20 Preguntas de Práctica de Instrumentación, control e hidráulica con Respuestas

1. 1. Una planta opera un monitor de corriente de flujo en línea a la salida de la mezcla rápida. ¿A qué responde realmente ese instrumento?

   • A.La conductividad eléctrica de las sales disueltas en el agua
   • B.El número de partículas por mililitro que pasan por la celda
   • C.La luz dispersada a 90 grados por las partículas de flóculo
   • D.La carga eléctrica residual neta que llevan las partículas✓ Respuesta

   El monitor de corriente de flujo detecta la carga residual neta que queda en las partículas coloidales tras dosificar el coagulante, es decir, responde a la neutralización de carga y no al tamaño ni al conteo de partículas. Por eso avisa que la dosis debe cambiar antes de que se mueva la turbiedad sedimentada o filtrada. El turbidímetro mide luz dispersada, el contador cuenta partículas y la celda de conductividad mide iones disueltos.

   Ref. QB-2SPSDRFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (instrumentation and control systems); WPI Water Treatment Operator Need-to-Know Criteria, online instrumentationReportar un problema con esta pregunta

2. 2. Un manómetro al final de una línea de conducción marca 58 psi (400 kPa) sin flujo y 41 psi (283 kPa) a caudal pleno, con el nivel del tanque de origen sin cambios. ¿A qué se debe la caída?

   • A.La pérdida por fricción, que crece al aumentar el caudal✓ Respuesta
   • B.La carga de velocidad, el término mayor a velocidades normales
   • C.El manómetro, que marca presión absoluta solo cuando hay flujo
   • D.La carga estática del tanque, que baja al iniciarse el flujo

   Sin flujo el manómetro solo ve la carga estática que fija la diferencia de elevación. Al circular el agua, la pérdida por fricción se resta de esa carga estática y crece con fuerza al aumentar el caudal, aproximadamente con el cuadrado de la velocidad, de modo que la presión entregada baja. La carga de velocidad es pequeña a velocidades normales y el enunciado indica que el nivel del tanque no cambió.

   Ref. QB-K98A6TFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (plant hydraulics: static head, friction head, total dynamic head); AWWA Water System Operations, Water TreatmentReportar un problema con esta pregunta

3. 3. Un operador coloca un patrón secundario sellado en un turbidímetro en línea, anota lo que marca y no hace ningún ajuste. ¿Cómo se llama correctamente esta actividad?

   • A.Estandarización, porque se ajustó la salida al patrón
   • B.Verificación, porque solo se comparó la lectura con un valor✓ Respuesta
   • C.Calibración, porque se colocó un patrón de valor conocido
   • D.Ajuste de cero, porque se revisó el extremo bajo del rango

   La calibración ajusta el instrumento contra un patrón primario; la verificación, o comprobación de calibración, solo confirma que el equipo lee un valor conocido dentro de tolerancia y no cambia nada. Los patrones secundarios sellados sirven para la verificación rutinaria entre calibraciones con patrón primario, y ambos hechos se anotan en el registro.

   Ref. QB-3S25KSFuente: WPI Water Treatment Operator Need-to-Know Criteria, task to calibrate inline instrumentation such as pH meters, turbidimeters and chlorine analyzers; Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, turbidity method (primary and secondary standards)Reportar un problema con esta pregunta

4. 4. Un analizador de cloro residual en línea coincide con el laboratorio cerca de cero, pero lee cada vez más bajo conforme el residual sube hacia el tope de su rango. ¿Qué ajuste corresponde?

   • A.El amortiguamiento, porque la salida se promedia demasiado
   • B.El span, porque lo que cambió es la pendiente de la curva✓ Respuesta
   • C.El rango, porque el límite superior queda bajo la lectura
   • D.El cero, porque toda la curva está desplazada un valor fijo

   El ajuste de cero desplaza toda la curva de respuesta un valor constante, por lo que un error de cero se manifiesta igual en todos los puntos, incluso cerca de cero. Un error de span cambia la pendiente y solo aparece al alejarse del cero, creciendo con el valor medido, que es lo que ocurre aquí. El span se ajusta con un patrón cercano al extremo alto una vez confirmado el cero.

