# Datos Técnicos del Caso — Centro Acuático Municipal de Maipú

**Caso:** Sistema hidráulico de recirculación, filtración y control de calidad de agua en complejo acuático municipal  
**Uso en:** Clases 1, 2, 3 y 4  
**Versión:** 2.2 — Mayo 2026

> **Cambios v2.1 → v2.2** (auditoría técnica IP 2026-05-31):
> - Dataset SCADA §8.3: columna de alarmas corregida para ser fiel a umbrales configurados. Alarmas de turbidez agregadas en filas 35, 46-60 (umbral > 5 NTU). Alarmas ORP latching restauradas en filas 28, 39-41. Etiquetas narrativas (ALARMA REAL, CRÍTICO, EMERGENCIA) reemplazadas por alarmas SCADA técnicas por variable. EMERGENCIA movida a filas 57+ (ORP < 450 real).
> - §8.5 reestructurada: umbrales divididos en "configurados en SCADA actual" (ORP, ΔP, turbidez, emergencia) y "umbrales de diseño no configurados" (pH, temperatura, caudal). Nota docente agregada explicando trampa D3.
> - FMEA §10.1: RPN corregidos — F5: 12→16, F6: 27→36 (escala numérica documentada en §10.3).
>
> **Cambios v2.0 → v2.1** (inspección IP 2026-05-30):
> - Nota aclaratoria sobre caudal en L/min del SCADA C3: sensor mide ramal parcial de calentamiento/monitoreo, no caudal total del sistema. Coherente con m³/h de C2/C4.
> - Corrección técnica 2026-05-31: volumen operativo de piscina semi-olímpica ajustado a 450 m³ para que 4 volúmenes/día (~75 m³/h) sea consistente con bomba 80 m³/h ligeramente sobredimensionada.
> - Corrección técnica 2026-05-31: caudal C3 redefinido como caudal parcial de ramal de calentamiento/monitoreo (S4b), no como caudal total ni valor invariable; se preserva la trampa de enmascaramiento sin contradicción hidráulica.
> - Corrección técnica 2026-05-31: S4b agregado formalmente a instrumentación/P&ID, caída de caudal C3 ajustada a ~7%, umbral de cavitación expresado como caudal total (m³/h), y nota de caldera agregada a C1.
>
> **Cambios v1.0 → v2.0** (rediseño IP, 2026-05-16):
> - Escenario escalado de "piscina recreativa" a Centro Acuático Municipal de Maipú (DD_39).
> - Sección 1: descripción del sistema a escala municipal.
> - Sección 2: tabla básica C1 (4 filas, información limitada — línea base).
> - Sección 3: dataset C2 (6 variables, hipótesis competidoras, intervención previa del operador).
> - Sección 4: contexto técnico para docente/investigador (cadena causal completa).
> - Sección 5: clasificación señal/ruido.
> - Sección 6: notas de uso por clase (paradigma PLAN + BUILD).
> - Sección 7: referencia técnica interna del chatbot (sensores y specs — NO es ejercicio del alumno).
> - Sección 8: dataset SCADA simulado (60 filas, C3).
> - Sección 9: parámetros de control y automatización (C4).
> - Sección 10: tabla FMEA.
> - Sección 11 (nueva): contexto narrativo — personajes, restricciones, historia acumulativa.

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## 1. Descripción del sistema

**Instalación:** Centro Acuático Municipal de Maipú — complejo deportivo público con 3 vasos:
- Piscina semi-olímpica (25 m × 12.5 m, 450 m³; profundidad media 1.44 m)
- Piscina recreativa/enseñanza (15 m × 8 m, 180 m³)
- Vaso de chapoteo infantil (6 m × 4 m, 14 m³)

**Sistema hidráulico principal (piscina semi-olímpica — foco del caso):**

| Componente | Especificación |
|-----------|---------------|
| Bomba de recirculación | Centrifuga 15 HP, 80 m³/h nominal |
| Filtro | Arena/vidrio filtrante, Ø1.4 m, 50 m²/h capacidad |
| Dosificación | Bomba peristáltica hipoclorito de sodio (12%) + corrección de pH (ácido muriático) |
| Calentamiento | Intercambiador de calor (caldera gas natural) |
| Tuberías | PVC Sch40, Ø110 mm principal, Ø63 mm distribución |
| Válvulas | Mariposa (aislación), bola (regulación), check (anti-retorno) |
| Instrumentación existente | pH, ORP, temperatura, caudal, presión diferencial, turbidez |
| Recirculación diseño | 4 volúmenes/día = 75 m³/h teórico (bomba ligeramente sobredimensionada) |

**Flujo operacional:**
```
PISCINA (450 m³)
    │ Succión (skimmers + fondo)
    ▼
BOMBA (15 HP, 80 m³/h)
    │
    ├─── Caudal [S4]
    ├─── Presión entrada [S5a]
    ▼
FILTRO (arena/vidrio, Ø1.4 m)
    │
    ├─── Presión salida [S5b]
    ▼
CELDA DE FLUJO ─── pH [S1] + ORP [S2] + Turbidez [S6]
    │
DOSIFICACIÓN (hipoclorito + ácido) ─── Cloro libre [S7]
    │
RETORNO A PISCINA ─── Temperatura [S3] (en vaso)
```

**Normativa aplicable:**
- DS Nº 209/2002 MINSAL: Reglamento de Piscinas de Uso Público (Chile)
- Cloro libre residual: 0.5–2.0 mg/L
- pH: 7.2–7.6
- Turbidez: < 1 NTU
- Recirculación: mínimo 3 volúmenes/día para uso público

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## 2. Datos operacionales — Tabla básica (SOLO Clase 1)

Serie temporal de un día de operación con degradación progresiva. El estudiante recibe SOLO esto en C1: información limitada, razonamiento con restricción.

