@unpublished{upm9869,
           title = {Investigaci{\'o}n sobre metodolog{\'i}as para el control de depuradoras},
            year = {2002},
          author = {Arturo Trapote Jaume},
          school = {Caminos},
             url = {https://oa.upm.es/9869/},
        abstract = {En la presente Tesis Doctoral se lleva a cabo una investigaci{\'o}n sobre metodolog{\'i}as para el control de depuradoras biol{\'o}gicas urbanas, con el objetivo de obtener alternativas a las mismas o introducir variaciones que supongan una mejora de los procedimientos habituales. Con car{\'a}cter preliminar, se ha realizado un estudio sobre los sistemas de tratamiento existentes en el marco territorial de la Comunidad Valenciana -{\'a}mbito espacial de estudio-, a fin de determinar y centrar la investigaci{\'o}n en las tipolog{\'i}as de tratamiento m{\'a}s generalizadas. De dicho estudio se desprende que el 73\% de las depuradoras biol{\'o}gicas urbanas en servicio gestionadas por la Entidad de Saneamiento de la Generalitat son del tipo de cultivo en suspensi{\'o}n (fangos activos convencional y sus variantes); el 10\% son de diversos sistemas de cultivo fijo (lechos bacterianos, biodiscos y biocilindros); el 12\% tienen sistemas de baj o coste o tecnolog{\'i}as blandas (laguna es y lechos de turbas); y el 5\% restante cuentan {\'u}nicamente con un tratamiento parcial (pretratamiento, decantaci{\'o}n, f{\'i}sicoqu{\'i}mico, etc.). Este estudio preliminar permite constatar que las depuradoras basadas en procesos de
fangos activos son, con mucha diferencia, las mayoritariamente implantadas en el territorio, por lo que este sistema de tratamiento de las aguas residuales urbanas constituye, en consecuencia, el m{\'a}s representativo de cuantos se aplican en el {\'a}mbito espacial de la investigaci{\'o}n. Por otro lado, del an{\'a}lisis de la bibliograf{\'i}a consultada se desprende que las l{\'i}neas de investigaci{\'o}n actuales sobre las metodolog{\'i}as para el control de depuradoras se concentran. Pr{\'a}cticamente de manera exclusiva, en la optimizaci{\'o}n de la operaci{\'o}n de las plantas en sus distintas vertientes: conocimiento en tiempo real del funcionamiento de los procesos, intervenciones de correcci{\'o}n (reducci{\'o}n de los tiempos de reacci{\'o}n), mantenimiento del punto de operaci{\'o}n de la planta (en el que se verifican las condiciones de calidad del efluente con el m{\'i}nimo coste), etc. Sin embargo. la puesta en pr{\'a}ctica de estos procedimientos consume una gran cantidad de recursos y exige grandes inversiones en medios humanos y econ{\'o}micos, que en la mayor parte de los casos no se est{\'a} en condiciones de afrontar. Llegados a este punto, se plantea la investigaci{\'o}n desde la perspectiva del Titular de la instalaci{\'o}n, en el ejercicio de sus funciones de vigilancia peri{\'o}dica y continuada sobre las actividades del Contratista responsable de la explotaci{\'o}n (Explotador) -realizadas dichas fimciones bien directamente, bien a trav{\'e}s de una Asistencia T{\'e}cnica extema (Controlador)-, de manera que con el menor n{\'u}mero de datos disponibles y con un consumo m{\'i}nimo de recursos, se pueda conseguir la m{\'a}xima infomiaci{\'o}n posible sobre el funcionamiento real de la depuradora. Teniendo en cuenta todas estas consideraciones, se ha desarrollado una metodolog{\'i}a para el control de la eficiencia de las unidades de los procesos de fangos activos, estructurado en base a los algoritmos que reproducen los procesos a controlar en la depuradora, esto es, la eliminaci{\'o}n de la contaminaci{\'o}n org{\'a}nica carbonada, la eliminaci{\'o}n de la contaminaci{\'o}n nitrogenada y las necesidades de ox{\'i}geno. Para reproducir estos procesos se han adoptado modelos matem{\'a}ticos anal{\'i}ticos y bases cient{\'i}ficas de la bibliograf{\'i}a, que se han implementado en una hoja de c{\'a}lculo, de manera que cada "hoja" recoge un proceso y el conjunto de hojas (conjunto de procesos) conforma un "libro", que representa a la depuradora a controlar. Posteriormente se ha ejecutado el