Banco de ensayos para una columna de purificación de biogás

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA DE INGENIERIAS INDUSTRIALES G ado en Ingenie ía en elec ónica indus ial y au omá ica Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Au o : Cas o Minaya, Víc o An onio Coau o : Rode o Raya, Rosa io Tu o : Mazaeda Eche a ía, Rogelio De P ada Mo aga, Césa Depa amen o de Ingenie ía de Sis emas y Au omá ica Valladolid, sep iemb e 2020. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 1 Ag adecimien os Quie o da mi más since o ag adecimien o a odas las pe sonas que me han b indado su apoyo a la ealización de es e T abajo de Fin de G ado: En p ime luga , a mis u o es, Césa y Rogelio, po la guía que me han dado du an e es e abajo, a Rosa io, po se una g an compañe a en el labo a o io y a odo el pe sonal de Depa amen o de Ingenie ía Química y Tecnología del Medio Ambien e po su en ega a la in es igación. A mis amigos, que me han ayudado cuando los he necesi ado y me habéis hecho pasa an os buenos momen os. Y po úl imo a mi amilia, que sin su apoyo y comp ensión no hubiese llegado has a aquí. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 2 Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 3 Resumen En la úl ima década se ha obse ado un conside able aumen o en los gases de e ec o in e nade o debido a la emisión de CO2 po el consumo de combus ibles ósiles. En la ac ualidad, se es án es udiando la iabilidad de los combus ibles de o igen eno ables como al e na i a más amigable con el medio ambien e. Sin emba go, es os combus ibles equie en un a amien o de pu i icación an es de su consumo. Es e p oyec o implemen a un banco de ensayos pa a el es udio de los pa áme os ambien ales que in luyen en la pu i icación de biogás con el p oceso de mic oalgas-bac e ias en una columna de abso ción. Palab as cla e Con ol de p ocesos, plan a de biogás, FPGA, Lab iew, con ol in eligen e Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 4 Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 5 Abs ac In he las decade, a conside able inc ease in g eenhouse gases has been obse ed due o he emission o CO2 om he consump ion o ossil uels. Cu en ly, he easibili y o enewable uels as a mo e en i onmen ally iendly al e na i e is being s udied. Howe e , hese uels equi e pu i ica ion ea men be o e consump ion. This p ojec implemen s a es s bench o s udy he en i onmen al pa ame e s ha in luence biogas upg ading wi h he mic oalgae-bac e ia p ocess in an abso p ion column. Keywo ds P ocess con ol, biogas plan , FPGA, Lab iew, sma con ol Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 6 Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 13 Índice de ablas Tabla 1: Compa a i a de composición en e Biogás, gas de e ede o y gas na u al .............. 17 Tabla 2: Exigencias de composición pa a biogás de uso come cial .......................................... 19 Tabla 3: Sín esis de las señales medidas po el analizado . ...................................................... 28 Tabla 4: Desc ipción de las señales de los conec o es A y B MXP. ........................................... 36 Tabla 5: Desc ipción de las señales del conec o C MSP. .......................................................... 37 Tabla 6: Tabla con las a iables con oladas y manipuladas de la plan a ................................ 44 Tabla 7: Tabla con las a iables moni o izadas .......................................................................... 44 Tabla 8: Co espondencia en e pines y señales del analizado de gases ................................ 46 Tabla 9: Co espondencia de en e pines de la bomba pe is ál ica .......................................... 47 Tabla 10: Co espondencia de en e pines del con olado de lujo másico ............................. 