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Tesis de Maestría - UNSA
Trabajo de investigación para optar el Grado de Maestro, 2019-1
Optimización de Dosificación de Coagulantes mediante Redes Neuronales en Plantas de Tratamiento de Agua Potable

Francisco Jose Garcia Peñalvo; José Luis Acuña Guerra; Osbaldo Washington Turpo Gebera

Objetivo

Diseñar un procedimiento para optimizar el Sistema de Dosificación de Coagulantes mediante Redes Neuronales en Plantas de Servicio Urbano de Agua Potable.

Resumen:

La gran mayoría de investigadores, académicos, profesionales, técnicos operadores, ejecutivos industriales, actores del sistema de tratamiento de agua potable, coinciden sus miradas y preocupaciones en el sistema de dosificación de coagulantes; y concuerdan en que su óptimo tratamiento implica mucha responsabilidad. Y, una solución viable, sostenible, conllevaría un gran reto y hazaña. Por lo cual, un equipo humano integrado por varios expertos del rubro y el investigador esbozaron soluciones, dando origen a la presente investigación. Para los involucrados directos del rubro de aguas, es sabido que el manejo con destreza del sistema de dosificación de coagulantes en una planta potabilizadora es fundamental. Siendo así, identificamos la problemática central, el cual se reduce al manejo de la turbidez del agua cruda (agua captada para su tratamiento), que es el considerado como el cuello de botella o de llave maestra. Así surgieron varias investigaciones bastante buenas y valiosas, que revisamos y rescatamos en la presente investigación. Pero, los usuarios, operadores eruditos del agua, aun así necesitan plasmar en planta estos conocimientos, pero sin mayores resultados. Surgió la gran pregunta, como lo hacemos. Nos respondimos, que le falta a estos estudios. Nos dimos con la propuesta que es nuestro objetivo ahora, diseñar un procedimiento ejecutable, replicable, de fácil y sencilla compresión, descrito en el lenguaje del operador. Resultado nuestra hipótesis. Por lo que, formulamos las bases de nuestra investigación, las características de nuestro producto, y la metodología de cómo alcanzamos al objetivo esperados. La turbidez fluctuante, como fenomenología propia de períodos de avenidas (periodo lluvioso), se traduciría en una variable manejable en tiempo real, sin escenarios de incertidumbre en la medida de lo posible; para esto diseñaremos y desarrollaremos un instrumento de gestión estratégica, como procedimiento especializado denominado “Guía de Operación Estratégica”, que es nuestro factor clave e innovador del sistema de tratamiento de aguas y del sistema de dosificación; como herramienta de apoyo decisiva del operador. Las características, cualidades y bondades de este instrumento, deberá ser de fácil, sencilla y a su vez completa en su compresión, ejecución y operación, esto implicará el desarrollo de tablas dinámicas explicitas, producto de la sistematización de la data histórica de planta, sumadas a su evaluación y validación por expertos técnicos de planta de producción; además deberá de contener detalladamente gráficos, curvas, y demás herramientas de mejora continua no dejando de ser completa, integral, escalable y ejecutable. El presente estudio de investigación se desarrollará situacionalmente localizado en el sistema de dosificación de coagulantes de las dos principales plantas de tratamiento de servicio urbano de agua potable de la región Arequipa, como marco de alcance de nuestro estudio. Finalmente, el estudio contempla las razones, la justificación, su importancia y beneficios del estudio, siendo sus mayores beneficios el optimizar el sistema de dosificación de coagulantes, el cual redundará indirectamente en optimizar los costos, mejores tiempos de respuesta y una mejor atención al usuario final otorgando calidad de vida. Además lograremos articular la Academia – Investigador – Empresa y/o Industria.

Palabras clave

Dosificación AND Coagulantes AND “Redes Neuronales” AND “Agua Potable”.

Problema central

La problemática central identificada es: la turbidez fluctuante del agua cruda sobre todo en período de avenida (período lluvioso) que generan incertidumbre en los operadores del sistema de dosificación de coagulantes en las plantas de tratamiento de agua potable. Mismas que la debemos comprender, que la turbidez se traduce en nuestra variable madre de nuestro estudio, por ser el parámetro fluctuante que hace de nuestros operadores puedan volcar toda su expertis para las diferentes calidades y características de aguas crudas a ser tratadas. A nivel internacional, nacional y regional es apreciable ver diversas investigaciones centradas sus atenciones, miradas, enfoques y preocupaciones en el tema de dosificación de coagulantes y en como contribuir en los mismos. Para nuestro caso, este se centra en que no contamos con herramientas o instrumentos de gestión y de operación que nos apoyen en tiempo real y contribuyan efectivamente para contrarrestar los niveles fluctuantes de turbidez de las aguas crudas (expresados en NTUs), sobre todo en período de avenidas (en época de lluvias); esta fenomenología en muchos casos generan subidas bruscas de turbidez ocasionando en algunos casos paradas de planta y caos, si es que el operador no es erudito, generándose los cortes de agua potable en perjuicio de la ciudadanía, que es nuestro estándar mínimo de calidad de vida. Sumado a estos el escaso monitoreo de las aguas de manera articulada y ordenada, y el desconocimiento de diversas tecnologías y conocimientos dispersos que no los coadyuvan en tamaña responsabilidad social empresarial hacia sus usuarios. Por lo cual se requiere de un estándar, herramienta, o cual fuese que los coadyuve en la labor de dosificación optima y oportuna del coagulante en escenarios diversos. FORMULACIÓN INTERROGATIVA. ¿Cómo optimizar el Sistema de Dosificación de Coagulantes en Plantas de Servicio Urbano de Agua Potable?

