Automatització serveis municipals

Automatització i Control

de Serveis Municipals

TITULACIÓ: Enginyeria en Automàtica i Electrònica Industrial

AUTOR: Sandra Rodríguez Mir. DIRECTOR: Lluís Massagués Vidal.

DATA: Setembre 2007.

Automatització i Control de Serveis Municipals

Índex General


Índex General

1 Introducció..................................................................................................2

1.1 Objecte del Projecte......................................................................................... 2

1.2 Titular............................................................................................................... 3

1.3 Antecedents....................................................................................................... 3

2 Balanços d’aigua........................................................................................ 4

2.1 Introducció........................................................................................................4

2.2 Tipus de Xarxes................................................................................................ 4

2.3 Balanços negatius d’aigua en les xarxes d’alta..............................................5

2.4 Balanços negatius d’aigua en les xarxes de baixa......................................... 5

2.4.1 Fuites.................................................................................................. 5

2.4.2 Consums no-controlats...................................................................... 5

2.4.3 Subcomptatge..................................................................................... 6

2.5 La situació a Catalunya................................................................................... 6

2.6 Línies de millora en xarxes eficients: la sectorització................................... 7

2.7 Línies de millora en xarxes poc eficients: control i planificació.................. 7

3 Constitució de la Xarxa de Conducció d’Abastament d’Aigua

Potable......................................................................................................... 8

3.1 Introducció........................................................................................................8

3.2 Canonades......................................................................................................... 8

3.2.1 Condicions que han d’acomplir les canonades................................ 9

3.2.2 Accions i Efectes en les canonades................................................... 9

3.2.3 Materials utilitzats en les canonades.............................................. 10

3.3 Vàlvules........................................................................................................... 13

3.3.1 Vàlvules d’Aïllament....................................................................... 13

3.3.2 Vàlvules de Control......................................................................... 15

3.4 Torres de Pressió............................................................................................ 19


4 Xarxes de Distribució Urbana................................................................ 20

4.1 Dipòsits............................................................................................................ 20

4.1.1 Dipòsit de Reserva........................................................................... 20

4.1.2 Dipòsits de Compensació................................................................. 21

4.1.3 Dipòsits de Regulació de Pressió.....................................................21

4.2 Artèries............................................................................................................22

4.3 Sistemes de Distribució.................................................................................. 23

4.3.1 Xarxa de Distribució Oberta o Ramificada.................................... 23

4.3.2 Xarxa de Distribució Tancada o Mallada...................................... 24

4.3.3 Xarxa de Distribució Mixta............................................................. 25

4.4 Punts de Presa................................................................................................ 26

4.4.1 Boques de Reg................................................................................. 26

4.4.2 Boques d’Incendi............................................................................. 26

4.4.3 Fonts Públiques............................................................................... 27

4.5 Condicions que ha d’acomplir la Xarxa d’Abastament............................. 27

5 Sectorització de Xarxes d’Abastament d’Aigua....................................28

5.1 Resum.............................................................................................................. 28

5.2 Introducció......................................................................................................28

5.3 Objectius de la Sectorització......................................................................... 28

5.4 Aspectes Generals a considerar en la Sectorització.................................... 30

5.4.1 Disseny i Implantació...................................................................... 30

5.4.2 Obra Civil i Instrumentació............................................................ 30

5.4.3 Centre de Gestió de Sectors............................................................. 31

6 Sistemes de Telegestió per a Xarxes Públiques d’Abastament

d’Aigües.....................................................................................................34

6.1 Evolució dels Sistemes de Telegestió............................................................ 34

6.2 Requisits base a acomplir pels Sistemes de Telegestió............................... 36


7 Comunicacions..........................................................................................37

7.1 Comunicació sèrie.......................................................................................... 37

7.1.1 Tipus de transmissió........................................................................ 37

7.1.2 Problemes de transmissió per cable................................................ 38

7.1.3 Generalitats de la comunicació sèrie.............................................. 38

7.1.4 Estàndards de comunicació sèrie.................................................... 38

7.1.5 Taula comparativa........................................................................... 39

7.1.6 Transmissió sèrie RS-232................................................................ 39



7.1.9 Transmissió analògica 4-20 mA......................................................40

8 Busos de camp.......................................................................................... 41

8.1 Busos de camp en el control de processos industrials................................. 41

8.2 Avantatges dels busos de camp..................................................................... 41

8.3 Busos de camp existents.................................................................................42

8.3.1 Busos d’alta velocitat i baixa funcionalitat.....................................42

8.3.2 Busos d’alta velocitat i funcionalitat mitjana................................. 42

8.3.3 Busos d’altes prestacions.................................................................42

8.3.4 Busos per àrees de seguretat intrínseca.......................................... 43

8.4 Alguns Busos Estandaritzats......................................................................... 43

8.4.1 Profibus............................................................................................ 43

8.4.2 INTERBUS...................................................................................... 44

8.4.3 DeviceNet......................................................................................... 44

8.4.4 Foundation Fieldbus....................................................................... 44

8.4.5 FIP-WorldFIP................................................................................. 44

8.4.6 Lonworks.......................................................................................... 45

8.4.7 SDS................................................................................................... 45

8.4.8 CANOpen......................................................................................... 45

8.4.9 Industrial Ethernet.......................................................................... 45

8.4.10 ASI................................................................................................... 45

8.4.11 BITBUS........................................................................................... 46

8.4.12 ARCNet............................................................................................ 46


8.4.13 ControlNet....................................................................................... 46

8.4.14 HART............................................................................................... 46

8.4.15 MODBUS......................................................................................... 46

9 Fibra Òptica............................................................................................. 49

9.1 Introducció..................................................................................................... 49

9.2 Aplicacions...................................................................................................... 49

9.2.1 Comunicacions amb fibra òptica.................................................... 49

9.2.2 Sensors de fibra òptica.................................................................... 49

9.3 Característiques............................................................................................. 49

9.3.1 Principi de Funcionament.............................................................. 50

9.3.2 Avantatges........................................................................................ 50

9.3.3 Desavantatges.................................................................................. 50

9.4 Tipus de Fibra Òptica.................................................................................... 51

9.4.1 Fibra Multimode.............................................................................. 51

9.4.2 Fibra Monomode............................................................................. 52

10 Antenes i Radiofreqüència...................................................................... 53

10.1 Introducció......................................................................................................53

10.2 Antenes............................................................................................................ 53

10.2.1 Característiques de les Antenes.......................................................53

10.2.2 Tipus d’Antenes............................................................................... 54

10.3 Radiofreqüència............................................................................................. 55

11 Possibles tipus de comunicacions entre el centre de control i centres de

controls secundaris.................................................................................. 57

11.1 LAN................................................................................................................. 57

11.1.1 Característiques............................................................................... 57

11.1.2 Topologia de la Xarxa..................................................................... 57

11.2 WAN................................................................................................................ 58

11.2.1 Característiques................................................................................59

11.2.2 Topologia dels Routers.................................................................... 59


11.3 RDSI................................................................................................................ 61

11.3.1 Principis de la RDSI........................................................................ 61

11.3.2 Canals RDSI.................................................................................... 61

11.4 RTC................................................................................................................. 62

11.5 VSAT............................................................................................................... 63

11.5.1 Característiques............................................................................... 63

12 Introducció a l’SCADA............................................................................64

13 Sectorització de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable a Els

Pallaresos.................................................................................................. 66

13.1 La Implantació a la Xarxa d’Abastament d’Aigua a Els Pallaresos......... 66

13.1.1 Disseny............................................................................................. 66

13.1.2 Obra Civil, Instrumentació i Comunicacions................................ 66

13.1.3 Explotació........................................................................................ 74

13.1.4 Anàlisi de dades............................................................................... 75

14 Sistema de Supervisió, Control i Telecomandament dels dipòsits i

captacions de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable a Els

Pallaresos.................................................................................................. 77

14.1 Resum.............................................................................................................. 77

14.2 Introducció..................................................................................................... 77

14.3 Objecte i Abast............................................................................................... 79

14.4 Situació Actual................................................................................................79

14.4.1 Esquema General............................................................................ 79

14.4.2 Descripció de les Instal.lacions....................................................... 80

14.5 Solució Tecnològica Proposada.....................................................................81

14.5.1 Centre de Control............................................................................ 82

14.5.2 Estacions Remotes........................................................................... 87

14.5.3 Estudi de Comunicacions................................................................ 95

14.6 Unitats de Control i Estructura del Sistema............................................... 96

14.7 Pla d’Implantació........................................................................................... 99


14.7.1 Fase I. Muntatge en taller d’ER i recopilació de materials......... 100

14.7.2 Fase II. Instal.lació i posada en marxa de les Estacions............. 100

14.7.3 Fase III. Instal.lació i posada en marxa del Centre de Control.. 100

14.8 Conclusions................................................................................................... 101

15 Plànols..................................................................................................... 103

16 Pressupost............................................................................................... 120

17 Bibliografia............................................................................................. 142


1

Memòria Descriptiva


2

Memòria Descriptiva 1 Introducció Com a serveis municipals s’entén la recollida d’escombraries, el subministrament d’electricitat, o d’aigua entre d’altres. L’escassetat d’aigua i els problemes derivats que aquest fet provoca en el seu abastament són els factors pels quals s’ha decidit centrar aquest projecte en l’automatització i control d’una Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable. L’aigua és un recurs vital per a la subsistència que cal gestionar acuradament en tots els aspectes i especialment en el de salut pública. L’augment de la població i els canvis d’hàbits entre d’altres factors en fan créixer la demanda i exigeixen la màxima qualitat dels recursos utilitzats i una total garantia del servei. Cal, doncs, una gestió eficaç i professionalitzada per a disposar d’un abastament d’aigua de qualitat, amb l’aplicació de la tecnologia més avançada. Els sistemes d’abastament d’aigua potable presenten un elevat nombre de paràmetres de funcionament que han d’ajustar-se a valors adequats per tal de permetre una explotació racional del procés amb l’objectiu d’aconseguir reduir els costos associats possibilitant, alhora, el subministrament d’aigua a tots els abonats al servei en condicions adequades de cabal i de pressió. Es requereix, per tant, una supervisió periòdica, o preferiblement continua, de l’estat i règim del sistema d’explotació. Dades com els consums instantanis de les canalitzacions de distribució principals, pressions instantànies de subministrament, nivells del pous de captació o consums d’energia elèctrica ofereixen amb el seu enregistrament dades estadístiques o reveladores sobre la tendència evolutiva dels mateixos i la seva interrelació amb altres processos. Degut a la dispersió geogràfica del sistema, les mesures i actuacions per a la millora de l’explotació només poden efectuar-se mitjançant un sistema de Telegestió. 1.1 Objecte del Projecte Un dels objectius per tal d’aconseguir un elevat grau d’eficiència ha de ser la reducció de les pèrdues i l’augment del rendiment en les xarxes d’abastament. Per tant, una de les opcions per tal de poder estudiar-les i analitzar-les és la sectorització, que consisteix en subdividir la xarxa d’abastament d’aigua potable a Els Pallaresos i part del Catllar en zones més petites, amb totes les entrades i sortides controlades i realitzar-ne el seu control. L’altre objectiu del present document és realitzar un estudi complet del Sistema de Telecomandament i Telecontrol a implantar als Pallaresos i part del Catllar per optimitzar la gestió i els recursos hídrics corresponents als dipòsits i les captacions que conformen la xarxa d’Abastament d’Aigua Potable.


3

1.2 Titular El titular del present projecte és el Departament d’Enginyeria Electrònica, Elèctrica i

Automàtica (DEEEA), situat a l’Avinguda Països Catalans nº 26 a Sant Pere i Sant Pau, Tarragona. El director del projecte és el Dr. Lluís Massagués Vidal.

1.3 Antecedents El terme municipal dels Pallaresos es troba situat al marge esquerra del riu Francolí, amb una superfície de 5,53 km2, a uns 120 m sobre el nivell del mar. L'any 2005 comptava amb 3.144 habitants, població que no para de créixer a causa de l'augment d'urbanitzacions i zones residencials. Actualment, els Pallaresos s'ha convertit en una ciutat dormitori de Tarragona, ja que es troba a només 6 km d'aquesta ciutat.

Entitat de població Habitants

Hostalets, els 668

Jardins Imperi 1432

Pallaresos, els 766

Pallaresos-Park 278

Aquestes zones residencials constitueixen més del doble del total de la població del municipi i com es pot observar en l'evolució demogràfica dels Pallaresos des de 1900, ha multiplicat gairebé per deu la població de 1981.

Any 1900 1930 1950 1960 1981 1991 1996 2000 2005

Nombre d’habitants

378 387 352 348 365 668 2179 2537 3144

A causa del constant creixement del municipi es planteja la necessitat d’emprendre la instal·lació d’un Sistema de Telecomandament i Telecontrol per tal de realitzar un seguiment exhaustiu de supervisió i control de les instal·lacions d’Abastament d’Aigua Potable existents, a més d’una sectorització de la xarxa. A causa de la proximitat geogràfica d’Els Pallaresos i d’El Catllar, l’empresa que explota les instal·lacions d’abastament d’aigua potable ho fa conjuntament a partir de la mateixa xarxa a Els Pallaresos i a algunes urbanitzacions pertanyents a El Catllar. Per aquesta raó, el projecte es desenvolupa en ambdues poblacions.


4

2 Balanços d’aigua 2.1 Introducció Els balanços negatius d’aigua en les xarxes d’abastament són sovint objecte de l’atenció mediàtica, i encara més en períodes de sequera. Aquest interès, però, topa sovint amb una informació molt tècnica, parcial i difícil d’interpretar. Tot plegat pot dur a equívocs i a titulars erronis del tipus “El 25 % de l’aigua es perd a les canonades”. 2.2 Tipus de Xarxes Quan es parla de l’eficiència de les xarxes d’abastament cal distingir, en primer lloc, entre el que anomenem xarxes en alta i xarxes en baixa. En aquest informe anomenem xarxes en alta les que no venen aigua directament als abonats, sinó a altres gestors, en general municipals. Són xarxes en alta, per exemple, la d’Aigües Ter-Llobregat, la del Consorci d’Aigües de Tarragona, i la del Consorci de la Costa Brava. Anomenem xarxes en baixa, en canvi, les que distribueixen aigua als abonats d’una població. La següent imatge és un esquema gràfic simple del que és l’abastament en alta (en vermell).

Figura 1. Esquema gràfic simple d’un abastament en alta.


5

2.3 Balanços negatius d’aigua en les xarxes d’alta En una xarxa en alta, en general, és relativament senzill determinar les pèrdues d’aigua, ja que les sortides són limitades (de l’ordre de desenes o, com a molt, centenars), i disposen sempre de comptadors. Les pèrdues reals es poden obtenir, per tant, comparant l’aigua posada en xarxa amb la suma de l’aigua facturada en cada una de les sortides del sistema. En aquestes xarxes, les “pèrdues” d’aigua són realment fuites i usos d’explotació no mesurats, ja que no es permeten altres usos no controlats i la mesura dels cabals a les sortides es poden realitzar amb bona precisió. Les “pèrdues” d’aigua en els principals sistemes en alta a Catalunya estan en l’interval del 2 % al 6 %, depenent, entre d’altres factors, de l’antiguitat de cada xarxa. 2.4 Balanços negatius d’aigua en les xarxes de baixa Els balanços negatius d’aigua en baixa són de més magnitud i de més difícil quantificació. El nombre de sortides que cal controlar, en aquest cas, és molt superior i, per tant, els errors d’enregistrament també augmenten. El concepte més àmpliament utilitzat per avaluar l’eficiència d’un sistema d’abastament d’aigua en baixa és el rendiment. Aquest indicador es defineix com el quocient entre el volum total d’aigua enregistrat als comptadors dels clients i el volum d’aigua lliurat a la xarxa. En un sistema que assolís un rendiment del 100 %, el volum d’aigua introduït a la xarxa coincidiria exactament amb la suma dels volums d’aigua enregistrats als comptadors. Aquest nivell d’exactitud, però, és impossible d’obtenir en la pràctica, i els rendiments dels sistemes d’abastament d’aigua mai no assoleixen aquest màxim. El que sí que poden assolir és un rendiment òptim que inclogui conceptes econòmics, de servei al client, i mediambientals. Així, per exemple, una xarxa d’abastament d’aigua amb un rendiment típic del 75 % té unes “pèrdues” d’aigua del 25 % que es podrien repartir de la manera següent: 2.4.1 Fuites (8 %) Una part de l’aigua que s’introdueix en la xarxa es perd abans d’arribar al seu usuari final. La raó és que les xarxes de pressió no són mai perfectament estanques, i tenen diversos punts febles (juntes, sortides de les escomeses...) que deixen escapar un cert volum d’aigua. Un determinat percentatge de fuites és inevitable. Si bé aquest valor de fuites mínimes depèn de cada servei d’abastament, es sol acceptar com a estimació general que les fuites d’aigua no es poden reduir per sota del 3 o el 4 %. 2.4.2 Consums no controlats (2 %) No tota l’aigua que surt de la xarxa passa per un comptador. Alguns consums no es controlen, sigui per la impossibilitat física de mesurar-los, sigui per desconeixement. Alguns consums no controlats habituals són els que es fan servir per apagar incendis, per netejar els dipòsits i les xarxes de clavegueram i, de vegades, també una part dels que s’utilitzen per a usos públics mesurables, com ara el reg de jardins.


6

2.4.3 Subcomptatge (15 %) El subcomptatge d’aigua és potser el concepte menys intuïtiu dels que componen les pèrdues. Prové del fet que els comptadors d’aigua no mesuren exactament els volums d’aigua que hi passen per dins i, en especial, tenen un llindar de sensibilitat que fa que no comencin a marcar fins que els cabals sobrepassen uns valors mínims (característics del tipus de comptadors utilitzats i del seu manteniment). Per tant, una part del consum d’aigua de l’abonat no queda enregistrada. Aquests volums són, sobretot, petites pèrdues a l’interior de l’habitatge (aixetes que degoten, cisternes que perden una mica...). També cal afegir-hi els desajusts relatius a les lectures (errors, absències, estimacions). El subcomptatge té una importància relativa més gran com més nombrosos són els subministraments de què disposa la xarxa.

Figura 2. Subcomptatge de comptadors sobre el volum real subministrat.

Per tant, quan diem que una xarxa té unes “pèrdues” d’aigua del 25 %, no volem dir que necessàriament el 25 % de l’aigua es perdi realment en forma de fuites. El terme “pèrdues d’aigua”, com veiem, indueix a equívocs. És per això que la major part dels tècnics pensen que aquest terme no s’hauria de fer servir i, en el seu lloc, caldria dir “aigua no enregistrada”, terme similar al que s’utilitza en anglès (unaccounted-for water o UFW). 2.5 La situació a Catalunya De l’anàlisi de la informació procedent de la Comissió de Preus, i també de les entrevistes realitzades durant la redacció del Pla sectorial d’abastament d’aigua a Catalunya, es pot estimar que el rendiment mitjà de les xarxes de distribució d’aigua a Catalunya està a l’entorn del 75 %. Aquest valor és una mitjana ponderada, en què les grans poblacions (amb rendiments usualment millors) tenen més pes. Aquest rendiment mitjà pot qualificar-se d’acceptable, si bé es pot millorar. Normalment s’accepta com a rendiment òptim el que se situa entorn del 85 %, si bé existeixen al nostre país alguns serveis encara més eficients.


7

Val a dir que, això no obstant, la comparació entre diferents serveis no pot fer-se sense analitzar-los detalladament, ja que el rendiment depèn de molts factors que canvien d’un servei a un altre: estacionalitat dels consums, dispersió o concentració dels abonats, i altimetria de la xarxa. Per tant, el rendiment es pot utilitzar només com un primer indicador, de caire general, de l’eficiència d’un servei d’abastament d’aigua. La situació a les petites poblacions, en general, és força pitjor que el que apunten aquests valors mitjans. Per començar, hi ha un dèficit molt important en el control dels cabals introduïts a la xarxa: en més del 40 % d’aquests nuclis, els cabals no es mesuren, cosa que impossibilita que el gestor, normalment el mateix ajuntament, pugui avaluar el rendiment i l’eficiència de la xarxa d’abastament. D’altra banda, els rendiments dolents no són extraordinaris: una de cada cinc xarxes analitzades en el Pla sectorial d’abastament presentava un rendiment inferior al 60 %. Aquesta situació desfavorable en els petits municipis no queda gaire reflectida en el còmput global, atès que la seva baixa població té molt poc pes en les mitjanes ponderades. No obstant això, representen una realitat territorialment molt estesa i que té repercussions econòmiques importants, ja que pot induir costos innecessaris d’inversió en infraestructures d’abastament en alta. 2.6 Línies de millora en xarxes eficients: la sectorització La sectorització d’una xarxa de distribució d’aigua permet millorar l’eficiència d’una xarxa que ja està ben gestionada. Aquesta metodologia consisteix en la divisió de la xarxa en sectors, amb entrades controlades. D’aquesta manera, el rendiment es pot obtenir amb més detall, les tasques de manteniment i de reposició es poden programar amb més eficàcia, i les fuites es poden detectar abans. La sectorització s’ha desenvolupat ja, per exemple, a Barcelona, Mataró i Reus. A Barcelona s’espera que la sectorització permeti reduir les fuites d’aigua en un 3 o un 4 %. El Pla sectorial d’abastament estima que la sectorització en el conjunt de Catalunya pot suposar una millora del rendiment mitjà del 75 % actual fins a un 78 %. 2.7 Línies de millora en xarxes poc eficients: control i planificació Dues mesures imprescindibles per millorar el servei en una xarxa d’abastament d’aigua poc eficient són la instal·lació de comptadors (en alta i en baixa) i la redacció d’un pla director del servei. El Pla sectorial d’abastament preveu que, de manera progressiva, aquests dos elements siguin considerats imprescindibles per a la concessió d’ajuts a la inversió als municipis. Com a primera mesura, l’Agència Catalana de l’Aigua preveu l’aprovació d’una ordre de subvencions per a la redacció de plans directors en municipis de menys de 5.000 habitants.


8

3 Constitució de la Xarxa de Conducció d’Abastament d’Aigua Potable 3.1 Introducció Bàsicament la xarxa de conducció està formada per dos elements substancials:

• Les canonades que constitueixen la veritable xarxa amb tots els seus elements especials i unions o juntes.

• Els accessoris especials constituïts per les vàlvules, torres de pressió,... que són

indispensables per la regulació i funcionament de la instal·lació. Elements de la xarxa de conducció:

• Canonades:

o De fundició.

o D’acer.

o De fibrociment.

o De formigó.

o De plàstic.

• Vàlvules:

o D’aïllament.

De comporta.

De papallona.

o De Control.

Reductores de Pressió.

Mantenidores de Pressió.

De Control de Cabal.

D’alçada.

De pressió de seguretat.

• Torres de pressió.

3.2 Canonades Les canonades constitueixen els elements successius que convenientment units entre si formen un conducte tancat i aïllat de l’exterior, que permet el transport de l’aigua i forma la xarxa de conducció.


9

3.2.1 Condicions que han d’acomplir les canonades Els tubs emprats en la xarxa de conducció d’aigües han d’acomplir uns requisits mínims que es poden resumir en els següents:

• La superfície interior ha de ser llisa, essent questa característica la que denota la qualitat hidràulica del tub.

• Els espessors han de ser regulars i uniformes en tot el tram del tub. • Han de ser totalment impermeables, mantenint aquesta característica inalterable

amb el temps i l’ús. • Els materials que integren els tubs han de permetre i tolerar les impureses que

puguin contenir les aigües. • Les juntes d’unió de cada tram han de ser estancades i els seus materials duraders. • Les peces especials de cada tub han de ser de les mateixes característiques que els

trams rectes dels tubs, i per a un mateix diàmetre nominal i pressió normalitzada rigorosament intercanviables.

• Tots els element de la canonada han de dur les marques distintives següents: marca

de fàbrica, diàmetre nominal i pressió de treball, i si cal, la identificació de sèrie. • El coeficient de seguretat per trencament, per pressió hidràulica a l’interior serà

mínim de 4. 3.2.2 Accions i Efectes en les canonades Les canonades que constitueixen la xarxa de conducció, una vegada en funcionament es troben sotmeses a una sèrie d’accions que podem sintetitzar en les següents:

• Els esforços de tracció produïts per la pressió interior, conseqüència de la pressió normal de treball, i les pressions que originen els cops d’ariet.

• La corrosió interna i extern. La primera com a conseqüència dels components de

l’aigua als materials de les canonades, bàsicament a l’excés d’acidesa que ataca als tubs metàl·lics i els excessos de sulfats que ataquen a les canonades que porten el ciment com a matèria prima. La corrosió externa, produïda per les corrents tel·lúriques en els sòls heterogenis i l’agressivitat e les terres que cobreixen la canonada en la rasa, si van enterrades, o l’agressivitat de la intempèrie si van a l’aire.

• Les incrustacions o dipòsits de les sals minerals que contenen les aigües sobre la

superfície interior de les canonades, que a vegades arriben a obstruir les canonades, essent molt més enèrgica la seva acció en augmentar la temperatura de l’aigua.


10

• Les temperatures, tant les excessivament altes com les baixes, les primeres que produeixen dil·latació i moviment de la xarxa, que poden originar la pèrdua de la seva hermeticitat, i les segones, que poden provocar gelades que acabarien trencant la canonada (sigui del material que sigui).

3.2.3 Materials utilitzats en les canonades 3.2.3.1 Canonada de fundició

Les millors característiques de la canonada de fundició són la seva resistència mecànica i la seva durabilitat, és trencadís per impacte o cop, no obstant això, té una gran rigidesa, i per tant, és un tub molt resistent a les sobrecàrregues. Aquests tubs es denominen pel seu diàmetre interior o nominal i pel seu espessor, donant també com a característica la pressió nominal i la protecció si la porten. Aquest tipus de canonada suporta molt bé la corrosió, a causa del el elevat percentatge de carboni; en ambients o medis molt agressius, es protegeixen tant interiorment com exteriorment, essent els elements emprats: asfalt, betum, mini, quitrà, resines viníliques o epòxi i ciment; també, a vegades, és necessari realitzar proteccions catòdiques. La única contraindicació és per a aigües molt àcides i en aquest cas és imprescindible la protecció interior; i com tots els productes fèrrics el contacte amb guix humit. 3.2.3.2 Canonada d’acer

És una canonada amb un gran nombre de característiques, resistents sobretot el tipus estirat sense soldadura, amb valors molt superiors als de fundició. No obstant això, no suporta tant bé l’oxidació com la canonada de fundició i per això sempre ha d’estar protegit quan condueix aigües fredes. Es denominen pel seu diàmetre interior en mm, o bé, pel seu diàmetre nominal en polzades, especificant-ne la seva classe si és soldat o sense soldadura i la pressió nominal. Aquesta canonada és molt oxidable i fonamentalment la oxida l’aigua, per tant, és imprescindible emprar-la sempre protegida, essent les seves proteccions més usuals: els galvanitzat, les pintures a base de ploms i quitrans, i quan va enterrada es protegeix exteriorment amb benes betuminoses. Com a contraindicacions, a aquesta canonada, igual que a les de fundició, l’ataquen les aigües àcides i el seu pitjor enemic és el morter de guix i per tant, mai es cobrirà amb aquest element. Al seu lloc, s’utilitzarà el morter de ciment i arena de riu, quan sigui coberta per enfoscats (primera capa de barreja de guix i morter ennegrida amb carbó). Existeix un gran nombre de peces especials que resolen perfectament totes les disposicions d’instal·lació que es precisin.


11

3.2.3.3 Canonada de fibrociment

Aquesta classe de canonada presenta una sèrie d’avantatges i d’inconvenients que s’ha de tenir molt present en la seva utilització. Entre les primeres es pot citar que: és un material bastant homogeni, incombustible i de gran resistència química, tenen un pes molt reduït, considerant-se entre les canonades més lleugeres, és molt treballable i, per això, molt fàcil de mecanitzar, podent-se tallar, llimar, perforar,..., sense problemes, i teòricament, és un material que va augmentant les seves característiques amb el temps (fraguat). Per contra, s’han de tenir presents algunes característiques negatives com poden ser: la seva gran fragilitat (poca resistència a l’impacte), i les seves limitades característiques de resistència mecànica que, a vegades, fa que s’hagi d’utilitzar amb canonades de fundició per a passos de zones de sobrecàrregues externes. És atacable per les aigües selenitoses (igual que el formigó), i han de tenir-se molt en compte les seves limitacions de pressió. Aquestes canonades es denominen pel seu diàmetre interior en mm i per la pressió nominal. És una canonada que té com a característica la seva resistència als agents químics, i per això, normalment, no sol necessitar proteccions especials, no obstant això, es pot protegir en medis molt agressius, amb emulsions bituminoses, asfalts i quitrans, pintures al clorcautxú o bé resines epòxi o viníliques. 3.2.3.4 Canonada de formigó

La característica més important de la canonada de formigó és la seva robustesa i les seves excel·lents característiques mecàniques (amb armadura) de durabilitat, essent una canonada molt apta per a grans cabals, acomodant-se, generalment, tot el procés de fabricació, per a una determinada obra, quan la importància d’aquesta ho requereix, amb el que s’adapten les seves característiques per a un treball determinat. Es denomina pel seu diàmetre interior expressat en mm, i les seves característiques de pressió i de construcció. Generalment, no necessiten cap tipus de protecció, excepte en ambients molt agressius. En aquest cas s’empraran exteriorment emulsions bituminoses, asfalts i quitrans, cautxú, resines epòxi, neoprè o resines viníliques en forma de pintures. La única contraindicació és la incompatibilitat amb les aigües selenitoses, pel que representa d’atac al ciment, encara que això es pot combatre emprant en la seva elaboració ciments resistents a aquestes aigües. 3.2.3.5 Canonada de plàstic

La matèria prima emprada per a la fabricació d’aquestes canonades de plàstic és els clorur de polivinil (PVC) o el polietilè.


