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Ciberseguridad
28 n Plant Security Certified Protection IEC 62443.
cuales algunos de los usuarios solo pueden acceder a unidades, dispositivos o aplicaciones específicas de la planta. Por ejemplo, algunos empleados tienen derechos de administrador, mientras que otros solo tienen derechos de acceso de lectura o escritura. Los permisos de manejo se utilizan para garantizar que el acceso esté restringido a personas autorizadas en función de los derechos específicos que se les asignen. Esto implica roles definidos. Cada uno de estos roles incluye un conjunto específico de derechos, en lugar de crear un perfil de derechos separado para cada usuario. Los usuarios o grupos de usuarios se asignan a estos roles y reciben los derechos de acceso relacionados. Una gestión adecuada de los usuarios y los derechos es esencial para la Seguridad Industrial.
Administración central de usuarios y grupos Además del concepto general de usuario y derechos, una gestión central de estas cuentas y grupos es esencial para una planta segura. Un sistema de administración central permite generar cuentas consistentes y rastreables. Se crean, eliminan o cierran cuentas de usuario, se aplican restricciones de contraseña y se administran los derechos de acceso de forma centralizada. Esto también es esencial para reaccionar a violaciones de seguridad como contraseñas rotas. Dependiendo del nivel de seguridad deseado, se necesita una administración central de usuarios para proporcionar una fuente para la monitorización y registro de acciones auditables realizadas por el usuario.
La mayoría de los softwares industriales como Scalance, WinCC, TIA Portal…, admiten una gestión de usuarios basada en Windows Active Directory.
Por otra parte, la ingeniería en TIA se puede administrar de forma centralizada mediante el Componente de Administración de Usuarios (UMC). Esta herramienta de software admite la asignación de usuarios y grupos del directorio activo y para acceder a proyectos de ingeniería TIA.
Seguridad industrial para el ciclo integral del agua Hace unos años, la seguridad para las plantas de producción se centró en la protección de los controles periféricos. Las nuevas amenazas parecían ser abstractas y teóricas y solo unos pocos fabricantes y operadores tenían interés en estos temas. Una serie de incidentes de seguridad, publicados en los medios, crearon conciencia. Estaba claro que los sistemas de automatización y las infraestructuras también estaban en la lista de objetivos de los ataques cibernéticos. Eran vulnerables y las posibles consecuencias podrían ser graves. Ante esta situación la opción de dejar de lado las mejoras que ofrece la digitalización por razones de seguridad no es una solución, ya que redundaría en una disminución constante de competitividad. No obstante, los riesgos se pueden minimizar con éxito teniendo en cuenta los criterios de seguridad durante las fases de diseño, desarrollo y producción mediante la implementación de un concepto de seguridad integral como el que hemos visto, con la integración de las tecnologías adecuadas y las consecuentes mejoras en los procesos y medidas organizativas. La defensa contra amenazas y ataques es, en consecuencia, una base para la transformación digital en el sector del agua.
Diego Muñoz López Product Manager Simatic Software de Siemens www.siemens.es
Tecnologías innovadoras con un menor consumo de recursos Sistemas bioelectroquímicos para aumentar la sostenibilidad
en procesos de tratamiento de aguas
Hoy en día, las plantas de tratamiento de aguas residuales (EDARs) depuran las aguas residuales para poder devolverlas al medioambiente, tratándolas como un residuo y destinando muchos recursos, tanto energéticos como económicos, en su depuración. Durante los últimos años, las tecnologías aplicadas en las estaciones depuradoras se han ido mejorando para aumentar su rendimiento y, así, disminuir los consumos energéticos.
También se ha empezado a valorizar algún residuo como es la utilización de la digestión anaeróbica para la producción de biogás que puede ser utilizado para calderas o motores de cogeneración para producir energía térmica y/o eléctrica. Más recientemente se están implementando sistemas de purificación del biogás para producir biometano. El biometano tiene calidad para ser inyectado a la red de gas natural, de modo que es un producto con valor comercial.