   Ref. QB-G96ANPFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (zero and span adjustment of process analyzers); AWWA Water System Operations, Water TreatmentReportar un problema con esta pregunta

5. 5. El analizador de cloro libre en línea del punto de entrada marca bastante menos que el resultado DPD de banco sobre una muestra puntual tomada en la misma toma. ¿Qué debe hacer primero el operador?

   • A.Aceptar el valor en línea, pues es el registro continuo que se reporta
   • B.Bajar el punto de ajuste para que los valores coincidan
   • C.Subir la dosis de hipoclorito hasta que el analizador llegue al valor
   • D.Revisar el caudal de muestra, los reactivos y la calibración del equipo✓ Respuesta

   El método de banco sobre una muestra puntual recién tomada es la referencia con la que se juzga al analizador en línea, así que la discrepancia se trata como falla del instrumento hasta demostrar lo contrario. Falta de caudal de muestra, línea tapada, reactivo agotado o calibración derivada dan una lectura baja falsa pero verosímil, y subir la dosis para perseguirla sobreclorará el agua que sale de la planta.

   Ref. QB-YRY43PFuente: WPI Water Treatment Operator Need-to-Know Criteria (online analyzers data; calibrate inline instrumentation); CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (verifying online analyzers against grab samples)Reportar un problema con esta pregunta

6. 6. Un electrodo de pH que controla la dosificación automática de soda se ensució y ahora lee medio punto por debajo del pH real. Si sigue en servicio, ¿qué le pasa al agua?

   • A.El controlador sube la soda y el pH real supera el punto fijado✓ Respuesta
   • B.El controlador da alarma por desviación y congela la dosificación
   • C.El controlador mantiene la dosis, pues solo se amortigua la señal
   • D.El controlador baja la soda y el pH real cae bajo el punto fijado

   Un lazo de realimentación actúa sobre lo que informa el sensor, no sobre el valor real del proceso. Un sensor sesgado a la baja hace creer al controlador que el pH está bajo el punto fijado, así que sigue agregando soda hasta que el valor indicado llegue al ajuste, y el pH real sube por encima del objetivo. Por eso los electrodos de lazo se limpian y verifican con soluciones tampón según programa.

   Ref. QB-H9HMTQFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (feedback control loops; sensor fouling and drift); WPI Water Treatment Operator Need-to-Know Criteria, calibrate inline instrumentationReportar un problema con esta pregunta

7. 7. Un turbidímetro de efluente de filtro que varió levemente toda la semana pasa a una traza perfectamente plana en un valor de aspecto normal y sigue así seis horas. ¿Cuál es la explicación más probable?

   • A.Se detuvo el flujo de muestra o falló el propio sensor✓ Respuesta
   • B.El filtro se estabilizó y produce agua de calidad uniforme
   • C.La dosis de coagulante quedó óptima para el agua cruda actual
   • D.Se amplió la escala del registro y no se ve la variación

   El agua de proceso siempre muestra pequeñas variaciones, así que una traza sin ruido es firma de instrumento y no de proceso. Una bomba de muestra parada, una línea tapada o un sensor fallado congelan el último valor o mantienen una salida fija, lo que en pantalla se ve tranquilizadoramente normal. La comprobación es una muestra puntual más una revisión física del caudal de muestra.

   Ref. QB-ZRBF8QFuente: WPI Water Treatment Operator Need-to-Know Criteria, task to identify trends and abnormal operation by interpreting data from gauges, meters, charts and graphs; CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (trend interpretation and analyzer troubleshooting)Reportar un problema con esta pregunta

8. 8. Un medidor venturi obtiene el caudal de la presión diferencial que genera. ¿Por qué este tipo de medidor lee mal en el extremo bajo de su rango?