12

Les característiques més importants dels tubs de plàstic són les següents:

• És una canonada molt lleugera (pot dir-se que la més lleugera en el camp de les xarxes d’abastament), bastant inerts a l’agressivitat de les aigües i de les terres.

• La superfície interior és completament llisa, fet que, des del punt de vista hidràulic,

és importantíssim, essent la canonada que proporciona pèrdues de càrrega més petites, i això permet reduir les seccions un 15 % respecte a les canonades tradicionals.

• Millor comportament enfront a les gelades que els altres tubs, ja que alguns tipus

(polietilè flexible) poden admetre la deformació sense trencar-se. • A causa de la seva llisor interna, no és fàcil que es produeixin incrustacions de cap

tipus. • La seva condició de termoplàstics permet que en escalfar-los s’estovin i es puguin

corbar i manipular amb gran facilitat, essent alguns d’ells totalment flexibles (polietilè) i elaborant-se en rotllos fet que fa que el nombre de juntes sigui molt limitat i, per tant, les pèrdues de càrrega són menors.

• Són tubs aïllants tèrmics i elèctrics, i per tant les corrents errants i tel·lúriques que

afecten als tubs metàl·lics aquí no existeixen, per això els efectes d’electròlisi que destrueixen els tubs enterrats no afecten a les canonades de plàstic.

Les seves limitacions també són notables, i d’entre elles les més importants són:

• És important tenir sempre present en les instal·lacions que les canonades de plàstic tenen un elevat coeficient de dilatació tèrmica.

• La seva pressió de treball està pràcticament limitada a 25 atmosferes. • S’altera o envelleix, en determinats medis, fonamentalment amb l’aire i el sol. • Les seva estructura molecular (en cadena) fa que en la seva destrucció es desintegri

totalment. • La seva condició termoplàstica a vegades pot ser contraproduent.

Les canonades de plàstic es denominen pel seu diàmetre nominal (exterior) i la pressió màxima de treball (Pt) en kg/cm2 a 20 ºC. Generalment, no necessiten proteccions ja que les porta incorporades la matèria prima, però es poden protegir amb algun tipus de pintura, essent aleshores precisa primerament una imprimació de polivinil. Les contraindicacions en són poques, però cal anar amb molt de compte amb determinats productes com la benzina, èters i, en general, tots els hidrocarburs.


13

3.3 Vàlvules Les vàlvules són juntament amb les canonades les parts més importants d’una xarxa, podent definir-les com els elements capaços d’interrompre, regular o abocar a l’exterior, l’aigua de la conducció, havent de realitzar aquest treball de forma perfecta i completa, adaptant-se a les condicions del fluid. Les vàlvules, segons la seva missió, es poden dividir en tres grans grups:

• Vàlvules per a serveis d’interrupció d’aigua. Serveixen per a regular el funcionament de la instal·lació i permetre el pas de l’aigua, amb un sistema de tancament, no excessivament ràpid, que pot provocar cops d’ariet.

• Vàlvules de control i regulació. Són les encarregades de controlar el fluid en totes

les seves característiques de direcció, circulació, pressió, temperatures, cabals, ..., permetent una regulació, a vegades automatitzada, d’aquests paràmetres, que influeixen notablement en el funcionament de la instal·lació.

• Vàlvules de seguretat. Són les vàlvules encarregades de la seguretat del

funcionament, vàlvules que actuen quan hi perill d’avaria i de risc. 3.3.1 Vàlvules d’Aïllament Les vàlvules d’aïllament, tal i com el seu nom indica, són col·locades normalment per tal d’aïllar una porció del sistema per a la seva reparació, inspecció, o manteniment. Normalment, estan totalment obertes o totalment tancades. Les vàlvules que romanen en una posició determinada durant llargs períodes de temps es tornen difícils o inclús impossibles d’operar, a no ser que se les “exerciti” de tant de tant. Les vàlvules ha de ser operades, com a mínim, una vegada a l’any (i més sovint si l’aigua està bruta o és corrosiva). En un sistema de distribució, les vàlvules d’aïllament estan normalment instal·lades en les unions. La regla aproximada per saber quantes vàlvules s’han d’instal·lar en una unió és de una menys que els tubs que van a parar a la unió. És a dir, per exemple, en una unió en creu (quatre tubs) es requereixen tres vàlvules. No obstant, és el dissenyador qui ha d’avaluar seriosament la necessitat d’aïllar un segment crític d’una línia i proporcionar la quantitat de vàlvules adequada. Per exemple, l’aïllament d’un segment crític de línia entre dies unions en creu requeriria el tancament amb sis vàlvules d’aïllament (segons el criteri esmentat anteriorment), no obstant hi ha dissenyadors que especifiquen una vàlvula per a cada canonada que va a parar a les unions, adoptant així una postura més conservadora. En conduccions de transport de gran diàmetre, és habitual exigir la instal·lació de vàlvules d’aïllament en punts periòdics per tal de minimitzar la quantitat de canonada que ha de buidar-se per a raons d’inspecció i manteniment. Depenent dels tamanys de la conducció, és freqüent espaiar les vàlvules fins 8 km. En sistemes de distribució i transport municipal d’aigua, els dos tipus més comuns de vàlvules d’aïllament són les vàlvules de comporta i les vàlvules de papallona.


14

3.3.1.1 Vàlvules de comporta

Emprades habitualment en sistemes de distribució on els tamanys de les canonades estan típicament compresos entre els 150 mm i els 400 mm. La vàlvula de comporta té un disc lliscant dins d’una cúpula en un angle normal a la direcció del cabal.

Figura 3. Exemples de vàlvules de comporta.

Els subtipus més comuns són:

• De doble disc

La vàlvula de doble disc és un dels tipus més comuns en sistemes municipals d’abastament. Quan els discos cauen als seus assentaments, qualsevol moviment del cargol els bloqueja i produeix un tancament a prova de fuites inclús a pressions que superen els 1700 kPa. En obrir la vàlvula s’inverteix el procés. Per això, els discos no llisquen fins que la falca està relaxada i el lliscament i fregament en els anells del disc i anells del cos es minimitzen.

• De falca i assentament resilient

Les vàlvules de comporta de falca massissa i assentament resilient són una elecció molt popular particularment quan l’aigua conté petites quantitats d’arena o sediment. L’assentament d’una vàlvula de comporta pot atrapar sòlids i fer que la vàlvula no tanqui correctament. L’assentament de tipus resistent redueix molt aquest problema perquè no hi ha bossa en els cos en el que romangui la comporta. Així doncs, la vora de goma del disc reposa directament sobre el cos de la vàlvula. El disc està encapsulat amb un material resilient (normalment cautxú vulcanitzat) que pressiona contra el cos suaument i simètricament a la vàlvula. Com que no hi ha espai per al disc al fons de les vàlvula que pugui recollir arena, l’assentament resilient de la vàlvula de comporta és adequat tant per a aigües carregades d’arena com per al servei d’aigua neta.

• De guillotina

La vàlvula de comporta de guillotina és més lleugera que altres tipus de vàlvula de comporta i és capaç de fer front a més deixalles que altres tipus de vàlvules de


15

comporta; però no tanca de forma tan efectiva i poden aparèixer fuites al voltant de la empaquetadura de l’eix. La vàlvula de guillotina és adequada solament quan es pot tolerar alguna fuita i quan les pressiona màximes estan al voltant dels 170 – 350 kPa. Aquest tipus de vàlvula no s’utilitza normalment en sistemes municipals d’abastament d’aigua.

3.3.1.2 Vàlvules de papallona

Una vàlvula de papallona és una vàlvula de quart de volta en la que el disc gira sobre un eix de forma que el disc reposi sobre un anell situat al cos de la vàlvula. L’assentament és normalment elastòmer, i està enganxat al disc o al cos. Hi ha organismes que usen les vàlvules de papallona per aïllar en tots els tamanys de la vàlvula. Com que el disc de la vàlvula evita el pas de brutícia de les línies i la seva distribució en el sistema es considera per a molts una activitat normal de manteniment, molts organismes utilitzen vàlvules de comporta només per a diàmetres de 300 mm i inferiors. A causa de les consideracions econòmiques, les vàlvules de papallona s’utilitzen de forma molt més comú que es vàlvules de comporta en col·lectors de transport on el tamany de la vàlvula sigui superior a 300 mm.

Figura 4. Exemples de vàlvules de papallona.

3.3.2 Vàlvules de Control Les vàlvules especials de control a vegades s’utilitzen per modular cabal o pressió operant en una posició parcialment oberta, creant un a pèrdua de càrrega o pressió diferencial entre les posicions aigües amunt o aigües avall. Algunes vàlvules de control s’operen manualment i d’altres s’operen automàticament mitjançant autòmats programables. Les vàlvules especials de control més emprades en sistemes de distribució i transmissió són:

• reducció de pressió

• manteniment de pressió

• control de cabal

• pressió de seguretat.


16

Les vàlvules de control es seleccionen sobre la base dels requisits del sistema hidràulic. S’ha de tenir cura al seleccionar el tipus i el tamany de la vàlvula de control mitjançant una acurada avaluació dels rang de cabals a controlar. Si es selecciona una vàlvula massa gran, la pèrdua de càrrega pot no ser la suficient per tal que la vàlvula funcioni correctament. Per altra banda, una gran diferència de pressió pot provocar cavitació, fet que causarà soroll, vibració, agitació del disc de la vàlvula, i excessiu desgast dels assentaments. Mentre que algunes vàlvules poden adaptar-se a velocitats sostingudes de fins a 6,1 m/s, els dissenys per a velocitats de flux entre 2,4 m/s i 3,7 m/s són normals. Si ens trobem que els rang esperat de cabals és massa gran per a controlar-se mitjançant un únic tamany, es poden incorporar dos o més tamanys de vàlvules. Amb aquest tipus d’instal·lació, les vàlvules menors s’ajusten per a treballar amb els cabals baixos i les vàlvules més grans només s’activen durant els períodes de cabals més elevats. Moltes vàlvules especials de control tenen el mateix cos. Només la part exterior que suporta a l’actuador hidràulic (diafragma o pistó) és a dir, la campana o suport, s’adapta per tal d’efectuar el tipus de control desitjat, bé sigui cabal constant, pressió constant, o cabal proporcional. 3.3.2.1 Vàlvules reductores de pressió

Les vàlvules reductores de pressió s’utilitzen sovint per a establir pressions menors en sistemes amb més d’una zona de pressió. La vàlvula reductora de pressió modularà per tal de mantenir una pressió preseleccionada aigües avall independentment de la pressió aigües amunt. A mesura que la pressió aigües amunt augmenta, la vàlvula es tancarà, creant més pèrdua de càrrega a través de la vàlvula fins a que s’obtingui la pressió de consigna. Inversament, a mesura que la pressió aigües amunt disminueix, la vàlvula s’obrirà. si la pressió aigües amunt disminueix fins a un punt inferior al de la pressió de consigna, la vàlvula estarà totalment oberta.

Figura 5. Exemples de vàlvules reductores de pressió.


17

3.3.2.2 Vàlvules mantenidores de pressió

Les vàlvules mantenidores de pressió serveixen per a un únic propòsit i la seva aplicació és limitada. En essència, treballen de mode oposat al de les vàlvules reductores de pressió. Les vàlvules sostenidores de pressió operen per tal de mantenir un mínim de pressió aigües amunt, tancant a mesura que la pressió aigües amunt disminueix, i obrint a mesura que augmenta la pressió aigües amunt. S’utilitzen a vegades en sistemes amb múltiples zones de pressió quan la demanda de la zona d’aigües avall pot crear pressions que són massa baixes en la zona d’aigües amunt si no es controlen. En aquests casos, la pressió aigües amunt pot mantenir-se mitjançant una vàlvula mantenidora de pressió. Naturalment, la demanda en la zona d’aigües avall es necessita ampliar amb una altra font de subministrament.

Figura 6. Exemples de vàlvules mantenidores de pressió.

3.3.2.3 Vàlvules de control de cabal

La vàlvula de control de cabal, com les vàlvules reductores de pressió, modulen per tal de mantenir un cabal d’aigua característic, però més que la pressió, modularan per tal de mantenir un cabal prefixat. El cabal pot determinar-se per un nombre d’alternatives. Les vàlvules es poden operar en resposta a una placa d’orifici (tarada de fàbrica per a el cabal dissenyat) en la canonada, o operant per un actuador elèctric controlat mitjançant algun tipus de mesurador de cabal. Són comuns els mesuradors de Venturi, magnètics i de hèlix. A mesura que la pressió varia aigües amunt, la vàlvula de control de cabal obrirà o tancarà per tal d’entregar el cabal preseleccionat.

Figura 7. Exemples de vàlvules de control de cabal.


18

3.3.2.4 Vàlvules d’alçada

Les vàlvules d’alçada s’utilitzen per tal d’afegir aigua als dipòsits, i es fabriquen en variacions de dos dissenys funcionals:

• El primer, en que la vàlvula tanca per sobre d’un nivell alt d’aigua en el dipòsit i no s’obre de nou fins que l’aigua surt per una línia separada i el nivell d’aigua al dipòsit baixa.

• El segon, en que la vàlvula tanca amb un nivell alt d’aigua en el dipòsit i obre per tal de permetre que l’aigua flueixi fora del tanc quan la pressió sobre la vàlvula d’entrada cau per sota d’un nivell preseleccionat o per sota de la pressió del dipòsit en la banda d’aigües avall de la vàlvula.

Figura 8. Exemples de vàlvules d’alçada.

3.3.2.5 Vàlvules de pressió de seguretat

Tal i com el seu nom indica, les vàlvules de pressió de seguretat serveixen per descarregar fluït en un sistema pressuritzat abans que pugui desenvolupar-se una sobrepressió i sobretensionar canonades i vàlvules. S’utilitzen sovint en canonades d’estacions de bombeig o en altres localitzacions on l’operació d’una vàlvula pot induir pressions majors de les que poden ser tolerades pel sistema. Les vàlvules de pressió de seguretat estan ajustades per obrir a una pressió de consigna elevada. Per tal de funcionar adequadament, s’ha de posicionar de forma que la seva descàrrega es produeixi de forma segura i ambientalment consistent.

Figura 9. Exemples de vàlvules de pressió de seguretat.


19

3.4 Torres de Pressió Les torres de pressió són punts on conflueixen varies xarxes de conducció amb pressions de circulació diferents, igualant-se en aquest punt, des d’on, generalment continuen per una sola conducció. Són obres de formigó forjat de gran alçada (en funció de les pressions a equilibrar) i que formar juntament amb les canonades i les vàlvules els elements principals de les xarxa de conducció.

Figura 10. Exemples de torres de pressió.


20

4 Xarxes de Distribució Urbana La xarxa de distribució urbana està formada pel conjunt de canonades instal·lades a l’interior de les poblacions i de les quals se’n deriven les preses per als usuaris. Aquestes xarxes constitueixen un dels serveis fonamentals per al desenvolupament adequat de la comunitat. Així doncs, enllacen la xarxa de conducció amb les escomeses domiciliàries. Les parts principals d’aquesta xarxa són:

• Dipòsits

o De reserva o De compensació o De regulació

• Artèries

o Principals o Secundàries (distribuïdores) o Terciàries (ramals)

• Punts de presa

o Ús privat o Ús públic

Boques de reg Hidrants Fonts

4.1 Dipòsits Són obres importants dins la xarxa de distribució, que permeten unes condicions ideals pel funcionament de la xarxa, com ara regular pressions, regular cabals i disposar d’unes reserves d’aigua importants per a diferents funcions, com poden ser de previsió, de compensació de despeses o contraincendis. Aquests dipòsits poden anar enterrats o a l’aire, essent molt important que l’aigua no romangui molt de temps en ells (no més de dos dies), que no hi entri la llum interiorment i que tinguin respirador per a la renovació de l’aire, cuidant sempre la no-contaminació amb l’exterior. 4.1.1 Dipòsit de Reserva Solen estar en terreny elevat, o bé enterrats totalment o semienterrats, i la seva missió és la de mantenir en les proximitats dels centres de consum (ciutat), una reserva d’aigua suficient per tal de corregir qualsevol eventualitat que pugui sorgir en l’abastament, per exemple: una avaria en la xarxa de conducció, o en les instal·lacions de captació o de tractament. S’aconsella que la seva capacitat sigui la suficient per abastir al nucli de població durant 24 hores. Soles ser de formigó i compartimentats.


21

4.1.2 Dipòsits de Compensació La missió d’aquests dipòsits és la de compensar les fluctuacions del consum, ja que s’ha d tenir en compte que el cabal d’abastament sol ser constant durant ser 24 hores del dia, no obstant això, el cabal de consum és essencialment variable, tenint unes hores puntes d’elevat consum, en què el cabal d’abastament seria insuficient, entrant en funcionament aquests dipòsits en aquests moments. En les hores de baix consum (bàsicament durant la nit), la falta de despeses permet emmagatzemar aquest cabal als dipòsits compensadors. A aquest dipòsits se’ls sol anomenar també de regulació. 4.1.3 Dipòsits de Regulació de Pressió La seva missió és regular la pressió de la xarxa de distribució, amb l’objectiu d’aconseguir tots els punts de la xarxa tinguin la pressió suficient per a que en abastar a tots els edificis tots tinguin la pressió mínima per al correcte funcionament. La disposició de la Figura 11 permet amb un únic dipòsit aconseguir una pressió dinàmica en les hores punta que sigui suficient per tal de cobrir tots els edificis que constitueixen el nucli urbà (i per això la línia piezomètrica en consum ha de superar les alçades dels edificis), es denomina xarxa de distribució d’un únic pis o tram. La pressió no sobrepassarà els 6 kgf/cm2, si aquest valor se sobrepassés, s’hauria de disposar a partir d’aquest punt d’una vàlvula reductora de pressió.

Figura 11. Dipòsit de regulació de pressió per distribució d’aigua a una població.

Quan la topografia de les ciutats té majors desnivells i els dipòsits gravitatoris abasteixen cadascun la seva alçada, les xarxes queden suposades en varis pisos o esglaonades, tal i com mostra la Figura 12. Sempre que sigui possible, els diferents esglaons de la xarxa s’han d’interconnectar, per a poder donar proporcionar serveis d’emergència als esglaons inferiors quan es produeixin avaries, però sempre procurant que la pressió màxima sigui e 6 kgf/cm2.


22

Figura 12. Xarxa de Distribució de varis pisos o trams.

4.2 Artèries El conjunt de canonades que formen la xarxa constitueixen les conduccions que discorren pel subsòl dels carrer i vies principals de la ciutat. Aquest conjunt de canonades es denominen artèries, i les de major secció s’anomenen principals; d’aquestes en deriven unes altres de menor secció, anomenades secundàries, terciàries, etc., fins arribar a les d’ordre inferior, que és des d’on es disposen els punts de presa. Per tant, de les artèries principals no es pot fer cap presa d’abonat. Qualsevol punt d’una xarxa de distribució ha de poder quedar sense subministrament, mitjançant el tancament d’un conjunt de vàlvules de tall. D’entre tots aquests conjunts, es denomina polígon al format pel menor nombre possible de vàlvules. Així doncs, la xarxa de distribució queda, des d’aquest punt de vista, dividida en polígons i el tamany màxim d’aquests està limitat pels conceptes següents:

• Inferior a dues malles de 1000 metres de longitud de les canonades.

• Abastament limitat a 1500 habitants.

• Extensió superficial que englobi inferior a 5 Ha.

El més general és que la xarxa de distribució sigui única, no obstant això, hi ha un tipologia de xarxa doble emprada en algunes ciutats. Una xarxa d’aigües tractades (aigua potable) amb destinació al consum humà i d’indústries, que exigeixen una elevada qualitat


23

de l’aigua, i una altra xarxa destinada als reg urbans, serveis conra incendis o industries sense gaire exigència. Aquesta solució, encara que a priori sembli molt raonable, té grans riscos, com que per confusió o descuit algú pugi ingerir aigües de la xarxa sense tractament, amb el conseqüent risc de contraure alguna malaltia hídrica, la possible intercomunicació de xarxes amb la pèrdua de potabilitat de la xarxa d’aigües alimentàries, i a més a més, el conseqüent encariment de la doble instal·lació. 4.3 Sistemes de Distribució Segons com es realitzi la disposició de les canonades que formen la xarxa, hi ha tres sistemes de distribució, que són:

• Xarxa de distribució oberta o ramificada.

• Xarxa de distribució tancada o mallada.

• Xarxa de distribució mixta. 4.3.1 Xarxa de Distribució Oberta o Ramificada És la forma més senzilla de xarxa de distribució (Figura 13), consisteix en una artèria principal, oberta en forma d’espina de peix, de la qual se’n deriven les artèries secundàries i d’aquestes els ramals, des d’en es fan les preses per als edificis. És la xarxa més adequada per als nuclis d’extensió longitudinal i localitats petites.

Figura 13. Xarxa de Distribució Oberta o Ramificada.

Avantatges d’aquest tipus de xarxa:

• Senzillesa de càlcul i d’instal·lació.

• Economia de la instal·lació i manteniment.

• Longitud mínima de la xarxa al anar directament als punt de consum.


24

Inconvenients:

• Servei menys segur.

• Possibilitat de ramals morts (que obliguen a disposat de punts de descàrrega).

• Circulació de l’aigua en un sol sentit.

• Mal repartiment de les pressions. 4.3.2 Xarxa de Distribució Tancada o Mallada És la més utilitzada per a nuclis de població grans i per a extensions de tipus radial. Un exemple d’aquesta xarxa es pot veure a la següent Figura 14. Consisteix en un mallat de les artèries principals, projectades sobre el nucli de la població perimetralment amb alguns enllaços intermedis que ,alhora, poden tancar-se també amb les artèries secundàries, etc.

Figura 14. Xarxa de Distribució Tancada.

Avantatges:

• Major seguretat en el servei (poder atacar un mateix punt almenys en dos sentits).

• Millor repartiment de les pressions.

• Circulació de l’aigua en doble sentit.

• Impossibilitat de l’estancament de l’aigua.

• Major flexibilitat de la xarxa.


25

Inconvenients:

• Major cost d’instal·lació i manteniment.

• Dimensionat més complex.

• Major longitud de les conduccions. 4.3.3 Xarxa de Distribució Mixta Per tal de pal·liar en la mesura del possible les avantatges i els inconvenients dels sistemes anteriors, hi ha una altra forma de xarxes de distribució, que són les xarxes mixtes. En aquestes, una part està mallada i l’altra oberta, essent la forma més emprada a la pràctica ja que només en condicions excepcionals s’utilitzen els sistemes descrits anteriorment purs. La xarxa mixta (Figura 15) més generalitzada és la que té les artèries principals mallades i deixant ramals oberts que van donant servei a les zones d’expansió urbana, fins que el ramal obert adquireix una determinada magnitud o importància, i aleshores es tanca, i alhora, la malla es va expansionant fins arribar a les artèries secundàries. Ara bé, la disposició adoptada per les canonades principals no és obligatòria per a les secundàries. Únicament compaginant adequadament, en cada cas, la magnitud de la xarxa mallada i de la ramificada es podrà arribar a la solució ideal, que pal·lia els inconvenients de cada sistema pur, tenint en compte que el sistema mixt és l’adoptat per la majoria de les disposicions de la xarxa de distribució urbana d’abastament d’aigua a les poblacions.

Figura 15. Xarxa mixta de Distribució d’Aigua.


26

4.4 Punts de Presa Els punts de presa són els punt de consum de la xarxa, destacant, per una banda els punt d’ús privat (escomeses a edificis), i per l’altra, els punts de consum per a ús públic entre els que es poden destacar les boques de reg urbà i de jardins, els hidrants contra incendis i les fonts públiques. 4.4.1 Boques de Reg Es destinen al reg urbà i neteja de les zones públiques i jardins, consten d’una vàlvula, generalment d’assentament amb quadradet (“cuadradillo”), per al seu accionament, i un “racor” roscat orientat verticalment cap amunt, existint altres sistemes de tancament especials on es rosca la mànega de varis metres de longitud. La boca sol estar protegida per una carcassa de ferro fos o amb tapa, o bé en una arqueta de fàbrica. Els diàmetres comercials són: 30, 40, 50, 60 i 75 mm. En els carrers han de disposar-se a cada 30 metres de longitud. 4.4.2 Boques d’Incendi Poden ser de dos tipus, les anomenades boques d’incendi tipus subterrani i les boques d’incendi tipus columna. Les primeres són similars a les boques de reg, però amb diàmetres majors, són més discretes i no es veuen afectades per accions exteriors, no obstant això, presenten l’inconvenient que poden estar ocupades per vehicles,..., aparcats a sobre. Per contra, les de tipus columna són hidrants de superfície, proveït de vàries boques i disposats segons s’indica a la Figura 16, en la que se’n veu una d’instal·lada amb vàlvula d’interrupció (la qual està sempre oberta), que permet reparacions en l’hidrant, així com el bloc d’inèrcia (E) i (D) que assegura la seva posició vertical. Aquest sistema té com a inconvenient la seva exposició a l’exterior i per això sol estar protegit amb una carcassa.

Figura 16. Hidrant contraincendis.


27

4.4.3 Fonts Públiques Solen ser cada dia menys usuals ja que només es disposen de forma general en parcs i jardins. Són de models molt diversos, que van des de la fabricada in situ de formigó, fins al model més sofisticat prefabricat en pedra, marbre o fundició. El raig d’aigua, per motius higiènics, ha de sorgir cap avall, i han d’estar proveïdes d’una vàlvula de tall i clavegueró de desguàs. 4.5 Condicions que ha d’acomplir la Xarxa d’Abastament Per tal d’aconseguir una funció correcta i un subministrament continu, sense alteracions que puguin repercutir en els usuaris, la xarxa d’abastament ha d’acomplir els següents requisits:

• Alimentar de forma continua tots els edificis i serveis públics, per tal que l’aigua arribi a tots els usuaris.

• Que les pressions residuals siguin les suficients per tal d’assegurar el servei a tots

els punt més desfavorables. • Evitar els ramals amb extremitat morta. • La velocitat de l’aigua s’ha de mantenir entre els límits correctes. • Possibilitat de desaiguar la xarxa per trams. • Possibilitat d’eliminació de l’aire de l’interior de les canonades. • La xarxa ha de quedar dividida en sectors (polígons), mitjançant clau de pas, de

forma que, en cas necessari, qualsevol d’ells pugui quedar fora de servei. • En les artèries s’han de col·locar dues claus de pas en els creuaments (“T”). • Cada clau de pas aïllarà un tram no superior als 200 m. • En els distribuïdors s’ha d’instal·lar una clau de pas a cada unió amb l’artèria.


28

5 Sectorització de Xarxes d’Abastament d’Aigua 5.1 Resum Dins del anomenat desenvolupament sostenible, l’aigua és un recurs escàs i per això ha de ser gestionat de forma eficient. Un dels objectius d’aquesta eficiència ha de ser la reducció de les pèrdues i l’augment del rendiment en les xarxes d’abastament i, per tant, una de les opcions per tal de poder estudiar-les i analitzar-les és la sectorització, que consisteix en subdividir la xarxa en zones més petites, amb totes les entrades i sortides controlades. 5.2 Introducció En primer lloc i atenent a la configuració de la xarxa d’abastament, sectoritzar és subdividir la xarxa en zones reduïdes i aïllades entre sí, que disposen d’una o varies entrades (les menys possible) connectades a artèries principals. Cada entrada ha d’estar equipada, com a mínim, amb un comptador per tal de mesurar amb precisió el consum i enregistrar-lo amb períodes de curta durada, encara que també pot pensar-se en mesuradors de pressió, clor, o qualssevol altra característica que es desitgi estudiar i controlar de la xarxa. Però la sectorització no ha de definir-se només en termes de configuració de la xarxa, sinó que ha d’entendres com a un mètode de gestió permanent. Pe això, és imprescindible dotar al sistema d’un centre d’anàlisi de dades o de gestió, que sigui capaç de rebre i ordenar diàriament les dades obtingudes pels equips de camp i analitzar-les conjuntament amb la informació econòmica, d’inventari, de manteniment,..., de forma que es pugui coneixes l’estat real de funcionament del sector. Aquest serà el coneixement que permetrà la presa de decisions, tant de manteniment com d’explotació i fins i tot d’inversió. 5.3 Objectius de la Sectorització Tal com s’ha dit, la principal avantatja de la sectorització és el major coneixement que s’obté de la xarxa, coneixement que pot i ha de ser aplicat per tal de millorar i oferir un millor servei. L’indicador més immediat és la caracterització de la corba de cabal de cada sector, amb especial importància del cabal mínim nocturn, ja que qualsevol variació pot ser indicadora de fuita o anomalia en el servei. No obstant, les avantatges de la sectorització van més enllà d’aquests beneficis immediats. Així doncs, els principals objectius a destacar són els següents:

• Detecció de fuites no-simptomàtiques: Mitjançant l’estudia dels cabal mínim nocturn es poden detectar fuites que en l’explotació convencional no es manifesten. Un cop determinada l’existència de la fuita es pot anar acotant mitjançant la parcel·lació de cada sector (step testing) aïllant-la fins que es puguin emprar mètodes de detecció acústica com correladors ( l’aigua a pressió que surt per la fuita produeix un so que es transmet per la canonada, aquest so és detectat per dos sensors situats en vàlvules o hidrants amplificant-se i transmetent-se via radio al correlador) o geòfons (és molt similar a un estetoscopi, la diferència és que el geòfon cerca sons de dolls d’aigua) o altres sistemes de cerca de fuites per tal de trobar-la.