En últimos años, se ha incrementado la investigación y el desarrollo sobre tecnologías innovadoras que permiten recuperar recursos del agua residual al mismo tiempo que se lleva a cabo la depuración. Así, se está produciendo un cambio de paradigma que consiste en dejar de considerar las EDARs como plantas de tratamiento de aguas residuales, a considerarlas plantas para extraer recursos, los cuales principalmente son energía y nutrientes. Dentro de estas tecnologías encontramos los sistemas bioelectroquímicos (BES), que son fruto de la sinergia de dos ciencias: la electroquímica y la bio tecnológica. Las tecnologías BES integran electrodos (ánodo y cátodo) dentro de reactores biológicos. Mediante microorganismos adheridos sobre los electrodos, las BES catalizan diferentes reacciones de oxidación y reducción para recuperar/ valorizar recursos contenidos en el agua residual. Por lo tanto, la sinergia y combinación de un proceso biológico con uno de electroquímico, en un mismo reactor, permite mejorar el rendimiento de los procesos actuales del tratamiento de aguas residuales, desde un punto de vista de especificidad y eficiencia energética y también abre la puerta a la recuperación de recursos. Los primeros sistemas BES reportados fueron las pilas microbianas de combustible, utilizadas para producir electricidad a la vez que depuran aguas residuales. En estos sistemas, la materia orgánica contenida en el agua residual es oxidada por parte de los microorganismos adheridos al ánodo. Los electrones que resultan de esta oxidación son transferidos al ánodo y utilizados para producir
energía eléctrica. Actualmente, aunque se haya llegado a probar a escala piloto en EDARs, no se ha demostrado su viabilidad tecnoeconómica. No obstante, si ésta se consiguiese, permitiría disminuir la energía consumida en procesos de depuración de aguas residuales y, por lo tanto, aumentar la sostenibilidad del proceso.
Además de esta aplicación, las tecnologías BES tienen otros usos potenciales. Algunos de ellos se están desarrollando y optimizando en el marco de proyectos de investigación financiados por parte de la Comisión Europea y de los gobiernos tanto español como catalán. Entre otros proyectos, y para tener una visión global de las potenciales aplicaciones de los sistemas BES, a continuación se resumen los proyectos MIDES, Run4Life, Greener, Power2Biomethane, Watertur y UrbanGreenUp, en los cuales participa Leitat.
El objetivo del proyecto MIDES (Microbial Desalination for Low Energy Drinking Water) es desarrollar un sistema más sostenible para la desalinización de agua salina con un coste energético, por volumen de agua producida, significativamente inferior al actual. La estrategia para conseguirlo es integrar sistemas BES, en este caso una Microbial Desalination Cell (MDC), como a pretratamiento al proceso de la osmosis inversa. Actualmente el 70% de las plantas de desalinización utilizan la osmosis inversa para desalinizar el agua. Esta tecnología tiene un consumo energético de 3kWh por metro cúbico de agua desalinizada. En la MDC se obtiene energía eléctrica de la degradación de la materia orgánica contenida en el agua residual. Esta energía eléctrica se utiliza directamente en la MDC para reducir el contenido de sal en el agua marina, mediante un proceso similar a la electrodiálisis, sin tener que utilizar energía eléctrica externa. Eso permite reducir el consumo energético del proceso global de desalinización alrededor de 0.5 kWh/m 3 . El proyecto Run4Life (Recovery and Utilization of Nutrients 4 Low Impact Fertilizers), tiene el objetivo de cambiar el paradigma de la gestión de las aguas residuales domésticas mediante el desarrollo y la implantación de sistemas descentralizados de depuración y recuperación de nutrientes. El proyecto también analiza la viabilidad de utilizar los productos recuperados como fertilizantes para la agricultura y la reutilización del agua tratada. En estos contextos, Leitat ha desarrollado un sistema BES para la recuperación de nitrógeno amoniacal presente en las aguas negras domésticas, resultando en la producción de un fertilizante. La materia orgánica del agua negra es tratada en la cámara anódica de un reactor BES. Asimismo, los iones amonio pasan a través de una membrana selectiva a la cámara catódica donde se convierten en amoníaco al encontrarse en condiciones básicas. En esta cámara, una corriente de aire extrae el amoníaco. Esta corriente de aire, rica en amoníaco, es burbujeada en una trampa ácida, generando una solución líquida del fertilizante, nitrato de amonio. Los estudios de laboratorio demuestran que la tecnología es capaz de eliminar hasta el 82% de nitrógeno de las aguas negras y recuperar el 61% en forma de fertilizantes.
n Plantas piloto de sistemas Electrowetlands en las instalaciones de Leitat.