   • A.El diferencial sale del rango calibrado del transmisor a caudal alto
   • B.El perfil de velocidad se invierte en la garganta a caudal bajo
   • C.El diferencial varía con el cuadrado del caudal y la señal es débil✓ Respuesta
   • D.La garganta acumula residuos que tapan la toma de baja presión

   En un medidor de carga el caudal es proporcional a la raíz cuadrada del diferencial, lo que equivale a decir que el diferencial varía con el cuadrado del caudal. Al reducir el caudal a la mitad el diferencial cae a la cuarta parte, y cerca del extremo bajo la señal resulta muy pequeña frente a la resolución y la deriva de cero, con pérdida de exactitud. Para amplia relación de caudales se prefieren medidores de velocidad.

   Ref. QB-P9AAPWFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (differential pressure or head type flow meters); AWWA Water System Operations, Water Treatment (flow measurement)Reportar un problema con esta pregunta

9. 9. Un medidor magnético en una línea de agua tratada empieza a leer errático y por debajo de los otros medidores de la planta. ¿Qué condición produciría eso?

   • A.Bajó la temperatura del agua y con ella la resistencia de la bobina
   • B.Las partes móviles del medidor se gastaron y giran fuera de velocidad
   • C.La tubería va parcialmente llena y el tubo de medición no se llena✓ Respuesta
   • D.Subió la presión de la línea y comprime el flujo dentro del tubo

   El medidor magnético genera una tensión cuando un líquido conductor atraviesa un campo magnético en toda la sección, por lo que exige tubería llena y conductividad suficiente. El aire en el tubo corta ese camino y vuelve la salida errática y baja. Este medidor no tiene partes móviles ni pérdida de carga apreciable, y los cambios normales de presión, temperatura y viscosidad no alteran su lectura.

   Ref. QB-6S454WFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (magnetic flow meters and installation requirements); AWWA Water System Operations, Water TreatmentReportar un problema con esta pregunta

10. 10. El caudal sobre un vertedero rectangular se obtiene de la carga medida aguas arriba de la cresta. ¿Qué condición haría erróneo el caudal indicado?

    • A.La placa tiene cresta afilada y nivelada, a escuadra con el canal
    • B.El canal aguas abajo se llenó de sedimento y sumerge la cresta✓ Respuesta
    • C.La lámina cae libre del vertedero y está ventilada por detrás
    • D.El nivel se mide aguas arriba de la depresión superficial

    Un vertedero convierte carga en caudal solo mientras descarga libremente con la lámina bien ventilada. El sedimento o un nivel de aguas abajo que sumerja la cresta destruye la relación carga-caudal y el valor indicado deja de representar el caudal real. Las otras tres describen instalación correcta: cresta afilada y nivelada, lámina ventilada y toma de nivel bastante aguas arriba de la depresión.

    Ref. QB-9T8B9JFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (open channel flow measurement with weirs and flumes); AWWA Water System Operations, Water TreatmentReportar un problema con esta pregunta

11. 11. El caudal de la planta oscila mucho durante el día y la demanda de cloro de la fuente también cambia. ¿Qué esquema de control mantiene el residual final más cerca del punto fijado?

    • A.Ajuste manual por turno, pues el operador ve ambos cambios
    • B.Solo realimentación por residual, pues mide el agua terminada
    • C.Dosificación por caudal con ajuste fino del analizador de cloro✓ Respuesta
    • D.Solo dosificación por caudal, pues sigue cada cambio de flujo

    La dosificación por caudal es prealimentación: responde al instante al flujo pero no ve si el residual salió correcto, así que no corrige cambios de demanda. La realimentación por residual mide el resultado, pero reacciona con lentitud por el tiempo de contacto y oscila cuando el caudal varía. El control compuesto o en cascada usa el caudal por rapidez y lo corrige con el residual medido por exactitud, por eso es lo habitual cuando varían ambos.