algoritmo con los datos reales de una planta de fangos activos Convencional en servicio para su verificaci{\'o}n y se ha aplicado a los casos de depuradoras de Aireaci{\'o}n Prolongada y de Doble Etapa, con lo que el modelo se ha probado con sistemas de tratamiento de media, baja y alta carga m{\'u}sica. Los resultados obtenidos demuestran que disponiendo {\'u}nicamente de un cierto n{\'u}mero de datos b{\'a}sicos, es posible obtener una metodolog{\'i}a para el control de las unidades de los procesos de fangos activos, capaz de proporcionar informaci{\'o}n sobre el desarrollo y los resultados de dichos procesos (eficiencia), as{\'i} como elementos de juicio para el an{\'a}lisis y evaluaci{\'o}n de estrategias sobre la mejor manera de realizarlos (optimizaci{\'o}n). Algunos de estos datos b{\'a}sicos son conocidos mediante mediciones u observaciones en la propia planta (caudal influente, caracter{\'i}sticas de la obra civil y de los equipos electromec{\'a}nicos, consumos energ{\'e}ticos, producci{\'o}n de fangos, etc.), otros son f{\'a}cilmente obtenibles mediante instrumentos sencillos o anal{\'i}ticas al alcance de cualquier laboratorio m{\'i}nimamente equipado (temperatura del agua residual, caracterizaci{\'o}n del agua bruta y del agua depurada, etc.) y el resto procede de la literatura especializada (coeficientes estequiom{\'e}tricos y par{\'a}metros biocin{\'e}ticos, fraccionamiento de la materia org{\'a}nica, etc.). En definitiva, se ha establecido una modelizaci{\'o}n para el control cuyos inputs son las variables, constantes y par{\'a}metros necesarios para definir cada proceso y losoutputs o resultados de salida son los par{\'a}metros que pueden considerarse suficientes para el control de la eficiencia de los procesos de
una depuradora de fangos activos. El modelo se caracteriza como "modelo de investigaci{\'o}n", que enfatiza el esquema num{\'e}rico preciso y el uso de ecuaciones m{\'a}s completas, en contraposici{\'o}n a los que se conocen como "modelos comerciales", m{\'a}s interesados en la amigabilidad del entorno gr{\'a}fico, en la facilidad de la entrada de datos y, sobre todo, en que haya un resultado, aunque no se sepa muy bien las bases cient{\'i}ficas y algoritmos matem{\'a}ticos que utilizan ni, en ocasiones, su fiabilidad. Al mismo tiempo, se encuadra dentro de los denominados "modelos tecnol{\'o}gico-operacionales", en cuanto que considera los balances de masas y las cin{\'e}ticas de crecimiento en r{\'e}gimen estacionario, demostrando ser suficientemente v{\'a}lido para el control de la eficiencia del proceso sin necesidad de tener en cuenta las caracter{\'i}sticas din{\'a}micas propias de una depuradora. La metodolog{\'i}a desarrollada es flexible y generalizable, ya que su estructura algor{\'i}tmica posibilita la modelizaci{\'o}n de distintas configuraciones de cultivo en suspensi{\'o}n, simplemente desarrollando e insertando los sub-algor{\'i}tmos correspondientes a los procesos a controlar de la variante que se considere. El car{\'a}cter vers{\'a}til, interactivo y abierto que confiere a esta metodolog{\'i}a su implementaci{\'o}n en una hoja de c{\'a}lculo, permite al Controlador/Operador acceder directamente a ella para modificarla y personalizarla a su conveniencia, tanto en lo que se refiere a la estructura general del "libro" (depuradora) como a sus "hojas" (procesos), por lo que es posible adaptarla a cualquier depuradora, a base de ir variando los par{\'a}metros biocin{\'e}ticos hasta encontrar los que mejor se ajustan a la planta objeto del control. Tiene la ventaja, por tanto, de poder incorporar el conocimiento experto de los controladores y operadores de plantas y de la literatura especializada, as{\'i} como las experiencias adquiridas con la gesti{\'o}n de la planta bajo control, para obtener los patrones de funcionamiento o curvas caracter{\'i}sticas de la planta para distintas temperaturas, periodos de anoxia, etc., haciendo ajustes sucesivos de los par{\'a}metros biocin{\'e}ticos en base al modelo real. 
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