Otra problemática actual es la contaminación ambiental derivada de la actividad antrópica que afecta a los ríos, lagos, acuíferos y tierras. Existen diferentes soluciones tecnológicas para la eliminación de diferentes contaminantes como, por ejemplo, metales, hidrocarburos y pesticidas. Estas tecnologías se basan fundamentalmente en procesos fisicoquímicos, con un alto consumo energético y de recursos. Para desarrollar métodos más eficientes y sostenibles, hay estudios que demuestran que hay bacterias, hongos y fotótrofos con la capacidad de transformar los contaminantes tóxicos en productos inocuos. En este contexto, el proyecto Greener (Integrated systems for Effective Environmental remediation), estudia y desarrolla nuevas metodologías sostenibles
y con bajo coste para eliminar los contaminantes de las zonas contaminadas. Entre estas, se estudia la aplicación de las BES para reducir la contaminación en los vectores agua y sedimentos. En concreto, Leitat trabaja en el desarrollo y la aplicación de los sistemas BES tanto en tierras como en aguas contaminadas, para degradar contaminantes como metales, hidrocarburos, pesticidas y antibióticos. Otro campo de aplicación de los sistemas BES es la sinergia entre los BES y los humedales construidos. Leitat ha bautizado esta sinergia como a Electrowetland, pero científicamente es conocida como constructed wetland coupled microbial fuel cell. Los humedales construidos son sistemas naturales de tratamiento de aguas residuales en los que la materia orgánica y los nutrientes son eliminados mediante procesos físicos, químicos y biológicos. El gradiente de potencial redox que se genera de forma natural en el lecho filtrante, hacen de los humedales construidos, ambientes idóneos para la implementación de los sistemas BES. Situando el ánodo en la zona anaerobia del humedal, se genera electricidad espontáneamente a la vez que se mejoran las eficiencias de tratamiento del agua residual. Así pues, los Electrowetlands son intensificaciones de los humedales convencionales que permiten la reducción de la superficie necesaria para el tratamiento, así como la utilización de la electricidad generada para la alimentación de sensores de bajo consumo energético. Leitat participa en proyectos como URBANGreenUP (New Strategy for Renaturing Cities through Nature Based Solutions) y Watertur (Investigación de tecnologías para la gestión inteligente y sostenible del ciclo del agua en instalaciones turísticas), con el objetivo de desarrollar e implantar en ambientes reales esta tecnología innovadora.
Finalmente, los sistemas BES también se están estudiando como sistemas alternativos de almacenaje de electricidad. El
n Prototipo de electrometanogénesis desarrollado por Leitat.
desarrollo y la implementación de tecnologías de almacenaje de energía son esenciales para la sostenibilidad de la penetración de las energías renovables al sistema eléctrico. En este sentido, las tecnologías Power-to-gas, destinadas a almacenar la energía eléctrica en un vector energético gaseoso (hidrógeno o metano), constituyen una aproximación útil y alternativa a las baterías para almacenar grandes cantidades de energía. Los sistemas BES, en concreto la utilización de estos para llevar a cabo la conversión de dióxido de carbono a metano, proceso conocido como a electrometanogénesis, representan una tecnología Power-to gas adicional a la metanización química y biológica existente. El sistema BES se puede integrar en digestores anaeróbicos tradicionales representando una ventaja en cuanto a la estabilidad del proceso biológico y al aumento de la calidad y cantidad de biogás producido y Leitat ha trabajado en un proyecto donde se ha podido demostrar esto. Con la misma estrategia, en otro proyecto, Power2Biomethane, se ha constituido y operado un prototipo de 32 L formato por 45 celdas bioelectroquímicas. Este ha sido operado con aguas residuales municipales, como una demanda de densidad de corriente de 0,5 A/ m 2 y consiguiendo una producción de metano de 4,4 L/m 2 al día. Por lo tanto, se demuestra la capacidad de este prototipo de convertir energía eléctrica de almacenaje es alrededor del 50%. Además, este reactor es capaz de eliminar el 70% de la materia orgánica presente en las aguas residuales. En conclusión, los sistemas BES surgen de la conjunción de procesos electroquímicos y biológicos, resultando en un nuevo grupo de tecnologías innovadoras, con un menor consumo de recursos asociado a su operación. Los campos de aplicación, tal como se han recogido en el texto, incluyen tanto la recuperación de energía y nutrientes, como la eliminación de contaminantes o la conversión de energía eléctrica en metano, entre otros. No obstante, actualmente, las BES tienen que encarar un gran reto, su validación más allá del laboratorio y la demostración que son tecno-económicamente competitivas con las tecnologías implementadas actualmente. En este sentido, somos optimistas porque hay muchos grupos de investigación desarrollando los sistemas BES y se están obteniendo buenos resultados en los prototipos. La demostración de la competitividad de las BES es una condición previa e indispensable para su implantación en el mercado, como una alternativa real para fomentar la sostenibilidad en los procesos que tienen un impacto sobre nuestro entorno.