**Nota contextual:** La caldera operó durante la mañana y primeras horas de la tarde para llevar el vaso a temperatura de uso; hacia el cierre se redujo la carga térmica. El salto 22→29 °C no es ambiental puro, sino operación normal de calentamiento más carga de usuarios.

| Hora | pH | ORP (mV) | Temp. (°C) | Estado visual | Observación |
|------|-----|----------|-----------|---------------|-------------|
| 08:00 | 7.3 | 710 | 22 | Clara | Normal |
| 12:00 | 7.6 | 650 | 25 | Clara | Normal |
| 16:00 | 7.9 | 570 | 29 | Algo turbia | Olor leve |
| 20:00 | 8.1 | 510 | 27 | Turbia | Irritación de ojos |

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## 3. Dataset Clase 2 — Diagnóstico con hipótesis competidoras

### 3.1 Contexto entregado al alumno

> "Ayer a las 22:00 el operador de turno (Sr. Muñoz) registró que el agua de la piscina semi-olímpica estaba turbia y con olor. Realizó un retrolavado de 3 minutos (protocolo dice 5 min) y agregó 2 litros de hipoclorito directamente al vaso (sin pasar por la bomba dosificadora). Esta mañana a las 06:00 el sistema muestra las siguientes lecturas. El centro abre al público a las 09:00. Usted debe decidir qué hacer."

### 3.2 Datos de la mañana siguiente (6 variables numéricas)

| Hora | pH | ORP (mV) | Temp (°C) | Caudal (m³/h) | ΔP filtro (kPa) | Turbidez (NTU) |
|------|-----|----------|-----------|---------------|-----------------|----------------|
| 06:00 | 7.8 | 580 | 21 | 72 | 28 | 2.1 |
| 06:30 | 7.7 | 590 | 21 | 71 | 29 | 1.9 |
| 07:00 | 7.7 | 585 | 22 | 70 | 29 | 2.0 |
| 07:30 | 7.8 | 575 | 22 | 69 | 30 | 2.2 |
| 08:00 | 7.9 | 560 | 23 | 68 | 31 | 2.4 |
| 08:30 | 7.9 | 550 | 23 | 67 | 32 | 2.6 |

### 3.3 Hipótesis competidoras (para docente/chatbot — NO entregar al alumno)

| Hipótesis | Evidencia a favor | Evidencia en contra | Verdad |
|-----------|------------------|--------------------:|--------|
| H1: Filtro obstruido (retrolavado incompleto) | ΔP alto (28→32, umbral 30), caudal decreciente | El retrolavado SÍ se hizo (aunque corto) | **Parcialmente cierta** — 3 min no limpió bien |
| H2: Dosificación agotada | ORP bajo (580→550, umbral 650) | Muñoz agregó 2L de hipoclorito anoche | **Parcialmente cierta** — la dosis directa al vaso se diluyó sin recircular bien |
| H3: Contaminación orgánica por usuarios del día anterior | Turbidez alta, pH subió | No hubo afluencia inusual según registro | **Contribuyente menor** — carga normal de tarde |
| H4: Sensor de pH descalibrado | pH 7.8 es solo ligeramente alto | No hay registro de calibración reciente (último: hace 3 semanas) | **Posible** — agrega incertidumbre al diagnóstico |
| H5: La bomba sobredimensionada enmascara el problema | Caudal de 72 m³/h con filtro parcialmente obstruido es "aceptable" | Si la bomba fuera de 50 m³/h, el caudal ya habría caído a niveles de alarma | **Cierta** — la bomba de 15 HP compensa la pérdida de carga del filtro sucio |

**Diagnóstico real:** Problema MÚLTIPLE — retrolavado insuficiente + dosificación ineficaz (hipoclorito sin distribuir) + bomba que enmascara la obstrucción. El operador hizo dos cosas mal: retrolavado corto y dosis directa sin bomba.

### 3.4 Espacio de decisión (no binario)

El alumno NO puede simplemente decir "retrolavado y listo." Debe decidir entre:

| Opción | Consecuencia | Trade-off |
|--------|-------------|-----------|
| A: Abrir a las 09:00 como está | Riesgo sanitario (ORP < 650, turbidez > 1 NTU, viola DS 209) | Presión del jefe: "nunca hemos cerrado" |
| B: Retrolavado completo (5 min) + shock de cloro + esperar 2h | Pierde horario de apertura (abre 11:00) | Seguro pero impacta operación |
| C: Retrolavado + shock + abrir con restricción (solo nado adulto, sin infantil) | Compromiso parcial | ¿Es suficiente técnicamente? |
| D: Cerrar hasta que ORP > 700 y turbidez < 0.5 | Máxima seguridad | El alcalde llama preguntando por qué está cerrado |

**Respuesta esperada D4 (nivel 4):** Justifica una opción con fundamento técnico, reconoce riesgo residual, propone plan de verificación post-intervención, y comunica la decisión al jefe/alcalde con argumentos de normativa.

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## 4. Contexto técnico (para el docente/investigador — NO entregar al estudiante)

### Variables y su significado diagnóstico

| Variable | Rango normal (DS 209) | Valor crítico | Interpretación |
|----------|----------------------|---------------|----------------|
| pH | 7.2–7.6 | > 7.8 | Reduce eficiencia del cloro libre hasta 80% |
| ORP | > 650 mV | < 650 mV | Desinfección comprometida |
| Temperatura | 25–28 °C (semi-olímpica) | > 30 °C | Acelera consumo de cloro y proliferación |
| Caudal | 75–80 m³/h (nominal) | < 60 m³/h | Restricción severa de flujo |
| ΔP filtro | 10–18 kPa (limpio) | > 30 kPa | Obstrucción requiere retrolavado |
| Turbidez | < 0.5 NTU | > 1 NTU | Excede norma para uso público |

### Cadena causal completa (diagnóstico esperado al final del piloto)

**Problema principal:** Degradación por dos mecanismos paralelos:

1. **Obstrucción del filtro:**
   - Evidencia: caudal decreciente + ΔP creciente
   - La bomba ligeramente sobredimensionada (15 HP para 80 m³/h; sistema requiere ~75 m³/h para 4 volúmenes/día) compensa parcialmente: mantiene caudal "aceptable" aun con filtro sucio
   - Consecuencia: menor eficiencia de filtración, mayor tiempo de residencia