29

Es proposa una solució a adoptar com a equipament per a la detecció de fuites per establir una diagnosi acurada i poder valorar les accions correctores necessàries per esmenar els trams amb pèrdues. Consisteix en sis correladors múltiples d’última generació que, col·locats sobre les conduccions, “escolten” el soroll que fa l’aigua en córrer i discriminen si el soroll és normal o bé produït per una fuita. Cada correlador aboca les seves dades a un ordinador i, mitjançant el coneixement del material de la canonada, del diàmetre i de la distància amb els altres correladors, es pot saber si hi ha alguna fuita, entre quins correladors es troba i a quina distància de cada un d’aquests. Els correladors es poden col·locar a uns 120-150 m de distància entre si quan la conducció és de ferro, a uns 80 m si és de fibrociment, i a uns 50-60 m en el cas de materials plàstics. Una vegada l’aplicació informàtica ha situat la fuita teòrica sobre el plànol, s’usa un geòfon per aconseguir una localització més precisa. També es disposa d’un detector de cables elèctrics que, a més de localitzar les conduccions elèctriques enterrades, es pot usar per seguir el traçat d’una conducció d’aigua. Aquesta aplicació s’aconsegueix introduint un senyal de ràdio a la canonada mitjançant un emissor, i, seguint el senyal, es pot conèixer el traçat i la fondària aproximada on és situada la conducció.

• Detecció de fraus: Encara que són més difícils d’identificar, les variacions de l’histograma habitual de consum pot indicar-ne la seva existència.

• Cerca de fuites millor orientada: En disposar d’informació de tots els sectors poder

establir-se criteris de prioritat, emprant diferents indicadors (rendiment, cabal mínim per longitud de xarxa o escomesa,...).

• Caracterització del consum dels clients: Mitjançant les corbes de cabal es poden

identificar estacionalitats, dia laboral – dia festiu, diferenciar zones residencials de zones industrials, identificar grans clients,...

• Vigilància de la integritat entre els diferents pisos de pressió: També mitjançant les

corbes de cabal es pot detectar si s’ha obert alguna vàlvula fronterissa. • Benchmarking: Es poden comparar les experiències i resultats entre sectors, així

com entre diferents xarxes d’abastament. • Millor planificació de les inversions: Coneixent els sectors en pitjor estat i

combinant aquesta informació amb la dels tipus de materials existents, ratis d’avaries,..., es poden establir plans molt més precisos i elaborats.

• Calibració del model matemàtic i simulació de pressió, cabal, velocitat, temps de

permanença, arrossegaments de sedimentes i clor residual: El fet de disposar de dades de camp en temps real ens aporta poder calibrar perfectament el model fins que la simulació s’ajusti a la realitat.

• Ordenació de la xarxa secundària: Establir un pla director de la xarxa de distribució

basat en els sectors.


30

• Regulació de pressió en sectors determinats amb la consegüent disminució del volum subministrat i del nombre d’avaries: Es poden identificar els sectors amb excés de pressió i establir regulacions més precises que les de transport en els punts de control, obtenint una millorar de la qualitat del servei.

• Tancaments programats: En cas d’haver de regular el consum per escassetat de

recursos, es poder realitzar tancaments programats per sector, ja que, al tenir poques entrades, poden ser fàcilment aïllats.

5.4 Aspectes Generals a considerar en la Sectorització El projecte de sectorització consta de tres fases ben diferenciades. Primer de tot està el disseny i la implantació en la xarxa, on es configuren els sectors (mitjançant el tancament de les vàlvules fronterisses) i es decideixen els punts de control a instal·lar (quants i on), desprès està l’obra civil (inclou la construcció de l’arqueta, la seva instrumentació i les canalitzacions de reforç) i, finalment, el disseny del centre de gestió, capaç de rebre i analitzar tota la informació. Cadascuna d’aquestes fases té els seus punts crítics que mereixen una consideració prèvia. 5.4.1 Disseny i Implantació Abans de començar a dissenyar és convenient definir les característiques bàsiques pel dimensionat dels sectors (demanda mitjana, nombre de clients, longitud de la xarxa, nombre d’escomeses,...), per tal de tenir una estructura el més homogènia possible. A més, no s’ha d’oblidar que la sectorització implica el pas d’una xarxa mallada a una xarxa ramificada, fet que comporta inconvenients que poden ser minimitzats amb un bon disseny. Entre els punts claus a tenir en compte hi destaquen:

• Disminució de la pressió: s’ha de garantir una mínima pressió de servei en tots els punts del sector. En cas necessari s’hauran de realitzar canalitzacions de reforç.

• Formació del personal per tal d’explotar una xarxa sectoritzada: Al disposar d’una

o poques entrades, una avaria o maniobra en el punt de control és susceptible de deixar el sector sense aigua.

Un cop dissenyats i implementats tots els sectors e el terreny, serà molt important mantenir actualitzats tots els sistemes d’informació amb l’estat real de les vàlvules que els delimiten, ja que una sola vàlvula oberta incorrectament invalida tota la informació hidràulica del sector. 5.4.2 Obra Civil i Instrumentació Un cop configurada la xarxa de distribució i ubicats i dimensionats els punts de control (tipus i diàmetre del comptador), es passa a la fase d’obra civil, és a dir, a la construcció física de les arquetes i al muntatge de comptadors.


31

És possible que algun punt de control requereixi una reubicació o inclús que s’hagi de redissenyar algun sector per problemes de construcció a causa del poc espai que es disposi a les voreres i les calçades urbanes i els abundants serveis (gas,electricitat,...) dels que disposen les ciutats. Les funcionalitats i els equips bàsics que en un primer moment es poden requerir i que s’han de valorar són:

• Variables a mesurar: cabal, pressió, clor o qualsevol altra variable que pugui interessar.

• Equips de camp: cabalímetres vs comptadors, comptadors mecànics vs comptadors

intel·ligents,... • Data-loggers: capacitat per emmagatzemar i enviar les dades obtingudes al centre

de control (és recomanable prendre mesures en curts períodes de temps, per exemple cada 10 minuts).

• Regulació de pressió: mitjançant reguladors en les entrades dels sectors. Poden ser

mecànics o parametritzables per consigna. • Telecomandament: Capacitat d’actuació sobre les vàlvules reguladores, estacions

remotes,... • Capacitat per establir comunicació en temps real amb el centre de control i

visualitzar l’evolució de les variables. Aquestes funcionalitats poden quedar condicionades per altres aspectes com són:

• Comunicacions: tecnologia GSM (Sistema Global per a les Comunicacions Mòbils), RTC (Xarxa Telefònica Commutada), radio, lectura amb TPL (Terminal Portàtil de Lectura),...

• Energia: necessitat de disposar d’alimentació elèctrica dins de l’arqueta.

5.4.3 Centre de Gestió de Sectors Per tal de poder obtenir tot el profit dels sectors és necessari disposar d’un centre de control que rebi totes les dades del camp i que sigui capaç d’ordenar-los i convertir-los en informació actualitzada, sumaritzada i automatitzada, així com permetre un seguiment bàsic dels gràfics del sector (control del cabal mínim nocturn), o una gestió d’alarmes en temps real (inundació, alarmes de pressió,...). No obstant això, el veritable nivell d’anàlisi s’ha d’aconseguir integrant aquest centre de control en el podem anomenar un centre de gestió de sectors, on es combini tota aquesta informació de camp amb la d’altres sistemes d’informació i permeti fer anàlisis exhaustius dels sectors i prendre decisions, tant per a manteniment (preventiu i correctiu) com per a explotació, així com també per planificar les inversions de renovació de canonades.


32

Com a centre de control s’ha d’elegir un servidor que sigui capaç de gestionar el nombre de punts de control existents i en nombre de variables mesurades en cada punt i dimensionar-lo per tal que pugui fer totes les trucades de forma eficient. En aquest sentit s’ha de destacar que un projecte coma la sectorització es caracteritza per tenir molt punt de control (sempre en funció de la longitud de la xarxa a sectoritzar) amb poques variables cadascun. És important quina estructura client-sevidor que s’elegeix, principalment pel que fa a nombre de punts als que es pot trucar de forma simultània i a la robustesa del sistema per a fer front a caigudes eventuals d’algun servidor. Es poden considerar diverses arquitectures de centre de control, encara que principalment es resumeixen en dues:

• Arquitectura centralitzada


33

• Arquitectura distribuïda


34

6 Sistemes de Telegestió per a Xarxes Públiques d’Abastament d’Aigües 6.1 Evolució dels Sistemes de Telegestió La millora de la gestió de l’explotació de les xarxes hidràuliques amb el concurs de les noves tecnologies passa per successives etapes, que van des del control local més simple, fins a l’automatització integral centralitzada. Des de fa molt de temps, el sistema bomba−dipòsit s’ha estat automatitzant sobre la base de les senyals de nivell procedents del dipòsit, o de forma encara més simple, mitjançant un control horari en llaç obert, independentment del nivell del dipòsit de destí. Esquemes més complexos en que els nivells del dipòsit es combinen amb el control horari a fi d’aconseguir una certa optimització local, exigeixen aleshores la instal·lació d’un quadre elèctric construït tradicionalment basant-se amb relés i lògica cablejada. El sistema es complica notòriament quan enlloc d’un únic equip de bombeig, la instal·lació compta amb dues o més bombes, cadascuna d’elles amb les seves ordres d’arrencada i parada degudament programades. Si li afegim la necessita de contemplar en la maniobra del quadre elèctric les senyals indicadores d’anomalia (temperatura, manca d’aigua en l’aspiració, fallada d’alimentació, etc.), el funcionament manual i/o automàtic, no resulta sorprenent concloure que l’automatització, lluny de millorar l’explotació del sistema, més bé constitueix una nova font d’avaries a afegir a les ja tradicionals. La millora ha vingut degut a l’electrònica i els microprocessadors i, en particular als PLC. La possibilitat de programar en un sistema tancat de petit volum la quantitat que sigui necessària referent a ordres i lògica de control, lliures pràcticament de fallades en eliminar la multiplicitat de contactes, obre la porta a una automatització cada vegada més exigent. Alhora, això ha provocat l’augment de la sofisticació dels actuadors i dels aparells de mesura, les senyals d’entrada i sortida dels quals són gairebé sempre de tipus elèctric d’acord a uns estàndards comunament acceptats. els instruments i accionaments es comuniquen amb els PLC’s, fent així possible el control local mitjançant el programa que aquests porten incorporat que és, en definitiva, qui determina les actuacions en funció de l’estat de les senyals d’entrada detectades. A més a més, els PLC’s incorporen una novetat molt atractiva: la possibilitat de comunicar amb l’exterior i rebre ordres externes mitjançant línies de comunicació convencionals a més de poder proporcionar a altres sistemes les dades emmagatzemats en la seva memòria. Això ha provocat la concepció de sistemes de telecomandament i de telemesura i, en general, al control centralitzat (Figura 17), que es sol realitzar mitjançant un ordinador de processos i un programa encarregat de gestionar les comunicacions i realitzar les lectures de les dades i els seu posterior tractament (SCADA).


35

Figura 17. Sistema de Telegestió i Control Centralitzat.

El control centralitzat descrit pot caracteritzar-se qualitativament com:

• Telemesura, que consisteix en recollir informació referent als paràmetres de funcionament de la xarxa (cabals d’injecció, pressions de subministrament, nivells de dipòsits, estat dels grups de bombeig, alarmes d’estacions, ets.) i centralitzar-la en el lloc de control de l’operador del sistema, així com també el seu emmagatzematge per a un posterior ús. Amb aquest primer nivell es pot obtenir un coneixement del funcionament de la xarxa suficient sempre que els paràmetres integrats siguin realment representatius del procés.

• Telecomandament, on es tracta d’afegir al sistema de telemesura la possibilitat de

realitzar controls manuals a distancia sobre els elements més representatius que intervenen en el funcionament de la xarxa. Existirà en aquest cas un flux bidireccional entre els centre de control i les estacions remotes.

• Telecontrol, que constitueix l’extensió natural del dos sistemes anteriors ja que a

més de les possibilitats descrites en els punts anteriors, l’ordinador central i/o els PLC’s de les estacions estaran programats per tal de planificar i/o controlar de forma automàtica l’explotació de la xarxa. Així, després de processar la informació rebuda de cada estació i/o d’estacions diferents (nivells de dipòsits, pressions, cabals, etc.) determinen sobre la base d’uns determinats algorismes quines són les actuacions que s’han d’efectuar sobre els elements de comandament que actuen a la xarxa (parada i marxa de bombes, obertura i tancament de vàlvules, canvis de consignes de funcionament, alternança d’elements, etc.).

Normalment, no es realitzen implantacions de sistemes de Telegestió fins que les etapes de grau inferior d’automatització (telemesura i telecomandament) s’han implementat de forma satisfactòria, encara que en els darrers anys, l’enorme reducció de costos d’implantació de sistemes d’aquest tipus permet disposar d’equips polivalents susceptibles a adoptar tots els graus d’automatització lligats únicament a canvis en els programes que executen i a l’ampliació dels senyals d’entrada i sortida de que disposen. Per això, els sistemes de nova implantació de graus inferiors d’automatització solen dur associades petites característiques de Telegestió més complexa per tal de resoldre determinats processos puntuals, i un cop s’han explotat exhaustivament aquest sistemes amb la conseqüent recopilació de dades, es sol ampliar la capacitat de Telegestió del sistema amb algorismes més complexos en els quals hi intervenen un major nombre de variables.


36

6.2 Requisits base a acomplir pels Sistemes de Telegestió Per tal de possibilitar una gestió eficaç del seu funcionament i proporcionar a l’explotació eines eficaces de comandament i d’adquisició de mesures, el sistema de Telegestió haurà de satisfer els següents requisits:

• En referència a les captacions.

o Mesures

o Alarmes

o Gestió automàtica local

• En referència a cada dipòsit.

o Mesures

o Alarmes

o Gestió automàtica local. La Central de Telegestió haurà de ser, doncs, un lloc de supervisió on es possibilitarà la supervisió dels paràmetres de les estacions al personal operador del sistema. Haurà de realitzar automàticament i, de forma transparent per a l’operador les següents tasques:

• Gestió automàtica de les comunicacions. • Presentació de les mesures de cada estació en pantalles sinòptiques. • Registre i emmagatzematge de dades de forma periòdica o en funció de l’estat del

sistema. • Elaboració de gràfics temporals d’evolució dels paràmetres més significatius. • Detecció d’events particulars del sistema i execució d’accions programades. • Detecció, registre i gestió d’alarmes de les estacions. • Monitorització d’alarmes en curs i registrades. • Enviament d’ordres de comandament i consignes de funcionament a les estacions

remotes. • Control centralitzat de captacions.


37

7 Comunicacions 7.1 Comunicació sèrie Comunicació sèrie permet la gestió de sistemes, l’adquisició de dades i el control d’autòmats programables. Els estàndards de transmissió sèrie es defineixen per la necessitat de transmetre dades allarga distància on estiguin els sensors i generar una interfície estàndard que faciliti la comunicació entre equips. Les comunicacions més comuns són punt a punt usant diferents dispositius lògics on la distància està condicionada pel nivell de soroll radiat o pel potencial de terra. En la terminació simple, les dades són transmeses per un cable referit a massa. Molt simple i de baix cost. Útil per la transmissió de dades a distàncies curtes i en ambients poc sorollosos. La transmissió diferencial utilitza per cada senyal 2 cables d’interconnexió. Es llegeix la tensió entre ambdós cables. A la Taula 1 podem veure un resum de les característiques d’aquestes transmissions:

Taula 1. Resum de les característiques dels tipus de transmissions.

7.1.1 Tipus de transmissió

-Simplex: Comunicació en un sol sentit amb un emissor i un receptor. -Half-duplex: Comunicació possible en ambdós sentits però no simultània. -Full-duplex: Comunicació possible en ambdós sentits i simultàniament.


38

7.1.2 Problemes de transmissió per cable Pèrdues i distorsió a causa de les constants distribuïdes presents a tota la longitud del cable:

• Resistència en sèrie R, depèn de la freqüència i és resultat de la resistència en contínua i l’efecte “skin” del cable.

• Inductància en sèrie L representa l’oposició al canvi dels nivells de corrent.

• Capacitat en paral·lel C és creada per 2 conductors molt pròxims separats per un

dielèctric.

• Transconductància en paral·lel G és funció de les pèrdues del dielèctric que permet el pas de corrent entre conductors.

L’efecte global és la impedància característica de la línia que depèn de la freqüència i el tipus de cable.

(1)

7.1.3 Generalitats de la comunicació sèrie Generalment de tipus asíncron. Encara que els caràcters arriben de manera asíncrona, cada bit que forma el caràcter, ho fa de forma sincronitzada. Per assegurar el sincronisme, s’ha d’afegir un bit addicional que permet identificar el començament i el final de la transmissió, START i STOP. S’afegeix, a més un sistema de detecció d’errors (paritat). 7.1.4 Estàndards de comunicació sèrie RS-232

Es defineix en les especificacions ANSI com “la interfície entre un equip terminal de dades i un equip de comunicació de dades usant un intercanvi binari en mode sèrie”. Ara és l’estàndard més usat per aplicacions de baix cost amb aplicació sèrie. RS-232 va començar per comunicar un PC i un mòdem. Es descriuen les diferents regles a seguir per realitzar una comunicació sèrie simplex entre 2 dispositius. Intervenen:

- Equip terminal de dades (DTE) que normalment és un ordinador.

- Equip de comunicació de dades (DCE) que és l’encarregat d’establir i mantenir una connexió, codificar, descodificar entre el DTE i el canal de comunicacions.


39

Estàndard RS-422 Transmissió simplex balancejada usant un parell de fils trenats. Augmenta molt la longitud i la velocitat de transmissió Estàndard RS-485 Actualització del 422 que permet comunicació bidireccional multipunt (half-duplex) 7.1.5 Taula comparativa

7.1.6 Transmissió sèrie RS-232 Vell estàndard de comunicació. Enllaç full-duplex i punt a punt. Distància màxima sense circuit d’ampliació és de 15 m (en la pràctica fins 100 m).Velocitat típica 19000 bauds encara que pot ser superior. Necessitat de sincronització: bit d’start, bits d’stop.

Figura 18. Seqüència de comunicació sèrie amb RS−232.

7.1.7 Transmissió sèrie RS-422 Transmissió sèrie full-duplex amb senyals diferencials. Aplicacions industrials amb un màster i varis equips terminals. De 1200 a 1500 m a 100 kbits/s o 50 m a 10 Mbits/s. Les línies es carreguen amb resistències de terminació de línia (generalment 120 Ω) i per tant, preveu reflexions de les dades al final de la línia.


40

7.1.8 Transmissió sèrie RS-485 Un dels més utilitzats a la indústria. Transmissió sèrie diferencial, multipunt, full-duplex.

Permet usar topologia tipus bus. Velocitat màxima 10 Mb/s. Diferència amb 422 és que els drivers es poden posar en alta impedància, tri-state, de manera que un altre instrument pugui utilitzar la mateixa línia per escriure. 7.1.9 Transmissió analògica 4-20 mA S’utilitza per transmetre el senyal analògic provinent d’un sensor analògic a llarga distància. S’utilitzen dos fils per transmetre la informació en forma de corrent i per transmetre l’alimentació del sistema inclòs el sensor (24 V). El valor del corrent representa el senyal mesurat pel sensor. La resistència fa la conversió corrent-tensió. Quan hi ha 0 mA es detecta un trencament a la línia.

Figura 19. Esquema de transmissió analògica 4−20 mA.


41

8 Busos de camp 8.1 Busos de camp en el control de processos industrials Cada vegada és més necessari disposar de dispositius intel·ligents per realitzar control o supervisió remota. Molts tipus de busos que fan transferència d’informació seqüencial i sèrie. Un bus de camp és sistema de transmissió de dades (informació) que simplifica la instal·lació i operació de màquines i equipaments industrials. L’objectiu és substituir les connexions punt a punt entre els elements de camps i els sistemes de control tradicionalment amb 4-20 mA. Són xarxes digitals, bidireccionals, multipunt, sobre bus sèrie que connecten dispositius de camp com PLC’s, transductors, actuadors i sensors. Cada dispositiu de camp incorpora certa capacitat de procés que el converteix en un dispositiu intel·ligent, tot mantenint un baix cost Cada element es capar de fer accions simples de diagnòstic, control o manteniment, així com comunicar-se bidireccionalment. Cada node pot informar en cas de fallada del dispositiu associat. Un altre objectiu és substituir els sistemes de control centralitzats per xarxes de control distribuït per millorar la qualitat del producte, reduir costos i millorar l’eficiència. 8.2 Avantatges dels busos de camp Els avantatges més generals de la utilització dels busos de camp són els següents:

• Reducció de costos que ve de tres fonts: instal·lació, manteniment i millora de funcionament del sistema.

• Reducció en el cablejat. • Necessitat menor de manteniment (arquitectures més simples). • Major fiabilitat. • Permeten monitoritzar tots els dispositius que integren el sistema. • Detecció de problemes senzilla. Reducció de costos de manteniment i temps de

parada. • Major flexibilitat en el disseny del sistema. • Comunicació bidireccional entre dispositius i sistemes de control o entre els propis

dispositius de camp. • L’usuari només s’ha de preocupar de la capa física i d’usuari


42

8.3 Busos de camp existents 8.3.1 Busos d’alta velocitat i baixa funcionalitat Dissenyats per integrar dispositius simples com finals de carrera, fotocèl·lules, relés i actuadors simples. Aplicacions en temps real i en una zona petita (una màquina):

• CAN: aplicacions en vehicles. • SDS: Integració de sensors i actuadors, basat en CAN. • ASI: solució de Siemens per la integració de sensors i actuadors.

8.3.2 Busos d’alta velocitat i funcionalitat mitjana Disseny de capa d’enllaç per a l’enviament eficient de blocs de dades de tamany mitjà. Permeten que tinguin major funcionalitat com configuració, calibració o programació. Basat en CAN inclou una capa d’aplicació orientada a objecte.

• LONWorks: Desenvolupada per Echelon. • BitBus: INTEL. • DIN MessBuss: Estándar alemany, basat en RS-232. • InterBus-S: aplicacions mitjanes.

8.3.3 Busos d’altes prestacions Comunicacions a tots els nivells de producció. Es basen en busos d’alta velocitat. Presenten característiques funcionals i de seguretat altes. Característiques:

• Xarxes multimestre amb redundància.

• Comunicació mestre−esclau amb pregunta−resposta.

• Recuperació de dades des de l’esclau amb un límit màxim de temps.

• Adreçament unicast, multicast i broadcast.

• Petició de serveis als esclaus basada en events.

• Comunicació de variables i blocs de dades orientada a objectes.

• Descàrrega i execució remota de programes.

• Alts nivells de seguretat de la xarxa amb procediments d’autentificació opcionals.

• Conjunt complet de funcions d’administració de la xarxa.

Exemples de busos d’altes prestacions:

• Profibus

• WorldFIP

• Fieldbus Foundation


43

8.3.4 Busos per àrees de seguretat intrínseca Modificacions de la capa física per acomplir amb els requisits de seguretat en ambients amb atmòsferes explosives. Seguretat intrínseca és un tipus de protecció per la qual el component no pot provocar una explosió en l’atmosfera circumdant. Quan un efecte tèrmic o guspira en un dispositiu no pot crear una ignició. Exemples:

• HART

• Profibus PA

• WolrdFIP 8.4 Alguns Busos Estandarditzats 8.4.1 Profibus Normalitzada a Alemanya per DIN E 19245 i a Europa per EN 50170. ABB, AEG, Siemens, Klóckner-Moeller, etc. Controlat per la Profibus User Organisation i la Profibus Trade Organisation. Existeixen tres perfils:

• Profibus DP (Decentralized Periphery). Orientat a sensors/actuadors enllaçats a processadors (PLCs) o terminals.

• Profibus PA (Process Automation) Control de processos complint amb normes especials de seguretat per la indústria química i seguretat intrínseca.

• Profibus FMS (Fieldbus Message Specification). Comunicacions entre cèl·lules de procés o equips d’automatització. Està perdent importància ja que Profibus evoluciona cap a TCP/IP

Utilitza diferents capes físiques. La més important en DP està basada en RS-485. PA utilitza IEC 11185-2 (norma de comunicació entre sensors sobre la línia 4-20 mA). Pel nivell de procés es tendeix a utilitzar Ethernet. Es distingeix entre dispositius mestres i esclaus. L’accés entre mestres es fa amb pas de testimoni. L’accés als esclaus és un procés d’interrogació cíclic (polling). Es poden configurar sistemes multi-mestre. El transport es realitza amb trames segons IEC 870-5-1. La comunicació és sèrie asíncrona i es pot utilitzar una UART genèrica Profibus DP prescindeix dels nivells ISO 3 a 6 i la capa d’aplicació ofereix una àmplia gama de diagnòstic, seguretat, proteccions, etc. És una capa molt complexa. Profibus FMS és una complexa capa d’aplicació que permet la gestió distribuïda de processos. Les plataformes hardware utilitzades per suportar Profibus es basen en microprocessadors de 16 bits més processadors de comunicacions especialitzats. Entre les perspectives de futur està la integració sobre bases Ethernet a nivell de planta i la utilització de conceptes de temps real. Les distàncies potencials de bus van de 100 m a 24 km (amb repetidors i fibra òptica). Velocitat de comunicació de 9600 bps a 12 Mbps. Missatges de fins a 244 bytes de dades.


44

8.4.2 INTERBUS Protocol propietari inicialment de l’empresa Phoenix Contact. Normalitzat amb DIN 19258 i EN 50254. Topologia en anell i comunicació mitjançant un registre de desplaçament en cada node. Capa física basada en RS-485. Cada dispositiu actua com a repetidor. Distància màxima entre nodes de 400 m per 500 kbps i distància total de 12 km. Es pot utilitzar fibra òptica. Capa de transport basada en una trama única que circula per l’anell. La informació de adreçament no s’inclou, les dades es fan circular per la xarxa. Alta eficiència. Molt ràpid quan hi ha pocs nodes. Molt apropiat per comunicació determinista a alta velocitat. És molt difícil una filosofia de comunicació orientada a events. 8.4.3 DeviceNet Basat en CAN. Capa física i de enllaç basats en ISO 11898. Defineix una de les més sofisticades capes d’aplicacions industrials sobre bus CAN. Desenvolupada per Allen-Bradley als 90. Posteriorment passa a ser oberta suportada per la Open DeviceNet Vendor Association. Fins 64 nodes. Des de 125 kbps fins a 500 kbps amb distàncies de 100 a 500 m. Defineix missatges i connexions per funcionament mestre-esclau, interrogació cíclica, etc. Té una significativa quota de mercat i suportada per molts fabricants. 8.4.4 Foundation Fieldbus Interconnexió de dispositius en indústries de procés continu. Desenvolupament recolzat per fabricants molt importants d’instrumentació com Fisher-Rosemount, Foxboro, etc. Existeix una associació de que utilitzen aquest bus, la Fieldbus Foundation. Normalitzat com ISA SP50, IEC-ISO 61158. ISA és l’associació internacional de fabricants de dispositius d’instrumentació de procés. En el seu nivell 1 de la capa física segueix la norma IEC 11158-2 per comunicació a 31.25 kbps. Especial atenció a versions que compleixen amb normes de seguretat intrínseca per indústries de procés en ambients explosius. Es suporta sobre parell de cables trenats i es poden utilitzar els cables 4-20 mA. La capa d’aplicació utilitza un protocol orientat a objecte amb múltiples formats de missatge. El nivell 2 està basat en Ethernet de alta velocitat (100 Mbps) 8.4.5 FIP-WorldFIP Normalitzat per EN 50170 que també cobreix Profibus. Capes físiques i d’aplicació similar a Fieldbus i Profibus. Model productor-consumidor amb gestió de variables cícliques, events i missatges genèrics.