    Ref. QB-SAEGUJFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (feedforward, feedback and compound control of chemical feed); AWWA Water System Operations, Water TreatmentReportar un problema con esta pregunta

12. 12. Un lazo automático de cloro cuyo analizador está 20 minutos aguas abajo del punto de dosificación empieza a oscilar de forma regular por encima y por debajo del ajuste. ¿Cuál es la causa más probable?

    • A.La banda muerta es muy ancha y el lazo ignora errores pequeños
    • B.La bomba es muy grande y no puede bajar a la dosis requerida
    • C.La ganancia es muy baja y la dosis nunca alcanza el valor fijado
    • D.La ganancia es muy alta para el retardo entre dosis y analizador✓ Respuesta

    La oscilación es un problema de control, no de química. Con tiempo muerto entre el punto de dosificación y la medición, un controlador agresivo sigue corrigiendo un error cuyo resultado aún no ve, se pasa en cada sentido y el lazo cicla. Bajar la ganancia, alargar el tiempo integral o ampliar la banda muerta frena las correcciones lo suficiente.

    Ref. QB-ATKNEKFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (control loops, lag and dead time, hunting and controller tuning)Reportar un problema con esta pregunta

13. 13. Los transmisores analógicos de la planta envían señales de 4-20 mA. ¿Por qué el extremo inferior del rango se fija en 4 mA y no en 0 mA?

    • A.El cero vivo de 4 mA protege al transmisor en lecturas bajas
    • B.El cero vivo de 4 mA hace que un cable roto marque 0 mA✓ Respuesta
    • C.El cero vivo de 4 mA alimenta el lazo y evita otra fuente
    • D.El cero vivo de 4 mA hace la salida raíz cuadrada del rango

    Con cero vivo, 4 mA significa valor de proceso cero y 0 mA no puede darse en operación normal. Un cable roto, un transmisor muerto o la pérdida de alimentación llevan el lazo a 0 mA, que el receptor señala como falla en vez de mostrarlo como un cero verdadero. El extremo de 20 mA corresponde al 100 por ciento del rango calibrado.

    Ref. QB-TASTZKFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (instrument signals, 4-20 mA current loops and live zero); AWWA Water System Operations, Water TreatmentReportar un problema con esta pregunta

14. 14. La comunicación entre el servidor central SCADA y el controlador programable de un filtro se cae a mitad de una carrera. ¿Qué ocurre normalmente con el filtro?

    • A.El controlador sigue con su lógica local y el filtro sigue en línea✓ Respuesta
    • B.El controlador pasa a modo programación y espera al servidor
    • C.El servidor sigue mandando las válvulas por un enlace de respaldo
    • D.El controlador detiene salidas y las válvulas van a posición segura

    El SCADA es supervisorio: recoge datos, los grafica y registra, genera alarmas y permite cambiar puntos de ajuste. El controlador programable en campo guarda la lógica y la ejecuta localmente, así que perder el enlace cuesta visibilidad y ajustes remotos, mientras el proceso sigue con los últimos valores ordenados. Como lo perdido es la vigilancia, se aumentan las rondas en campo hasta restablecerlo.

    Ref. QB-7THNWFFuente: WPI Water Treatment Operator Need-to-Know Criteria, task to interact with SCADA systems including data communication integration, PLC programming and maintenance, and HMI; CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (SCADA, PLC and RTU architecture)Reportar un problema con esta pregunta

15. 15. La interfaz muestra un nivel del tanque de agua clara de 18 ft (5.5 m) y estable, pero el operador ve el tanque rebosando al entrar. ¿Qué debe hacer el operador?

    • A.Actuar por lo observado y verificar la señal en el tanque✓ Respuesta
    • B.Subir el punto de alarma de nivel alto para que coincidan
    • C.Esperar a que entre la alarma de nivel alto antes de actuar
    • D.Confiar en la pantalla y anotar el rebose como una mala lectura

    Una observación física confirmada vale más que un valor en pantalla, porque el número mostrado puede estar congelado tras una pérdida de comunicación o ser sencillamente falso por un elemento de nivel fallado o sucio. El operador atiende primero el rebose para proteger el agua y el sitio, y luego revisa el transmisor y la ruta de datos. Creerle al sistema antes que a lo evidente es la falla clásica.