Pau Bosch-Jimenez Daniele Molognoni Clara Corbella Eduard Borràs Investigadores de los departamentos de Economía Circular y Energía e Ingeniería de Leitat Technological Center
Reconoce que hasta hace poco tenía al sector del agua como uno de los clásicos, aquellos a los que las nuevas tecnologías parecen no ir con ellos. Sin embargo, ahora destaca que el sector del agua se ha acelerado drásticamente en la implementación de soluciones de control digitales. Es Javier Figueras, Local Business Line Manager, Measurement & Analytics, Industrial Automation en ABB. Durante esta entrevista analiza la posición del sector frente a la digitalización y también nos habla de la oferta que ABB pone a alcance para lograr los retos tecnológicos a los que se enfrenta.
Automática e Instrumentación: La apuesta de ABB por la digitalización es clara y también lo es su apuesta por el mercado del agua, ¿qué estrategia están utilizando para ganar competitividad en el sector? Javier Figueras: En el caso de la digitalización diría más bien que es nuestra obligación, más incluso que una apuesta en sí mismo. En ABB hemos dedicado más de una década a responder a las demandas de nuestros clientes en digitalización, hemos sido parte del cambio positivo, y de las posibilidades que la digitalización ha traído a los procesos industriales, en los diferentes mercados en los que estamos presentes y entre ellos el agua.
El sector del agua ha sido históricamente muy competitivo, y dada su estrecha relación con la inversión pública la mejora de la competitividad está relacionada íntimamente con la digitalización. Efectivamente, la implantación de las posibilidades que la digitalización facilita ha permitido encontrar nuevos modelos de competitividad.
En otras palabras, la digitalización en el sector ha permitido a los explotadores, constructores y usuarios finales hacer más por menos y ser uno de los principales argumentos de competitividad actuales más allá de una mera guerra de precios.
AeI: ¿Cómo define la situación actual del sector del agua y cuál cree será la evolución para los próximos años? Figueras: Lo cierto es que a nivel local, vivimos un periodo valle en inversión que tal vez se esté alargando demasiado. Es cada vez más necesario que las diferentes políticas del agua sean aplicadas y la inversión relacionada sea liberada de manera organizada y eficiente. Creo que a veces olvidamos el estrés hídrico que un país como el nuestro presenta.
Fuera de nuestras fronteras, el sector del agua vive un momento de aceleración apasionante gracias
n “En ABB disponemos de la tecnología, y más importante aún, el conocimiento humano para la implementación de los procesos más complejos en el sector de agua”, Figueras.
a las inversiones recientes; Oriente Medio, Latinoamérica o Asia, entre otras áreas del mundo, están consiguiendo priorizar inversiones y esfuerzos en el sector acompañados de las obligaciones que las necesidades demográficas exigen.
AeI: ¿Cuál es la posición de ABB en este sector dentro del mercado español y cómo ha evolucionado en los últimos años? Figueras: Tenemos lo que me gustaría describir como una ventaja, pero que es a su vez una responsabilidad. En efecto, ABB es capaz de diseñar y proveer de tecnología eléctrica y de automatización e instrumentación de proceso en su conjunto total para cualquier tipo de planta de agua. Es esto a lo que me refiero con una responsabilidad. La práctica totalidad de las plantas de agua en nuestro país disponen de algún equipamiento de ABB, es por ello por lo que podemos decir que siempre hemos estado presentes en el sector.
Dicho esto, recientemente nuestra estrategia e interés es incrementar esa presencia, ya que nuestro portafolio y equipo humano está cada vez más orientado al sector si cabe. En otro orden de ideas, también disponemos de nuevos desarrollos específicos para el sector, como por ejemplo, en el área de variadores de frecuencia, instrumentación de proceso o distribución energética, todas ellas embebidas en nuestras soluciones de digitalización integrales, dentro de nuestra plataforma ABB Ability™, que demuestran que no sólo queremos seguir siendo un actor relevante sino que, con suerte, lo seremos todavía más en el futuro.