2. **Pérdida de capacidad desinfectante:**
   - Evidencia: ORP decreciente + pH creciente
   - Mecanismo: temperatura acelera consumo de cloro + pH alto reduce eficiencia del cloro libre
   - Consecuencia: proliferación microbiológica → turbidez → irritación

**Cadena causal:**
```
Temperatura ↑ → Consumo de cloro ↑ → Cloro libre ↓
                                              ↓
pH ↑ (carga orgánica + calor) → Eficiencia cloro ↓↓
                                              ↓
                                         ORP ↓↓
                                              ↓
Filtro obstruido → Caudal ↓ (enmascarado por bomba sobredimensionada)
                         → Tiempo residencia ↑ → Proliferación ↑
                                              ↓
                                    Turbidez + Olor + Irritación
```

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## 5. Clasificación señal / ruido

| Variable | Clasificación | Justificación |
|----------|--------------|---------------|
| ORP decreciente | SEÑAL | Indicador directo de capacidad desinfectante |
| ΔP creciente | SEÑAL | Indicador directo de obstrucción del filtro |
| Caudal decreciente | SEÑAL (atenuada) | La bomba sobredimensionada enmascara la magnitud real |
| pH creciente | SEÑAL | Causa de pérdida de eficiencia del cloro |
| Turbidez | SEÑAL (retardada) | Aparece cuando el sistema ya está comprometido |
| Temperatura | SEÑAL (parcial) | Factor acelerante, no causa raíz |
| Hora del día | RUIDO | Correlación espuria con temperatura |
| Intervención del operador (Muñoz) | RUIDO INTRODUCIDO | Enmascara temporalmente el problema real sin resolverlo |

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## 6. Notas para uso en clase (v2.0 — paradigma PLAN + BUILD)

| Clase | Material que recibe el alumno | Paradigma (DD_5/DD_24) |
|-------|------------------------------|-------------------|
| **Clase 1** | Tabla básica (Sección 2): 4 filas, 3 variables. Información intencionalmente limitada. | [15-35] Papel → [35-40] Captura → [40-70] Chatbot socrático básico (línea base, solo Modelo A) |
| **Clase 2** | Dataset C2 (Sección 3): 6 variables, contexto del operador, espacio de decisión no-binario. | [5-15] Papel (diagnóstico) → [15-37] Chatbot PLAN (presiona hipótesis) → [37-40] Transición → [40-72] BUILD genera informe de diagnóstico con errores obvios (confunde síntoma con causa) → [72-80] Cierre |
| **Clase 3** | Dataset SCADA impreso (Sección 8): gráficos de tendencia, 60 lecturas, falsas alarmas. + Bitácora del operador con sesgo. | [5-15] Papel (análisis) → [15-37] Chatbot PLAN (monitoreo) → [37-40] Transición → [40-72] BUILD genera reporte de tendencias con errores sutiles (correlación≠causalidad) → [72-80] Cierre |
| **Clase 4** | Parámetros de control (Sección 9) + FMEA parcial (Sección 10, columnas 1-3) + restricciones operativas (Sección 11). | [5-15] Papel (estrategia) → [15-37] Chatbot PLAN adversarial (ataca diseño) → [37-40] Transición → [40-72] BUILD genera protocolo de emergencia con errores profesionales (omisiones de segundo orden) → [72-80] Cierre |

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## 7. Referencia técnica interna — Instrumentación del sistema

> **USO:** Este catálogo es conocimiento INTERNO del chatbot y del docente. El alumno NO recibe esta tabla. El chatbot la usa para formular preguntas diagnósticas ("¿con qué variable confirmarías eso?", "¿qué precisión necesitas para distinguir esas dos hipótesis?") sin revelar las respuestas.

### 7.1 Sensores instalados en el Centro Acuático

| ID | Variable | Sensor | Modelo ref. | Rango | Precisión | Principio de medición |
|----|----------|--------|-------------|-------|-----------|----------------------|
| S1 | pH | Electrodo de vidrio combinado | Tipo SEN0161 | 0–14 pH | ±0.1 pH (con calibración) | Potenciométrico: diferencia de potencial en membrana selectiva a H+ |
| S2 | ORP/Redox | Electrodo Pt/Ag-AgCl | Tipo SEN0165 | −2000 a +2000 mV | ±10 mV | Potencial de reducción en electrodo de platino |
| S3 | Temperatura | Sonda sumergible | DS18B20 (IP68) | −55 a +125 °C | ±0.5 °C | Conversión directa digital (semiconductor) |
| S4 | Caudal volumétrico | Electromagnético | DN80 | 0–120 m³/h | ±1% lectura | Ley de Faraday (fluido conductor en campo magnético) |
| S4b | Caudal parcial ramal calentamiento/monitoreo | Electromagnético | DN40 | 0–400 L/min | ±1% lectura | Ley de Faraday; medición de ramal, no caudal total |
| S5 | Presión diferencial | Transmisor piezoresistivo | 0–100 kPa | ±0.5% FS | Puente de Wheatstone con membrana |
| S6 | Turbidez | Nefelómetro en línea | 0–100 NTU | ±2% | Dispersión de luz infrarroja a 90° |
| S7 | Cloro libre | Celda amperométrica | 0–5 mg/L | ±0.05 mg/L | Corriente proporcional a concentración oxidante |

### 7.2 Especificaciones de instalación

| ID | Ubicación | Condiciones críticas | Frecuencia muestreo |
|----|-----------|---------------------|---------------------|
| S1 | Post-filtro, celda de flujo | Flujo constante; sin burbujas; calibración bisemanal | 60 s |
| S2 | Post-filtro, aguas abajo de S1 | Misma celda; sin contacto con hipoclorito concentrado | 60 s |
| S3 | Vaso semi-olímpico, 30 cm bajo superficie | Alejado de retornos; protección IP68 | 300 s |
| S4 | Tubería principal post-bomba | Tramo recto: 5D arriba, 3D abajo; completamente lleno | 10 s |
| S4b | Ramal parcial de calentamiento/monitoreo | Tramo recto; válvula de balance fija; no usar como caudal total | 10 s |
| S5 | Taps antes/después del filtro | Tuberías de impulso sin aire; válvulas de aislación | 10 s |
| S6 | Side-stream post-filtro | Flujo constante; limpieza óptica semanal | 60 s |
| S7 | Post-dosificación, pre-retorno | Compensación de pH obligatoria; membrana mensual | 120 s |