    Ref. QB-QAQTGGFuente: WPI Water Treatment Operator Need-to-Know Criteria, tasks on interpreting instrument data and troubleshooting plant process and equipment; CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (SCADA and HMI limitations, stale data)Reportar un problema con esta pregunta

16. 16. Un hueco momentáneo de tensión llena la interfaz con más de sesenta alarmas en menos de un minuto. ¿Cómo debe procesarlas el operador?

    • A.Reconocerlas en el orden recibido, desde la más antigua
    • B.Esperar a que pare la lista y reiniciar el controlador
    • C.Atender primero las alarmas de seguridad y proceso críticas✓ Respuesta
    • D.Silenciar todas a la vez y limpiar la lista de la pantalla

    En una avalancha de alarmas no todas importan igual, y atenderlas por orden de llegada o borrarlas en bloque puede sepultar la que sí cuenta. Las alarmas se priorizan para atender primero lo crítico de seguridad y proceso, y el silenciado masivo destruye además el registro de lo ocurrido, que hace falta para la investigación posterior.

    Ref. QB-8TVY3HFuente: WPI Water Treatment Operator Need-to-Know Criteria (interpret data from gauges, meters, charts and graphs; SCADA and HMI operation); CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (alarm handling and priorities)Reportar un problema con esta pregunta

17. 17. Tras calibrar un analizador de pH en línea, ¿qué debe contener el registro de calibración para servir después como evidencia del desempeño del instrumento?

    • A.El punto de ajuste al que volvió el lazo tras la calibración
    • B.La lectura inicial, los patrones usados y la lectura final✓ Respuesta
    • C.La duración del trabajo y el nombre del técnico responsable
    • D.El promedio de las lecturas de la semana previa al trabajo

    El valor de un registro de calibración es que muestra cuánto había derivado el instrumento antes del ajuste y que quedó leyendo bien después. Los valores inicial y final, el patrón o tampón empleado, la fecha y quién ejecutó el trabajo permiten juzgar si los datos previos a la calibración son confiables y si el intervalo de calibración es adecuado.

    Ref. QB-RA36PHFuente: WPI Water Treatment Operator Need-to-Know Criteria, tasks to calibrate inline instrumentation and to maintain records of operation of treatment facilities; CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation (instrument maintenance records)Reportar un problema con esta pregunta

18. 18. Un transmisor de presión montado en el fondo de un tanque de 40 ft (12.2 m) de diámetro marca 12.0 psi (82.7 kPa). Con 1 psi = 2.31 ft de agua (1 m de agua = 9.8 kPa), ¿qué profundidad tiene el agua?

    • A.Unos 5.2 ft (1.6 m)
    • B.Unos 40.0 ft (12.2 m)
    • C.Unos 27.7 ft (8.4 m)✓ Respuesta
    • D.Unos 61.7 ft (18.8 m)

    La presión en la base de una columna de agua depende solo de la profundidad vertical, nunca del diámetro, el volumen ni la forma del tanque: profundidad = 12.0 psi x 2.31 ft/psi = 27.7 ft. En métrico, 82.7 kPa / 9.8 kPa por metro = 8.4 m. Multiplicar por 0.433 en vez de 2.31 invierte la conversión y da 5.2 ft, el valor de 40.0 ft solo repite el diámetro y 61.7 ft surge de sumar la presión atmosférica a una lectura manométrica.

    Ref. QB-5TTYJDFuente: WPI Formula and Conversion Table for water treatment, distribution and laboratory exams (1 psi = 2.31 ft of water; 1 ft of water = 0.433 psi; 1 m of water = 9.8 kPa)Reportar un problema con esta pregunta

19. 19. Una tubería de 12 in (0.305 m) de diámetro a sección llena conduce 2,100 gpm (7,949 L/min). Con 1 cfs = 448.8 gpm y área = 0.785 x D al cuadrado, ¿cuál es la velocidad?

