales, tenemos simulaciones realistas de la operación futura de la planta, así como la calibración de las instalaciones existentes utilizando los datos recopilados. La aplicación de gemelos digitales proporciona un valor significativo para sistemas complejos. Espero poder compartir cómo este proyecto demuestra una aplicación única de gemelos digitales que reduce el riesgo al mejorar la comprensión del sistema y el valor que aportó al proyecto Pure Water.
Obtenga más información sobre la conferencia IWA LET: iwa-let.org
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