### 7.3 Diagrama P&ID simplificado

```
              ┌───────────────────────────────────────────────┐
              │          PISCINA SEMI-OLÍMPICA (450 m³)        │
              │                                                │
              │              [S3] Temperatura                   │
              │                                                │
              └─────────┬────────────────────────────┬─────────┘
                        │ Succión                    │ Retorno
                        ▼                            ▲
              ┌──────────────────┐                   │
              │  BOMBA 15 HP     │           [S7] Cloro libre
              │  (80 m³/h nom.)  │                   │
              └────────┬─────────┘                   │
                       │                    ┌────────┴────────┐
                  [S4] Caudal total         │  DOSIFICACIÓN   │
                  [S5a] P_entrada           │  NaOCl + HCl    │
                       │                    └────────┬────────┘
                       ▼                             │
              ┌──────────────────┐           [S1] pH
              │  FILTRO Ø1.4 m   │           [S2] ORP
              │  (arena/vidrio)  │           [S6] Turbidez
              └────────┬─────────┘                   │
                       │                             │
              ┌────────┴────────┐                    │
              │ Ramal calefacción│ [S4b] Caudal parcial
              └────────┬────────┘                    │
                       │                             │
                  [S5b] P_salida                     │
                       │                             │
                       └──── Celda de flujo ─────────┘
```

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## 8. Dataset SCADA simulado — Panel de monitoreo (Clase 3)

### 8.1 Descripción del dataset

Simulación de 10 horas de operación continua (06:00–16:00) con lecturas cada 10 minutos. El dataset incluye:
- **Ruido de medición realista** (±precisión del sensor, distribución normal)
- **2 falsas alarmas** (eventos transitorios que no requieren intervención)
- **1 anomalía real en desarrollo** (obstrucción progresiva del filtro)
- **1 alarma confirmada** (cruce simultáneo de umbrales ΔP + ORP)
- **1 sensor con deriva** (pH no calibrado: +0.15 de offset desde fila 1 — el alumno no lo sabe)

### 8.2 Contexto narrativo C3

**Versión alumno:** el alumno recibe el contexto y el dataset sin revelar que el caudal corresponde a un ramal parcial. Esa ambigüedad es una trampa útil de D3; si el estudiante detecta que los caudales de C2 y C3 no parecen medir el mismo punto, debe inferirlo o preguntarlo.

> "El Centro Acuático lleva operando 3 semanas desde la última parada de mantenimiento. El operador Sr. Muñoz reporta en su bitácora: 'Todo normal, sistema estable, he mantenido el cloro al día.' La bomba de recirculación (15 HP, ligeramente sobredimensionada para el sistema) mantiene operación sin shutdown, pero el caudal registrado por SCADA muestra una caída gradual. El SCADA registró las siguientes 60 lecturas durante el turno de hoy. Analice."

**Nota interna docente/chatbot:** el caudal SCADA es el del ramal parcial de calentamiento/monitoreo medido por S4b, no el caudal total post-bomba. Esta interpretación NO se entrega al alumno.

**Elementos de ambigüedad (DD_39) embedidos en el dataset:**
- **Sensor pH sin calibrar:** todas las lecturas de pH tienen +0.15 de offset. El alumno que confía ciegamente en pH = 7.8 como "ligeramente alto" no sabe que el pH REAL es 7.65 (normal). Esto cambia completamente el diagnóstico de dosificación.
- **Bomba ligeramente sobredimensionada:** el caudal parcial del ramal cae de forma proporcional y moderada (~7%) pese a que ΔP y ORP muestran degradación seria. La bomba "compra tiempo" y esconde la severidad inicial de la obstrucción si se mira solo el caudal.
- **Bias térmico como variable confundente:** la temperatura sube junto con otras variables durante el turno, pero no autoriza inferir causalidad directa. Su función didáctica es forzar al estudiante a separar correlación temporal, calidad de sensor y mecanismo físico.
- **Sesgo de confirmación del operador:** la bitácora dice "todo normal" pero el ΔP ha subido 15 kPa en 3 semanas. Muñoz reporta lo que quiere ver.

### 8.3 Dataset completo (60 lecturas)

> *Caudal medido en ramal parcial de calentamiento/monitoreo (sensor S4b), no en línea principal. Valores en L/min; el caudal total del sistema es ~80 m³/h (~1330 L/min). Ver nota en §8.4.*