45

8.4.6 Lonworks Desenvolupat per Echelon. Basat en el protocol LonTalk i suportat sobre el NeuronChip de Motorola i Toshiba, que és un microprocessador que inclou el processador de comunicacions i serveis que permeten desenvolupar aplicacions en C. Cobreix totes les capes OSI. Ofereix una variada selecció de mitjans físics i topologies de xarxa: parell trenat en bus, anell i topologia lliure, fibra òptica , ràdio, transmissió sobre xarxa elèctrica, etc.. El més usual és parell trenat a 38 o 78 kbps. S’ofereix una àmplia gama de serveis de xarxa que permeten extenses arquitectures. 8.4.7 SDS Smart Distributed System basat en CAN. Desenvolupat per Honeywell. Sobretot aplicacions de sistemes d’emmagatzematge i classificació automàtica. Es defineix una capa física que inclou alimentació de dispositius. La capa d’aplicació defineix autodiagnòstic de nodes, comunicació per events i prioritats d’alta velocitat. 8.4.8 CANOpen Control de maquinària i integració de cèl·lules de procés. Organització CAN in Automation 8.4.9 Industrial Ethernet IEEE 802.3 basada en la xarxa Ethernet de Xerox mètode d’interconnexió de computadors en xarxa de procés de dades. Actualment desplaçament cap a xarxes industrials. Profibus, Modbus, etc l’adopten com a xarxa adient pels nivells superiors. Inconvenients:

• Indeterminisme que s’intenta solucionar amb topologies basades en commutadors.

• Normes especials per connectors.

• Tarja adaptadora cara per entorn industrial 8.4.10 ASI (Actuator Sensor Interface) Desenvolupat per Siemens per interconnexió de actuadors i sensors binaris. Estàndard IEC TG 17B. A nivell físic, qualsevol topologia: anell, bus, arbre, estrella. Interconnexió de fins a 31 esclaus. Longitud màxima de cada segment són 100 m. Disposa de repetidors que permeten la unió de 3 segments i ponts cap a xarxes Profibus. Cable de 2 fils sense apantallament. Codificació Manchester. Comunicació meste-esclau on el mestre interroga als esclaus. Cicle pregunta-resposta de 150 us.


46

8.4.11 BITBUS Desenvolupat per Intel. Bus mestre-esclau sobre RS-485 i normalitzat en IEEE-1118. En la seva capa d’aplicació es considera la gestió de tasques distribuïdes. Adoptada per petits fabricants o integradors. Existeix la Bitbus European User’s Group. 8.4.12 ARCNet Inicialment xarxa de per procés de dades que ha trobat aplicació en el món industrial. Tècnica de pas de testimoni fa que sigui determinista, que es pugui predir i robusta. ANSI/ATA 878. 2.5 Mbps amb paquets de fins 512 bytes. Topologia bus, estrella. Suport de cable coaxial, parell trenat o fibra òptica. Molt adient a nivell mitjà. Alguns fabricants proposen Ethernet a nivell superior, ARCNet en el mitjà i CAN a nivell de cèl·lula de fabricació. 8.4.13 ControlNet Bus d’alta velocitat (5 Mbps) i distància (5 km) promogut per Allen-Bradley. Cable RG6/U (utilitzar en televisió per cable) controlador de Rockwell. Cost elevat. S’utilitza en connexions de xarxes PLC i computadors industrials en aplicacions d’alta velocitat i ambients molt crítics. 8.4.14 HART Protocol suportat per la HART Communication Foundation i la Fieldbus Foundation. Comunicació digital sobre línies analògiques clàssiques dels sistemes d’instrumentació. Les seves prestacions com a bus de camp són reduïdes. Bus analògic estàndard 4-20 mA amb FSK 1200-2200 Hz. 1200 bps fins a 3 km. 8.4.15 MODBUS Especificació de trames, missatges i funcions per a la comunicació amb els PLC’s de Modicon. Es pot implementar sobre qualsevol línia de comunicació sèrie. Trames binàries o ASCII amb procés d’interrogació-resposta. Estàndard de facto per a l’enllaç sèrie entre dispositius industrials. Modbus-Plus defineix un bus de camp complet basat en la tècnica de pas de testimoni. Suport de parell trenat o fibra òptica. Aquest és el protocol que s’empra en els sectors hidràulics d’aquest projecte per tal de comunicar ela autòmats amb els concentradors. Per a la comunicació entre els pous i dipòsit amb el Centre de Control també s’empra el protocol Modbus.


47

8.4.15.1 Estructura de la Xarxa

Medi físic. El medi físic de connexió pot ser un bus semiduplex (half duplex) (RS-485 ó fibra òptica) o duplex (full duplex) (RS-422, BC 0-20 mA, ó fibra òptica). La comunicació és asíncrona i les velocitats de transmissió previstes van des dels 75 bauds fins als 19200 bauds. La màxima distància entre estacions depèn del nivell físic, podent arribar als 1200 metres sense repetidors. Accés al medi. L’estructura lògica és del tipus mestre-esclau, amb accés al medi controlat pel mestre. El nombre màxim d’estacions previst és de 63 esclaus més una estació mestra. Els intercanvis de missatges poden ser de dos tipus:

• Intercanvis punt a punt, que comporten sempre dos missatges: una demanda del mestre i una resposta de l’esclau (pot ser simplement de reconeixement).

• Missatges difosos. Aquests consisteixen en una comunicació unidireccional del mestre a tots els esclaus. Aquest tipus de missatge no té resposta per part dels esclaus i se solen fer servir per tal d’enviar dades comunes de configuració, reset,...

8.4.15.2 Protocol

La codificació de dades dins de la trama pot fer-se en mode ASCII o purament binari, segons l’estàndard RTU (Remote Transmission Unit). En qualsevol dels dos casos, cada missatge obeeix a una trama que conté quatre camps principals, segons es mostra a la Figura 20. La única diferència està en que la trama ASCII inclou un caràcter d’encapçalament i els caràcters CR i LF al final del missatge.

Figura 20. Codificació de les dades.

Poden existir també diferències en la forma de calcular el CRC (Condition Code Register), ja que el format RTU empra una fórmula polinòmica enlloc de la simple suma en mòdul 16. Amb independència d’aquests petits detalls, a continuació es descriu breument cadascun dels camps del missatge:


48

- Nombre d’esclau (1 byte). Permet direccionar un màxim de 63 esclaus amb adreces que van des del 01H fins al 3FH. El número 00H es reserva pels missatges difosos. - Codi d’Operació o Funció (1 byte). Cada funció permet transmetre dades o ordres a l’esclau. Existeixen dos tipus bàsics d’ordres.

• Ordres de lectura/escriptura de dades als registres o a la memòria de l’esclau.

• Ordres de control de l’esclau i el propi sistema de comunicacions (RUN/STOP, càrrega/descàrrega de programes,...).

- Camp de Subfuncions/Dades (n bytes). Aquests camp sol contenir, en primer lloc, els paràmetres necessaris per tal d’executar la funció indicada pel byte anterior. Aquests paràmetres podran ser codis de subfuncions en el cas d’ordres de control o adreces dels primer bit o byte, nombre de bits o paraules a llegir o escriure, valor del bit o paraula en cas d’escriptura,... - Paraula de Control d’Errors (2 bytes). Al codi ASCCI aquesta paraula és simplement la suma de comprovació del missatge en mòdul 16. En el cas de la codificació RTU es calcula mitjançant una fórmula polinòmica.


49

9 Fibra Òptica 9.1 Introducció La fibra òptica és un conductor d’ones en forma de filament, generalment de vidre, encara que també pot ser de materials plàstics. La fibra òptica és capaç de dirigir la llum al llarg de la seva longitud emprant la reflexió total interna. Normalment, la llum és emesa per un làser o un LED. Les fibres són àmpliament emprades en telecomunicacions, ja que permeten enviar gran quantitat de dades a una gran velocitat, majors que les comunicacions de ràdio i de cable. Igualment són emprades per a xarxes locals. 9.2 Aplicacions El seu ús és molt variat, des de comunicacions digitals, passant per sensors i arribant a usos decoratius. 9.2.1 Comunicacions amb Fibra Òptica La fibra òptica és molt emprada per a les telecomunicacions i per a xarxes, ja que la fibra és flexible i es pot usar com a un paquet de cables. Les fibres emprades en aquest camp són de plàstic o de vidre, a vegades d’ambdós. Per a usos interurbans són de vidre per la seva baixa atenuació. Per a les comunicacions s’usen fibres multimode i monomode, emprant les multimode per a distàncies curtes (fins a 500 m) i les monomode per a acoblaments de llarga distància. A causa que les fibres monomode són més sensibles a les unions, soldadures i connectors, les fibres i els components d’aquestes són de major cost que les de les fibres multimode. 9.2.2 Sensors de Fibra Òptica Les fibres òptiques es poden emprar com a sensors per tal de mesurar la tensió, la temperatura, la pressió i altres paràmetres. El seu petit tamany i el fet que per elles no hi circula corrent elèctrica li dóna certes avantatges respecte al sensor elèctric. 9.3 Característiques La fibra òptica és una guia d’ones elèctriques que opera a freqüències òptiques. Cada filaments consta d’un nucli central de plàstic o de vidre (òxid de silici i germani) amb un elevat índex de refracció, envoltat d’una capa d’un material similar amb un índex de refracció lleugerament menor. Quan la llum arriba a una superfície que limita amb un índex de refracció menor, es reflexa en gran part; com més gran sigui la diferència entre índexs i major l’angle d’incidència, es parla aleshores de reflexió interna total.


50

Així doncs, en l’interior d’una fibra òptica , la llum es va reflexant contra les parets en angles molt oberts, de forma tal que pràcticament avança pel seu centre. D’aquest mode, es poden guiar les senyals lluminoses sense pèrdues per llargues distàncies.

Figura 21. Nucli i revestiment de la Fibra Òptica. 9.3.1 Principi de Funcionament Els elements bàsics de funcionament es justifiquen aplicant les lleis de la òptica geomètrica, principalment, la llei de la reflexió (principi de reflexió interna total) i la llei d’Snell. El seu funcionament es basa en transmetre pel nucli de la fibra òptica un feix de llum, tal que aquest no travessi el nucli, sinó que es reflexi i es segueixi propagant. Això s’aconsegueix si l’índex de refracció del nucli és major a l’índex de refracció del revestiment, i també si l’angle d’incidència és superior a l’angle límit. 9.3.2 Avantatges

• El seu ample de banda és molt gran, mitjançant tècniques de multiplexació per divisió de freqüències (WDM/DWDM), que permeten enviar fins a 100 feixos de llum (cadascun amb una longitud d’ona diferent) a una velocitat de 10 Gb/s cadascun per la mateixa fibra, s’arriben a obtenir velocitats de transmissió totals de 10 Tb/s.

• Resistència a extrems ambientals. Són menys afectades per líquids corrosius, gasos

i variacions de temperatura. • La seguretat pel que fa a la instal·lació i manteniment. Les fibres de vidre i els

plàstics no són conductors d’electricitat i, per tant, es poden utilitzar a prop de líquids i gasos volàtils.

9.3.3 Desavantatges Les desavantatges que presenta la fibra òptica enfront altres medis de transmissió són:

• L’elevada fragilitat de les fibres. • Necessitat d’emprar transmissors i receptors més cars.


51

• Les unions entre fibres són difícils de realitzar, especialment a camp, fet que dificulta les reparacions en cas de trencament del cable.

• No pot transmetre electricitat per alimentat repetidors intermedis. • La necessitat d’efectuar processos de conversió elèctrica-òptica. • La fibra òptica convencional no pot transmetre potències elevades. • No existeixen memòries òptiques.

9.4 Tipus de Fibra Òptica Les diferents trajectòries que pot seguir un feix de llum a l’interior d’una fibra s’anomenen modes de propagació, i segons el mode de propagació tindrem dos tipus de fibra òptica: multimode i monomode.

Figura 22. Tipus de fibra òptica.

9.4.1 Fibra Multimode Una fibra multimode és una fibra que pot propagar més d’un mode de llum. Una fibra multimode pot tenir més de mil modes de propagació de llum. Les fibres multimode s’empren de forma comú a les aplicacions de curta distància, inferiors a 1 Km. És simple de dissenyar i econòmic. El nucli d’una fibra multimode té un índex de refracció superior, però del mateix ordre de magnitud, que el revestiment. A causa del gran tamany del nucli d’una fibra multimode, és més fàcil de connectar i té una major tolerància a components de menor precisió.


52

Depenent del tipus d’índex de refracció del nucli, hi ha dos tipus de fibra multimode:

• Índex Esglaó: en aquest tipus de fibra, el nucli té un índex de refracció constant en tota la secció cilíndrica.

• Índex Gradual: en aquest tipus de fibra, l’índex de refracció no és constant.

9.4.2 Fibra Monomode Una fibra monomode és una fibra òptica en la qual només es propaga un mode de llum. S’aconsegueix reduint el diàmetre del nucli de la fibra fins a un tamany que només permet un mode de propagació (de 8,3 a 10 microones). La seva distància màxima és de 3 km i empra concentrador amb canó làser d’alta intensitat. A diferència de les fibres multimode, les fibres monomode permeten abarcar grans distàncies i transmetre elevades taxes de bit.


53

10 Antenes i Radiofreqüència 10.1 Introducció De forma general, una antena és un sistema conductor metàl·lic capaç de radiar i rebre ones electromagnètiques; i una guia d’ona és un tub metàl·lic conductor mitjançant el qual es propaga l’energia electromagnètica d’alta freqüència, generalment entre una antena i un transmissor, un receptor o ambdós. Una antena s’empra com a interfase entre un transmissor i l’espai lliure o l’espai lliure i el receptor. Una guia d’ona, així com una línia de transmissió, s’empra només per interconnectar eficientment una antena amb el transceptor. Una antena acobla energia de la sortida d’un transmissor a l’atmosfera de la Terra o de l’atmosfera de la Terra a un receptor. Una antena és un dispositiu recíproc passiu; passiu pel que fa a que en realitat no pot amplificar un senyal, al menys en el sentit real de la paraula (no obstant això, una antena pot tenir guany), i recíproc pel que fa a que les característiques de transmissió i recepció són idèntiques, excepte on les corrents d’alimentació a l’element de l’antena es limiten a la modificació del patró de transmissió. 10.2 Antenes Les antenes són dispositius passiu que radien energia de radio-freqüència (FR). No creen energia FR, però enfoquen l’energia en una àrea o direcció específica i, per tant, la força del senyal en aquesta àrea o direcció augmenta. L’increment en una direcció ve especificat com a guany en unitats dBi. Els dBi’s estan basats en l’energia de sortida de l’antena i en el punt d’accés (AP), encara que no tots els AP suporten connexions amb antenes externes. 10.2.1 Característiques de les Antenes:

• Polarització: indica la orientació dels elements conductors dins de l’antena. Hi ha tres tipus:

o Vertical: tenen el perfil més elevat. Aquest és el tipus d’antena més emprat a causa de que no són afectades per la reflexió horitzontal (com l’aigua, la terra,...).

o Horitzontal: tenen el perfil més baix. No són afectades per la reflexió vertical (com per exemple, edificis,...).

o Circular: tenen un perfil intermedi.

• Directivitat horitzontal i vertical.

• Ample de banda de la freqüència.

• Guany d’energia efectiva (dBi).

• Ample del HAZ definit en graus a partir dels 3 dB.


54

10.2.2 Tipus d’antenes Hi ha dos tipus bàsics d’antenes, les omnidireccionals i les direccionals. A la següent Figura 23 es mostra la forma d’aquests senyals, essent la primera un senyal omnidireccional i les altres dues senyals direccionals.

Figura 23. Forma de les senyals de les antenes omnidireccionals i direccionals.

10.2.2.1 Antenes Omnidireccionals

Aquest és el tipus d’antena més comú. De forma general estan formades per un element radiador (dipol) d’una polzada. Aquestes antenes irradien el senyal en forma de toroide amb la finalitat d’aportat més longitud en sentit horitzontal encara que perden potència en vertical. A continuació es mostra la forma de radiació d’aquest tipus d’antenes.

Figura 24. Forma de la radiació de les antenes omnidireccionals.


55

10.2.2.2 Antenes Direccionals

Aquest tipus d’antenes concentren la seva energia en un con anomenat feix, tal i com es mostra en la següent figura. El patró de radiació depèn del domini de l’antena direccional en què es trobi el client.

Figura 25. Forma de la radiació de les antenes direccionals.

10.3 Radiofreqüència S’anomena radiofreqüència o ones de ràdio (RF) la part de l’espectre electromagnètic en què les ones electromagnètiques es poden generar mitjançant corrent altern aplicat a una antena i tradicionalment s’han utilitzat per a la comunicació. Tota aquesta banda de freqüències molt extensa, que abasta aproximadament dels 3 Hz als 300 GHz, es subdivideix en diverses bandes més específiques:

Banda Sigles Freqüència i longitud d’ona

Aplicacions

Freqüència extremadament baixa

ELF 3-30 Hz

100.000 km − 10.000 km

Freqüència superbaixa

SLF 30-300 Hz

10.000 km − 1.000 km Comunicació amb submarins

Freqüència ultrabaixa

ULF 300-3000 Hz

1.000 km − 100 km

Freqüència molt baixa

VLF 3-30 kHz

100 km − 10 km

Comunicació amb submarins, balises d’allaus, pulsímetres

sense fils

Freqüència baixa

LF 30-300 kHz 10 km − 1 km

Navegació, senyals temporals, radiodifusió AM d’ona llarga


56

Freqüència mitjana

MF 300-3000 kHz 1 km − 100 m

Radiodifusió AM d’ona mitjana

Freqüència alta HF 3-30 MHz

100 m − 10 m Radiodifusió AM d’ona curta i

radioaficionats

Freqüència molt alta

VHF 30-300 MHz 10 m − 1 m

Radiodifusió FM i televisió

Freqüència ultraalta

UHF 300-3.000 MHz 1 m − 100 mm

Televisió, telèfons mòbils, LAN sense fils

Freqüència superalta

SHF 3-30 GHz

100 mm − 10 mm

Dispositius microones, telèfons mòbils, LAN sense fils, radars

més moderns

Freqüència extremadament alta

EHF 30-300 GHz

10 mm − 1 mm Radioastronomia, radiorelés de

microones d’alta velocitat

Taula 2. Bandes de freqüència.


57

11 Possibles tipus de comunicacions entre el centre de control i centres de control secundaris 11.1 LAN LAN és l’abreviatura de Local Area Network (Xarxa d’Àrea Local). Una xarxa local és la interconnexió de varis ordinadors i perifèrics. La seva extensió està limitada físicament a un edifici o a un entorn de pocs quilòmetres. La seva aplicació més estesa és la interconnexió entre ordinadors personals i estacions de treball en oficines, fàbriques,…; per tal de compartir recursos i intercanviar dades i aplicacions. En definitiva, permet que dues o més màquines es comuniquen. 11.1.1 Característiques

• Tecnologia broadcast (difusió) amb el mitjà de transmissió compartit. • Cablejat específic instal·lat normalment a propòsit. • Capacitat de transmissió compresa entre 1 Mbps i 1 Gbps. • Extensió màxima no superior a 3 km. • Ús d’un mitjà de comunicació privat. La simplicitat del mitjà de transmissió que

utilitza (cable coaxial, cables telefònics i fibra òptica). • La facilitat amb què es poden efectuar canvis en el hardware i el software. • Gran varietat i nombre de dispositius connectats. • Possibilitat de connexió amb altres xarxes.

11.1.2 Topologia de la Xarxa La topologia de la xarxa defineix l’estructura d’una xarxa. Una part de la definició topològica és la topologia física, que és la disposició real dels cables o mitjans. L’altra part és la topologia lògica, que defineix la forma en què els hosts accedeixen als mitjans per tal d’enviar dades. 11.1.2.1 Topologies Físiques

• Topologia d’anell, empra només cable backbone que ha d’acabar-se en ambdós

extrems. Tots els hosts es connecten directament a aquest backbone. • Topologia d’anell, connecta un host amb el següent i a l’últim host amb el primer.

Això crea un anell físic de cable.


58

• Topologia en estel, connecta tots els cables centrals amb un punt central de la concentració.

• Topologia en estel extesa, connecta estels individuals entre sí mitjançant connexió

de concentradors o switches. Aquesta tipologia pot extendre l’abast i la cobertura de la xarxa.

• Topologia jeràrquica, és similar a un estel extès, però en comptes de connectar els

concentradors o switches entre sí, el sistema es connecta a un computador que controla el trànsit de la tipologia.

• Topologia de malla, s’implementa per tal de proporcionar la major protecció

possible per evitar una interrupció del Server. L’ús d’una tipologia de malla en els sistemes de control en xarxa d’una planta nuclear en seria un exemple. Cada host té les seves pròpies connexions amb els demès hosts.

11.1.2.2 Topologies Lògiques

La topologia lògica d’una xarxa és la forma en que els hosts es comuniques a través el medi. Els dos tipus més comuns de topologies lògiques són les següents:

• Topologia broadcast.

Simplement significa que cada hosts envia les seves dades cap a tots els altres hosts del medi de xarxa. No existeix un ordre que hagin de seguir les estacions per tal d’emprar la xarxa; és per ordre d’arribada.

• Topologia de transmissió de tokens.

Els tokens són com a tickets que permeten als clients enviar un missatge per la xarxa. Existeix solament un token per a cada xarxa pel que no existeix la possibilitat de que dos ordinadors intenten transferir missatges al mateix temps.

Aquesta topologia controla l’accés a la xarxa mitjançant la transmissió d’un token electrònic a cadascun dels hosts de forma seqüencial. Quan un host rep el token pot enviar dades a través de la xarxa. Si el host no té capa dada per enviar, transmet el token al següent host i el procés es torna a repetir. Dos exemples de xarxes que utilitzen la transmissió de tokens són Token Ring i la interfase de dades distribuïda per fibra (FDDI). Arcnet és una variació de Token Ring i FDDI, i és basa en la transmissió de tokens en topologia de bus.

11.2 WAN Una xarxa d’àrea àmplia, WAN, acrònim de l’expressió en anglès Wide Area Network, és un tipus de xarxa de computadores capaç de cobrir distàncies des d’uns 100 fins a una 1000 km, proporcionant Server a un país o continent. Normalment la xarxa WAN és una xarxa punt a punt, és a dir, xarxa de paquet commutat. Les xarxes WAN poden emprar sistemes de comunicació via satèl·lit o ràdio.


59

Una xarxa d’àrea àmplia o WAN s’extèn sobre una àrea geogràfica extensa, a vegades un país o continent, i la seva funció fonamental està orientada a la interconnexió de xarxes o equips terminals que estan ubicats a grans distàncies entre ells. Per aquest motius tenen una infraestructura basada en poderosos nodes de commutació que porten a terme la interconnexió dels elements esmentats, i per ells flueix un volum apreciable d’informació de forma continua. Per aquesta raó també es diu que les xarxes WAN tenen caràcter públic, ja que el trànsit d’informació que hi circula prové de diferents llocs, essent emprada per nombrosos usuaris de diferents països del món per a transmetre informació d’un lloc a un altre. A diferència de les xarxes LAN, la velocitat amb què circulen les dades per les xarxes WAN normalment és inferior a la que es pot arribar en les xarxes LAN. A més, les xarxes LAN tenen caràcter privat, ja que el seu ús normalment està restringit als usuaris membres d’una empresa, o institució, per als qui es va dissenyar la xarxa. La infraestructura de les xarxes WAN la composen, a més dels nodes de commutació, línies de transmissió de grans prestacions, caracteritzades per les seves elevades velocitats i ample de banda en la majoria dels casos. Els elements de commutació també són dispositius d’elevades prestacions, ja que han de ser capaços de tractar la quantitat de trànsit que circula pe ells. De forma general, a aquests dispositius els arriben les dades per una línia d’entrada, i aquest ha d’encarregar-se d’elegir una línia de sortida per a reenviar-los. Una estructura d’una xarxa WAN pot ser: cada host connectat a una xarxa LAN, que alhora es connecta a un dels nodes de commutació de la xarxa WAN. Aquest node ha d’encarregar-se d’encaminar la informació cap al destinatari. La commutació és la forma en què els nodes o elements d’interconnexió garanteixen la interconnexió de dos sistemes finals, per tal d’intercanviar la informació. 11.2.1 Característiques

• Posseeix màquines dedicades a l’execució de programes d’usuari (hosts)

• Una subxarxa, on es connecten un o varis hosts.

• Divisió entre línies de transmissió i elements de commutació (enrutadors).

• Usualment els routers són computadores de les subxarxes que composen la WAN.

11.2.2 Topologia dels routers Un cop realitzada la definició de xarxes WAN i dels elements bàsics que la formen, s’analitzen les topologies específiques que s’utilitzen per a les xarxes WAN. 11.2.2.1 Topologia Física

En el cas de les xarxes WAN, la seva topologia física pot arribar a ser més complexa i no respondre a les formes bàsiques (bus, estel, anell), a causa de varis factors determinants: la distància que han de cobrir les xarxes, l’elevada quantitat d’usuaris, el trànsit que han de suportar i la diversitat d’equips d’interconnexió que han d’emprar.


60

Existeix un grup establert de topologies que són les més utilitzades, i la implementació de cadascuna d’elles en particular està condicionada per necessitats específiques, com poden ser: quantitat de nodes a connectar, distància entre els nodes i infraestructura establerta entre ells (per exemple, si es connectaran mitjançant la xarxa telefònica o d’un enllaç punt a punt, medi de transmissió que s’utilitza,…). Les topologies més emprades en xarxes WAN són les següents:

• Punt a punt. En aquesta topologia cada node es connecta a un altre mitjançant circuits dedicats, és a dir, canals que són arrendats per part d’empreses o institucions a les companyies telefòniques. Aquests canals estan sempre disponibles per a la comunicació entre dos punts. Aquesta configuració és només funcional per a petites WAN’s ja que tots els nodes han de participar en el trànsit, és a dir que si augmenta la quantitat de nodes, augmenta la quantitat de trànsit i això implica en consegüent encariment de la xarxa.

• Anell. En la topologia d’anell cada node es connecta a dos més formant un patró

d’anell. Aquesta topologia té dues avantatges: per una banda, si existeix algun problema en les connexions en un cable la informació seguiria arribant al node emprant un altre recorregut i, per altra banda, si algun node està molt ocupat el trànsit es pot derivar cap a altres nodes. Extendre aquest tipus de xarxes és més car que estendre una xarxa punt a punt ja que es necessita, al menys, un enllaç més.

• Estel. En aquesta configuració, un node actua com a punt central per a tots els

altres, permetent així que en cas que existeixi un error en algun dels cables els altres nodes no perdin connexió amb el node central. La principal desavantatge d’aquesta topologia és que qualsevol problema que existeixi en el node central es converteix en un desastre total per a tota la xarxa ja que es perd la connexió de tots els nodes.

• Malla. En aquesta topologia l’essència és cercar la interconnexió dels nodes de

forma tal que un falla, les demès puguin redireccionar les dades de forma ràpida i fàcil. Aquesta topologia és la que té mes tolerància als errors ja que és la que proveeix més camins pels quals hi poden viatjar les dades que van d’un punt a un altre. La principal desavantatge de les xarxes de tipus malla és el seu cost, i per aquest motiu s’ha creat una alternativa que és la xarxa de malla parcial en la qual els nodes més crítics (pels que hi passa més trànsit) s’interconnecten entre ells i els altres nodes mitjançant una altra topologia (estel, anell)

11.2.2.2 Topologia Lògica

La topologia lògica descriu la forma en què les dades són convertides a un format de trama específic i la forma en què els polsos elèctrics són transmesos a través del mitjà de comunicació. D’entre les topologies més emprades per a xarxes WAN hi ha la ATM (Asyncronous Transfer Mode).


61

11.3 RDSI Es tracta d’una xarxa que facilita interconnexions digitals extrem a extrem per tal de proporcionar una àmplia gamma de serveis, tant de veu com d’altres tipus, i a la que els usuaris hi accedeixen a través d’un conjunt d’interfases normalitzats. És una xarxa que prové per evolució de la xarxa telefònica existent, que al oferir connexions digitals d’extrem a extrem permet la integració de multitud de serveis en un únic accés, independentment de la naturalesa de la informació a transmetre i del equip terminal que la generi. 11.3.1 Principis de la RDSI

• Suport d’aplicacions, tant de veu com de dades, emprant un conjunt d’aplicacions estàndard.

• Suport per aplicacions commutades i no-comutades. RDSI admet tant commutació

de circuits com commutació de paquets. A més, RDSI proporciona serveis no-commutats amb línies dedicades.

• Dependència de connexions de 64 kbps. RDSI proporciona connexions de

commutació de circuits i commutació de paquets a 64 kbps. Aquest és els bloc de construcció fonamental de la RDSI.

• Arquitectura de protocol en capes. Els protocols per l’accés a la RDSI presenten

una arquitectura de capes que es pot fer correspondre amb la del model OSI. • Varietat de configuracions. És possible més d’una configuració física per

implementar RDSI. 11.3.2 Canals RDSI El flux digital entre la central i l’usuari RDSI s’empra per tal de dur varis canals de comunicació. La capacitat de flux, i per tant, el nombre de canals de comunicació, pot variar d’un usuari a una altre. Per a la transferència d’informació i senyalització es defineixen els següents canals:

• Canal B. És el canal bàsic d’usuari. És un canal a 64 kbps per a transportar la informació generada pel terminal d’usuari. Es pot emprar per transferir dades digitals o una barreja de trànsit de baixa velocitat incloent dades digitals i veu digitalitzada descodificada a la velocitat ja esmentada. Pot dividir-se en subcanals i en qualsevol cas, tots ells han d’establir-se dins el mateix límit que el canal. Poden suportar les següents classes de connexions:

o Commutació de Circuits. L’usuari realitza una trucada i s’estableix una

connexió de circuit commutat amb un altre usuari de la xarxa, amb uns recursos dedicats. S’ha de destacar que el diàleg d’establiment de trucada no succeeix al canal B, sinó al D, que es defineix a continuació.