    • A.Unos 23.8 ft/sec (7.3 m/s)
    • B.Unos 44.6 ft/sec (13.6 m/s)
    • C.Unos 4.7 ft/sec (1.4 m/s)
    • D.Unos 6.0 ft/sec (1.8 m/s)✓ Respuesta

    Como Q = A x V, entonces V = Q / A. Se convierte primero: 2,100 gpm / 448.8 = 4.68 cfs. El área es 0.785 x (1 ft) al cuadrado = 0.785 ft cuadrados, así que V = 4.68 / 0.785 = 6.0 ft/sec. En métrico, 7,949 L/min = 0.132 metros cúbicos por segundo sobre 0.785 x (0.305 m) al cuadrado = 0.073 metros cuadrados, o sea 1.8 m/s. Usar D al cuadrado sin el 0.785 da 4.7 ft/sec y dividir gpm entre 60 da 44.6 ft/sec.

    Ref. QB-NAZ56EFuente: WPI Formula and Conversion Table for water treatment, distribution and laboratory exams (Flow Rate = Area x Velocity; area of circle = 0.785 x D squared; 1 cfs = 448.8 gpm)Reportar un problema con esta pregunta

20. 20. Una planta filtra 5.4 MGD (20,440 metros cúbicos por día) en cuatro filtros iguales de 20 ft x 30 ft (6.1 m x 9.1 m). Se saca un filtro para reparar el medio y el caudal de planta no cambia. Con 1 MGD = 694 gpm, ¿cuál es la tasa de filtración en cada filtro restante?

    • A.Unos 3.1 gpm/ft² (7.6 m/h)
    • B.Unos 6.2 gpm/ft² (15.3 m/h)
    • C.Unos 2.1 gpm/ft² (5.1 m/h)✓ Respuesta
    • D.Unos 1.6 gpm/ft² (3.8 m/h)

    Tasa de filtración = caudal / área del filtro. El caudal total es 5.4 MGD x 694 = 3,748 gpm y, con una unidad fuera, se reparte entre tres: 1,249 gpm por filtro. Cada filtro tiene 20 x 30 = 600 pies cuadrados, así que 1,249 / 600 = 2.1 gpm por pie cuadrado. En métrico, 20,440 metros cúbicos por día / 3 = 6,813 sobre 55.5 metros cuadrados, unos 5.1 m/h. Dividir entre cuatro da 1.6 y cargar todo en uno da 6.2; sacar una unidad sube proporcionalmente la carga de las demás.

    Ref. QB-43AU3QFuente: WPI Formula and Conversion Table for water treatment, distribution and laboratory exams (filtration rate, gpm per square foot = flow, gpm / filter area, square feet; 1 MGD = 694 gpm)Reportar un problema con esta pregunta

Preguntas de práctica escritas conforme a los Need-to-Know Criteria estandarizados para Operador de Tratamiento de Agua publicados por Water Professionals International (antes Association of Boards of Certification) y a las referencias habituales de la CSUS Office of Water Programs y AWWA. Este sitio no está afiliado ni respaldado por WPI/ABC, AWWA ni la EPA de EE. UU. La certificación de operador la emite la autoridad certificadora de tu estado, que fija la clasificación de las plantas, los grados de operador, los requisitos y el estándar de aprobación: confírmalo con tu estado antes de examinarte. Los límites de contaminantes y los requisitos de monitoreo son federales y se revisan con el tiempo, así que ninguna respuesta de este sitio debe usarse como valor regulatorio vigente; consulta la normativa aplicable a tu sistema. Este banco cubre únicamente el examen de tratamiento de agua potable: el tratamiento de aguas residuales, los sistemas de recolección y la distribución de agua son certificaciones distintas. Sobre los Need-to-Know Criteria →