| # | Hora | pH* | ORP (mV) | Temp (°C) | Caudal (L/min) | ΔP (kPa) | Turbidez (NTU) | Alarma |
|---|------|-----|----------|-----------|----------------|-----------|----------------|--------|
| 1 | 06:00 | 7.37 | 728 | 19.8 | 298 | 12.1 | 0.4 | — |
| 2 | 06:10 | 7.36 | 731 | 19.9 | 299 | 11.9 | 0.3 | — |
| 3 | 06:20 | 7.38 | 726 | 20.0 | 296 | 12.3 | 0.5 | — |
| 4 | 06:30 | 7.37 | 729 | 20.1 | 298 | 12.0 | 0.4 | — |
| 5 | 06:40 | 7.39 | 724 | 20.2 | 297 | 12.2 | 0.4 | — |
| 6 | 06:50 | 7.38 | 727 | 20.3 | 296 | 12.4 | 0.5 | — |
| 7 | 07:00 | 7.40 | 722 | 20.5 | 295 | 12.6 | 0.4 | — |
| 8 | 07:10 | 7.39 | 725 | 20.7 | 296 | 12.5 | 0.5 | — |
| 9 | 07:20 | 7.41 | 720 | 21.0 | 294 | 12.8 | 0.5 | — |
| 10 | 07:30 | 7.40 | 723 | 21.2 | 295 | 12.7 | 0.4 | — |
| 11 | 07:40 | 7.42 | 718 | 21.5 | 294 | 13.0 | 0.5 | — |
| 12 | 07:50 | 7.41 | 721 | 21.8 | 294 | 13.1 | 0.5 | — |
| 13 | 08:00 | 7.43 | 715 | 22.0 | 293 | 13.4 | 0.6 | — |
| 14 | 08:10 | 7.44 | 712 | 22.3 | 293 | 13.6 | 0.6 | — |
| 15 | 08:20 | 7.45 | 709 | 22.5 | 293 | 14.0 | 0.6 | — |
| 16 | 08:30 | 7.46 | 706 | 22.8 | 293 | 14.3 | 0.7 | — |
| 17 | 08:40 | 7.48 | 702 | 23.0 | 291 | 14.7 | 0.7 | — |
| 18 | 08:50 | 7.49 | 698 | 23.3 | 291 | 15.1 | 0.7 | — |
| 19 | 09:00 | 7.51 | 694 | 23.5 | 291 | 15.5 | 0.8 | — |
| 20 | 09:10 | 7.52 | 690 | 23.8 | 291 | 16.0 | 0.8 | — |
| 21 | 09:20 | 7.54 | 685 | 24.0 | 291 | 16.5 | 0.9 | — |
| 22 | 09:30 | 7.56 | 680 | 24.3 | 291 | 17.1 | 0.9 | — |
| 23 | 09:40 | 7.58 | 674 | 24.5 | 289 | 17.8 | 1.0 | — |
| 24 | 09:50 | 7.60 | 668 | 24.8 | 289 | 18.5 | 1.1 | — |
| 25 | 10:00 | 7.62 | 662 | 25.0 | 289 | 19.2 | 1.2 | — |
| 26 | 10:10 | 7.64 | 655 | 25.3 | 289 | 20.0 | 1.3 | — |
| 27 | 10:20 | 7.66 | 648 | 25.5 | 288 | 20.8 | 1.4 | ALERTA: ORP < 650 |
| 28 | 10:30 | 7.63 | **702** | 25.7 | 288 | 21.5 | 1.3 | ALERTA: ORP < 650 (latched) — **FALSA ALARMA 1** |
| 29 | 10:40 | 7.68 | 641 | 25.9 | 287 | 22.3 | 1.5 | ALERTA: ORP < 650 |
| 30 | 10:50 | 7.70 | 635 | 26.2 | 287 | 23.1 | 1.6 | ALERTA: ORP < 650 |
| 31 | 11:00 | 7.72 | 628 | 26.4 | 287 | 24.0 | 1.7 | ALERTA: ORP < 650 |
| 32 | 11:10 | 7.74 | 621 | 26.7 | 287 | 24.9 | 1.8 | ALERTA: ORP < 650 |
| 33 | 11:20 | 7.76 | 614 | 26.9 | 286 | 25.8 | 2.0 | ALERTA: ORP < 650 |
| 34 | 11:30 | 7.78 | 607 | 27.1 | 286 | 26.7 | 2.1 | ALERTA: ORP < 650 |
| 35 | 11:40 | 7.80 | 600 | 27.3 | 286 | 27.5 | **8.4** | ALERTA: ORP < 650 + Turbidez > 5 NTU — **FALSA ALARMA 2** |
| 36 | 11:50 | 7.82 | 593 | 27.5 | 286 | 28.4 | 2.4 | ALERTA: ORP < 650 |
| 37 | 12:00 | 7.84 | 586 | 27.7 | 284 | 29.2 | 2.6 | ALERTA: ORP < 650 |
| 38 | 12:10 | 7.86 | 579 | 27.9 | 284 | 29.9 | 2.8 | ALERTA: ORP < 650 |
| 39 | 12:20 | 7.88 | 572 | 28.1 | 283 | 30.6 | 3.0 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 |
| 40 | 12:30 | 7.90 | 565 | 28.2 | 283 | 31.4 | 3.2 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 |
| 41 | 12:40 | 7.92 | 558 | 28.4 | 283 | 32.1 | 3.5 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 |
| 42 | 12:50 | 7.94 | 551 | 28.5 | 283 | 32.9 | 3.8 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 |
| 43 | 13:00 | 7.96 | 544 | 28.7 | 282 | 33.6 | 4.1 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 |
| 44 | 13:10 | 7.98 | 537 | 28.8 | 282 | 34.4 | 4.5 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 |
| 45 | 13:20 | 8.00 | 530 | 28.9 | 282 | 35.1 | 4.9 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 |
| 46 | 13:30 | 8.02 | 523 | 29.0 | 282 | 35.9 | 5.3 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 47 | 13:40 | 8.04 | 516 | 29.1 | 281 | 36.6 | 5.8 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 48 | 13:50 | 8.06 | 509 | 29.2 | 281 | 37.4 | 6.3 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 49 | 14:00 | 8.08 | 502 | 29.3 | 280 | 38.1 | 6.9 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 50 | 14:10 | 8.10 | 495 | 29.3 | 280 | 38.8 | 7.5 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 51 | 14:20 | 8.12 | 488 | 29.4 | 280 | 39.5 | 8.1 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 52 | 14:30 | 8.14 | 481 | 29.4 | 280 | 40.2 | 8.8 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 53 | 14:40 | 8.16 | 474 | 29.5 | 278 | 40.9 | 9.5 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 54 | 14:50 | 8.18 | 467 | 29.5 | 278 | 41.6 | 10.2 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 55 | 15:00 | 8.20 | 460 | 29.5 | 278 | 42.3 | 11.0 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 56 | 15:10 | 8.22 | 453 | 29.5 | 279 | 43.0 | 11.9 | ALERTA: ORP < 650 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU |
| 57 | 15:20 | 8.24 | 446 | 29.6 | 279 | 43.7 | 12.8 | **EMERGENCIA: ORP < 450 + ΔP > 30 + Turbidez > 5 NTU — SHUTDOWN** |
| 58 | 15:30 | 8.26 | 439 | 29.6 | 278 | 44.3 | 13.7 | EMERGENCIA: ORP < 450 (latched) — SHUTDOWN |
| 59 | 15:40 | 8.28 | 432 | 29.6 | 278 | 45.0 | 14.7 | EMERGENCIA: ORP < 450 (latched) — SHUTDOWN |
| 60 | 15:50 | 8.30 | 425 | 29.6 | 277 | 45.7 | 15.8 | EMERGENCIA: ORP < 450 (latched) — SHUTDOWN |

> *pH tiene offset de +0.15 por falta de calibración. Valores REALES son 0.15 menos que lo mostrado. El alumno no recibe esta nota.