62

o Commutació de Paquets. L’usuari es connecta a una node de commutació de paquets i les dades s’intercanvien amb altres usuaris via X.25 (estàndard per a l’accés a xarxes públiques de commutació de paquets). Els recursos no són dedicats.

o Permanents. No requereixen un protocol d’establiment de trucada. És

equivalent a una línia llogada. Es contracta un canal fix, permanent.

• Canal D. És un canal de senyalització a 16 o 64 kbps. Serveix per a dos finalitats. Primer, duu informació de senyalització per a controlar les trucades de circuits commutats associades amb els canals B. A més, el canal D es pot emprar per a commutació de paquets a baixa velocitat mentre no hi hagi informació de senyalització esperant.

• Canals H. Són canals destinats al transport de fluxos d’informació d’usuari a altes

velocitats, superiors a 64 kbps. Estan definits els següents canals H:

o H0, velocitat 384 kbps (equivalent a 6 B (Bauds)).

o H10, velocitat 1472 kbps (equivalent a 23 B).

o H11, velocitats 1536 kbps (equivalent a 24 B).

o H12, velocitat 1920 kbps (equivalent a 30 B).

11.4 RTC La Xarxa Telefònica Commutada és una xarxa de comunicació dissenyada primordialment per a la transmissió de veu, encara que també pot suportar dades. Es tracta de la xarxa telefònica clàssica, en la quals els terminals telefònics es comuniquen amb una central de commutació a través d’un única canal compartit per la senyal del micròfon i la e l’auricular. En el cas de la transmissió de dades hi ha un sola senyal al cable en un moment donat composada per la de pujada més la de baixada, i per això són necessaris els supressors d’eco. Per tal d’accedir a la RTC des d’un ordinador és necessària una tarja FXO. La utilitat de la infraestructura de la RTC és la solució més apropiada per a la ràpida introducció de qualsevol nou sistema de comunicació. Característiques de la RTC:

• Ofereix a l’usuari un circuit de 4 kHz per tal de transmetre en mode analògic.

• Única xarxa amb capil·laritat nacional, juntament amb les xarxes mòbils.

• El cost depèn de la distància i d la durada de la connexió.

• Normalització per a interconnexió de RTC’s.

• Consta de mitjans de transmissió de centrals de comunicació.


63

11.5 VSAT (Very Small Aperture Terminal) Són xarxes privades de comunicació de dades via satèl·lit per a l’intercanvi d’informació punt a punt, o punt-multipunt (broadcasting) o interactiva. Es tracta d’una terminal de telecomunicacions que interactua amb satèl·lits d’òrbita geostacionària per tal de comunicar-se amb els seus afins. Són bastant econòmics i, per tant, es consideren la solució als problemes de comunicació en zones aïllades, on no sol arribar-hi el cablejat de les ciutats. La principal desavantatge d’aquests terminals és la seva insuficient potència per comunicar-se amb altres VSAT, i per això hi ha una interacció amb els satèl·lits, per tal de retransmetre el trànsit entre aquests. 11.5.1 Característiques Les seves principals característiques són:

• L’aprofitament de les avantatges del satèl·lit per part de l’usuari de serveis de telecomunicació a un baix cost i fàcil instal·lació.

• Xarxes privades dissenyades a mida de les necessitats de les companyies que les

utilitzen. • Les antenes muntades als terminals necessaris són de tamany petit. • Les velocitats disponibles solen ser de l’ordre de 56 a 64 kbps. • Permet la transferència de dades, veu i vídeo. • La xarxa pot tenir una gran densitat (1.000 estacions VSAT) i està controlada per

una estació central anomenada concentradora que organitza el trànsit entre terminals i optimitza l’accés a la capacitat del satèl·lit.

• Enllaços asimètrics. • Les seves bandes de funcionament soles ser d’elevada potència en transmissió i

bona sensibilitat en recepció. A causa de totes aquestes característiques competeix directament amb xarxes com la RTC X.25 i la RDSI. S’ha de destacar la seva ràpida i massiva implantació a Europa, Àsia i EUA, fet que facilita un apropament sense precedent de les avantatges del satèl·lit a l’usuari de serveis en telecomunicació.


64

12 Introducció a l’SCADA

SCADA és l’acrònim de Supervisory Control and Adquisition Data, és un sistema basat en computadores que permet supervisar i controlar a distància una instal·lació de qualsevol tipus. A diferència dels Sistemes de Control Distribuït el llaç de control és generalment tancat per part de l’operador.

Els Sistemes de Control Distribuït es caracteritzen per realitzar accions de control de forma automàtica. Avui en dia, és fàcil trobar sistemes SCADA realitzant tasques de control automàtic en qualssevol dels seus nivells, encara que la seva tasca principal sigui de supervisió i control per part de l’operador.

El flux de la informació en els sistemes SCADA és el següent:

• El fenomen físic el constitueix la variable que es desitja mesurar. Depenent del procés, la naturalesa del fenomen és molt diversa: pressió, temperatura, flux, potència, intensitat de corrent, tensió, pH, densitat,...

• Aquest fenomen s’ha de traduir a una variable que pugui entendre el sistema

SCADA, és a dir, en una variable elèctrica. Per això s’utilitzen els sensors o transductors.

• Els sensors o transductors converteixen les variacions del fenomen físic en

variacions proporcionals d’una variable elèctrica. Les variables elèctriques més emprades són: tensió, intensitat, càrrega, resistència o capacitància.

• No obstant això, aquesta varietat de tipus de senyals elèctriques ha de ser

processada pel computador digital. Per tant, s’utilitzen acondicionadors de senyal, la funció dels quals és de referenciar aquests canvis elèctrics a una mateixa escala de corrent o tensió. A més, proveeix aïllament elèctric i filtratge del senyal amb la finalitat de protegir el sistema de transitoris i sorolls originats a camp.

• Un cop acondicionada la senyal, aquesta es converteix en un valor digital

equivalent en el bloc de conversió e dades. Generalment, aquesta funció es duu a terme mitjançant un circuit de conversió A/D.

• L’ordinador emmagatzema aquesta informació, la qual serà utilitzada pel seu

anàlisi i per la presa de decisions. De forma simultània, es mostra a l’usuari del sistema aquesta informació en temps real.

• Basant-se en la informació, l’operari pot prendre la decisió de realitzar una acció

sobre el procés. L’operari fa la comanda de realitzar una acció determinada i novament ha de convertir-se la informació digital en una senyal elèctrica. Aquesta senyal és processada per una sortida de control la qual funciona com un acondicionador de senyal.

Per tal d’avaluar si un sistema SCADA és o no necessari, el procés a controlar ha d’acomplir les següents característiques:


65

• El nombre de variables del procés que es necessiten mostrar en pantalla és elevat. • El procés està geogràficament distribuït. Aquesta condició no és limitadora, ja que

es pot instal·lar un SCADA per a la supervisió i control d’un procés concentrat en una localitat.

• Les informacions del procés es necessiten en el moment en que els canvis en ell es

produeixen, per tant, es requereix informació en temps real. • Necessitat d’optimitzar i facilitar les operacions de la planta, així com també la

presa de decisions, tant gerencials com operatives. • Els beneficis obtinguts en el procés justifiques la inversió en un sistema SCADA.

Aquests beneficis poden reflectir-se com a un augment de l’efectivitat de la producció, dels nivells de seguretat,...

• La complexitat i velocitat del procés permet que la majoria de les accions de

control sigui iniciades per part de d’un operador. En cas contrari, es requerirà d’un Sistema de Control Automàtic, el qual pot estat constituït per un Sistema de Control Distribuït, PLC’s, controladors en llaç tancat o una combinació d’ells.

Funcions bàsiques realitzades per un sistema SCADA:

• Recopilar, emmagatzemar i mostrar informació, de forma continua i fiable, corresponent a la senyalització de camp: estat de dispositius, mesures, alarmes,...

• Executar accions de control iniciades per l’operador, con poden ser: obrir o tancar

vàlvules, arrencar o aturar bombes,... • Alertar a l’operador de canvis detectats, ja sigui dels que no es consideren normals

(alarmes) com dels canvis que es produeixen en l’operació normal diària (events). Aquest canvis són emmagatzemats als sistema per al seu posterior anàlisi.

• Aplicacions en general, basades amb la informació obtinguda pel sistema, com

poden ser: gràfics de tendència, històrics de variables, càlculs, prediccions, detecció de fuites,...


66

13 Sectorització de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable a Els Pallaresos 13.1 La Implantació a la Xarxa d’Abastament d’Aigua a Els Pallaresos 13.1.1 Disseny És complicat aconseguir una gran homogeneïtat entre sectors degut a les característiques de la xarxa. No obstant, s’han definit alguns criteris bàsics de disseny, amb rangs amplis per tal de poder adaptar-se a les diferents particularitats que es trobin. La implantació de la sectorització té un elevat cost a causa de l’elevat nombre total d’entrades/sortides dels sectors. Per tant, és aconsellable realitzar una implantació en diverses fases i no automatitzar alhora totes les entrades/sortides d’un mateix sector. De cada sector, amb les corresponents entrades/sortides, especificat als plànols adjunts, és necessari conèixer el nombre de clients i la seva demanda mitjana. Per tal de poder interpretar correctament les dades que arriben al centre de control i determinar si hi ha fuites o problemes en algun sector, tenint en compte les franges horàries, és necessari determinar unes premisses per a cada sector referents a la disminució màxima de pressió, la pèrdua de càrrega màxima unitària, i la velocitat màxima de l’aigua. Tal i com mostren els plànols adjunts, s’ha dividit la xarxa en 11 sectors. La zona referent a Pallaresos Park no s’ha sectoritzat ja que la xarxa té una distribució ramificada. 13.1.2 Obra Civil, Instrumentació i Comunicacions 13.1.2.1 Introducció

El sistema de control distribuït de cada sector es divideix en tres nivells segons les seves funcionalitats:

• Control local de les vàlvules, executat pels autòmats. • Concentradors: equips en base PC que es comuniquen amb l’SCADA central i amb

tots els autòmats de la seva zona. S’encarreguen de traspassar la informació entre l’SCADA i els autòmats en ambdues direccions. Implementen un petit SCADA que permet actuar sobre la xarxa d’autòmats que li correspon a cadascun d’ells.

• Monitorització del sistema i interfase gràfica amb l’operari, desenvolupada per

l’SCADA Central.


67

Figura 26. Sistema de control distribuït per al control i la supervisió dels sectors.

Els autòmats situats a les arquetes controlen el funcionament de les vàlvules per tal que acompleixin les planificacions programades o les necessitats puntuals que es determinin des del centre de control, adquirint, a més, senyals d’estat i nivells. Estan connectats als busos de comunicacions per tal que els concentradors puguin obtenir les seves dades. En un concentrador s’executa un software sobre un PC industrial que recull les dades dels autòmats de la seva zona, i els envia a l’SCADA central sota la petició d’aquest últim. L’SCADA central també li pot enviar comandes referents a canvis en el cabal desitjat, planificacions o actuacions sobre les vàlvules que ha de transmetre cap a l’autòmat corresponent. També té implementat un petit SCADA local que permet monitoritzar i actuar sobre el conjunt de les vàlvules controlades pels autòmats als que té accés. Cada concentrador té un radio mòdem que permet que l’SCADA central de la oficina pugui comunicar-se amb ells per tal d’intercanviar informació. L’SCADA central mostra a l’operari l’estat actual de la part automatitzada de la xarxa sectoritzada d’abastament d’aigua potable. Envia les planificacions generades pel sistema expert o els cabals puntuals que estimi oportú l’operari. A més, genera i gestiona alarmes que es pugui produir i genera històrics amb els cabals subministrats, pressions,..., que són emprats per la part de gestió per la seva explotació. La part de gestió inclou tota la xarxa d’abastament d’aigua potable, tant l’automatitzada com la manual. Automatitzar sectors de la xarxa d’abastament suposarà integrar-los en la part automatitzada de l’esquema anterior i indicar a la part de gestió quines són les vàlvules que passen a ser automàtiques. En els plànols que s’adjunten s’indica quines vàlvules passaran a ser automàtiques. Les instal·lacions d’automatització projectades són les següents:

• 3 concentradors d’enllaç de comunicacions entre l’SCADA Central i els autòmats.

• 41 instal·lacions de control 1 vàlvula.

• 2 instal·lacions de control 2 vàlvules.

• 4 radiomòdem, i transductors de pressió i transductors de nivell a cada arqueta.


68

13.2.2.2 Actuacions a realitzar en la instal·lació

En línies generals, les actuacions a dur a terme en les instal·lacions són:

• Instal·lar cabalímetres i vàlvules motoritzades a les arquetes, substituint les manuals que s’indiquen en els plànols adjunts.

• Instal·lar un autòmat a cada arqueta, que controlarà les vàlvules que hi hagi dins

segons les consignes o planificacions que se li enviïn des del Centre de Control. • Instal·lar un concentrador per a cada grups d’autòmats segons la configuració

geogràfica, per tal que faci d’intermediari entre l’SCADA Central i es autòmats. • Programar i anar ampliant l’SCADA a mesura que es van instal·lant les noves

vàlvules i concentradors en els sectors, per tal que sigui compatible amb les planificacions generades pel sistema expert que té en funcionament la Central de Control. D’aquesta manera, qualsevol ampliació de la part d’automatització queda immediatament integrada en aquesta solució plantejada.

13.2.2.3 Control local de les vàlvules

A cada arqueta automatitzada hi ha una autòmat que controla totes les vàlvules que hi hagi a dins. L’autòmat té tres modes diferents de funcionament per a cada vàlvula:

• Planificat. Obre i tanca la vàlvula quan li digui la planificació que te emmagatzemada. Aquesta planificació es realitza al Centre de control amb l’ajuda d’un sistema expert integrant de la part de gestió.

• Automàtica. Regula la vàlvula per tal que subministri el cabal que se li hagi indicat

puntualment des de l’SCADA central de la oficina o des de l’SCADA local del concentrador.

• Manual. Obre i tanca en temps real segons se li indiqui des de l’SCADA central de

la oficina o des de l’SCADA del concentrador. Aquest sistema de control, a més, pot ser configurat per part de l’usuari mitjançant uns paràmetres que regulen:

• Tolerància. La diferència mínima entre el cabal desitjat i l’instantani que farà que l’autòmat actuï sobre la vàlvula o esperi a que hi hagi un error major.

• Constant de control. La importància que se li dona a l’error en el subministrament

(diferència entre el cabal desitjat i l’instantani), proporcional al temps d’actuació sobre la vàlvula.

• Temps d’espera. Davant d’una actuació sobre la vàlvula, el valor subministrat pel

cabalímetre fluctua durant uns segons fins a estabilitzar-se. El temps d’espera indica quant ha d’esperar l’autòmat per a prendre una lectura estable del cabal instantani.


69

En una arqueta es troben els següents elements:

• Vàlvula motoritzada. Permet obrir-la i tancar-la elèctricament. A més ofereix les següents senyals que són adquirides per part de l’autòmat: vàlvula obrint, vàlvula tancant, totalment oberta, totalment tancada, tèrmic, error de sentit de gir i sobre parell (si n’hi ha).

• Comptador Cabal. Disposa d’un visor digital que mostra el cabal instantani i a més

ofereix dues senyals que poden ser adquirides per un autòmat: una de 4-20 mA i una altra de freqüència, per tal de poder adquirir el cabal instantani i el caudal acumulat.

• Transductor de Pressió: Compost per un sensor de pressió a la canonada per la

detecció. • Analitzador de Clor i de pH: necessari per tal de determinar el contingut de clor

lliure en parts per milió i el valor del pH que s’està subministrant al sector. Les comunicacions per a l’intercanvi de dades a aquest nivell es realitzen entre autòmats i concentradors. Cada autòmat es connectarà a un bus de fibra òptica, que permetrà la comunicació amb un concentrador, mitjançant un conversor de RS-485 a fibra òptica, que a més actuarà com a repetidor per a la continuació del bus. El protocol emprat és el MODBUS, en el qual el concentrador serà el mestre i els autòmats els esclaus. La velocitat de transmissió de dades serà de 19200 bps. 13.2.2.4 Concentradors

Els concentradors tenen dues funcions:

• Realitzen l’enllaç de les comunicacions entre l’SCADA Central i els autòmats. Recullen les dades dels autòmats, tenint-los preparats per quan arribi una petició de lectura des de l’SCADA central. També transmeten cap als autòmats les peticions d’escriptura de l’SCADA central i del local.

• Executen un SCADA local per tal que un operari que es trobi en la zona pugui

monitoritzar i actuar en cas necessari sobre les vàlvules a les que tingui accés. Un concentrador disposa dels següents elements:

• Ordenador PC: PC industrial amb sistema operatiu Windows 2000, monitor i teclat, sobre el que s’executarà el software gestor de comunicacions i l’SCADA local.

• SAI: Sistema d’Alimentació Ininterrompuda de 500 VA. • Armari per a instal·lar PC’s en el qual hi estaran els components denominats

anteriorment. Les comunicacions per a l’intercanvi de dades a aquest nivell es realitzen entre el concentrador i els autòmats, i entre el concentrador i l’SCADA local.


70

El medi físic per a les comunicacions és la fibra òptica, i el protocol és el MODBUS. Els busos partiran del concentrador i seran necessaris els següents elements:

• Tarja de xarxa Ethernet. Instal·lada al PC per connectar amb un switch del qual partiran els busos de comunicació amb els autòmats.

• Switch. A ell es connectarà l’ordinador i partiran els busos de comunicació amb els

autòmats. • Conversors Ethernet-RS485. N’hi ha un per cada bus; converteix el protocol

TCP/IP per la part del PC al protocol RS-485 emprat en les comunicacions amb els autòmats. Ha de dur protecció contra sobretensions.

• Transceivers conversors RS-485-fibra òptica. N’hi ha un per cada bus. Converteix

el protocol RS-485 en cable de coure a RS-485 en fibra òptica. • Font d’alimentació de 24 Vdc, necessària per als conversors.

La comunicació amb l’SCADA Central es realitzarà mitjançant ràdio. Es necessita un radio mòdem i una antena unidireccional apuntant cap al Centre de Control. Es comunica amb el PC mitjançant port sèrie. Hi ha d’haver proteccions contra sobretensions en l’antena i en el port sèrie RS-232 que comunica amb el PC. El protocol emprat és el MODBUS, essent-ne el mestre l’SCADA Central i els concentradors són els esclaus. 13.2.2.5 SCADA Central

L’SCADA Central situat al Centre de Control monitoritza l’estat de tots els sectors del sistema d’abastament d’aigua, emmagatzema el valor de les variables d’interès, les mostra mitjançant una interfase gràfica a l’operari i s’encarrega d’enviar les comandes adequades. La part de software està formada per dues aplicacions:

• Front End de comunicacions. Gestiona les comunicacions emprant un radio mòdem i serveix les peticions de lectura/escriptura de l’aplicació gràfica. Els enquesta de forma periòdica i emmagatzema els valors de les variables d’interès en fitxers d’històrics. Optimitza el trànsit entre l’SCADA i els concentradors donant prioritat a les peticions d’escriptura de l’operari (canvis de consigna, canvis en els sistema de control de les vàlvules,...) per tal que aquestes peticions siguin en temps real. s’adquireixen les variables dels concentradors cada minut, i disposa d’una funcionalitat de refresc ràpid que puntualment permet adquirir les variables d’un determinat concentrador amb major freqüència. A més, es pot configurar amb la finalitat d’enviar missatges d’alarmes als telèfons mòbils dels responsables de la zona on s’hagi produït.

• Interfase gràfica. Mostra de forma gràfica l’estat del sistema a l’operari, gestiona

alarmes, genera gràfics i permet actuar sobre les vàlvules. Els valors de les variables del sistema els llegeix i escriu de Front End de comunicacions emprant el protocol TCP/IP sobre una xarxa Ethernet.


71

Les comunicacions per a l’intercanvi de dades a aquest nivell es realitzen enter l’SCADA Central i els concentradors. S’empra una radio-mòdem de les mateixes característiques que l’emprat a l’apartat de comunicacions dels concentradors, així com també el protocol emprat MODBUS, però amb una antena Omnidireccional. 13.2.2.6 Instal.lacions

La instal·lació d’equips es realitzarà a l’interior d’arquetes i a l’interior de caixes de doble aïllament les quals emmagatzemen també els elements de control i comandament de cadascun dels elements de control i mesura hidràulics. La interconnexió dels sistemes es realitzarà mitjançant una xarxa de fibra òptica instal·lada a l’interior de tubs empotrats en formigó que transcorren paral·lels als tubs de conducció elèctrica i per la mateixa rasa però en tubs independents. El diàmetre mínim dels tubs de conducció dels conductors de control és de 75 mm, essent, de la mateixa forma que les conduccions elèctriques, realitzats en trams rectes, evitant en la mesura del possible els canvis de direcció i preveient, en cas de produir-se, la instal·lació d’arquetes en aquests punts i com a mínim cada 40 m en trams rectes, podent coincidir la ubicació d’aquestes amb les previstes pel sistema elèctric. En aquest cas, els conductors de senyals s’aïllaran dels de potència mitjançant una paret aïllant interior desmuntable per a la realització de treballs a l’interior. 13.2.2.7 Electrificació

Es preveu realitzar les preses a la companyia de subministrament elèctric a les casetes en què hi hagi concentradors, i des d’allí dur-les a les arquetes corresponents al mateix grup de comunicacions. 13.2.2.8 Interconnexionat

• Sistema d’interconnexionat d’arquetes. Les característiques del cable a emprar és

de fibra multimode 62,5/125 amb protecció per a la seva instal·lació en rasa entubades segons la normativa. Les unions, terminacions i connexionats s’han de realitzar mitjançant tall i poliment automàtic per tal de garantir la mínima atenuació del senyal en aquests.

• Sistema d’interconnexionat intern. La comunicació interna en les caixes

d’automatització entre l’autòmat i els equips de mesura i accionament es realitza mitjançant transmissió sèrie RS-485. El cable serà de parell trenat de 0,5 mm2 amb pantalla individual per a cada parell, pantalla general, malla de protecció general i coberta en PVC.

• Sistema de transmissió a central. El sistema de transmissió de senyal des de les

arquetes fins a la central de comandament ubicada a les oficines del centre de control es realitza mitjançant un enllaç de radio en el rang dels 450 MHz (UHF) mitjançant antenes unidireccionals. Els sistemes i equips a utilitzar hauran d’estar degudament legalitzats per la seva operació al trobar-se en el rang de freqüències inclòs en l’actual llei de telecomunicacions.


72

13.2.2.9 Instal.lació d’arquetes de control d’1 vàlvula

Quadre de control amb els següents elements:

• 1 autòmat TSX micro de Telemechanique.

• 1 transceiver/repetidor de RS485-Fibra òptica.

• 1 armari.

• 1 tarja d’entrades analògiques per l’autòmat.

• 1 pila de seguretat per l’autòmat.

• 1 disjuntor magnetotèrmic.

• 2 contactes per obrir/tancar vàlvula.

• 1 detector d’intrusisme.

• 1 interruptor general del quadre.

13.2.2.10 Instal.lació d’arquetes de control de 2 vàlvules

Quadre de control amb els següents elements:

• 1 autòmat TSX micro de Telemechanique.

• 1 transceiver/repetidor de RS485-Fibra òptica.

• 1 armari.

• 1 tarja de d’entrades digitals per l’autòmat.

• 1 tarja d’entrades analògiques per l’autòmat.

• 1 pila de seguretat per l’autòmat.

• 2 disjuntors magnetotèrmics.

• 4 contactes per obrir/tancar vàlvules.

• 1 detector intrusisme.

• 1 interruptor general del quadre.

13.2.2.11 Instal.lació RA: Radio mòdem

El material necessari per a la instal.lació del ràdio mòdem és el següent:

• Radio mòdem model T-MOD - C-48 treballant a una freqüència de 450.025 MHz.

• Sistema radiant, antena unidireccional.


73

• Proteccions contra sobretensions al port sèrie i a l’antena. • Màstil de 6 metres i material auxiliar pel muntatge i la instal·lació.

13.2.2.12 Instal.lació CO: Concentrador

Un concentrador consta dels següents elements comuns:

• PC-Concentrador en rack 19” amb tarja Ethernet, monitor i teclat.

• Armari per a PC.

• SAI 500 VA.

• Switch 24 ports model SR 224 10/100 de Linksys o similar.

• Fonts d’alimentació de 24 Vdc.

• Llicència concentrador. 13.2.2.13 Instal.lació TN: Transductor de nivell

Subministrament i instal·lació d’un transductor de nivell amb sortida 4-20 mA. 13.2.2.14 Instal.lació TP: Transductor de pressió

Subministrament i instal·lació d’un transductor de pressió amb sortida 4-20 mA. La canonada on s’instal·li ha de disposar d’una presa hidràulica adequada. 13.2.2.15 Instal.lació Analitzador de Clor i pH

Subministrament i instal·lació d’un analitzador de clor i pH amb sortida 4-20 mA. 13.2.2.16 Centre de Control

Software i Hardware:

• Llicència de Sistema operatiu Windows XP Professional.

• Llicencia HMI Intouch 9.5 de Wonderware. Client per a 60Ktags entorn Windows per a 60.000 senyals.

• Programa de control de comunicacions MODBUS.

• 1 PC amb les característiques necessàries per treballar amb SCADA.

• 1 Monitor.

• 1 Impressora.

• 1 Sistema d’alimentació ininterrompuda de 1200 VA.


74

Equips de comunicació ràdio i sistema radiant:

• Radiomòdem digital integrat, half dúplex i transparent al protocol.

• Rack per a estació base i font de 12 Vdc i 10 A.

• Antena omnidireccional col·lineal de fibra 6 dBi guany, pal de 6 m i accessoris i cables RF tipus coaxial RG-213PEE de pèrdues baixes.

13.1.3 Explotació

• Seguiment del cabal mínim nocturn: és l’ús més immediat de la sectorització i es

desenvolupa des de la implantació del primer sector, ja que qualsevol variació en aquest cabal pot ser indicador de fuita o de mal funcionament de la xarxa (també s’utilitzen les corbes per tal d’identificar tipologies de consum, clients importants,...); per tant, és necessari revisar les corbes de cabal de tots els sectors. En el cas de Els Pallaresos, el nombre de sectors és baix, però si el nombre de sectors fos elevat seria necessari desenvolupar un mòdul d’alarmes sobre els històrics adquirits per tal de facilitar la feina. De totes formes és interessant desenvolupar aquest mòdul com a “prova pilot” i per a una posterior extrapolació a una ciutat amb més sectors a controlar. Aquest mòdul, doncs, emprarà com a referència el cabal mínim per tal d’establir comparacions i tindrà com a principal característica que sigui molt parametritzable. Es defineixen varis tipus d’alarmes:

o Valors no-validats: les dades de camp surten d’un rang establert. Pot indicar mal funcionament de l’equip de camp.

o Pujada per esglaó: el cabal mínim augmenta bruscament d’una dia al

següent. Pot indicar fuita. o Pujada per rampa: el cabal mínim augmenta progressivament (hi ha rampes

mensuals i setmanals). Pot indicar fuita. o Diferència interanual: es comparen cabals mínims del mateix mes però

d’anys diferents, per tal d’evitar el factor estacionalitat. o Baixada per esglaó: el cabla mínim disminueix bruscament d’un dia al

següent. Pot indicar que alguna vàlvula fronterissa ha quedat oberta desprès d’alguna maniobra, i per tant podrien estar comunicant-se dos pisos de pressió.

• Regulació de pressió: poden iniciar-se proves pilot en un sector determinat on l’estacionalitat sigui clarament diferenciable, per exemple, entre els dies laborables i el cap de setmana. Mitjançant les regulacions que es duran a terme i comparant les dades amb les d’anys anteriors podrem comprovar el descens d’aigua entregada i de cabal mínim.

• Seguiment d’episodis (maniobres): Quan es tingui tota la xarxa controlada i es requereixi habilitar subministraments alternatius en maniobres complexes (causades per interrupcions en les aportacions o en la xarxa de transport principal), el fet de disposar de connexió en temps real permetrà controlar l’evolució de l’explotació en diferents punts clau.


75

13.1.4 Anàlisi de dades L’anàlisi de dades té com a finalitat caracteritzar els sectors, per tal d’establir prioritats en la planificació d’accions de millora, ja siguin inversions en la xarxa, escomeses, o comptadors dels abonats.

