Sistema de monitoreo y control automático para un proceso de refinación de Biogás
Enviado por Andres Mauricio Ardila Suarez
Resumen
La materia orgánica por el proceso anaeróbico de descomposición arroja una mezcla de gases conocida con el nombre de BIOGAS El objetivo principal del proyecto radica en optimizar la separación del metano de compuestos nocivos como el H2S y la vapor de agua.
Se diseño un sistema electrónico que con la ayuda de sensores detectara las concentraciones de H2S y vapor de agua. Con esta información el sistema actúa para orientar el flujo del biogás a lo largo de filtros de H2S y vapor de agua. Se obtuvo una disminución considerable en las cantidades de estos compuestos y por ende una mejora el las propiedades del metano, que lo convierten en una alternativa energética viable.
Palabras clave:
Biogás, Sistema
Introducción
El aprovechamiento de los recursos de la biomasa vegetal se ha usado tradicionalmente y cada vez adquiere mayor relevancia por su potencial económico, ya que existen importantes volúmenes anuales de producción agraria, cuyos subproductos se pueden usar como fuente de energía.
La creciente demanda de las energías alternativas permite la exploración de nuevos campos de acción, un ejemplo de esto son los biodigestores, los cuales transforman una parte de los desechos orgánicos en un gas conocido como biogás el cual al ser refinado permite obtener metano casi puro. Para la Ingeniería Electrónica es práctico entrar a interactuar en estos procesos haciendo el control y monitoreo de los mismos, agregando confiabilidad y eficiencia.
El SISTEMA DE MONITOREO, Y CONTROL AUTOMATICO PARA UN PROCESO DE REFINACIÓN DE BIOGAS mediante la utilización de sensores de detección de gases, electroválvulas y otros actuadores electrónicos conjugados con un correcto proceso de separación permite la eliminación de sustancias gaseosas no deseadas elevando la calidad del combustible final (metano) convirtiendo a este proyecto en una propuesta que va encaminada en esa dirección y que a lo largo de este documento se ilustrara.
Contenido
Inicialmente y después de haber recopilado suficiente información sobre el tema y tener un concepto claro de lo que se pretende hacer, aparecen dos problemas a enfrentar, el primero consiste en proponer una solución electrónica que responda dentro de los parámetros del sistema ya que se esta hablando de manipular variables probablemente no lineales, factores que agregan un alto grado de complejidad al sistema.
No se pretende dar una solución total al sistema, sino, acercarlo a un sistema que justifique el modelo de control on-off y que sustente al máximo la solución al problema planteado.
El segundo problema radica en descubrir cual es el método mas apropiado de separar el metano de sus acompañantes no deseados, (ácido sulfhídrico y vapor de agua).
La recolección bibliográfica resulto fundamental en el desarrollo del sistema, uno de los atractivos principales que presento esta fue el documento de la investigación titulada: "Utilización del biogás para generación de electricidad" por Álvaro Zapata Cavidad en el Centro de Investigación en sistemas Sostenibles para la Producción Agropecuaria (CIPAV).[1]
Este documento da luces a cerca de los métodos de eliminación de H2S, como lo es la utilización de esponjillas metálicas para atraparlo.
2.1. Diseño de la planta. La planta esencialmente se divide en dos partes fundamentales que son: la etapa de filtrado de H2S y la etapa de filtrado del vapor de agua, en general la planta esta compuesta por: dos filtros de H2S, dos filtros de vapor de agua, un sensor de presión, dos sensores de H2S, dos sensores de vapor de agua, nueve electroválvulas entre otros elementos electrónicos como se puede apreciar en la figura 1 .
Figura 1. Diagrama de la planta
2.1.1. Diseño de la etapa de filtrado de H2S. Se diseño un filtro como el que se muestra en la figura 2. Es un cilindro que tiene una forma cónica en uno de sus extremos, consta de una entrada para el biogás, una salida para el mismo ya filtrado (con un porcentaje menor de H2S), y un sistema de desfogue para el agua que se condensa dentro del filtro. La etapa de filtrado esta compuesta por dos filtros de este tipo, el primero es el filtro principal y el segundo es para cuando el sistema lo determine se haga un segundo filtrado (control de calidad).
Figura 2 Filtro de H2S
2.1.2. Diseño de la etapa de filtrado de vapor de agua. El filtro de vapor de agua tiene el mismo comportamiento y dimensiones que el filtro anterior, la diferencia radica en el tipo de sustancia que se utiliza para retener las gotas de agua, como lo ilustra la figura 3.
Figura No 3. Filtro de vapor de agua
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