AeI: ¿Cuáles son los retos tecnológicos del sector del agua y qué ofrece ABB para ello que la diferencia respecto de otros fabricantes? Figueras: Probablemente el reto más significativo sea la transición digital. Con frecuencia en foros similares a este yo solía defender que el sector del agua es un sector clásico que no mira o absorbe las nuevas tendencias tecnológicas de otros sectores industriales. Pues bien, lo cierto es que creo que ya no es así.
Recientemente he visto como el sector del agua se aceleraba drásticamente en la implementación de soluciones de control digitales, tales como, la centralización de
datos en servidores cloud, la implementación de softwares de explotación de datos en tiempo real, así como en la inclusión de equipos de instrumentación de proceso o accionamientos interconectados.
Existen diversos ejemplos de liderazgo de muchos de nuestros clientes en la implementación de tecnologías digitales que demuestran lo excepcional que son los profesionales de este sector, y es precisamente esa aceleración, en la que ABB ha acompañado a sus clientes con sus soluciones digitales.
También, y en línea con lo que comentaba antes, uno de los puntos diferenciadores de ABB es que aquello que necesite nuestro cliente a nivel integral de su planta o área de distribución, estamos preparados para ejecutarlo, y disponemos de la tecnología y el equipo humano para ello.
AeI: La cuarta revolución industrial también alcanza a la gestión hídrica. ¿Qué tendencias tecnológicas 4.0 se observan en relación a la automatización e instrumentación que puedan tener impacto en la gestión de plantas y procesos del agua? Figueras: En su mayoría diría que la mayor relevancia y disponibilidad de datos de proceso (los equipos de instrumentación y control son capaces de recolectar, procesar y compartir un ingente flujo de información en tiempo real), hacen que, en mi opinión, la principal tendencia tecnológica 4.0 sea la de organizar una forma avanzada y práctica para que sus usuarios puedan procesar y “digerir” esos datos. Es más importante que nunca ser capaces de garantizar a nuestros clientes esa posibilidad.
AeI: ¿Cuáles son las innovaciones y novedades más relevantes que ofrece la instrumentación de ABB para la gestión del agua? Figueras: Múltiples, desde nuestros nuevos caudalímetros electromagnéticos por baterías Aquamaster 4 con tecnología NFC y niveles de precisión inéditos en este tipo de productos, nuestros turbidímetros certificados para validación de descargas de efluentes ATS430, nuestros transmisores de presión con precisiones extremas para procesos con necesidades especiales, nuestros variadores de frecuencia ACQ580, con un nivel de reducción de armónicos, nuestra gama de motores y generadores IEC que reducen los costes operativos a mínimos históricos, así como una larga lista de soluciones digitales que engloban y procesan los datos generados por nuestros propios equipos.
AeI: ¿Qué impacto económico suponen todas estas innovaciones comentadas en la gestión eficiente de los recursos hídricos? Figueras: Sin duda elevado, es decir, simplemente si pensamos en la posibilidad a nivel de reducción de tiempos en local que permite la verificación remota de la instrumentación que posibilitan nuestras soluciones digitales basadas en ABB Ability™, la reducción de costes operativos de nuestros motores IEC con niveles de eficiencia que definen la referencia en el sector, o incluso, las suites verticales de automatización que hemos desarrollado y que permiten a nuestros clientes una explota ción eficiente e ininterrumpida de sus procesos . Tal vez este sea el punto más relevante dado que no hay mayor impacto, ahorro u optimización que la disponibilidad constante.
AeI: ¿Hasta dónde puede alcanzar la oferta de ABB en el desarrollo de proyectos para el sector aguas? Figueras: Nos sentimos orgullosos de decir que hasta donde la necesidad de nuestros clientes obligue.
En ABB disponemos de la tecnología, y más importante aún, el conocimiento humano para la implementación de los procesos más complejos en el sector de agua. En ABB podemos, no solo suministrar los productos y tecnologías necesarias, sino también implementar y desarrollar procesos completos en los proyectos de nuestros clientes con nuestro equipo de desarrollo propio. Además, me gustaría resaltar la importancia de nuestra red de partners que complementan nuestra tecnología y know how con su propia experiencia y saber hacer, permitiendo que apostar por el binomio ABB – agua sea, como así deseamos, una garantía de éxito para nuestros clientes.