### 8.4 Notas sobre el dataset (para docente/investigador)

**Falsa alarma 1 (fila 28):** ORP sube abruptamente de 648 a 702 mV y vuelve a 641 en la siguiente lectura. Causa: pulso de dosificación automática de hipoclorito. El alumno que clasifica esto como "sistema se recuperó" muestra D3 bajo (no distingue transitorio de recuperación real).

**Caudal en L/min vs m³/h:** El dataset SCADA de C3 expresa el caudal parcial de un ramal en L/min (~298→277; caída ~7%), mientras C2 usa m³/h (~72→67; caída ~7%) para el caudal total de recirculación. La diferencia no es solo de unidad: el sensor S4b del SCADA está instalado en un ramal parcial de calentamiento/monitoreo, no en la línea principal post-bomba. Los valores de C2 (m³/h) corresponden al caudal total del sistema. Esto es técnicamente coherente y proporcional: una planta con recirculación tiene múltiples puntos de medición. Si el alumno nota la discrepancia de magnitud entre C2 y C3, es una oportunidad para que el PLAN pregunte "¿estás midiendo lo mismo en ambos casos?" — dato de D3 (consciencia epistémica).

**Falsa alarma 2 (fila 35):** Turbidez salta de 2.1 a 8.4 NTU y vuelve a 2.4. Causa: burbuja de aire en el sensor óptico. El alumno que dispara alarma por esto no distingue transitorio de tendencia.

**Alarma real (fila 42):** ΔP > 30 kPa sostenido (filas 39+) Y ORP < 600 mV sostenido (filas 34+). Ambas condiciones simultáneas = intervención obligatoria.

**Trampa del pH (sensor sin calibrar):** El alumno que diagnostica "pH alto → no dosificar" está siendo engañado por el sensor. Si corrige mentalmente el offset (comparando con comportamiento histórico o solicitando calibración), demuestra D3 alto. El chatbot en modo PLAN puede preguntar: "¿Cuándo fue la última calibración?" sin revelar que hay offset.

**Bomba ligeramente sobredimensionada:** El caudal parcial baja de 298 a 277 L/min en 10h (~7%). La caída es real pero moderada; si el alumno mira solo caudal, subestima la gravedad que sí aparece en ΔP, ORP y turbidez. El enmascaramiento no depende de una caída extrema del ramal, sino de una caída demasiado pequeña frente a otros indicadores críticos.

**Sesgo del operador:** La bitácora dice "todo normal" pese a que ΔP ha subido. Si el alumno acepta la bitácora como evidencia sin contrastarla con datos, muestra D3 bajo (no cuestiona fuentes).

**Modelo de ruido:**
- Cada lectura = valor_verdadero + Normal(0, sigma_sensor)
- sigma_sensor: pH=0.02, ORP=5mV, Temp=0.1°C, Caudal=2L/min, ΔP=0.3kPa, Turbidez=0.1NTU
- Spikes (5% probabilidad): magnitud = 3×sigma, duración = 1 lectura

### 8.5 Umbrales de alarma del SCADA

**Alarmas configuradas en el SCADA actual** (visibles para el operador y para el estudiante en C3):

| Variable | Umbral bajo | Umbral alto | Dead-band | Latching |
|----------|------------|-------------|-----------|----------|
| ORP | 650 mV | — | 15 mV | Sí (requiere acknowledge) |
| ΔP | — | 30 kPa | 1.5 kPa | Sí |
| Turbidez | — | 5 NTU | 0.5 NTU | No |
| ORP (emergencia) | 450 mV | — | 0 | Sí + auto-shutdown |

**Umbrales de diseño NO configurados en el SCADA actual** (el sistema municipal no los implementó; el estudiante no los ve):

| Variable | Umbral bajo | Umbral alto | Dead-band | Latching |
|----------|------------|-------------|-----------|----------|
| pH | — | 7.8 | 0.05 | No |
| Temperatura | — | 28 °C | 0.5 °C | No |
| Caudal | 250 L/min | — | 5 L/min | No |

> **Nota para el docente:** La ausencia de alarmas de pH, temperatura y caudal en el SCADA es una trampa de D3 deliberada. El estudiante que confía solo en las alarmas visibles pierde información que los datos crudos sí proporcionan. La limitación del SCADA es coherente con una instalación municipal de presupuesto acotado (§11.4).

---

## 9. Parámetros de control y automatización (Clase 4)

### 9.1 Contexto operativo C4 (entregado al alumno)

> "El Centro Acuático debe operar un fin de semana largo (viernes 18:00 a domingo 08:00 = **38 horas**) sin ingeniero de turno. El operador titular (Muñoz) está de vacaciones. Solo estará disponible un guardia de seguridad (Sr. Contreras) que NO es técnico — puede ejecutar instrucciones simples pero no diagnosticar. El tanque de hipoclorito al inicio del fin de semana tiene autonomía para **31 horas** a tasa de dosificación normal. La válvula de retrolavado (A2) es **manual** — requiere que alguien la abra físicamente. El alcalde llamó el viernes: 'No quiero quejas de padres este fin de semana. Cero cierres.' El presupuesto municipal no permite instalar válvula automática hasta el próximo trimestre."

