Automated water flow reallocation using level sensors and a control system for equitable distribution in rural neighborhoods of Juan Montalvo parish, Latacunga

Authors

DOI:

https://doi.org/10.53591/easi.v3i2.1918

Keywords:

Control, controlvalve, flow, level transmitter, parshal flume

Abstract

This paper analyzes and presents a proposal to automate the distribution of drinking water to four rural neighborhoods in Juan Montalvo Parish, Latacunga, aiming to optimize its allocation. For many years, the scarcity of water and the absence of a system for its efficient distribution has posed persistent challenges for households in rural areas of Ecuador. To address this issue, a water flow control proposal was developed, considering both the continuous availability of the resource, regardless of the season, and the population size of each neighborhood in Juan Montalvo. The proposed solution involves implementing a PID control system to regulate the proportional opening and closing of control valves. The valve opening percentages were designed based on the number of inhabitants in each neighborhood, ensuring an equitable distribution of water resources across the communities. Automating the drinking water distribution process represents a significant advancement in water resource management. This proposal minimizes waste by ensuring precise control of outflows to each neighborhood, contributing to the sustainable use of water resources.

Author Biographies

Tania De La Cruz, Facultad de Sistemas y Telecomunicaciones de la Universidad Estatal Península de Santa Elena, La Libertad, 240350, Ecuador

Electronics and Instrumentation Engineer (2011, ESPE University, Latacunga – Ecuador). Certified Control Systems Technician CCST I (2019, International Society of Automation – ISA).

J. Figueroa Olmedo , Facultad de Sistemas y Telecomunicaciones de la Universidad Estatal Península de Santa Elena, La Libertad, 240350, Ecuador

Electrical Engineer in Automation and Control (2011, Escuela Politécnica del Ejército ESPE, Sangolquí - Ecuador). Master in Industrial Design, Production, and Automation (2017, Escuela Politécnica Nacional EPN, Quito - Ecuador). Professor at the Faculty of Systems and Telecommunications, State University Peninsula of Santa Elena. Expertise: mobile and industrial robotics, industrial process automation and control, artificial intelligence.

References

Andrade Cedeño, R. (2019). Módulo didáctico para controlar nivel y caudal de agua, mediante sistema SCADA, PLC y algoritmo PID. RIEMAT Revista de Investigaciones en Energía, Medio Ambiente y Tecnología, 4(2), 50-62. https://doi.org/10.33936/riemat.v4i2.2196

Andrade Falcones, C. F., & Colcha Valdez, J. (2019). Rediseño de la obra de captación, línea de conducción, reservorio y planta de tratamiento para el sistema de agua potable de la comunidad San Vicente de Andoas, cantón Pedro Vicente Maldonado, provincia de Pichincha [Tesis de grado, Universidad Politécnica Salesiana]. Repositorio Institucional, Quito. http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/19996

Bartolín Ayala, D. F. (2013). Confección de modelos de redes de distribución de agua desde un SIG y desarrollo de herramientas de apoyo a la toma de decisiones [Tesis doctoral, Universidad Politécnica de Valencia]. Repositorio Institucional. Valencia. http://hdl.handle.net/10251/33152

Castaño Giraldo, S. (2018). Válvula de Control – Elemento Final de Control. Control Automático Educación: https://controlautomaticoeducacion.com/instrumentacion/valvula-de-control/

CLIMATIQUES, M. D. (2019). Sampling Guide for Environmental Analysis: Book 3 – Flow Measurement Methods. Québec: Centre d’expertise en analyse environnementale du Québec. http://www.ceaeq.gouv.qc.ca/documents/publications/echantillonnage/debit_conduit_ouvC7.pdf

Cottengim, A., Nguyen, D., Gilman, J., & Reynolds, T. (2019). Online water quality and control system. InTech a publication of the International Society of Automation, 66(1), 36-40. https://www.isa.org/intech-home/2019/january-february/features/online-water-quality-and-control-system

Dehner, B. (2017). Optimizing to the tune of a PID equation. InTech a publication of the International Society of Automation. https://www.isa.org/intech-home/2017/may-june/features/optimizing-to-the-tune-of-a-pid-equation

Endress Hauser. (2024). Medición continua de nivel en líquidos y sólidos con sensores de nivel ultrasónicos. Endress Hauser México: https://www.mx.endress.com/es/instrumentacion-campo/medicion-nivel/medicion-nivel-ultrasonidos-sin-contacto

Endress Hauser. (2023). Información técnica Prosonic M FMU40/41/42/43/44 Medición de nivel ultrasónica. Endress Hauser. https://bdih-download.endress.com/files/DLA/47A881B973E301A7E10000000A35E035/TI365Fes_v04.07.pdf

Fisher. (2021). Sistema de válvulas de control y actuador GX de Fisher™. Emerson. https://www.emerson.com/documents/automation/sistema-de-v%C3%A1lvula-de-control-y-actuador-gx-de-fisher-fisher-gx-control-valve-actuator-system-spanish-universal-es-134982.pdf