• Estimació del cabal de fuites en la xarxa de distribució d’un sector: Comparació del cabal mínim nocturn obtingut amb el cabal nocturn esperat. Aquest cabal nocturn esperat està compost per els aforaments, els consums nocturns industrials i un cabal de referència que dóna idea del volum mínim de pèrdues esperables en una xarxa; depèn de la longitud de la xarxa (L), el nombre d’escomeses (R), el nombre de subministraments (S), la pressió mitjana (P), l’interval de mostreig (T) i d’uns coeficients (C1,C2, NFCUA) que poden variar en funció de les característiques de la xarxa.

FT*S)*NFCUAFP*R)*C2L*((C1Q ++= (2)

Q l/h

R nº escomeses

L m

C1 l/(m*h) = 0,035

C2 l/(escomeses*h) = 2,5

S nº subministres

NFCUA l/(subministres*h) = 1,5

2rr

2

P*0,0042P*0,5

P*0,0042P*0,5FP

+

+= , on Pr = pressió de referència (3)

T))(6/(600,95

1FT

++= (4)

Aspectes a tenir en compte: la medició del cabal mínim nocturn inclou les fuites internes dels abonats.

• Comparació i classificació de l’estat de les fuites en les xarxes de distribució dels

diferents sectors: Es poden utilitzar diferents indicadors com poden ser entre d’altres:

o Qmin/l (cabal/longitud de la xarxa) o Qmin/r (cabal/escomeses de la xarxa) o Qmin/s (cabal(subministres de la xarxa)

El fet de relativitzar les dades dels sectors fa que es puguin comparar més fàcilment i objectivament entre sí, així com també es poden comparar diferents explotacions. Els gràfics creuats resulten especialment útils per aquestes comparacions, i a més permeten establir de forma molt visual i senzilla els objectius a assolir.


76

Aspectes a tenir en compte:

o Aquests indicadors estan fortament influenciats per les característiques urbanístiques i socials dels sectors (zones urbanes i denses vs zones rurals i extenses,...).

o El fet de relativitzar les dades provoca que s’oculti la dimensió real de les

variables.

• Càlcul del rendiment “tècnic” (Volum consumit pels abonats/Volum entregat): Per a realitzar el seu càlcul de forma efectiva és necessari emprar el sistema expert.

Aspectes a tenir en compte:

o Volum emprat en la explotació dels sector: drenatges, instal·lacions

contraincendis,... i no comptabilitzats pels comptadors dels abonats. o Influència del tipus de consumidor, per exemple indústries. o El fet de relativitzar les dades provoca que s’oculti la dimensió real de les

variables.

• Relació entre Cabal mínim (Qmin) i el rendiment: Creuant els indicadors de rendiment i de cabal mínim relativitzat, es poden extraure conclusions concretes sobre l’estat del sector i de les millores a dur a terme, hi ha quatre tendències a distingir:

o Bon rendiment i Qmin baix. Situació òptima. o Bon rendiment i Qmin alt. Consum nocturn. o Mal rendiment i Qmin baix. Subcomptatge dels comptadors dels abonats. o Mal rendiment i Qmin alt. Possible mal estat de la xarxa.

Figura 27. Rendiment vs Cabal Mínim nocturn.

Aspectes a tenir en compte: s’ha de ser prudent amb aquest mètode, ja que hi intervenen alhora tots els aspectes que influeixen en el rendiment i en el cabal mínim.


77

14 Sistema de Supervisió, Control i Telecomandament dels dipòsits i captacions de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable a Els Pallaresos 14.1 Resum L’objectiu és realitzar un estudi complet del Sistema de Telecomandament i Telecontrol a implantar en el municipi d’Els Pallaresos per optimitzar la gestió i els recursos hídrics corresponents a les instal·lacions que conformen la Xarxa d’Abastament. A la Xarxa d’Abastament d’Els Pallaresos és necessària la instal·lació d’un sistema de Telecomandament i Telecontrol, per tal de realitzar un control exhaustiu de supervisió i control en les instal·lacions existents als dipòsits i captacions, des d’un centre de control. Aquest sistema contempla la instal·lació d’estacions remotes i la seva comunicació amb el Centre de Control, per a l’adquisició i tractament dels senyals. Els punts més destacables de l’estudi realitzat són els següents:

• Arquitectura tecnològica usada, tant en software com en hardware, per al centre de control, les estacions remotes i l’estació repetidora.

• Estacions remotes a instal·lar i estructura del sistema de comunicacions,

especificats els senyals a controlar per part de cada estació remota. • Pla d’implantació del Sistema de Telecomandament i Telecontrol. • Inversions a realitzar per a la implantació del Sistema de Telecomandament i

Telecontrol dels dipòsits i les captacions de la Xarxa d’Aigua Potable d’Els Pallaresos.

14.2 Introducció Els sistemes de telecontrol són aplicables a qualsevol procés dels que conformen el Cicle Integral de l’Aigua, és a dir, Captació, Tractament, Distribució, Clavegueram i Depuració. El Sistema de Telecomandament i Telecontrol ens permet conèixer en temps real, a més a més de l’evolució, diferents paràmetres com: pressió, nivells, cabals, estat de funcionament del sistema, bombaments i dipòsits. A més a més, permetrà actuar en ells per obrir/tancar vàlvules, aturar/arrencar bombes. La informació que proporciona contribueix a millorar l’explotació i gestió diària d’una xarxa hidràulica permetent treballar a prop del punt òptim de funcionament. L’anàlisi de les dades a posteriori permet, a més a més, adoptar mesures correctores que quedaran introduïdes en els plans de millora i de desenvolupament de la xarxa. La implantació del Telecomandament i Telecontrol permet reduir costos energètics, organitzar la informació procedent de la xarxa hidràulica i controlar de forma contínua els dispositius electromecànics integrants de la xarxa.


78

Un sistema de telecontrol està compost per:

• Un o diversos centres de control, en els quals es gestiona i es visualitza, en pantalla i/o en un sistema de projecció, tota la informació procedent de les estacions de telecontrol, generant informes, llistats i gràfics històrics amb les dades obtingudes. D’igual manera, des del centre de control, es poden realitzar maniobres de comandament i/o introduir consignes de funcionament que permetin el control dels principals equips electromecànics de la xarxa hidràulica, com poden ser bombes i vàlvules.

• Un sistema de comunicacions bidireccional, lliure d’errades, que permeti el canvi

de senyals entre estacions i centre de control, sent els medis més normals les radiocomunicacions, podent utilitzar-ne d’altres, com la Xarxa Telefònica Bàsica, Cable, ISDN, GSM i d’altres.

• Unes estacions de telecontrol encarregades de recollir, tractar i emmagatzemar

temporalment la informació provenint de la instrumentació de camp i dels dispositius telecontrolats com ara bombes i vàlvules, per enviar posteriorment aquesta informació al centre de control. Utilitzen, a la seva vegada, les ordres i consignes de funcionament procedents del Centre per controlar les instal·lacions mitjançant un programa de lògica local que tenen emmagatzemat en memòria.

Figura 28. Exemple de sistema de telecontrol.


79

14.3 Objecte i Abast L’objecte del present document és realitzar un estudi complet del Sistema de Telecomandament i Telecontrol a implantar als Pallaresos i algunes urbanitzacions del Catllar per tal d’optimitzar la gestió i els recursos hídrics corresponents als dipòsits i les captacions que conformen la xarxa d’Abastament d’Aigua Potable. A la Xarxa d’Abastament de Pallaresos−El Catllar és necessària la instal·lació d’un sistema de Telecomandament i Telecontrol, per tal de realitzar un control exhaustiu de supervisió i control en els dipòsits i les captacions, des d’un centre de control. La solució tècnica proposada contempla la implantació d’un Sistema de Telecomandament i Telecontrol, amb l’objectiu de realitzar un control exhaustiu de la xarxa i millorar la seva gestió i rendiment. Les instal·lacions a supervisar i controlar són les següents:

• Dipòsit Pallaresos Park: Pressió, bombes grup de pressió, nivell de dipòsit, clor, pH, nitrats, comptadors, cabals i intrusisme.

• Dipòsit Jardins Imperi: Pressió, bombes grup de pressió, nivell de dipòsit, clor, pH,

comptadors, cabals i intrusisme. • Dipòsit Pallaresos Poble: Pressió, bombes grup de pressió, nivell de dipòsit, clor,

pH, comptadors, cabals i intrusisme. • Pou Pallaresos Park: Nivell del pou, bomba del pou, comptador, cabal i intrusisme. • Mina de l’Arquebisbe: Nivell del pou, bomba del pou, comptador cabal i

intrusisme. Amb la finalitat de poder comunicar les estacions remotes amb el Centre de Control, cal instal·lar un sistema de comunicacions, basat en mòdem ràdio connectat a ràdio i a antenes directives orientades, tal i com es proposa en el present document. 14.4 Situació Actual Per realitzar l’anàlisi de les instal·lacions que s’integraran en el sistema de telecontrol, és necessari realitzar una presa de dades en camp, amb la finalitat de definir els paràmetres a supervisar i els equips electromecànics a controlar en cada instal·lació. 14.4.1 Esquema General A continuació es mostra l’esquema corresponent a la configuració actual del Sistema d’Abastament d’Aigua Potable.


80

Figura 29. Configuració actual del Sistema d’Abastament d’Aigua Potable.

14.4.2 Descripció de les Instal.lacions Tot seguit, es descriu cadascuna de les instal·lacions existents del Sistema d’Abastament d’Aigua Potable per al terme municipal d’Els Pallaresos. 14.4.2.1 Dipòsit Pallaresos Park

Té una capacitat de 500 m3. S’alimenta del pou “Pallaresos Park” i abasta a la urbanització “Pallaresos Park”. Disposa de cloració. Consta d’un grup de pressió amb dues bombes. També disposa d’un grup electrogen per tal de garantir el correcte funcionament de les instal·lacions tot i havent-hi problemes amb el subministrament elèctric. 14.4.2.2 Dipòsit Pallaresos Poble

Té una capacitat de 50 m3. S’alimenta del CAT (Consorci d’Aigües de Tarragona) i abasta a Pallaresos Poble. Disposa de cloració. Consta d’un grup de pressió amb tres bombes. També disposa d’un grup electrogen per tal de garantir el correcte funcionament de les instal·lacions tot i havent-hi problemes amb el subministrament elèctric.

14.4.2.3 Dipòsit Jardins Imperi

Té una capacitat de 1000 m3. S’alimenta de l’aigua provinent del dipòsit del Mèdol i del CAT. Abastament a Jardins Imperi, Bonaire, Hostalets i Quadra Manous. Disposa de cloració. Consta d’un grup de pressió amb set bombes. També disposa d’un grup electrogen per tal de garantir el correcte funcionament de les instal·lacions tot i havent-hi problemes amb el subministrament elèctric.


81

14.4.2.4 Pou Pallaresos Park

Pou en el qual està instal·lada 1 unitat de bombament submergible, que impulsa l’aigua fins al dipòsit Pallaresos Park. 14.4.2.5 Mina Arquebisbe

Pou en el qual està instal·lada 1 unitat de bombament submergible, que impulsa l’aigua fins al dipòsit Jardins Imperi.

14.5 Solució Tecnològica Proposada Tot seguit, s’analitza l’arquitectura tecnològica que s’utilitzarà com a base per al disseny del Sistema de Telecontrol d’Els Pallaresos, definint de forma general els elements que constitueixen un Sistema de Telecontrol. La solució que es proposa de Sistema de Telecomandament i Telecontrol, per dur a terme la supervisió i el control de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable, està composta pels següents elements:

• Centre de Control.

• Estacions Remotes.

El Centre de Control, la funció principal del qual consisteix a supervisar i controlar la totalitat de les Estacions Remotes del sistema, rebent els valors de mesura i senyalització auxiliar i enviant les corresponents ordres i valors de consigna, podrà estar comunicat amb un o diversos centres de control secundaris de diferents formes:

• En LAN, mitjançant una Xarxa Ethernet o Token Ring

• En WAN, mitjançant la d’Internet.

• En remot, usant diferents mitjans físics de comunicació:

o Línia punt a punt (LPP). o Xarxa digital de serveis integrats (RDSI). o Xarxa Telefònica Commutada (RTC). o Via ràdio. o Via satèl·lit, per mitjà de terminals VSAT.

El Centre de Control tindrà comunicació directa amb les Estacions Remotes, podent realitzar funcions de supervisió i control sobre elles.

La missió de les Estacions Remotes és l’adquisició i control dels senyals, procedents dels elements captadors de camp, i el posterior enviament de la informació al Sistema de Supervisió, resident en el Centre de Control, a l’igual que l’actuació sobre els esmentats elements de camp, tot allò d’acord al programa de lògica resident en la seva memòria.


82

Respecte al Repetidor de Comunicacions, és necessari efectuar un estudi radioelèctric de les comunicacions via ràdio per donar servei al Sistema de Telecomandament i Telecontrol. L’esmentat estudi s’ha d’efectuar en base a una sèrie d’hipòtesis realitzades per mitjà d’un programa informàtic, que simula el funcionament futur de la instal·lació sota unes condicions radioelèctriques determinades. 14.5.1 Centre de Control El Centre de Control es basarà en una arquitectura composta per un lloc de control constituït per un ordinador personal, en el qual resideix el software de Supervisió, Control i Adquisició de dades (SCADA). El Centre de Control interrogarà cíclicament cadascuna de les Estacions Remotes integrants de la xarxa per accedir, mitjançant un protocol de comunicacions establert, a les dades registrades per cadascuna d’elles (per mitjà de la instrumentació i sensors adequats), presentant-los posteriorment a criteri de l’operador, en forma de llistats d’impressora i diagrames en pantalla. A més, es permetrà maniobrar els dispositius instal·lats en les diferents estacions, tant de forma manual, des del propi centre, com de forma automàtica, adquirint el control del procés la CPU de l’Estació Remota. Les funcions de supervisió seran realitzades a través del monitor color de l’ordinador, representant gràfics sinòptics, diagrames de barres i corbes de tendència, oferint d’aquesta manera un reflex fidel de l’estat del sistema. Els gràfics sinòptics permetran representar alarmes, usant canvis de colors de pantalles, així com els valors de les variables a controlar. Les corbes de tendència representaran l’evolució de les variables en un període definit, per la qual cosa substitueixen inclusivament els registradors circulars de camp, podent ser emeses per impressora. Un Centre de Control pot dividir-se en dos subsistemes:

• Hardware.

• Software (Sistema SCADA).

14.5.1.1 Hardware

El subsistema hardware del Centre de Control estarà basat en una arquitectura composta per un ordinador personal compatible, en el qual residirà el software de Supervisió, Control i Adquisició de Dades (SCADA).

Aquest ordinador estarà dotat dels interfícies necessaris per comunicar-se amb:

• Perifèrics: Utilitzant els seus corresponents programes de control i ports de

comunicacions. • Estacions de Telecontrol: Per a la lectura i posterior procés de les dades procedents

de les esmentades Estacions i realitzar amb ells els càlculs necessaris per a la seva posterior visualització en els gràfics del monitor de l’ordinador.


83

• Altres possibles Centres de Control integrats en el sistema. • Altres perifèrics: Una impressora per a la impressió del Registre Cronològic i Parts

i Informes.

La configuració hardware del Centre de Control és la següent:

• 1 PC amb les característiques necessàries per treballar amb SCADA.

• 1 Monitor.

• 1 Impressora.

• Sistema d’alimentació ininterrompuda de 1200 VA. Equips de comunicació ràdio i sistema radiant:

• Radiomòdem digital integrat, half dúplex i transparent al protocol.

• Rack per a estació base i font de 12 Vdc i 10 A.

• Antena omnidireccional col·lineal de fibra 6 dBi guany, pal de 6 m i accessoris i cables RF tipus coaxial RG-213PEE de pèrdues baixes.

14.5.1.2 Software

El software del Sistema de Supervisió, Control i Adquisició de Dades (SCADA) a implantar en el Centre de Control, és l’aplicació per a control de processos en temps real sota entorn HMI InTouch 9.5 de Wonderware (permeten als usuaris crear, provar i desplegar ràpidament potents aplicacions que connecten i entreguen informació en temps real a qualsevol usuari a qualsevol lloc) i Sistema Operatiu Windows XP. El software específic de l’aplicació de telecontrol, es pot dividir en dos mòduls:

• El Sistema de Supervisió, Control i Adquisició de Dades (Software SCADA) resident en el Centre de Control.

• Les Lògiques Locals específiques per a cada Estació Remota.

El software SCADA és un sistema estàndard totalment parametritzable i configurable segons les necessitats de la xarxa a controlar, proporcionant una gran fiabilitat de funcionament i actualització contínua de versions, com a conseqüència de la seva àmplia introducció en el camp de l’automatització industrial i control de processos. La definició final de l’aplicació SCADA del Centre de Control ve donada per una anàlisi funcional del sistema, realitzat en base a tots els elements que componen el sistema, quedant definits tots els senyals, gràfics de supervisió, parts i informes i lògiques locals de les Estacions Remotes.

Contempla diversos processos, que són els següents:


84

14.5.1.2.1 Manteniment de Base de Dades

Aquest mòdul s’encarrega de la gestió de la configuració i manteniment de la base de dades en la que s’especifiquen totes les opcions de funcionament de les diferents tasques, característiques dels senyals rebuts de camp, configuració i direccionalment de la xarxa de comunicacions.

Es poden distingir les següents bases de dades:

• General d’estacions on estarà el número total d’estacions, el número de senyals per tipus, el mitjà de comunicació i altres paràmetres generals de configuració del sistema.

• Entrades digitals amb caracterització de la seva descripció, etiquetes d’estat on/off,

alarmes, inversió, possible simulació, senyal amb compta hores d’activació i número de maniobres.

• Sortides digitals o telecomandaments amb caracterització de la seva descripció i

estat d’execució dels mateixos. • Entrades analògiques amb caracterització de la seva descripció, unitat d’enginyeria,

tipus de sensor utilitzat, rangs de mesura, alarmes/prealarmes i possible simulació. • Sortides analògiques o punts de consigna analògica (PCA), amb caracterització de

la seva descripció, unitat d’enginyeria i rangs de mesura. • Comptadors de polsos, amb caracterització de la seva descripció, unitat

d’enginyeria i factors de conversió. 14.5.1.2.2 Aplicació de Teletransmissió

S’encarrega del manteniment i gestió de les comunicacions de la Xarxa de Telecontrol sota el protocol adequat, depenent de l’autòmat i mitjà de transmissió utilitzat. Els mitjans de comunicació més comuns són els següents:

• Radiofreqüència. • Xarxa Telefònica Commutada (RTC). • Enllaços dedicats punt a punt, utilitzant la infraestructura de la Xarxa Telefònica i

cable directe. • Per a la gestió de la tasca de teletransmissió cal la utilització del programa de

control de comunicació adequat, que suporti el protocol corresponent als autòmats que conformen la xarxa de Telecontrol i Telecomandament.

14.5.1.2.3 Adquisició i Processament de Senyals


85

Aquest mòdul s’encarrega de transformar la informació de camp en informació processada (unitats d’enginyeria), dipositant-la en memòria, a fi que pugui ser accessible des de qualsevol sistema o procés.

14.5.1.2.4 Gestió d’Alarmes

És l’encarregada d’alertar i reconèixer els successos classificats com a incidències del procés per proporcionar a l’operador tota la informació relativa a les alarmes generades en el sistema, així com el registre immediat de les mateixes.

Les alarmes es generen a partir dels límits de control prèviament configurats. Gestiona la presentació i descripció de les alarmes produïdes, avís de les mateixes i generació de plans d’actuació. 14.5.1.2.5 Procés d’Històrics

És l’encarregada de generar els fitxers d’emmagatzematge històric de cadascuna de les variables analògiques a monitorar, així com la seva posterior presentació i visualització en pantalla tant de manera gràfica com numèrica. Aquestes dades poden ser llistades en forma de llistats i gràfics, o en fitxers exportables a altres aplicacions (fulls de càlcul, base de dades) per al seu posterior processat. Es poden generar parts predefinits per l’usuari com informació de:

• Valor instantani de la variable. • Valors màxims, mínims i mitjans en períodes diaris, setmanals, mensuals o anuals. • Valors totalitzats de les hores d’activació i nombre de maniobres per a senyals

digitals.

14.5.1.2.6 Supervisió

És l’encarregat de proporcionar a l’usuari la informació en temps real, de l’evolució del sistema sota control. Aquesta informació es reflecteix en forma de gràfics sinòptics en pantalla, llistes de senyals, diagrames de barres i corbes de tendència tant instantànies, en temps real, com històriques.

Addicionalment, es dotarà al sistema de les següents aplicacions:

• Accés Remot a Centre de Control L’aplicació de Centre de Control permet la possibilitat d’accés remot des de qualsevol ordinador PC o portàtil connectat a la xarxa telefònica commutada, GSM o internet, mitjançant el mòdem adequat.


86

En la pantalla del PC remot es visualitza un reflex exacte del que apareix en el monitor del Centre de Control podent executar accions com si les estigués realitzant de forma local. Aquesta aplicació suposa un servei d’accés remot “on-line” al seu ordinador SCADA, permetent el control, supervisió i telecomandament de les seves aplicacions des de qualsevol altre ordinador PC o portàtil connectat a la xarxa telefònica (RTC) o Internet mitjançant un mòdem i un software específic ofert. Com a mesura de seguretat es protegeix l’accés mitjançant una paraula clau (“password”), per la qual cosa totes les accions es poden realitzar únicament si han estat prèviament autoritzades en el lloc local. A més, durant l’accés remot, les operacions a realitzar sobre l’ordinador SCADA poden ser rehabilitades a criteri de l’operador, per evitar possibles conflictes entre dos ports. Addicionalment, permet a un tècnic de manteniment accedir al Sistema de Telecontrol de forma immediata i sense necessitat de desplaçament per a la determinació i localització d’avaries, realització de tasques rutinàries de manteniment, actualitzacions del software del Centre de Control i assistència tècnica en línia.

• Enviament automàtic d’alarmes i esdeveniments des del Centre de Control L’aplicació de Centre de Control permet l’enviament automàtic d’alarmes prèviament definides per l’usuari generades pel Centre de Control a un telèfon mòbil a través del Servei de Missatges curts (alfanumèrics) per a sistemes GSM. D’aquella forma, el destinatari pot ser avisat en qualsevol moment sobre successos d’especial importància. Aquesta aplicació permet l’enviament de missatges curts de dues maneres:

1. Automàtic: En aquest cas des de l’SCADA es trien les alarmes susceptibles de ser enviades i aquest (connectat mitjançant DDE (Dynamic Data Exchange) a l’aplicació d’enviament de missatges) provoca l’enviament de forma automàtica.

2. Manual: L’usuari de centre accedeix a l’aplicació i la desconnecta de

l’SCADA, de forma que pugui editar directament un missatge curt i enviar-lo al telèfon mòbil del seu interès, a més pot accedir a la modalitat d’enviament de missatge estès, amb data de lliurament i període de validesa.

• Aplicació de generació d’informes per a full de càlcul

L’aplicació de Centre de Control permet la generació d’un fitxer de full de càlcul amb les dades obtingudes des de la base de dades d’històric de l’SCADA, amb la finalitat de facilitar el manejament dels mateixos per part de l’usuari en una aplicació més familiar.


87

Els fitxers a generar per aquesta aplicació contenen bàsicament les dades que lliura l’aplicació SCADA, encara que es poden personalitzar a petició de l’usuari, prèvia acceptació de pressupost. Por tant, la configuració final del software del sistema SCADA resident en el Centre de Control, queda de la següent forma:

• Llicència de Sistema operatiu Windows XP Professional. • Llicencia HMI Intouch 9.5 de Wonderware. Client per a 60Ktags entorn

Windows per a 60.000 senyals. • Programa de control de comunicacions MODBUS.

14.5.2 Estacions Remotes La missió de les Estacions Remotes és l’adquisició i control dels senyals procedents dels elements captadors de camp i el posterior enviament d’aquella informació al Sistema de Supervisió resident en el Centre de Control, així com l’actuació sobre els esmentats elements de camp, tot això d’acord al programa de lògica resident en la seva memòria. Entre les tasques que és capaç de realitzar una Estació Remota es destaquen les següents:

• Totes les estacions poden controlar elements maniobrables com bombes de pou o impulsió, elements que necessiten un programa de lògica local que els permeti seguir funcionant autònomament en el cas de pèrdua de comunicació amb el Centre de Control.

• És possible adaptar el software implantat amb la lògica necessària en l’estació a la mesura de les necessitats del client, permetent per exemple, la maniobra remota de bombes d’impulsió, tant de forma manual, mitjançant telecomandaments, com automàtica, segons consignes de nivell o de pressió.

Les Estacions Remotes compten amb un software de base de dades, el qual permet treballar a l’operador a nivell local per a la depuració del programa PLC i la detecció d’errades en la instrumentació. També són ampliables fàcilment en el cas d’inclusió de nova instrumentació o nous elements maniobrables. 14.5.2.1 Hardware

Per a la supervisió de tots els elements a instal·lar, en les Estacions Remotes, s’utilitza una configuració basada en un autòmat programable. El subsistema hardware de les esmentades estacions inclou, genèricament, els següents mòduls:

• Mòdul CPU (Unitat Central de Procés) incorpora els següents elements:

o Microprocessador, on resideix la intel·ligència de l’estació. Controla cadascun dels elements integrants del mòdul CPU i executa el programa de lògica local, emmagatzemat en memòria.


88

o Memòria RAM, normalment per a emmagatzematge de programa i dades. o Memòria EEPROM o EPROM (Opcional). o Rellotge temps real que indiqui la data i hora del sistema. o Bateria de liti per evitar la pèrdua de les dades de la RAM, data i hora del

sistema en cas d’errada de l’alimentació. En els casos en els quals el programa de lògica local resideixi en memòria RAM és de vital importància per al mòdul microprocessador, proporcionant una autonomia al mòdul.

o Port comunicació sèrie, per a manteniment local mitjançant PC o PG.

• Mòduls de comunicacions: implanten un port sèrie V.24/RS-232 per a connexió

d’equips de comunicacions. Són mòduls especialitzats, normalment dedicats a la realització de determinades tasques de comunicacions, més o menys complexes (p. ex.: implantació d’un protocol estàndard MODBUS).

• Mòduls d’Entrada/Sortida: són els encarregats de captar els senyals procedents de

camp, necessaris per a la supervisió i control del procés, amb determinat període de mostreig. Es poden distingir els següents tipus:

o Targetes d’entrades analògiques.

Capten les senyals analògiques (contínues) connectades als seus borns, mitjançant nivells de tensió (0-5 V) o intensitat (4-20 mA), normalment generades pels transductors de la instrumentació de camp. Transformen la mesura analògica en un valor digital mitjançant el seu convertidor Analògic/Digital (A/D). Normalment, posseeixen leds de visualització de conversió i multiplexat i poden estar aïllades galvànicament per evitar errades de mesura a pertorbacions externes.

o Targetes d’entrades/sortides digitals.

El mòdul d’entrades digitals s’encarrega de la captació de senyals discrets (Tot/Res) connectats als seus borns, normalment generats en dispositius externs mitjançant contactes lliures de tensió (p. ex.: marxa/aturada bomba) o entrada de polsos de baixa freqüència (p. ex.: Mesuradors amb emissor d’impulsos). Es troben optoaïllades. Les sortides digitals permeten la possibilitat d’enviar ordres a determinats dispositius. Normalment, proporcionen contactes per relé o per transistor en col·lector obert de forma que es puguin maniobrar elements externs. En determinats casos, aquests relés activen altres de major poder de tall.

o Targetes comptadores de polsos.

Per a determinats casos, és necessari una targeta especial que sigui capaç de captar entrades de polsos d’alta freqüència.


89

• Font d’alimentació: Proporciona la tensió necessària per alimentar les diferents targetes o mòduls que componen l’estació.

• Placa de fons amb slots per a connexió de mòduls: És la base de connexió on aniran

allotjades les diferents targetes, les quals a través del bus de comunicacions intercanvien la informació amb el Mòdul CPU. A través d’ella, s’alimentaran els diferents mòduls que componen l’estació.

Figura 30. Exemple d’Estació Remota.

Gràcies a la modularitat que presenta aquesta configuració d’Estació Remota, el personal de manteniment podrà reemplaçar mòduls avariats per un altre mòdul idèntic d’E/S o de CPU, i configurar-lo ràpidament per a la seva immediata posada en funcionament. Aquestes característiques permeten un servei de manteniment fàcil i efectiu, amb la consegüent reducció de costos que això suposa. 14.5.2.2 Software

Les Estacions Remotes són plataformes totalment programables i configurables per software, sense necessitat d’incorporar microinterruptors, ponts o potenciòmetres. L’Estació Remota és un equip intel·ligent, capaç d’efectuar l’adquisició i tractament local d’informació i el control i regulació, també local, dels dispositius presents en les instal·lacions en un entorn de procés distribuït.

El software de l’Estació Remota és altament modular i estructurat, estant basat en els mòduls descrits tot seguit:

• Software de sistema, basat en un nucli multitasca. És el sistema operatiu de

l’estació Remota, optimitzat per a entorns de procés en temps real, que incorpora totes les funcions aritmètiques i lògiques per a la implementació del programa d’aplicació.