### 9.2 Actuadores del sistema

| ID | Actuador | Función | Tipo de control | Tiempo respuesta | Nota C4 |
|----|----------|---------|-----------------|------------------|---------|
| A1 | Bomba de recirculación (15 HP) | Mantener flujo nominal | On/Off + VFD (variador) | 2 s (arranque), 30 s (rampa VFD) | Automático |
| A2 | Válvula de retrolavado | Invertir flujo a través del filtro | **MANUAL** (volante) | 2 min (persona debe ir a sala de máquinas) | Contreras puede operarla con instrucciones |
| A3 | Bomba dosificadora (hipoclorito) | Inyectar desinfectante | Proporcional (4–20 mA) | 5 s | Autonomía 31h (insuficiente para 38h) |
| A4 | Válvula de drenaje de emergencia | Vaciar sistema | On/Off (solenoide, fail-open) | 5 s | Automático |
| A5 | Válvula de reposición agua fresca | Diluir concentraciones | On/Off (motorizada) | 15 s | Automático |

### 9.3 Lógica de control por escenario

**Escenario 1 — Obstrucción del filtro:**
```
IF (ΔP > 30 kPa) AND (duración > 5 min) THEN:
    1. Registrar evento + alarma sonora en sala de máquinas
    2. PROBLEMA: válvula A2 es MANUAL
       → Enviar SMS a Contreras: "Ir a sala de máquinas, abrir válvula roja"
       → Incluir instrucciones paso a paso (fotos impresas en panel)
    3. Contreras abre A2 manualmente
    4. Bomba A1 a velocidad de retrolavado (2× nominal) por 5 min
    5. Contreras cierra A2
    6. Verificar: ΔP < 18 kPa en 2 min post-retrolavado
    7. IF no recupera → segundo SMS + alarma escalada a ingeniero de guardia
    8. IF segundo intento falla → SHUTDOWN bomba automático

    RESTRICCIÓN: Contreras trabaja solo. Si está rondando el perímetro,
    puede tardar 10 min en llegar a sala de máquinas.
    → ¿Qué pasa si ΔP sigue subiendo durante esos 10 min?
```

**Escenario 2 — Pérdida de capacidad desinfectante:**
```
IF (ORP < 650 mV) AND (pH < 7.8) AND (duración > 3 min) THEN:
    1. Activar dosificador (A3) al 100%
    2. Verificar ORP cada 60 s
    3. IF ORP > 650 en 10 min → reducir A3 a modo proporcional
    4. IF ORP no sube en 10 min → verificar nivel de tanque

    RESTRICCIÓN DE AUTONOMÍA:
    - Tanque tiene 31h de autonomía a tasa NORMAL
    - A tasa 100% durante emergencia, autonomía baja a ~20h
    - Si se gasta el químico en emergencia nocturna, no hay para el domingo
    → ¿Cuánto hipoclorito dedicar a esta emergencia vs. reservar para el domingo?

IF (ORP < 650 mV) AND (pH >= 7.8) THEN:
    → NO dosificar (eficiencia < 20% a pH alto)
    → Activar reposición agua fresca (A5) para diluir pH
    → ALARMA: "Corregir pH antes de dosificar"
```

**Escenario 3 — Falla combinada (máxima complejidad):**
```
IF (ΔP > 30 kPa) AND (ORP < 600 mV) SIMULTANEOUSLY:
    PRIORIDAD 1: Retrolavado (restaurar flujo primero)
        → Pero A2 es manual y Contreras puede tardar 10 min
    PRIORIDAD 2: Post-retrolavado, evaluar ORP
    PRIORIDAD 3: Dosificar si necesario
        → Pero el tanque tiene autonomía limitada

    COMPLICACIÓN ADICIONAL:
    - Son las 03:00 AM del sábado
    - Contreras está dormitando en garita
    - El alcalde dijo "cero cierres"
    - Si cierras la piscina el sábado, el lunes hay reunión con concejo municipal
    - Si NO cierras y alguien se irrita los ojos, hay denuncia en SEREMI de Salud

    → ¿Qué protocolo dejas por ESCRITO para que Contreras pueda ejecutar?
    → ¿En qué punto la decisión EXCEDE la capacidad de Contreras y se escala?
    → ¿Cuál es el costo de cada opción? (cierre, restricción, riesgo)
```

### 9.4 Condiciones de emergencia (shutdown automático)

| Condición | Acción | Justificación |
|-----------|--------|---------------|
| ORP < 450 mV por > 2 min | Shutdown bomba + alarma | Riesgo sanitario inmediato |
| Caudal total S4 < 20 m³/h por > 1 min | Shutdown bomba | Protección por flujo mínimo/cavitación (~25% del nominal) |
| ΔP > 50 kPa | Shutdown bomba | Riesgo de rotura de filtro |
| Pérdida de señal de cualquier sensor por > 5 min | Modo degradado + alarma | Operación ciega no permitida |
| Falla de energía | Abrir A4 (fail-open) | Drenaje gravitacional de seguridad |

### 9.5 Restricciones de override

El guardia (Contreras) puede:
- Ejecutar retrolavado manual con instrucciones
- Reconocer alarmas en panel (botón verde)
- Llamar al ingeniero de guardia si alarma es roja

El guardia NO puede:
- Diagnosticar causa de una alarma
- Modificar tasa de dosificación
- Decidir si abrir o cerrar la piscina al público
- Reiniciar el sistema post-shutdown (requiere ingeniero)

El ingeniero de guardia (remoto, teléfono) puede:
- Autorizar shutdown
- Autorizar apertura con restricción
- Autorizar sobredosis temporal
- Decidir escalación al alcalde

---

## 10. Tabla FMEA — Modos de falla del sistema (Clase 4)

### 10.1 FMEA de sensores

| # | Modo de falla | Efecto en el sistema | Sev. (1-10) | Prob. | Detect. | RPN | Mitigación |
|---|--------------|---------------------|-------------|-------|---------|-----|-----------|
| F1 | pH: deriva gradual (+0.1/semana) | Sobredosificación o subdosificación progresiva | 6 | Media | Baja (gradual) | 72 | Calibración bisemanal + verificación cruzada con ORP |
| F2 | ORP: electrodo agotado (lectura fija) | No detecta pérdida de desinfección | 9 | Baja | Media (valor estático detectable) | 63 | Watchdog: si sigma(ORP, 30min) < 2mV → alarma sensor |
| F3 | Caudal S4: sensor bloqueado (lee 0) | Falso trigger de shutdown por flujo mínimo/cavitación | 5 | Baja | Alta (caída instantánea) | 20 | Rate-of-change filter: si |ΔQ/Δt| > 15 m³/h/s → ignorar, confirmar en 30s |
| F4 | ΔP: tap obstruido (lee valor fijo) | No detecta obstrucción de filtro | 8 | Media | Baja (valor plausible) | 96 | Correlación: si caudal baja y ΔP no sube → alarma coherencia |
| F5 | Temperatura: cortocircuito (lee -127°C) | Cálculos de compensación erróneos | 4 | Baja | Alta (valor imposible) | 16 | Validación de rango: T en [5, 45°C], else → último valor válido |
| F6 | Turbidez: suciedad en lente | Lectura alta permanente (falsa alarma crónica) | 3 | Alta | Media (sin correlatos) | 36 | Si turbidez alta Y ORP normal Y visual ok → alarma mantenimiento sensor |