García Flores, J. C. (2020). Diseño de una metodología para control de pérdidas de agua potable para la zona alta del cantón Azoguez. Dominio de las Ciencias, 6(4), 452-470. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=8638140

Hendrick, N. (2019). InTech a publication of the International Society of Automation. Setting up an instrument calibration plan, 66(4), 38-40. https://www.isa.org/intech-home/2019/july-august/departments/setting-up-an-instrument-calibration-plan

Idrobo Oleas, P. A. (2018). Desarrollo de un modelo de simulación mediante el software Epanet de la red de distribución de agua potable de la cabecera cantonal de Guano, provincia de Chimborazo [Tesis de grado, Universidad Superior Politécnica de Chimborazo ]. Repositorio Institucional, Guano, Chimborazo, Ecuador. http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/9664

Inga Ferreyra, A. N. (2019). Redistribución del caudal, reducción de pérdidas de agua y aumento de la ganancia económica por el agua no facturada a través de una nueva sectorización para mejorar la prestación del servicio de agua potable en el Distrito de Huacho [Trabajo de grado, Universidad Nacional José Faustino Sanchez Carrión]. Repositorio Institucional., Huacho. https://repositorio.unjfsc.edu.pe/handle/20.500.14067/2758

Maldonado Ferrín, P. D., & Román Aldás, D. J. (2018). Desarrollo de un transductor para la medición de caudal en un aforador tipo Parshall en la acequia Pumamaqui de la cuenca del río Pisque [Tesis de grado, Universidad Politécnica Salesiana ]. Repositorio Institucional, Cayambe. https://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/15589

Molina, E., Quesada, F., Calle, A., Ortiz, J., & Orellana, D. (2018). Consumo sustentable de agua en viviendas de la ciudad de Cuenca. Ingenius Revista de Ciencia y Tecnología, 20(No. 20 (2018): july-december), 28-38. https://ingenius.ups.edu.ec/index.php/ingenius/article/view/20.2018.03

Monsen, J. (2023). Fundamentals of PID Control. InTech Official publication of the International Society of Automation, 70(3), 12-21. https://www.isa.org/intech-home/2023/june-2023/features/fundamentals-pid-control

Municipio de Latacunga. (2016). Plan de desarrollo y ordenamiento territorial 2016-2028.

Perez - Lopez, E. (2015). Los sistemas SCADA en la automatización industrial. Revista Tecnología en Marcha, 28(4), 3-14. https://www.scielo.sa.cr/scielo.php?pid=S0379-39822015000400003&script=sci_abstract&tlng=es

Quishpe Estrada, F. d. (2017). Diseño de un prototipo de sistemas SCADA para el monitoreo de captación, almacenamiento y distribución de agua potable para la EP-EMAPAR [ Trabajo de grado, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo ]. Repositorio Institucional, Riobamba. http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/7337

Ramírez Luna, J. J., Carrasco Dehesa, U., & Camacho Peral, P. (2016). Medición de flujo de agua. Instituto Mexicano de Tecnología del agua. http://repositorio.imta.mx/handle/20.500.12013/2191?locale-attribute=en

Rivas, J. (2017, Octubre 27). ISA Sección Española. Elección de válvulas de control: https://isa-spain.org/eleccion-de-valvulas-de-control-1a-parte/

Rockwell Automation. (2017). Manual de usuario Sistema ControlLogix, Rockwell Automation Publication 1756-UM001P-ES-P.

Rockwell Automation. (2024). Especificaciones de módulos I/O ControlLogix, Rockwell Automation 1756-TD002R-EN-E. Rockwell Automation.

Rossman, K., Woo, H., Tryby, M., Shang, F., Janke, R., & Haxton, T. (2020). Manual del usuario de EPANET 2.2. EPA United States Environmental Protection Agency. https://www.epa.gov/system/files/documents/2021-07/epanet_users_manual_2.2.0-1.pdf

Secretaría del Agua. (2014). Norma CO 10.7 - 602 - Revisión. Norma de diseño para sistemas de abastecimiento de agua potable, disposición de excretas y residuos líquidos en el área rural. Secretaría del Agua.

Vásquez Martínez, M., Hernández Cadena, A., Jesús Magaña, J., Gómez Zea, J., & Garrido Vásquez, J. (2023). Beneficios de implementar la automatización en la industrialización de procesos. Innovación y desarrollo tecnológico revista digital, 15(3), 7. https://iydt.wordpress.com/wp-content/uploads/2023/07/3_24_beneficios-de-implementar-la-automatizacion1.pdf

Windhorst, J. (2012). The Importance of Correct Control Valve Fail-safe Mode Documentation in Avoiding Process Incidents. Procedia Engineering, 45, 880-887. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.08.253.

Published

2025-01-09

How to Cite

De La Cruz, T., & Figueroa Olmedo , J. (2025). Automated water flow reallocation using level sensors and a control system for equitable distribution in rural neighborhoods of Juan Montalvo parish, Latacunga. EASI: Engineering and Applied Sciences in Industry, 3(2), 11–22. https://doi.org/10.53591/easi.v3i2.1918