90

• Software d’aplicació, implantat en l’estació mitjançant un llenguatge de programació avançat, basat en una estructura cíclica implementada mitjançant diagrames de funcions o llista d’instruccions. Resideix en la memòria de programa del mòdul CPU i realitza el control del procés en temps real. Es denomina genèricament PLC o Programa de Lògica Local.

• Memòria de Dades, en la que s’implementa l’estructura de dades corresponent als

senyals d’entrada, sortida i senyals calculats de l’Estació Remota, així com tots els paràmetres associats a elles (límits d’alarma, enclavaments, punts de consigna).

Les tasques que es realitzen genèricament mitjançant el sistema software, implantant compartint temps i recursos hardware de l’Estació, són els següents:

o Adquisició i pretractament.

o Visualització.

o Comunicació.

o Configuració.

o Programació.

14.5.2.3 Instrumentació

La seva funció és obtenir les mesures de tots els paràmetres o senyals de camp a supervisar en cada Estació de Telecontrol, com nivells continus en pous, conductivitats o tensions i intensitats consumides per bombes. Els equips lliuren a la seva sortida un senyal analògic normalitzat en tensió (0-5 V) i/o en corrent (llaç 4-20 mA).

Per a control de dispositius és necessari incorporar al sistema la senyalització digital necessària (entrades digitals) que permeti conèixer l’estat d’un determinat equip (marxa/aturada de bombes, senyal d’avaria i altres senyals auxiliars), així com generar la senyalització necessària per actuar sobre el mateix mitjançant contactes generats a través de relés per la unitat de control (sortides digitals).

Generalment, un equip d’instrumentació per a mesura de senyals analògics en continu, es compon de dues parts ben diferenciades:

• El sensor, que és l’element sensible al paràmetre o magnitud física que es vol mesurar.

• El transductor, que ha de transformar el senyal de camp en un senyal normalitzat en

tensió o corrent. Aquest element, normalment microprocessat, no es limita únicament a generar un senyal normalitzat, sinó que incorpora una sèrie de prestacions addicionals, com poden ser la visualització del paràmetre mesurat o l’autocalibració del sensor, comptant per a això, amb un circuit electrònic molt delicat, que ha d’estar protegit convenientment.


91

En la següent figura es mostra un diagrama de blocs d’un equip de mesura genèric, descrivint posteriorment la instrumentació a implantar en cada Estació Remota per al seu posterior enviament al Centre de Control.

TransductorSensorModulo de entradasanalógicas Señal de campo

(parámetro medido)

Equipo de medida Sensor + Transductor

Señal normalizada en:

- Corriente (4-20 mA)- Tensión (0-10 V)

Señalización auxiliar de estado del equipo de medida Modulo de

entradas digitales

Figura 31. Diagrama de Blocs d’un equip de mesura genèric.

14.5.2.3.1 Mesurador de Nivell de Pou

El transductor de nivell d’ultrasons s’utilitza per a l’obtenció del valor en continu dels nivells de pous. Es tria l’esmentat tipus de transductor per la seva alta fiabilitat i alt nivell de protecció, sobretot en pous d’Abastament d’Aigua Potable, on les condicions són molt desfavorables.

El transmissor de nivell per ultrasons emet un pols ultrasònic cap a la superfície del líquid. La superfície, si és paral·lela la superfície del transmissor, reflectirà l’eco de tornada cap al transmissor.

Aquest senyal emès i rebut és controlat i registrat per l’electrònica del transmissor, que mesura l’interval de temps transcorregut entre elles. Com disposa en memòria de la velocitat del so (normalment 340 m/s), el transmissor pot llavors determinar el rang mesurat i per tant l’alçada del líquid. 14.5.2.3.2 Sonda de Nivell Tipus Boia

Aquests sensors s’utilitzen per a la detecció de nivells normalment màxims, mínims, d’engegada i aturada de bombes. El seu principi de funcionament es basa en una boia parcialment plena amb líquid conductiu a l’interior i dos contactes. Aquests sensors queden penjats sobre el pou a un nivell fix. Quan el nivell del pou queda per sota de les boies no existeix contacte elèctric en els contactes de la boia. En canvi, quan el nivell del pou és superior a on estava fixada la boia, aquesta flota sobre la superfície produint a l’interior de la boia un desplaçament del líquid conductiu que cobreix els dos elèctrodes produint, per tant, un contacte elèctric entre ells.


92

14.5.2.3.3 Indicadors de nivell ultrasònics

• S’emeten ultrasons cap al líquid.

• Rebota una porció a la superfície, la resta al fons del recipient.

• L’interval de temps entre polsos marca la fondària (altura de líquid).

Figura 32. Funcionament d’un indicador de nivell .

14.5.2.3.4 Analitzador de Xarxes Electriques

L’analitzador de xarxes és un instrument de mesura programable que mesura, calcula i visualitza els principals paràmetres elèctrics en xarxes industrials trifàsiques (equilibrades o desequilibrades). La mesura es realitza en veritable valor eficaç, mitjançant tres entrades de tensió AC i tres entrades AC (a través de transformadors de corrent Inom/5A), que permeten analitzar simultàniament tensió, intensitat i potència reactiva, sempre de les tres fases, a més de la freqüència de la xarxa.

Mitjançant un processador intern, es realitzarà el càlcul dels altres paràmetres elèctrics: el factor de potència, potències reactives inductiva i capacitativa de les tres fases, així com la potència aparent. Permetrà la visualització de fins a 30 paràmetres elèctrics (34 paràmetres mitjançant mòduls d’expansió), mitjançant 3 displays numèrics de grans dimensions, en els quals es visualitzarà la tensió simple o composta de les tres fases i 3 paràmetres a triar. Si es té connectat el mòdul d’Energia + Rellotge, es podrà visualitzar també energia activa, reactiva inductiva i capacitativa.

Un o diversos aparells es podran connectar a un ordinador o autòmat. Mitjançant aquest sistema es pot aconseguir, a més del funcionament habitual de cada un d’ells, la centralització de dades en un únic punt, mitjançant un senzill protocol de comunicacions. La informació a obtenir de l’analitzador en el supòsit de connexió via RS-232 a un autòmat han de ser els següents senyals:

- Tensió entre fases - Intensitat per fase - Factor de potència - Potència activa - Potència reactiva - Valors màxims i mínims


93

14.5.2.3.5 Senyalització de Grup Electrogen

Per a supervisió de l’estat d’un grup electrogen des del centre de control, és necessari proporcionar a l’estació remota senyalització d’estat mitjançant contactes lliures de tensió. Per a això, serà necessari adaptar el quadre elèctric de control de grup electrogen. Els senyals digitals mínims que s’han d’obtenir són els següents:

• Tensió de xarxa/contactor de xarxa.

• Tensió de grup/contactor grup.

• Avaria. Addicionalment, i depenent del tipus de grup electrogen es poden obtenir altres tipus de senyals i alarmes, que en alguns casos es troben a la targeta de control del grup electrogen. 14.5.2.3.6 Quadre Mecanitzat

La instal·lació de les Estacions Remotes i dels transductors d’aquells equips d’instrumentació de mesura que es presenten en format d’electrònica separada, es realitza en l’interior d’un quadre mecanitzat proveït de tots els elements necessaris per al correcte funcionament de la instal·lació entre els que destaquen: magnetotèrmics, diferencials, perfil suport per a fixació dels mòduls electrònics de l’Estació Remota i dels transductors d’equips d’instrumentació, canaleta per a cable. 14.5.2.3.7 Bases de Connexió

Les bases de connexió permeten connectar d’una forma fiable els cables procedents de camp a l’autòmat, permetent una ràpida connexió/desconnexió i facilitat de substitució. 14.5.2.3.8 Quadre de Maniobra de Bombes

Amb la finalitat de realitzar la supervisió i el control de les bombes i la seva connexió a l’estació Remota cal la incorporació d’un quadre de maniobra addicional a l’existent o condicionament d’aquest últim, a través del qual s’obté tota la senyalització de l’estat de la bomba, així com les connexions per poder actuar sobre ella. La maniobra d’una bomba es pot realitzar per mitjà d’aquest quadre elèctric, addicional al ja existent, el qual té dues posicions: Local i Remot, sent la posició de Local la utilitzada per a maniobra de la bomba de forma manual, independentment del Sistema de Telecontrol, i la posició de Remot la utilitzada exclusivament per realitzar maniobres des del Centre de Control. Igualment, és possible el funcionament de les bombes de forma automàtica, adquirint el control sobre les mateixes l’Estació de Telecontrol, sense la intervenció del Centre, mitjançant consignes horàries o de nivell de pou. Es poden establir algoritmes de rotació de bombes de forma que s’equilibri el número d’hores de funcionament en pous i impulsions que consten de diversos grups.


94

14.5.2.3.9 Sistema d’ Alimentació Ininterrompuda (SAI)

El Sistema d’Alimentació Ininterrompuda (SAI) s’utilitza per mantenir durant un temps raonable l’alimentació als equips de telecontrol en el cas d’absència de subministrament, amb la finalitat que es puguin prendre les corresponents decisions en el Centre de Control. Aquest equip també serveix perquè els microtalls no afectin el funcionament dels equips, així com per filtrar les possibles deficiències de l’alimentació, tan freqüents en llocs allunyats de centres de població, i que poden fer malbé seriosament els equips instal·lats, repercutint en el bon funcionament dels mateixos. 14.5.2.3.10 Detectors

En les instal·lacions de telecontrol s’utilitzen diversos detectors com poden ser:

• Detector d’errada de subministrament

Encara que el SAI ens indica quan hi ha hagut un tall de subministrament, no es coneix exactament si l’esmentat tall procedeix de la companyia elèctrica o si ha estat produït per un dispar d’algun diferencial o magnetotèrmic dins de la instal·lació. Per a això, es connecta un relé de 220 V AC en l’escomesa elèctrica abans de qualsevol element interruptor, amb la finalitat de poder determinar els talls de la companyia subministradora. L’aparell proporciona un senyal de sortida mitjançant contactes lliures de tensió.

• Detector d’intrusisme

S’instal·la en tots els punts on es trobi una Estació Remota, un contacte magnètic de porta, per a detecció d’intrusos en les instal·lacions. L’aparell proporciona un senyal de sortida a través de contactes lliures de tensió.

14.5.2.3.11 Escomesa Elèctrica

En els punts a telecontrolar, es disposarà d’escomesa elèctrica amb les següents característiques:

• Es disposarà d’escomesa elèctrica de 220 V AC en tots els casos i de 380 V AC en

les estacions amb vàlvules motoritzades. Aquestes tensions estaran degudament protegides per diferencial i magnetotèrmic.

• Es disposarà d’una presa de terra corresponent a l’escomesa elèctrica per a l’alimentació dels equips, segons la normativa que marca el Reglament de Baixa Tensió.

• Es disposarà d’una altra presa de terra electrònica de valor inferior a 5Ω per a la posada a terra de les pantalles dels senyals analògics.


95

14.5.2.3.12 Equip Ràdio

Dimensions reduïdes i poc pes. Realització del xassís en alumini injectat, amb la qual cosa s’aconseguirà una robustesa superior, i separar els diferents circuits de la placa amb la millora de la protecció de radiofreqüències paràsites i augmentant les característiques radioelèctriques, com la disminució d’espúries. L’emissora es trobarà dotada de microprocessador, amb la qual cosa s’aconsegueix una fàcil programació i memorització dels paràmetres de configuració de l’emissora. 14.5.2.3.13 Mòdem Ràdio Transparent

Facilita la comunicació digital entre elements que per requeriments d’ubicació no sigui possible la seva interconnexió amb fils. Aquest sistema ofereix una màxima confiabilitat d’execució per a les comunicacions sense fils. La instal·lació és fàcil. La tecnologia sense fils no requereix de cables o de fibra, els quals sovint són difícils d’instal·lar i molt costosos. El protocol és totalment transparent i vertader. Suporta totalment els protocols bàsics TCP/IP. Suporta diverses configuracions, incloent-hi punt a punt i múltiples−punts. Amb l’operació de múltiples−punts es permet un nombre il·limitat d’esclaus. També, pot funcionar com a repetidor per ampliar l’abast o eliminar obstruccions. 14.5.2.3.14 Antena Direccional Banda UHF

Antenes direccionals de 8 elements en UHF per cobrir de 420 a 450 MHz. Les seves característiques reuneixen robustesa i una excel·lent permeabilitat. Totes les connexions elèctriques estan segellades per una injecció de polietilè. Construcció integral del balun a l’antena. Un metre de cable coaxial URM67, acabat en connector N.

14.5.2.3.15 Antena Omnidireccional Col·lineal Banda UHF

L’antena a utilitzar per al Centre de Control és de tipus omnidireccional col·lineal, estaran fabricades per a la banda d’UHF sent el seu element radiant un dipol coaxial, amb una baixa ROE dins de la gamma de freqüències en que hi treballa. Les antenes es subministraran instal·lades incloent-hi el cable necessari per a la seva connexió als equips repetidors i estació base, connectors, suport d’antena, brides d’ancoratge i petit material. 14.5.3 Estudi de Comunicacions Es realitzarà un estudi radioelèctric de les comunicacions via ràdio per donar servei al Sistema de Telecomandament i Telecontrol. S’efectuarà en base a una sèrie d’hipòtesis realitzades per mitjà d’un programa informàtic, que simula el funcionament futur de la instal·lació sota unes condicions radioelèctriques determinades.


96

14.6 Unitats de Control i Estructura del Sistema Tot seguit es descriurà el tipus d’unitats de control utilitzades en les diferents estacions remotes i l’estructura del sistema de comunicacions.

La configuració que es proposa per al Sistema de Telecomandament i Telecontrol de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable del Municipi dels Pallaresos, és la següent:

• Instal·lació d’un Centre de Control, la funció principal del qual serà supervisar i

controlar les Estacions Remotes que s’ubicaran a les principals instal·lacions.

• Instal·lació de tres (3) Estacions Remotes de control, per a control dels dipòsits i pous de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable.

En la següent figura es mostra la configuració proposada per al sistema de comunicacions, plasmant l’esquema de comunicacions de les Estacions−Centre de Control.

Figura 33. Configuració proposada per al sistema de comunicacions.

Tot seguit, es pot observar una taula en la qual es reflecteixen, de forma resumida, els senyals a controlar per cada estació remota.


97

Estacions Remotes Elements a Controlar i Supervisar

1. Dipòsit i Pou “Pallaresos Park”

Supervisió d’1 Grup electrogen.

1 Boia de nivell mínim de pou.

1 Mesurador de nivell de pou.

Supervisió i Control d’1 Bomba de pou.

Mesurament de paràmetres elèctrics del pou.

1 indicador de nivell (màx/min) ultrasònic de dipòsit.

Supervisió i Control del Grup de Pressió (2 Bombes).

2 Pressòstats.

1 Pressió en Xarxa.

1 Dosificador de clor.

1 Analitzador de clor i pH.

1 indicador de nivell (màx/min) ultrasònic dipòsit d’hipoclorit.

1 Comptador/Cabal d’Entrada.

1 Comptador/Cabal de Sortida.

2 Boies de nivell màxim/mínim del dipòsit.

1 Detector d’Intrusisme.

2. Dipòsit “Jardins Imperi” i

Mina de l’Arquebisbe

Supervisió d’1 Grup electrogen.

1 Boia de nivell mínim de pou.

1 Mesurador de nivell de pou.

Supervisió i Control d’1 Bomba de pou.

Mesurament de paràmetres elèctrics del pou.

1 indicador de nivell (màx/min) ultrasònic de dipòsit.

Supervisió i Control del Grup de Pressió (7 Bombes).

2 Pressòstats.





1 Comptador/Cabal d’Entrada.


98

Estacions Remotes Elements a Controlar i Supervisar


2 Boies de nivell màxim/mínim del dipòsit.

1 Detector d’Intrusisme.

3. Dipòsit “Pallaresos Poble”

Supervisió d’1 Grup electrogen

1 indicador de nivell (màx/min) ultrasònic de dipòsit

Supervisió i Control del Grup de Pressió (3 Bombes)

Mesurament paràmetres elèctrics del Grup de Pressió.

2 Pressòstats.





2 Boies de nivell màxim/mínim de dipòsit.


1 Detector d’Intrusisme

A continuació es mostren uns possibles models d’entorn SCADA a partir dels quals els operadors controlen les estacions remotes des del Centre de Control.

Figura 34. Dipòsit Pallaresos Park.


99

Figura 35. Dipòsit Pallaresos Poble.

Figura 36. Dipòsit Jardins Imperi.

14.7 Pla d’Implantació La implantació de la solució proposada relativa al subministrament, instal·lació i posada en marxa del Sistema de Telecontrol de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable dels Pallaresos, s’ha previst realitzar en quatre fases, atenent a les següents prioritats:

• Fase I: Muntatge en taller d’estacions remotes i recopilació de materials.

• Fase II: Instal·lació i posada en marxa de les estacions remotes.

• Fase III: Instal·lació i posada en marxa del Centre de Control.


100

En els següents apartats es detalla l’abast de cadascuna de les fases anteriorment esmentades. 14.7.1 Fase I: Muntatge en taller d’ER i recopilació de materials En una primera fase es realitzarà el muntatge en taller de les estacions remotes i dels quadres auxiliars, incloent-hi la revisió de tots i cada un dels elements que s’inclouen en els mateixos, així com les proves generals de funcionament de l’estació remota.

Simultàniament es cursaran les comandes dels diferents equips d’instrumentació detallats en el present document. 14.7.2 Fase II: Instal·lació i posada en marxa de les Estacions Durant aquesta fase es procedirà a realitzar les següents tasques per cada una de les instal·lacions a incloure al Sistema de Telecontrol:

• Adaptació dels quadres elèctrics de control de bombes existents per obtenir la

senyalització necessària per al Sistema de Telecontrol. • Instal·lació de detectors diversos: errada de subministrament, intrusisme. • Instal·lació de mesurador de nivell en continu de pou. • Instal·lació dels sistemes de protecció i aïllament contra sobretensions i

descàrregues atmosfèriques. • Instal·lació dels sistemes analitzadors de clor i pH. • Instal·lació i connexió de les estacions remotes. • Instal·lació, orientació i connexió de les antenes. • Realització de les escomeses elèctriques, des dels quadres de força existents en la

sala o estança en la que s’ubiquin fins a les estacions remotes. • Proves generals de funcionament. • Subministrament i instal·lació de torretes i/o pals degudament aïllats.

14.7.3 Fase III: Instal·lació i Posada en marxa del Centre de Control Un cop finalitzats els treballs corresponents a la instal·lació i posada en marxa de les estacions remotes de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable es procedirà a la posada en marxa del Centre de Control i del sistema de comunicacions amb les estacions remotes.


101

Es procedirà a la realització de les següents tasques:

• Instal·lació del PC de Centre de Control que suportarà les comunicacions. • Instal·lació i posada en marxa de l’aplicació d’adquisició, supervisió i control de

dades, SCADA, en el PC de Centre de Control i posada en marxa de l’aplicació d’adquisició, supervisió i control de dades, SCADA, en el PC de Centre de Control.

• Parametrització de les estacions remotes. • Parametrització de les senyals analògiques, verificant rangs i mesures. • Proves de comunicacions entre Centre de Control i estacions remotes i entre

estacions remotes dependents. • Proves generals de funcionament del sistema: verificació del correcte funcionament

de l’execució d’ordres i consignes des del Centre de Control. • Curs de manejament de l’aplicació de Centre de Control.

14.8 Conclusions El sistema a implementar ha de ser capaç de supervisar i controlar, a més de totes les instal·lacions relacionades anteriorment, totes aquelles noves estacions que es vagin incorporant en el futur. Per això, ha de ser un sistema versàtil i fàcilment ampliable.

Atesa la importància de la informació amb què es treballa, totes les instal·lacions incloses en el sistema d’automatització i control han d’estar proveïdes de sistemes d’alimentació ininterrompuda, de forma que una errada de subministrament d’energia elèctrica no afecti el seu correcte funcionament, o al menys proporcioni el temps suficient per a la presa oportuna de decisions i el tancament de fitxers en el Centre de Control. Per la mateixa raó, atès que la fiabilitat de la informació a recollir de les estacions ha de ser alta, també s’haurà de tenir en compte la qualitat del subministrament d’energia elèctrica sobre cada un dels elements a instal·lar, per a la qual cosa caldrà la instal·lació de les corresponents proteccions, com ara automàtics i diferencials, i terres elèctrics fiables.

Per això, s’opta per realitzar el control dels dipòsits i les captacions de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable amb un sistema de telecontrol, gestionat per un Centre de Control i Supervisió amb un software potent i fàcil d’emprar, en entorn Windows. Aquest Centre de Control es comunicarà amb les estacions remotes instal·lades en els punts més significatius de la mateixa, les quals transmeten informació contínua i en temps reals cap a l’esmentat Centre.

Les estacions remotes, per la seva banda, podran funcionar, en base a un programa de lògica local de forma que es pugui supervisar i controlar els diferents elements presents en la instal·lació.


102

Amb la implantació d’un sistema de Telecontrol, s’obtenen els següents avantatges: • Optimització de l’energia consumida pels equips electromecànics d’elevat consum

elèctric (bombes,...), al poder-se realitzar l’engegada automàtica dels mateixos en horaris de tarifa vall, o en funció de consignes de nivell o qualsevol altre valor de mesura, tot això coordinat pel Centre de Control.

• Detecció immediata de qualsevol avaria en els equips electromecànics

d’Abastament d’Aigua Potable. • Coneixement en temps real dels nivells, per a la posada en marxa de bombes quan

sigui necessari, aprofitant al màxim les hores de tarifa elèctrica reduïda. • Coneixement de l’estat i possibilitat de maniobrar els elements de la Xarxa,

inclosos en el sistema de telecontrol. • Lectura en temps real i registre de tota la informació en un únic punt de control. • Visualització de l’esmentada informació mitjançant un programa fàcil de manejar

basat en l’ús de finestres, menús desplegables i la incorporació de zones sensibles en els propis sinòptics.

• Possibilitat de supervisió de la informació en diferents llocs de Control Esclaus

connectats mitjançant xarxa local amb el Centre de Control Mestre o ubicats en punts remots, connectats mitjançant RTC, línia dedicada o RDSI.

• Possibilitat de tractament informàtic de l’esmentada informació per a l’obtenció

d’informes i estadístiques.

• Seguiment de les variables que fan referència als paràmetres que verifiquen el bon funcionament del Sistema de Telecontrol.

• Manteniment dels equips electromecànics instal·lats en les diferents estacions

remotes que formen part del sistema d’automatització i control.


103

Plànols


104

Índex de Plànols

15 Introducció de Plànols......................................................................... 105

15.1 Plànol P−A1................................................................................................ 106

15.2 Plànol P−A2................................................................................................ 107

15.3 Plànol P−A4................................................................................................ 108

15.4 Plànol P−A5................................................................................................ 109

15.5 Plànol P−B1................................................................................................ 110

15.6 Plànol P−B2................................................................................................ 111

15.7 Plànol P−B3................................................................................................ 112

15.8 Plànol P−B4................................................................................................ 113

15.9 Plànol P−B5................................................................................................ 114

15.10 Plànol P−C2.............................................................................................. 115

15.11 Plànol P−C3.............................................................................................. 116

15.12 Plànol P−C4.............................................................................................. 117

15.13 Plànol P−C5.............................................................................................. 118

15.14 Plànol Relació de Quadrants.................................................................. 119


105

15 Introducció de Plànols S’adjunten els plànols referents a la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable d’Els Pallaresos−Els Catllar. En els plànols s’observa la sectorització realitzada, les vàlvules a controlar, les estacions concentradores i el Centre de Control, així com també les estacions remotes a cada dipòsit. Tant les estacions concentradores com el Centre de Control estan subjectes a possibles canvis d’emplaçament causats per raons geogràfiques o d’àmbit municipal que puguin aparèixer en el moment que es decideixi dur a terme l’execució del projecte.

PBD7

5

PBD7

5

PB

D75

PBD6

3

PBD1

10

PBD110

PBD63

PBD63

PBD63

PBD63

PBD63

PBD63

PBD63

PBD63

PBD63PBD63

PBD63

PBD75

PBD110

CAT

CAT

PBD110

FUD150

FUD150PBD63

FUD150

FUD150

FUTURA CONNEXIÓ DELCAT AMB EL DIPÒSIT

FUD150

P-A1

1

DATA:

setembre 2007

XARXA D'ABASTAMENT D'AIGUA POTABLE D'EMATSA AL TERME MUNICIPAL DELS PALLARESOS - EL CATLLAR

URBANITZACIÓ ELS PALLARESOS PARK

TÍTOL DEL PROJECTE:

REALITZACIÓ:

TÍTOL DEL PLÀNOL: NÚMERO DEL PLÀNOL:

FULL:

REFERÈNCIA DE FULLS

DIN A3 = 1:2000

DIN A1 = 1:1000

ESCALA:

P-A1

P-A2 P-B2

P-B1

Sandra Rodríguez Mir

FUTURA CONNEXIÓ DEL

PBD90

PBD90 PBD90

PBD90

PBD90

PBD

75

PBD75

PBD

75

PB

D75

PBD75

PBD110

PBD110

PBD

63

PB

D75

PBD6

3

PBD63

PBD63

PBD63

PBD

63

PB

D75

PB

D11

0

PBD63

POU Pallaresos ParkProf. pou: 80 mCabal: 6,25 l/s (22,5 m3/h)

PBD63

PBD63

DIPÒSIT "PALLARESOS PARK"CAPACITAT 500 m3

FUD150

CAT AMB EL DIPÒSIT

FUD150

RTU 1

P-B1

P-B2P-A2

P-A1

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:

NÚMERO DEL PLÀNOL:TÍTOL DEL PLÀNOL:

REALITZACIÓ:




setembre 2007

DATA:

1

P-A2P-A3 P-B3


PBD160

PBD63

PB

D160

PB

D16

0

PB

D63

PBD6

3

PBD63

PBD1

60

PBD90PBD90

PBD63

PBD63

PBD63

PBD63

PB

D63

PBD63

PBD63

PBD63

PBD160

PBD6

3

PBD63

PAD125

PAD125 PAD140 PA

D14

0

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PA

D14

0

PAD140

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

P-B4

P-B5P-A5

P-A4

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:


URBANITZACIÓ ELS HOSTALETS


setembre 2007

DATA:

1

P-A4

P-A3 P-B3

URBANITZACIÓ ELS PLANS


PBD160

PBD160

PBD160

PBD1

60

PBD1

60

PBD

160

PB

D160

PBD160

PBD90

PBD90

PB

D63

PB

D63

PB

D63

PB

D63

PB

D63

PBD63

PB

D90

PB

D90

PB

D90

PBD63

PB

D16

0

PBD90

MINA ARQ.

MINA ARQ.

MINA ARQ.

MINA ARQ.

MIN

A A

RQ

.

MIN

A A

RQ

.

PBD63

PBD63

PBD63 PBD90

PAD140

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

P-B5

P-B4P-A4

P-A5

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:


URBANITZACIÓ ELS HOSTALETS


setembre 2007

DATA:

1

P-A5


POU Fora de Servei

CAT

¿?

¿?

P-B1

P-B2P-A2

P-A1

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:


URBANITZACIÓ ELS PALLARESOS


setembre 2007

DATA:

1

P-B1P-C1

P-C2


FBC80

FBC8

0

FBC80

FBC80

FBC80

FUD

100

FBC80

FBC80

PBD63

FBC80

PB

D63

PB

D63

FBC80

FBC80

FBC80

FBC80

FBC80FBC80

FB

C80

FB

C80

PBD110

FBC80

FBC80

FBC80

FBC80

FBC80

FBC80

FUD

100

PBD90

PBD63

PBD63

PBD63

FUD200

PBD90

CAT

CAT

CAT

PB

D63

CAT

PB

D90

CA

T

CA

T

FUD200

FUD

150

FBC80

PE110

(2) PE110

(2) PE110

(2) PE110

PB

D90

PB

D90

PB

D90

PBD90

PBD63

PB

D63

PBD63

PBD63

PBD63

PBD63

PB

D63

PBD110

PBD110PBD110

FUD200

FUD

200

FUD200

ALJUB

FUD

150

FBC

100

FBC100

PE

110

DIPÒSIT "PALLARESOS POBLE"CAPACITAT 50 m3

¿?