### 10.2 FMEA de actuadores

| # | Modo de falla | Efecto en el sistema | Sev. | Prob. | Detect. | RPN | Mitigación |
|---|--------------|---------------------|------|-------|---------|-----|-----------|
| F7 | Bomba (A1): trip térmico | Sin recirculación | 9 | Baja | Alta (caudal = 0) | 36 | Confirmación por sensor de caudal; alarma inmediata |
| F8 | Válvula retrolavado (A2): atascada por corrosión | No puede ejecutar retrolavado | 7 | Media | Baja (solo se detecta al intentar) | 84 | Test funcional semanal + Contreras reporta si cuesta girar |
| F9 | Dosificador (A3): tanque vacío | Dosifica aire, ORP no sube | 8 | **Alta (31h < 38h)** | Media (ORP no responde en 10 min) | **96** | Sensor de nivel + alarma preventiva a 25% + cálculo de autonomía restante |
| F10 | Válvula emergencia (A4): atascada cerrada | No puede drenar en emergencia | 10 | Baja | Baja (solo se prueba en emergencia) | 80 | Test mensual obligatorio |

### 10.3 Escala numérica usada en RPN

RPN = Severidad × Probabilidad × Detectabilidad. Escala de conversión:

| Nivel | Probabilidad | Detectabilidad |
|-------|-------------|----------------|
| Alta | ~7 | 1 (fácil de detectar) |
| Media | 6 | ~2 |
| Baja | 4 | ~2 |

> **Nota:** La detectabilidad usa escala invertida (Alta = fácil de detectar = puntaje bajo), consistente con la convención FMEA estándar.

### 10.4 Criterios de severidad

| Nivel | Significado | Ejemplo en el Centro Acuático |
|-------|------------|-------------------------------|
| 1-3 | Molestia operativa, sin riesgo | Alarma innecesaria, mantenimiento adelantado |
| 4-6 | Degradación de servicio | Agua turbia pero sin riesgo sanitario inmediato |
| 7-8 | Falla funcional | Sistema no puede mantener condiciones DS 209 |
| 9-10 | Riesgo sanitario o daño de equipos | Exposición pública a agua contaminada, rotura de filtro |

---

## 11. Contexto narrativo — Centro Acuático Municipal de Maipú

### 11.1 El lugar

Centro Acuático Municipal inaugurado en 2019. Construcción financiada por FNDR. Administrado por la Corporación Municipal de Deportes. Ubicado en sector residencial con alta demanda (listas de espera para cursos de natación). Máxima afluencia: diciembre–marzo (verano chileno).

### 11.2 Personajes

| Persona | Rol | Característica clave para el caso |
|---------|-----|----------------------------------|
| **Sr. Muñoz** | Operador titular (15 años de experiencia en piscinas) | Competente pero con sesgos: confía en su "ojo" más que en los instrumentos. Hace retrolavados "cortos" porque "ya sé cuánto necesita." Bitácora optimista. |
| **Sr. Contreras** | Guardia de seguridad nocturno | No es técnico. Puede seguir instrucciones escritas simples. Buena voluntad pero se duerme después de las 02:00. |
| **Ing. Reyes** | Jefe de mantenimiento municipal (cubre 4 recintos) | Disponible por teléfono. Autoriza decisiones mayores. No puede ir en persona fuera de horario laboral salvo emergencia real. |
| **Alcalde** | Autoridad política | Presión por "cero cierres" en verano. Consecuencia de un cierre: reunión con concejo + nota en diario local. |
| **SEREMI de Salud** | Fiscalizador | Puede clausurar si encuentra incumplimiento DS 209. Multa + publicación. |

### 11.3 Historia acumulativa entre clases

| Clase | Qué pasó | Qué se acumula |
|-------|----------|----------------|
| **C2** | Muñoz hizo retrolavado corto + dosis directa. Sistema amaneció degradado. Alumno diagnostica y decide. | El alumno conoce: el sistema tiene problemas de mantenimiento, el operador comete errores, las decisiones no son binarias. |
| **C3** | 3 semanas después, SCADA muestra degradación gradual. Muñoz reporta "todo normal." Sensor de pH sin calibrar. Bomba enmascara obstrucción. | El alumno conoce: los datos pueden mentir (sensor), el operador puede tener sesgo, hay que cruzar variables para distinguir señal de ruido. |
| **C4** | Fin de semana largo. Muñoz de vacaciones. Solo Contreras. Autonomía de cloro insuficiente. Válvula manual. Presión del alcalde. | El alumno conoce: la automatización no es solo "IF-THEN" — incluye personas, limitaciones físicas, presiones políticas, y trade-offs de presupuesto. |

### 11.4 Restricciones presupuestarias (C4)

| Mejora posible | Costo | Estado |
|---------------|-------|--------|
| Válvula de retrolavado automática | $2.800 USD | Presupuestada para Q3 (no disponible ahora) |
| Tanque de hipoclorito más grande (1000 L → 2000 L) | $1.200 USD | No aprobado ("el actual funciona bien" — Muñoz) |
| Operador de fin de semana | $800 USD/mes | "No hay presupuesto de personal" — Corporación |
| Sensor de nivel en tanque químico | $150 USD | Aprobado pero no instalado (esperando electricista) |
| Sistema de telemetría (alertas remotas a Ing. Reyes) | $400 USD | Instalado parcialmente (solo alarma de shutdown) |

**Consecuencia para C4:** El alumno debe diseñar una estrategia de control VIABLE con lo que HAY, no con lo que desearía tener. La restricción presupuestaria fuerza trade-offs reales (D4).