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2 nd Mercosur Congress on Chemical Engineering 4 th Mercosur Congress on Process Systems Engineering 1 A FUZZY-LOGIC BASED EXPERT SYSTEM FOR DIAGNOSIS AND CONTROL OF AN INTEGRATED WASTEWATER TREATMENT O.C. Pires 1 , C. Palma, I. Moita, J.C. Costa, M.M. Alves and E.C. Ferreira 1 * 1 Centro de Engenharia Biológica - Universidade do Minho Abstract. A supervisory expert system based on fuzzy logic rules was developed for diagnosis and control of a lab- scale plant comprising anaerobic/anoxic/aerobic modules for combined high rate biological N and C removal. The design and implementation of a computational environment in LabVIEW for data acquisition, plant operation and distributed equipment control is described. The Fuzzy Logic toolbox for MATLAB was also used for the development of the fuzzy logic rule based system. The fuzzy rules were generated from quantitative and qualitative information, to identify the status of the plant operation and to decide the best commands to be sent to the final control elements to recover the stable operation in case of disturbances of the processes. A step increase in ammonia concentration from 20 to 60 mg N/L was applied during a trial period of 73 hours. Recycle flow rate from the aerobic to the anoxic module and by-pass flow rate from the influent directly to the anoxic reactor were the output of the fuzzy system that were automatically changed (from 34 to 111 L/day and from 8 to 13 L/day, respectively), when new plant conditions were recognized by the expert system. Denitrification efficiency higher than 85% was achieved 30 hours after the disturbance and 15 hours after the system response at an HRT as low as 1.5 hours. Nitrification efficiency gradually increased from 12 to 50% at an HRT of 3 hours. The system proved to properly react in order to set adequate operating conditions that timely led to recover efficient N and C removal rates. Keywords: Anaerobic digestion, activated sludge, distributed supervision, expert system, fuzzy logic based system, nutrient removal. 1. Introduction Conventional control methods are powerful when good analytical mathematical models are available to support their development and operation. This situation is uncommon in real processes. Particularly, the real- time control of wastewater treatment plants (WWTP) is a difficult but essential task, due to the lack of accurate dynamical models describing the process and reliable on-line instrumentation (Olsson and Newell, 1999). However, WWTP can be properly operated by specialized people, having knowledge about the process, though in practice, this know-how is essentially qualitative, empirical, and incomplete. The operation of a WWTP represents therefore a knowledge intensive task. In this regard, a system capable of giving all the possible information about the state of the process must be available in order to establish the basis of a diagnosis system integrating all the possible knowledge. This requirement is an important step to have successful control decisions (Patry and Chapman, 1989). Applications of knowledge-based systems to activated sludge processes are being widely studied (Chapman et al., 1989, Barnett et al., 1992; Ozgur et al., 1994). Most of systems are off-line Knowledge-Based Expert Systems (KBES) mainly diagnostic and advising tools to help process operators. Some KBES have been designed with the main purpose of online supervision, though the emphasis on real-time supervisor control is usually absent. * To whom all correspondence should be addressed. Address: Centro de Engenharia Biológica - Universidade do Minho, 4710-057 Braga -PORTUGAL E-mail: [email protected]

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  • Alba

    impregnada en el recuerdo como una gran lección de vida. Las experiencias vividas de manera personal y las de otros nos permiten mirar el mundo de una manera diferente. Si estas experiencias han dejado huellas de esperanza, llevarán al lector a mirar la vida desde esa perspectiva.

    El libro Alba: los últimos destellos del sol lleva al estudiante lector a recorrer tierras lejanas en compañía de una familia amante y unida quien, a través de sus acciones, muestra que el amor puede traspasar fronteras y generaciones.

    Sugerencias de actividades1. Presentar a los estudiantes un planisferio y

    preguntarles cuáles serían los lugares más remotos del planeta que les gustaría conocer. Pedir que mencionen argumentos en favor de su decisión.

    2. Presentar la zona sur del continente americano y preguntar: ¿Cómo creen que será habitar en estas zonas geográficas? ¿Cómo será el paisaje

    Autor: Roth Bros.Editora: Asociación Casa Editora SudamericanaGrado de estudios: 5º y 6º grado del Nivel PrimarioÁreas de trabajo relacionadas: Geografía, Lengua,

    Religión.Tema: Los lazos de amor y comprensión que deben

    estar presentes en la familia.