ARQUETA 2 VÀLVULES

ARQUETA 2 VÀLVULES

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

RTU 3

P-B2

P-B2P-A2

P-A1

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:


ELS PALLARESOS POBLE


setembre 2007

DATA:

1

P-B2P-A3 P-B3

P-C1

P-C2

P-C3


FUD2

00

FUD

200

39

41

43

45

FBC

80

FBC

80

FB

C80

FUD150

CAT

CAT

CAT

FBC

100

FBC1

00

FBC60

FBC60

FBC60

FBC1

00

FBC100

FBC

80

FBC

100

MINA ARQUEBISBE

FUD

150

FUD

150

FBC

100

DIPÒSIT "IMPERI"CAPACITAT 1000 m3

FBC

125

FBC

125

FBC

125

60 m3/h

ALJUB 20 m3

FBC

80

FBC

80

FBC100

FBC100

FBC

100

FBC

100

FBC80

FBC

100

FBC

100

FBC

100

FBC

100

FBC

100

FBC100

FBC

80

FBC

80

FBC

80

FBC

80

FBC

80

FBC

80

FBC

80

FBC80

FBC80

FBC80

FBC125

FBC1

00

FBC

100

FBC8

0

FBC

80

FBC1

00

FBC1

00

FBC

80

FBC

80

FUD150

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

RTU 2

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:


URBANITZACIÓ JARDINS IMPERI


setembre 2007

DATA:

1

P-B3P-C3

P-C2

P-B3P-A3

P-A2 P-B2

P-C4P-B4P-A4


PA

D12

5

PAD

125

FUD

200

FUD200

PAD

125

PA

D12

5

FUD200

FUD

200

FUD

200

FBC

125

FUD

200

FBC

125

FB

C60

FBC

125

FBC

125

FBC

125

FBC

60

FBC

60

PBD160

PBD160PBD160

PBD160

PBD160

PBD63

PBD9

0

PAD140

PAD140

PAD140

PA

D14

0 PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PAD1

40

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PA

D14

0

PA

D14

0

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PA

D14

0

PBD110

PBD

110

PBD160

PBD160

PBD63

PBD63

PBD63

PBD160

FBC125

FBC125

FBC

100

FBC

100

FBC80

FB

C80

FBC

80

FBC80

FBC6

0

FBC80

FBC80

FBC

80

FB

C80

FBC60

FBC

80

FBC60

FBC

80

FBC

80

FBC

100

FBC

100

PAD

125

FBC

80

FBC

80

FBC

80

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

P-C4

P-C5P-B5

P-B4

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:




setembre 2007

DATA:

1

P-B4

P-B3 P-C3

P-A4

P-A5


URBANITZACIÓ MAS DE MOREGONS


PA

D12

5

PAD

125

FUD

200

FUD200

PAD

125

PA

D12

5

FUD200

FUD

200

FUD

200

FBC

125

FUD

200

FBC

125

FB

C60

FBC

125

FBC

125

FBC

125

FBC

60

FBC

60

PBD160

PBD160PBD160

PBD160

PBD160

PBD63

PBD9

0

PAD140

PAD140

PAD140

PA

D14

0 PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PAD1

40

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PA

D14

0

PA

D14

0

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PAD140

PA

D14

0

PBD110

PBD

110

PBD160

PBD160

PBD63

PBD63

PBD63

PBD160

FBC125

FBC125

FBC

100

FBC

100

FBC80

FB

C80

FBC

80

FBC80

FBC6

0

FBC80

FBC80

FBC

80

FB

C80

FBC60

FBC

80

FBC60

FBC

80

FBC

80

FBC

100

FBC

100

PAD

125

FBC

80

FBC

80

FBC

80

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

P-C4

P-C5P-B5

P-B4

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:




setembre 2007

DATA:

1

P-B4

P-B3 P-C3

P-A4

P-A5


URBANITZACIÓ MAS DE MOREGONS


FUD150

FUD

150

PAD

125

FUD

200

FUD

200

FUD150

FUD

100

FUD

100

FUD

200

FUD

200

FUD150

FUD100

FUD150

FUD

200

FUD200

FUD

200

FUD

200

PBD160

PBD63

PBD

160

PB

D16

0

PB

D16

0

PBD160

PBD160

PBD160

ALIMENTACIÓ EN "ALTA"A DIPÒSIT PRIVAT

URB."RODOLAT DEL MORO"

PBD90

PBD90

PAD140

PBD90

PBD90

PBD7

5

PBD75

PBD9

0

PB

D90

PB

D63

PB

D63

PB

D63

PBD63

MINA ARQ.MINA ARQ.MINA ARQ.

NA ARQ.

MINA ARQ.

PBD90

PBD90

PBD90

PBD90

PBD63

PBD

63

PBD63

PBD63

PB

D90

PB

D90

PB

D90

PBD63

PB

D63

PB

D63

PB

D63PBD63

PBD63

PBD63

PB

D63

PBD63

PBD90

ALIMENTACIÓ EN "ALTA"

URBANITZACIÓ "MANOUS"

FUD200

ARQUETA 1 VÀLVULAARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

CONCENTRADORSECTORS 1, 2, 3, 4

ARQUETA 1 VÀLVULA

P-C5

P-C4P-B4

P-B5

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:


URBANITZACIÓ HOSTALETS


setembre 2007

DATA:

1

P-B5

P-A4

P-A5URBANITZACIÓ BONAIRE


PBD63

PBD90PBD63

PBD63CA

T

CA

T

CAT

CAT

CA

T

CAT

PBD90

MINA

17 m3/hARQUEBISBE

PBD63

PBD63

PBD63

FUD100

FUD100

FUD

200

FUD200FUD100

FUD80

FUD

100

FUD100 FUD150

FUD

150

FUD150

FUD80

FUD80

FUD80

FUD8

0

FUD80

FUD150

FUD2

00

FUD2

00

FUD100

FUD2

00

FUD2

00

FUD1

50

FUD80

ALIMENTACIÓ EN "ALTA"URBANITZACIÓ "EL MÈDOL"

CAT

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

P-D2

P-D3P-C3

P-C2

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:


URBANITZACIÓ EL MÈDOL


setembre 2007

DATA:

1

P-C2

P-C1P-B1

P-B2

P-B3

ELS PALLARESOS POBLE


FUD2

00

FUD200 FUD200

FUD200

FUD200

FUD200

FUD200

FUD200FUD8

0

FUD8

0

FUD80

FUD8

0

FUD80

FUD8

0

FUD80

FUD8

0

FUD8

0

FUD8

0

FUD8

0

FUD8

0

1

5-3

7

9

11

13

15

17

19

23

25

27

31

37-35

-33

39

33

35

37

43-41

-39

45-47

31

29

27

25

23

21

19

17-15

13

11-9

7

5

3-1

4-2

6

10-8

12

14

18-16

20

22

24

26

28

30

32

29

27

25

23

21

19

17

15

13

11

9

7

5

3-1

2

4

8-6

10

14-12

16

20-18

22

24

26

28

30

32

34

1

3

5

7

11

13

15

17

19

21

27-25

-23

22

20

18

16-14

1

5 -

3

9

7

11

13

15

17

2

4

6

8

10

12

14

18

16

3

7-5

11-9

4-2

6

8

3-1

4-2

6

1

3

5

2

4

12

10

8

6

4

2

7-5

29

21

9

CAT

CAT

CAT

CAT

CAT

CA

T

CAT

FUD2

00

FBC100

FBC

60

FBC100

FBC8

0

FBC1

00

FBC1

00

FBC60

FBC60

FBC60

FBC

80

FBC100

FBC100

FONT D'AIGUA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

CONCENTRADORSECTOR 6

CONCENTRADORSECTORS 5, 7, 8, 9, 10, 11

ARQUETA 1 VÀLVULA

P-B3

P-B4 P-C4

P-C3

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:




setembre 2007

DATA:

1

P-C3

P-B2 P-C2

URBANITZACIÓ L'ESPLAI TARRAGONÍ


FUD2

00

FUD2

00

FUD2

00

FUD200

FUD200

FUD200

FUD200

FUD80

FUD8

0

FUD8

0

FUD8

0

FUD8

0

FUD8

0

FUD8

0

FUD8

0

FUD8

0

PAD25

PAD25

45-47

34

33

31

38-36

40

29

31

33

35

30

28-26

24

19

21

25-23

27

18

16

20

22

26-24

28

15-13

19

25-23

-21

27

29

31

14-12

-10

16

18

20

22

26-24

12-10-

8

14

16

18

5

7

9

11

13

15

17

19

6

8

10

12

14

16

18

20

3-1

5

7

9

11

13

15

17

19

9

11

17-15

-13

19

23-21

25

27

17

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

ARQUETA 1 VÀLVULA

CENTRE DE CONTROL

P-B4

P-B5 P-C5

P-C4

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:


URBANITZACIÓ L'ESPLAI TARRAGONÍ


setembre 2007

DATA:

1

P-C4

P-B3 P-C3


FUD150

FUD150

FUD150

FUD150

FUD150

FU

D80

FUD

80

FUD

80

FUD

80

ALIMENTACIÓ EN "ALTA"URBANITZACIÓ

"QUADRA MANOUS"

P-D5

P-C4

P-C5

ESCALA:

DIN A1 = 1:1000

DIN A3 = 1:2000


FULL:


REALITZACIÓ:




setembre 2007

DATA:

1

P-C5

P-B4

P-B5


FUD200 FUD200

FUD8

0

FUD8

0

PBD90

POU Pallaresos ParkProf. pou: 80 mCabal: 6,25 l/s (22,5 m3/h)

CAT

CAT

CAT

CAT

P-A1 P-B1

P-A2 P-B2 P-C2

P-A3 P-B3 P-C3

P-A4 P-B4 P-C4

P-A5 P-B5 P-C5

ESCALA:

DIN A2 = 1:6000


FULL:


REALITZACIÓ:


RELACIÓ DE QUADRANTS


setembre 2007

DATA:

1



120

Pressupost


121

Índex del Pressupost

16 Introducció del Pressupost.................................................................... 122

16.1 Pressupost de la Sectorització de la Xarxa d’Abastament d’Aigua

Potable a Els Pallaresos............................................................................. 122

16.1.1 Preus elementals............................................................................ 122

16.1.2 Anidaments.................................................................................... 124

16.1.3 Aplicació de preus.......................................................................... 126

16.1.4 Pressupost d’execució material..................................................... 128

16.1.5 Pressupost d’execució per contracte abans d’impostos............... 128

16.1.6 Pressupost d’execució per contracte després d’impostos............. 128

16.1.7 Total Pressupost de la Sectorització............................................. 128

16.2 Pressupost del Sistema de Supervisió, Control i Telecomandament dels

dipòsits i captacions de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable a Els

Pallaresos.................................................................................................... 129

16.2.1 Preus elementals............................................................................ 129

16.2.2 Anidaments.................................................................................... 132

16.2.3 Aplicació de preus......................................................................... 136

16.2.4 Pressupost d’execució material..................................................... 140

16.2.5 Pressupost d’execució per contracte abans d’impostos............... 140

16.2.6 Pressupost d’execució per contracte després d’impostos............. 140

16.2.7 Total Pressupost del Sistema de Supervisió, Control i Telecomandament......................................................................... 140

16.3 Resum total del pressupost........................................................................ 141


122

16 Introducció del Pressupost S’ha cregut convenient, a causa de l’elevat cost d’implantació, especificar el pressupost per separat, per una part s’adjunta el pressupost referent a la sectorització de la xarxa, i per l’altra, el pressupost referent a la Telegestió de dipòsits i captacions. 16.1 Pressupost de la Sectorització de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable a Els Pallaresos 16.1.1 Preus elementals

1 – Arquetes

Número Unitats Descripció Preu Unitari

001 € Motorització vàlvula de comporta. Subministre i col·locació de motor d’inducció trifàsic en vàlvula de comporta

540

002 € Comptador Cabal 202,22

003 € Transductor de Pressió 154,08

004 € Analitzador de Clor i pH 2.616

005 € Conversor RS485 a Fibra Òptica 157

006 € Autòmat TSX micro de Telemechanique 1.200

007 €

Carret de 100 m de cable parell trenat 0,5 mm2 amb pantalla individual per a cada parell, pantalla general, malla de protecció general i coberta amb PVC

260

008 € Carret de 250 m de fibra òptica 62,5/125 994

009 € Armari 80

010 € Disjuntor magnetotèrmic 57

011 € Contactes per obrir/tancar vàlvula 20

012 € Detector d’intrusisme 34,45

013 € Interruptor general de quadre i material auxiliar 50

014 € Enginyeria Software 200

2 – Concentradors


015 € Ordenador PC industrial 700

016 € SAI: Sistema d’Alimentació Ininterrompuda de 500 VA

125


123

017 € Armari per a instal·lar PC’s 60

018 € Tarja de xarxa Ethernet 25

019 € Switch de 24 ports 130

020 € Conversor Ethernet-RS485 380

021 € Transceivers conversors RS-485-fibra òptica 157

022 € Font d’alimentació de 24 Vdc 100

023 € Radiomodem T-MOD - C-48. 761,25

024 € Sistema radiant. (antena unidireccional) 159,94

3 – Centre de Control


025 €

ORDINADOR Compac DC7600 SFF Processador Intel® Pentium4® a 3,0 GHz Memòria DDR2 1 GB Disc dur 80 GB Tarja Gràfica Disquetera 3 1/2 1,44MB Unitat 16X/48X DVD-ROM Tarja de So integrada a xipset Tarja Ethernet Gigabit integrada Connexión xarxa ethernet 10/100 integrada Format Torre Teclat estàndard PS/2 espanyol Ratlí USB òptic scroll + 2 tecles Llicència Windows XP Professional Ampliació 2º port sèrie

682,19

026 € Sistema d’alimentació ininterrompuda Salicrú SPS-PRO de 1200 VA

347,15

027 € Impressora Deskjet 3940 43,22

028 € Monitor Philips 200W6CS TFT de 20" 415,92

029 € Radiomodem T-MOD - C-48.Antena omnidireccional

1.000

030 €

Kit per enviament d’alarmes: mòdem GSM WM02 G-900,antena magnètica T.M.A.UT-102L,adaptador SMA-M/FME-M MODEM GS, alimentador TRQ 12 V/450 mA.

194,27

031 € Software enviament alarmes SMS 300


124

032 € Llicència software (Scada + enviament alarmes) 300

033 € Desenvolupament aplicació 700

034 € Posada a punt 250

16.1.2 Anidaments

1 – Arquetes

Número Unitats Descripció Quantitat

001 u Motorització vàlvula de comporta. Subministre i col·locació de motor d’inducció trifàsic en vàlvula de comporta

45

002 u Comptador Cabal 45

003 u Transductor de Pressió 45

004 u Analitzador de Clor i pH 45

005 u Conversor RS485 a Fibra Òptica 43

006 u Autòmat TSX micro de Telemechanique 43

007 u


3

008 u Carret de 250 m de fibra òptica 62,5/125 32

009 u Armari 43

010 u Disjuntor magnetotèrmic 43

011 u Contactes per obrir/tancar vàlvula 43

012 u Detector d’intrusisme 43

013 u Interruptor general de quadre i material auxiliar 43

014 u Enginyeria Software 43

2 – Concentradors


015 u Ordenador PC industrial 3

016 u SAI: Sistema d’Alimentació Ininterrompuda de 500 VA

3

017 u Armari per a instal·lar PC’s 3

018 u Tarja de xarxa Ethernet 3


125

019 u Switch de 24 ports 3

020 u Conversor Ethernet-RS485 43

021 u Transceivers conversors RS-485-fibra òptica 43

022 u Font d’alimentació de 24 Vdc 3

023 u Radiomòdem T-MOD - C-48. 3

024 u Sistema radiant. (antena unidireccional) 3



025 u


1

026 u Sistema d’alimentació ininterrompuda Salicrú SPS-PRO de 1200 VA

1

027 u Impressora Deskjet 3940 1

028 u Monitor Philips 200W6CS TFT de 20" 1

029 u Radiomodem T-MOD - C-48.Antena omnidireccional

1

030 u


1

031 u Software enviament alarmes SMS 1

032 u Llicència software (Scada + enviament alarmes) 1

033 u Desenvolupament aplicació 3

034 u Posada a punt 3


126

16.1.3 Aplicació de preus

1 – Arquetes

Núm. Descripció Quant. Preu

Unitari Import

001 Motorització vàlvula de comporta. Subministre i col·locació de motor d’inducció trifàsic en vàlvula de comporta

45 540 24.300 €

002 Comptador Cabal 45 202,22 9.100 €

003 Transductor de Pressió 45 154,08 6.933,6 €

004 Analitzador de Clor i pH 45 2.616 117.720 €

005 Conversor RS485 a Fibra Òptica 43 157 6.751 €

006 Autòmat TSX micro de Telemechanique 43 1.200 51.600 €

007


3 260 780 €

008 Carret de 250 m de fibra òptica 62,5/125 32 994 31.808 €

009 Armari 43 80 3.440 €

010 Disjuntor magnetotèrmic 43 57 2.451 €

011 Contactes per obrir/tancar vàlvula 43 20 860 €

012 Detector d’intrusisme 43 34,45 1.481,35 €

013 Interruptor general de quadre i material auxiliar

43 50 2.150 €

014 Enginyeria Software 43 200 8.600 €

TOTAL 1– Arquetes 267.975 €

2 – Concentradors


Unitari Import

015 Ordenador PC industrial 3 700 2.100 €

016 SAI: Sistema d’Alimentació Ininterrompuda de 500 VA

3 125 375 €

017 Armari per a instal·lar PC’s 3 60 180 €

018 Tarja de xarxa Ethernet 3 25 75 €


127

019 Switch de 24 ports 3 130 390 €

020 Conversor Ethernet-RS485 43 380 16.340 €

021 Transceivers conversors RS-485-fibra òptica

43 157 6.751 €

022 Font d’alimentació de 24 Vdc 3 100 300 €

023 Radiomòdem T-MOD - C-48. 3 761,25 2.284 €

024 Sistema radiant. (antena unidireccional) 3 159,94 480 €

TOTAL 2 – Concentradors 29.275 €



Unitari Import

025


1 682,19 682,19 €

026 Sistema d’alimentació ininterrompuda Salicrú SPS-PRO de 1200 VA

1 347,15 347,15 €

027 Impressora Deskjet 3940 1 43,22 43,22 €

028 Monitor Philips 200W6CS TFT de 20" 1 415,92 415,92 €

029 Radiomodem T-MOD - C-48.Antena omnidireccional

1 1.000 1.000 €

030


1 194,27 194,27 €


128

031 Software enviament alarmes SMS 1 300 300 €

032 Llicència software (Scada + enviament alarmes)

1 300 300 €

033 Desenvolupament aplicació 3 700 2.100 €

034 Posada a punt 3 250 750 €

TOTAL 3 – Centre de Control 6.133 €

16.1.4 Pressupost d’execució material

Total 1− Arquetes.......................................................................................267.975 €

Total 2− Concentradors................................................................................29.275 €

Total 3– Centre de Control.............................................................................6.133 €

__________________________________________________________________ Total Pressupost d’execució material.........................................................303.383 €

16.1.5 Pressupost d’execució per contracte abans d’impostos

Total Pressupost d’execució material.........................................................303.383 €

Despeses Generales 13%.........................................................................39.439,79 €

Beneficio Industrial 6%...........................................................................18.202,98 €

__________________________________________________________________ Total Pressupost d’execució per contracte abans d’impostos............... 361.025,76 €

16.1.6 Pressupost d’execució per contracte després d’impostos

Total Pressupost d’execució per contracte abans d’impostos............... 361.025,76 €

IVA 16%...................................................................................................... 57.764 € __________________________________________________________________ Total Pressupost d’execució per contracte després d’impostos................. 418.790 €

16.1.7 Total Pressupost de la Sectorització

Total Pressupost de la Sectorització.............. 418.790 €

El total del pressupost ascendeix a CUATRE−CENTS DIVUIT MIL SET−CENTS NORANTA EUROS.


129

16.2 Pressupost de la Sectorització de la Xarxa d’Abastament d’Aigua Potable a Els Pallaresos 16.2.1 Preus elementals

1 – Dipòsit Pallaresos Poble


001 € Equip de Control (44 ED, 10 SD, 12 EA, 0 SA) 2.052,31

002 € Radiomòdem T-MOD – C-48 761,25

003 € Sistema Radiant 159,94


005 € Proteccions contra sobretensions (antena+220V) 248,80

006 €

Sensor de nivell per ultrasons. Subministre i col·locació en les instal·lacions existents de sensor de nivell per ultrasons i sortida analògica 4-20mA. S’inclou el cablejat al mòdul d’entrades i sortides

472,3

007 € Boies de seguretat 39,01

008 € Medició del cabal 202,22

009 € Sistema de dosificació automàtica de clor. Mesura clor i pH

4.866

010 € Nivell mínim clor 39,01

011 € Transmissor de Pressió 154,08

012 € Pressòstat min/màx 81,85

013 € Pressòstat ajustable 58,63

014 € Control paràmetres elèctrics 243


016 € Instal.lació i posada a punt 360

2 – Dipòsit i Pou Pallaresos Park







130


022 €

Sensor de nivell per ultrasons Subministre i col·locació en les instal·lacions existents de sensor de nivell per ultrasons i sortida analògica 4-20mA. S’inclou el cablejat al mòdul d’entrades i sortides

472,3




4.866






031 € Sonda nivell 494,34

032 € Cable i accessoris sonda nivell 437,60

033 € Boia nivell mínim pou 38,50

034 € Cable i accessoris boia 156,00

035 € Control paràmetres elèctrics 243,00



3 – Dipòsit Jardins Imperi i Mina de l’Arquebisbe







043 €


472,3



131



4.866






052 € Sonda nivell 494,34

053 € Cable i accessoris sonda nivell 437,60

054 € Boia nivell mínim pou 38,50

055 € Cable i accessoris boia 156,00

056 € Control paràmetres elèctrics 243,00



4– Centre de Control


059 €


682,19

060 € Sistema d’alimentació ininterrompuda Salicrú SPS-PRO de 1200 VA

347,15

061 € Impressora Deskjet 3940 43,22

062 € Monitor Philips 200W6CS TFT de 20" 415,92


132

063 € Radiomodem T-MOD - C-48.Antena omnidireccional

1.000

064 €


194,27

065 € Software enviament alarmes SMS 300

066 € Llicència software (Scada + enviament alarmes) 300

067 € Desenvolupament aplicació 700

068 € Posada a punt 250

16.2.2 Anidaments



001 u Equip de Control (44 ED, 10 SD, 12 EA, 0 SA) 1

002 u Radiomòdem T-MOD – C-48 1

003 u Sistema Radiant 1


005 u Proteccions contra sobretensions (antena+220V) 1

006 u


2

007 u Boies de seguretat 2

008 u Medició del cabal 1

009 u Sistema de dosificació automàtica de clor. Mesura clor i pH

1

010 u Nivell mínim clor 1

011 u Transmissor de Pressió 1

012 u Pressòstat min/màx 1

013 u Pressòstat ajustable 1

014 u Control paràmetres elèctrics 1

015 u Enginyeria Software 1

016 u Instal.lació i posada a punt 1


133








022 u


2




1






031 € Sonda nivell 1

032 € Cable i accessoris sonda nivell 1

033 € Boia nivell mínim pou 1

034 € Cable i accessoris boia 1





134








043 u


2




1






052 € Sonda nivell 1

053 € Cable i accessoris sonda nivell 1

054 € Boia nivell mínim pou 1

055 € Cable i accessoris boia 1





135



059 u


1

060 u Sistema d’alimentació ininterrompuda Salicrú SPS-PRO de 1200 VA

1

061 u Impressora Deskjet 3940 1

062 u Monitor Philips 200W6CS TFT de 20" 1

063 u Radiomodem T-MOD - C-48.Antena omnidireccional

1

064 u


1

065 u Software enviament alarmes SMS 1

066 u Llicència software (Scada + enviament alarmes) 1

067 u Desenvolupament aplicació 3

068 u Posada a punt 3


136

16.2.3 Aplicació de preus



Unitari Import

001 Equip de Control (44 ED, 10 SD, 12 EA, 0 SA)

1 2.052,31 2.052,31 €

002 Radiomòdem T-MOD – C-48 1 761,25 761,25 €

003 Sistema Radiant 1 159,94 159,94 €

004 Detector d’intrusisme 1 34,45 34,45 €

005 Proteccions contra sobretensions (antena+220V)

1 248,80 248,80 €

006

Sensor nivell per ultrasons. Subministre i col·locació en les instal·lacions existents de sensor de nivell per ultrasons i sortida analògica 4-20mA. S’inclou el cablejat al mòdul d’entrades i sortides

2 472,30 944,60 €

007 Boies de seguretat 2 39,01 78,02 €

008 Medició del cabal 1 202,22 202,22 €

009 Sistema de dosificació automàtica de clor. Mesura clor i pH

1 4.866 4.866 €

010 Nivell mínim clor 1 39,01 39,01 €

011 Transmissor de Pressió 1 154,08 154,08 €

012 Pressòstat min/màx 1 81,85 81,85 €

013 Pressòstat ajustable 1 58,63 58,63 €

014 Control paràmetres elèctrics 1 243 243 €

015 Enginyeria Software 1 550 550 €

016 Instal.lació i posada a punt 1 360 360 €

TOTAL 1– Dipòsit Pallaresos Poble 10.834,16 €


137



Unitari Import


1 2.052,31 2.052,31 €


019 Sistema Radiant 1 159,94 159,94 €



1 248,80 248,80 €

022


2 472,3 944,60 €




1 4.866 4.866 €






031 Sonda nivell 1 494,34 494,34 €

032 Cable i accessoris sonda nivell 1 437,60 437,60 €

033 Boia nivell mínim pou 1 38,50 38,50 €

034 Cable i accessoris boia 1 156,00 156 €

035 Control paràmetres elèctrics 1 243,00 243 €



TOTAL 2 – Dipòsit i Pou Pallaresos Park 12.775,82 €


138



Unitari Import


1 2.052,31 2.052,31 €


040 Sistema Radiant 1 159,94 159,94 €



1 248,80 248,80 €

043


2 472,3 944,60 €




1 4.866 4.866 €






052 Sonda nivell 1 494,34 494,34 €

053 Cable i accessoris sonda nivell 1 437,60 437,60 €

054 Boia nivell mínim pou 1 38,50 38,50 €

055 Cable i accessoris boia 1 156,00 156 €

056 Control paràmetres elèctrics 1 243,00 243 €



TOTAL 3 – Dipòsit Jardins Imperi i Mina de l’Arquebisbe

12.775,82 €


139



Unitari Import

059


1 682,19 682,19 €

060 Sistema d’alimentació ininterrompuda Salicrú SPS-PRO de 1200 VA

1 347,15 347,15 €

061 Impressora Deskjet 3940 1 43,22 43,22 €

062 Monitor Philips 200W6CS TFT de 20" 1 415,92 415,92 €

063 Radiomodem T-MOD - C-48.Antena omnidireccional

1 1.000 1.000 €

064


1 194,27 194,27 €

065 Software enviament alarmes SMS 1 300 300 €

066 Llicència software (Scada + enviament alarmes)

1 300 300 €

067 Desenvolupament aplicació 3 700 2.100 €

068 Posada a punt 3 250 750 €

TOTAL 4 – Centre de Control 6.133 €


140

16.2.4 Pressupost d’execució material

Total 1– Dipòsit Pallaresos Poble........................................................... 10.834,16 € Total 2− Dipòsit i Pou Pallaresos Park................................................... 12.775,82 € Total 3− Dipòsit Jardins Imperi i Mina de l’Arquebisbe........................ 12.775,82 € Total 4– Centre de Control.............................................................................6.133 € _________________________________________________________ Total Pressupost d’execució material..................................................... 42.518,80 €

16.2.5 Pressupost d’execució per contracte abans d’impostos

Total Pressupost d’execució material..................................................... 42.518,80 € Despeses Generales 13%............................................................................... 6.803 €

Beneficio Industrial 6%............................................................................ 2.551,13 €

_________________________________________________________ Total Pressupost d’execució per contracte abans d’impostos................. 51.872,93 €

16.2.6 Pressupost d’execució per contracte després d’impostos

Total Pressupost d’execució per contracte abans d’impostos................. 51.872,93 €

IVA 16%................................................................................................... 8.299,67 € _________________________________________________________ Total Pressupost d’execució per contracte després d’impostos.............. 60.172,58 €

16.2.7 Total Pressupost del Sistema de Supervisió, Control i Telecomandament

Total Pressupost del Sistema de Supervisió,

Control i Telecomandament..................... 60.172,58 €

El total del pressupost del Sistema de Supervisió, Control i Telecomandament ascendeix a SEIXANTA MIL CENT SETANTA−DOS EUROS AMB CINQUANTA−VUIT CÈNTIMS.


141

16.3 Resum total del pressupost

Total Pressupost de la Sectorització....................... 418.790 €

Total Pressupost del Sistema de Supervisió,

Control i Telecomandament.......................60.172,58 €

___________________________________________ Total Pressupost General..................................... 478.962,58 €

El total del Pressupost General ascendeix a QUATRE−CENTS SETANTA−VUIT MIL NOU−CENTS SEIXANTA−DOS EUROS AMB CINQUANTA−VUIT CÈNTIMS.


142

Bibliografia


143

17 Bibliografia [1] Larry W. Mays, “Manual de Sistemas de distribución de agua”, Ed. McGraw-Hill

Interamericana,2002. [2] Enrique Carnicer Royo, “Instalaciones hidrosanitarias fontanería y saneamiento”, Ed.

Paraninfo, 2001. [3] Franco Martín Sánchez, “Manual de instalaciones de fontanería y saneamiento”, Ed.

Madrid Vicente, 1998. [4] http://www.watergymex.org [5] http://www.emersonprocess.com [6] http://www.epamurcia.org [7] http://www.sedapal.com [8] http://www.bermad.com [9] http://paginas.fe.up.pt/~mjneves/publicacoes_files/data/es/ponencias/ [10] http://www.siemens.es [11] http://www.scheiderelectric.es [12] http://www-es.linksys.com [13] http://www.comprawifi.com

Documents

Automatització serveis municipals