Hipótesis planteada

“Implementando el Procedimiento del Sistema de Dosificación de Coagulantes mediante Redes Neuronales en una Planta de Servicio Urbano de Agua Potable, se optimizará la productividad”.

Resultados esperados

- Elaborar y diseñar el estudio científico (1 Artículo Científico).
- Visibilidad Mundial del trabajo de Investigación Científica, en una Revista especializada y pueda ser citado como conocimiento referente de índice H mayor en Scopus.
- Graduarse de Maestro en Ing. de Proyectos (1), con mención en Gerencia de Proyectos en la FIPS – UNSA.
- 1 Ponencia de nivel internacional.

Impactos esperados

Los impactos esperados en nuestra investigación científica lo abordaremos desde las ópticas el económico, el social y el académico.
Impacto desde el punto de vista Económico:
La presente investigación tendrá impacto regional, porque es de necesidad regional, imprescindible e inmediata la optimización de coagulantes en planta de tratamiento de agua potable, que nos permitirá minimizar los consumos y costes de insumos de los coagulantes, sobre todo en periodos de avenidas y turbidez fluctuantes.
Impactara económicamente en la ciudadanía que pagan por un buen servicio, sobre todo en período de avenidas (período lluvioso).
Se provee impactar con la investigación de manera clara y sencilla con un instrumento de gestión operativa desarrollado en el lenguaje del operador, haciendo fácil su aplicación y puesta en marcha que conlleva a mejores resultados, optimizando costes operativos.
Y finalmente, impactará económicamente, porque nos ayudará a resolver la problemática identificada optimizando costos productivos, pero además contribuirá en estandarizar el comportamiento humano en el sistema integral de dosificación de coagulantes, con el desarrollo del procedimiento propuesto.
Impacto desde el punto de vista Social:
Impactará socialmente porque este resolvería la problemática de los operadores de planta (el hombre) que en situaciones de incertidumbre (con turbidez fluctuante y diferentes calidades de agua entre otros) generan un estrés laboral, decisiones de no las más optimas u apropiadas por carencia de herramientas, pericia, expertis, que los guíen en su comportamiento humano en una buena toma de decisiones.
Respaldará al trabajador, fortaleciéndolo frente a escenarios de turbidez fluctuante o no, con un procedimiento estandarizado, mejorando sus capacidades de respuesta socialmente hablando en su entorno de servicio.
Enriquecerá cognoscitivamente con experiencia nueva que enriquezca su yo personal y expertis en beneficio de su sociedad.
Contaremos como impacto positivo, contando con agua tratada óptimamente e ininterrumpidamente en lo posible. Siendo nuestros beneficiarios directos de nuestro estudio, la planta de tratamiento de agua potable y de manera indirecta la ciudadanía en general.
Se provee cambiar con la investigación de manera clara y sencilla, el abordar un problema social que tiene matices operativas, de gestión, de instrumentación, de conocimiento entre otros, con un instrumento de gestión operativa estratégica propuesto.
Y finalmente, socialmente hablando, este ayudará a resolver la problemática identificada optimizando la atención al usuario final.
Impacto Académico:
Impactará significativamente, porque académicamente enriqueceremos el conocimiento plasmándolo en un procedimiento de gestión como guía de operación estratégica, instrumento extraído del mundo de la seguridad que se usa de manera empírica y que nosotros lo presentamos académicamente como una alternativa de respuesta a la problemática identificada a nivel industrial y académica.
La investigación nos servirá, también para validar conceptos, juicios, premisas, conclusiones académicos científicos actualizados, rescatándolos sus valiosos aportes en beneficio nuestro, como información de respaldo para plantear nuestra hipótesis que nos conlleve a resolver la problemática de manera clara sencilla y completa.
Los aportes de esta nueva investigación, serán generar nuevo conocimiento aplicado empíricamente en el mundo de la seguridad y ahora plasmados en un instrumento de gestión estratégica a nivel industrial, y marco referente académicamente hablando, para replicarse en otras plantas de tratamiento con características similares a las estudiadas.
Los beneficios de este trabajo de investigación, desde la óptica académica es contribuir en articular la academia, la empresa, la industria, es decir pretendemos sumar fuerzas en que la investigación conlleve a la puesta en marcha directa en el mundo industrial y/o empresarial, desde la investigación.