    Objetivos• Valorar los lazos de amor que deben existir en

    cada familia.• Reconocer que Dios conduce siempre la vida

    de sus hijos.• Comprender que cada persona necesita de

    nuestro amor y comprensión.• Conocer las características geográficas y

    culturales de la Patagonia.

    JustificaciónLas aventuras son parte de la vida de todo niño. A

    esa edad se sueña, se es intrépido, se goza, se disfruta de los pequeños detalles, se ama y cada vivencia queda

    Los últimos destellos del sol

  • en estos lugares? ¿Qué características tendrá su geografía y su cultura? ¿Saben cómo se llama este lugar?

    3. Presentar imágenes de La Patagonia para motivarlos a querer conocer más del lugar. Aquí compartimos algunas:

    4. Pedir a los estudiantes que describan las características de este ecosistema y que investiguen qué cadenas y redes tróficas pueden establecerse en ese ambiente. Así también sobre las características geográficas y culturales del lugar.

    5. Después de este preámbulo, presentar a Alba, la niña que decidió conocer más de su origen familiar.

    6. Preguntar: ¿Cuáles serían los sueños que tenía? ¿Por qué quería conocer un lugar tan remoto? ¿Qué aventuras viviría?

    7. Comenzar la lectura con los estudiantes y pedir que al finalizar cada capítulo elaboren preguntas que les harían a los personajes. Motivar a los estudiantes a redactar preguntas creativas.

    8. Al finalizar los capítulos, reunir a los estudiantes en grupo y tener una pelota. Cada uno de los participantes saca una pregunta y tira la pelota hacia quien quiere que la responda. Explicar

  • InstruccionesMarcar y cortar un cuadrado de la hoja bond A4.

    que las respuestas deben ser ingeniosas y tener relación con la historia que se ha leído.

    9. Formar a los estudiantes en grupos de cuatro. Pedir que cada uno de ellos escoja uno de los capítulos que le impresionó. Los capítulos no se deben repetir. Entregar una hoja en blanco a cada integrante para que prepare un cuadrograma relacionado con el capítulo. Cuando esté listo el cuadrograma cada estudiante relatará con sus propias palabras el capítulo escogido utilizando la imagen y los personajes correspondientes.

    a a

    d d

    b b

    a

    a

    a b

    cd

    b cb

    c c

    c

    Cómo preparar un cuadrogramaMateriales

    • Una hoja bond A4• Tijeras• Pegamento• Lápices de color

    a b

    cd a b

    cd

    Doblar el cuadrado uniendo las esquinas de forma diagonal y cortar una de las líneas hasta el centro, tal como lo indica la línea roja.

    Dibujar en el triángulo superior que no fue cortado una imagen relacionada a la historia que se presenta en el capítulo y pintarla.

    Unir los dos triángulos que quedaron en la parte inferior, sobreponiendo uno sobre otro.

    Unir por la parte de atrás los cuatro paisajes preparados por los niños, de tal forma que queden los cuatro escenarios.

    Preparar figuras de un tamaño proporcional a la escena dibujada y colocarle una base de papel doblado.

    Disfrutar de la narración y escucha de la historia teniendo en cuenta que cada estudiante utilice el versículo para cerrar con una reflexión.

    Nota: Imágenes referenciales.

    10. Con el fin de analizar la información presentada en el texto, preparar un cuadro de

    doble entrada en una cartulina grande. Cortar tarjetas que

    puedan entrar en los recuadros con nombres

    de los personajes o de los objetos que pueden aparecer

    en cada capítulo. Colocar en una columna

    los nombres de ellos y en la fila

  • 12. Reflexionar sobre la lección de vida tomada de cada personaje de la historia y sobre cómo los lazos de amor de la familia deben reforzarse a través de acciones de cariño y bondad.

    13. Concluir recordando que las separaciones que tenemos con personas en este mundo, sea por la distancia o por la muerte, un día acabarán. Dios nos ha dado esa promesa. No más habrá separaciones, ni llanto ni dolor. ¡Esa es la gran esperanza!

    superior adjetivos relacionados con ellos, tal como se muestra en el ejemplo. Los estudiantes deben relacionar cada personaje u objeto con los adjetivos correspondientes.

    11. Participar con los estudiantes de todas las actividades aplicativas en las diferentes áreas de estudio que encontrará al final del libro y accediendo al enlace: http://educacion.editorialaces.com/contenido-digital/guia-didactica-alba/

    Aventurero/a Goloso/a Curioso/a Creativo/a

    Sayén

    Alba

    Nehuén

    Malén