48 Tabla 11. Co espondencia de pines del con olado de plan a ................................................ 49 Tabla 12: Valo es de caudal de la bomba pe is ál ica pa a la ube ía 1. .................................. 63 Tabla 13: Valo es de caudal del con ol basado en eglas pa a la espues a escalón del sis ema de con ol ....................................................................................................................................... 76 Tabla 14. O e a de Analizado de Gases .................................................................................... 93 Tabla 15. O e a de Con olado de Flujo Másico ....................................................................... 93 Tabla 16. O e a de Bomba pe is ál ica ....................................................................................... 93 Tabla 17. O e a de Con olado de plan a .................................................................................. 94 Tabla 18. O e a de Ci cui o de Acondicionamien o de señales ................................................ 94 Tabla 19. Cos e de disposi i os del banco de ensayos .............................................................. 94 Tabla 20: Lis a de comandos más usados en el p o ocolo H-Bus ........................................... 100 Tabla 21: Combinación de pines pa a elegi la con igu ación deseada en el ci cui o de acondicionamien o ...................................................................................................................... 102 Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 14 Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 15 In oducción 1.1. In oducción En la ac ualidad, la g an dependencia de los combus ibles ósiles pa a la p oducción de ene gía gene a una se ie de p oblemas cuyos e ec os es án p esen es a ni el global. En p ime luga , el aumen o de consumo de es e ipo de combus ibles a c eciendo cada año (Figu a 1) y es o lle a a un ago amien o de las ese as na u ales a medio plazo de es a uen e no eno able [1]. Figu a 1. E olución de la p oducción de ene gía en mega oneladas equi alen es de pe óleo (M oe) a pa i de combus ibles ósiles desde 1800 has a 2010 En segundo luga , el consumo de es e ipo de combus ibles p oduce una se ie de esiduos que iene g andes impac os a ni el social, económico y ambien al. El p incipal compues o de es os esiduos es el dióxido de ca bono que con ibuye al e ec o in e nade o an opogénico. En e o os compues os enemos son los óxidos de ni ógeno (𝑁2𝑂 y 𝑁𝑂𝑥), compues os o gánicos olá iles del me ano ((p. ej. ole inas, ce onas y aldehídos) y dióxidos de azu e (Figu a 2) [2]. Todos es os esiduos con ibuyen a la con aminación del ecosis ema y pueden p oduci p oblemas espi a o ios en la población. In es igado es en odo el mundo es án es udiando nue as uen es de ene gías eno ables, iables y sos enibles pa a cub i el aumen o del consumo ene gé ico. Como ejemplo de es as uen es de ene gía enemos la gene ación de biodiesel como al e na i a di ec a de los combus ibles pa a ehículos. Sin emba go, es e ipo de uen e p esen a el incon enien e de que depende de á eas ex ensas de cul i o ya que necesi a una g an can idad de acei es ege ales. O o ejemplo de uen e de ene gía al e na i a es la ene gía sola Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 16 pa a la gene ación de elec icidad y agua calien e pe o ac ualmen e el olumen de p oducción de elec icidad iene g andes limi aciones como el almacenamien o. Pese a su g an po encial de p oducción de ene gía, an o el biodiesel como la ene gía sola , se en muy limi adas po la ecnología ac ual o las bajas e iciencias. Po ello, es os ejemplos son incapaces de hace en e a la demanda ene gé ica. Figu a 2: E olución empo al de las emisiones de gases de e ec o in e nade o Una de las líneas de es udio p ome edo as es la p oducción de ene gía a pa i biogás gene ado a pa i la diges ión anae obia de dis in as uen es como las aguas esiduales u banas o los sólidos esiduales u banos [3]. Es as uen es de ene gía es án compues as p incipalmen e po me ano y son po encialmen e un g an sus i u o del gas na u al ya que la uen e de donde se ex ae el biogás es p ác icamen e inago able. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 17 La p oducción de biogás a pa i de aguas esiduales u banas o sólidos esiduales u banos con ienen muchos elemen os indeseados, como el dióxido de ca bono, sul u os, ni a os en o ma de amonios, siloxanos y o os compues os (Tabla 1) [4]. El consumo del biogás sin un e inamien o p e io puede p oduci emisiones con aminan es a la a mós e a y daños g a es en las ins alaciones donde se use. Biogas Land ill gas Na u al gas (Danish) Na u al gas (Du ch) Compounds Me hane ( ol. %) 60 - 70 35 - 65 89 81 O he hyd o ca bons ( ol. %) 0 0 9.4 3.5 Hyd ogen ( ol. %) 0 0 - 3 0 - Ca bon dioxine ( ol. %) 30 - 40 15 - 50 0.67 1 Ni ogen ( ol. %) ~0.2 5 - 40 0.28 14 Oxygen ( ol. %) 0 0 - 5 0 0 Hyd ogen sulphide (ppm) 0 - 4000 0 - 100 2.9 - Ammonia (ppm) ~100 ~5 0 - Lowe hea ing alue (kWh/Nm2) 6.5 4.4 11.0 8.8 Tabla 1: Compa a i a de composición en e Biogás, gas de e ede o y gas na u al En es e p oyec o, se analiza á la pu i icación de biogás po el p oceso biológico de la asociación simbió ica de mic oalgas-bac e ias en una plan a pilo o. El me abolismo de dicha asociación elimina á los compues os no deseados que ienen mayo can idad en olumen como dióxidos de ca bono y ácido sul ú ico. 1.2. Jus i icación del p oyec o La mo i ación de la ealización de es e p oyec o se basa en desa olla un banco de ensayos que pueda se i de sopo e en la in es igación de la pu i icación de biogás median e el p oceso biológico de mic oalgas-bac e ias. La implemen ación del banco de ensayos se lle a á a cabo en una plan a pilo o de ipo Fo obio eac o HRAP (High Ra e Algal Pond) que es á disponible en uno de los labo a o ios de la Escuela de Ingenie ías Indus iales. Es e banco de ensayos cons a de un sopo e ha dwa e/so wa e y se desa olla á en el en o no de LabVIEW de Na ional Ins umen s. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 18 Los da os ob enidos median e el banco de ensayos ayuda án al in es igado a en ende el compo amien o de del p oceso de pu i icación de biogás en e a las a iaciones de dis in os pa áme os ele an es pa a el in es igado . T as el análisis de es os pa áme os se p ocede á al es udio e implemen ación de un algo i mo de con ol que pe mi an consegui un cie o ni el de au oma ización pa a la pu i icación de biogás con la ins umen ación que disponemos. 1.3. 0bje i os El p incipal obje i o del p esen e T abajo de Fin de G ado es desa olla un banco de ensayos que pe mi a ob ene da os en iempo eal de la plan a pilo o. De es e modo, se pod á es udia los p incipales pa áme os que in luyen en la pu i icación de la plan a pilo o. Pos e io men e, una ez que se han analizado dichos pa áme os, se p ocede á a es udia a ios algo i mos de con ol median e a iaciones o pe u baciones de dis in os ac o es en el banco de ensayos. De es a mane a, ob end emos un p ime algo i mo a a és de da os empí icos. De es a mane a, se p ocede á a obse a la eliminación de algunas impu ezas no deseadas del biogás como dióxido de ca bono, ácido sul híd ico, oxígeno disuel o, e c. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 19 Teo ía en la pu i icación de biogás 2.1. Mo i aciones en la pu i icación de biogás La biome anización, o diges ión anae obia, consis e en la deg adación de la ma e ia o gánica en ausencia de oxígeno pa a ob ene biogás. El biogás p oducido a pa i de biome anización de esiduos sólidos u banos o aguas esiduales cons i uye uno de las uen es más aliosas den o del ámbi o de las ene gías eno ables. Sin emba go, el con enido de 𝐶𝑂2 en el biogás, en e el 25 y el 50% del olumen o al, puede cons i ui un aumen o del cos e de anspo e y una educción del con enido ene gé ico. Además, exis e un con enido de 𝐻2𝑆, en e 0-2% ol., que, aunque sea una can idad pequeña, puede p esen a p oblemas de co osión, oxicidad y mal olo . En Eu opa exis e una egulación de la composición de biogás [5] pa a que pueda usa se come cialmen e. Pa a ello se ha de inido la siguien e abla de composición: Elemen o Exigencias de composición 𝐶𝐻4 > 95% 𝐶𝑂2 < 2,5 − 4% 𝑂2 < 0.001 – 1% 𝐻2𝑆 + 𝐶𝑂𝑆 < 5 𝑚𝑔 𝑁𝑚−3 𝑁𝐻3 <41 𝑚𝑔 𝑁𝑚−3 𝐵𝑇𝑋 <500 𝑚𝑔 𝑁𝑚−3 𝑆𝑖𝑙𝑜𝑥𝑎𝑛𝑜𝑠 <10 𝑚𝑔 𝑁𝑚−3 Tabla 2: Exigencias de composición pa a biogás de uso come cial Pa a cumpli con es a no ma i a, exis e un g an ango de ecnologías basadas en mecanismos ísico-químicos y mecanismos biológicos desa ollados pa a educi el 𝐶𝑂2 o 𝐻2𝑆. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 20 2.2. Mé odos de pu i icación de biogás Exis e dos g andes amilias que es án en ocadas a elimina an o el 𝐶𝑂2 como el 𝐻2𝑆 [6]. P ocesos ísicos químicos [5] Den o de es a amilia enemos los p ocesos de desul u ización y los p ocesos pa a elimina el CO2. Po un lado, los p ocesos de desul u ización incluyen p ecipi ación química, adso ción, abso ción y sepa ación median e memb anas. Po o o lado, los p ocesos de eliminación de 𝐶𝑂2 se encuen an los disol en es o gánicos, depu ación basados en agua, depu ación química, sepa ación median e memb anas, adso ción po oscilación de p esión y c iogenización de 𝐶𝑂2. En gene al, es os p ocesos ienen la p oblemá ica de no pode elimina 𝐶𝑂2 y 𝐻2𝑆 de o ma simul ánea. Es posible usa el mé odo de sepa ación median e memb anas pa a elimina simul áneamen e ambos con aminan es, pe o son mé odos menos amigables a ni el medioambien al además de p esen a cos os ele ados de p oducción y man enimien o. P ocesos biológicos [7] Po un lado, exis en mé odos que eliminan únicamen e el 𝐻2𝑆 como la il ación ae óbica y mé odos que eliminan únicamen e el 𝐶𝑂2 como los o obio eac o es de mic oalgas con encionales. Po o o lado, la simbiosis mic oalgas-bac e ias en o obio eac o es p esen a la opo unidad de elimina ambos con aminan es de o ma simul ánea a un bajo cos e y con muy poco impac o ambien al. T adicionalmen e las algas se cul i an en bio eac o es abie os. Es os bio eac o es suelen se de supe icies a i iciales en con ac o con la a mós e a y donde no hay un con ol es ic o de pH y empe a u a. Exis en dos ipos básicos de bio eac o es abie os: “open ponds” donde se u ilizan simples ecep áculos de amaño y o ma de inidos; “ aceways” que ienen o ma de canales ci cula es donde se puede suminis a cie o con ol sob e el pH y nu ien es. Figu a 3: bio eac o "open pound" (Izquie da) y bio eac o " aceway" (de echa) También se pueden cul i a en bio eac o es ce ados llamados así po que man ienen al cul i o comple amen e aislado del ex e io . Son cons uidos Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 21 especí icamen e pa a un espécimen conc e o. Suelen se de columnas, eac o es planos y eac o es ubula es. Figu a 4: Bio eac o de columnas (Izquie da), bio eac o plano (cen o) y bio eac o ubula (de echa) 2.3. Pu i icación de biogás median e algas-bac e ias En nues o caso, end emos un o obio eac o abie o ipo aceway a escala de labo a o io donde end emos un cul i o de algas y bac e ias. Las algas necesi an ene gía sola pa a consumi 𝐶𝑂2 del biogás median e la o osín esis p oduciendo a su ez 𝑂2. Es e oxígeno gene ado, se á usado pos e io men e po las bac e ias oxidan es de azu e pa a oxida 𝐻2𝑆 a sul a os. Median e el cul i o de bac e ias oxidan es de azu e alcalino y mic oalgas con al a ole ancia al pH, mejo a el anspo e de los gases ácidos 𝐻2𝑆 y 𝐶𝑂2 desde el biogás has a el caldo de cul i o. De es e modo se pe mi e una pu i icación más e ec i a del biogás. En la Figu a 5 se mues a un esquema de es e p oceso [8]. Figu a 5: Esquema de pu i icación median e algas-bac e ias Además, es necesa io indica que es posible usa aguas esiduales pa a ap o echa sus nu ien es que ayuden al c ecimien o de las algas-bac e ias. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 22 Es o omen a a la acumulación de biomasa que se puede ap o echa pa a o as aplicaciones [9]. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 29 • 33: En ada de gas de mues a (máx. 20 mba ). Comp ession i ing 6 mm. En nues o sis ema de pu i icación solo end emos un lujo de gas po lo que usa emos solo una en ada. El equipo mide el con enido de 𝐶𝑂2, 𝐶𝐻4, 𝑂2 y 𝐻2𝑆 del lujo de biogás y pa a cada uno gene a una señal de 4-20mA que puede se ansmi ido median e señales analógicas ía se ie o median e un cable RS-232 bajo el p o ocolo H- bus ( e en anexo). Pa a el p esen e p oyec o, se ha elegido hace uso de las señales analógicas 4-20mA pa a la adquisición de medidas. Además, es necesa io que el equipo sea calib ado pe iódicamen e con gases de calib ación. La consigna pa a su calib ación es la siguien e: • Bo ella de gas de calib ación ecomendado: 𝐶𝐻4 con un máximo de 25 ppm de 𝐻2𝑆. • Tiempo de calib ación: 10 min. • In e alo de calib ación 3-6 meses. • Consumo de gas: Ap ox. 5 li os po calib ación. El equipo cuen a con un so wa e que pe mi e con igu a los pa áme os de medida (Figu a 13) y los pa áme os de calib ación (Figu a 14). Figu a 13: Ven ana de con igu ación de ciclos de medidas Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 30 Figu a 14: Ven ana de con igu ación de calib ación Po de ec o, el analizado de gases iene una ecuencia de mues eo de dos ho as debido a con igu aciones p opias de áb ica. Es e pa áme o end á mucha in luencia pa a el diseño e implemen ación del sis ema de con ol. Po úl imo, en la pa e on al del equipo hay un display que indica á el es ado del analizado y pe mi i á accede a algunos con oles como se mues a en la Figu a 15. Figu a 15: Display de es ado y con ol del analizado Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 31 3.2.6. Bomba Pe is ál ica Disponemos de una bomba pe is ál ica modelo D-25V plus de la casa DINKO como se mues a en la Figu a 16. Figu a 16: Bomba pe is ál ica modelo D-25V plus El panel on al de es a bomba se mues a en la Figu a 17. Figu a 17: Esquema del panel on al de la bomba pe is ál ica El panel on al cuen a con un lec o digi al (A) en % de las e oluciones, dos bo ones pa a cambia el sen ido del gi o (1 y 2), un bo ón pa a gi a al máximo (3), un bo ón de inicio/pa ada (4), dos bo ones pa a disminui o aumen a las e oluciones (5 y 6) un in e up o pa a la p og amación (13), el cabezal Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 32 pe is ál ico (B) con los conec o es pa a los ubos de ca ga y desca ga del luido (C y D). Es e cabezal desmon able pe mi e sus i ui los ubos po desgas e o man enimien o. El panel pos e io de es a bomba se mues a en la Figu a 18. Figu a 18: Esquema del panel pos e io de la bomba pe is ál ica El panel pos e io cuen a con un in e up o gene al (7), un po a- usibles (8), oma pa a la alimen ación, En ada de señal analógica 0-10V (10), un en ilado (11) y una en ada pa a pedal (12). Nues o in e és sob e es a bomba se cen a en la en ada de señal analógica ya que nos pe mi e con ola la bomba median e una señal ex e na que se á comandada po el con olado . También es necesa io, elegi adecuadamen e el diáme o de ubo que a i ins alado en el cabezal ya que la bomba no indica el lujo en mL/min, si no en % de la po encia de la bomba. Ac ualmen e disponemos de dos ipos de ube ías de las cuales ex aemos la elación % - mL/min. Se ha p obado algunos alo es de po encia de la bomba pa a ob ene la elación de caudal en mL/min. Pa a nues o sis ema disponemos dos ubos de di e en es diáme os que nos p opo ciona án 0,7 mL/min y 2,8 mL/min po cada % po encia de la bomba. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 33 3.2.7. Con olado de lujo másico El con olado de lujo másico modelo GFC 57 de la casa Aalbo g se mues a en la Figu a 19. Figu a 19: Con olado de lujo másico. Es e disposi i o nos a a pe mi i medi el lujo de biogás que a a en a a la columna de abso ción has a un máximo de 200 mL/min con una p ecisión de un 1.5% del span. Dispone de un display on al que nos mos a á el lujo en un ins an e de iempo. Las medidas de lujo de gas que se pueden en ia median e una señal de salida 4-20 mA ó 0-5 V. A su ez, es e disposi i o se puede comanda de o ma emo a. El esquema de conexiones se mues a en la Figu a 20. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 34 Figu a 20: Esquema de conexiones eléc icas del Con olado de lujo másico En nues o caso, pa a egis a el lujo medido usa emos pines elacionados con la salida de da os y pa a en ia señales de con ol de lujo usa emos los pines elacionados con señales de en ada. 3.2.8. Con olado de plan a El con olado de la plan a es un FPGA modelo myRIO-1900 de la casa Na ional Ins umen s como se mues a en la Figu a 21. Figu a 21: FPGA myRIO - 1900 Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 35 Es e disposi i o po á il de en adas/salidas econ igu ables (RIO) se usa habi ualmen e pa a diseña sis emas de con ol, obó ica y meca ónica a ni el educa i o. El myRIO 1900 es á con o mado po dos bloques de ha dwa e incluidos en una a je a in eg ada Xilinx Zynq-7010. Po un lado, enemos un bloque p ocesado que sopo a á unciones de memo ia, lógica de p og ama, conexión Wi eless, comunicación con el PC y leds de es ado. Po o o lado, enemos el bloque FPGA, que sopo a á las en adas analógicas/digi ales, las salidas analógicas/digi ales además de en ada/salida de audio y un acele óme o. El diag ama de bloques de ha dwa e se mues a en la Figu a 22. Figu a 22: Diag ama de bloques de ha dwa e de myRIO-1900 Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 36 Es e disposi i o cuen a con es bloques de pines de conexiones. Los dos p ime os bloques se ag upan en conec o es A y B del pue o de expansión (MXP) y ambos pue os anspo a án conjun os idén icos de señales como se mues a en la Figu a 23. La di e enciación en e el conec o A y el conec o B se ha á median e so wa e como se e á más adelan e. Figu a 23: Señales p ima ias/secunda ias en los conec o es A y B MPX Es os conec o es nos se án muy ú iles pa a conec a las señales de en ada de con ol del sis ema. En la Tabla 4, se mues a la desc ipción de las señales de los conec o es A y B de expansión. Signal Name Re e ence Di ec ion Desc ip ion +5 V DGND Ou pu +5 V powe ou pu AIO <0…3> AGND Inpu 0-5 V, e e enced, single-ended analog inpu channels AO <0..1> AGND Ou pu 0-5 V, e e enced, single-ended analog ou pu . AGND N/A N/A Re e ence o he analog inpu and ou pu . +3.3 V DGND Ou pu +3.3 V powe ou pu DIO <0..15> DGND Inpu o Ou pu Gene al-pu pose digi al lines wi h 3.3 V ou pu , 3.3 V / 5 V V-compa ible inpu . UART.RX DGND Inpu UART ecei e inpu . UART lines a e elec ically iden ical o DIO lines UART.TX DGND Ou pu UART ansmi ou pu . UART lines a e elec ically iden ical o DIO lines DGND N/A N/A Re e ence o digi al lines and +5 V and +3.3 V Tabla 4: Desc ipción de las señales de los conec o es A y B MXP. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 37 El e ce bloque de pines de conexiones ag upa las señales del conec o C del pue o del sis ema Mini (MSP) como se mues a en la Figu a 24. Figu a 24: Señales del conec o C MPS. Es e pue o es á conec adas las señales analógicas con oladas de nues o sis ema. En la Tabla 5, se mues a la desc ipción de las señales en el conec o C MSP. Signal Name Re e ence Di ec ion Desc ip ion +15 V / -15 V AGND Ou pu +15 V / -15 V powe ou pu AIO+ / AIO-; AI1+ / AI1- AGND Inpu ±10 V, di e en ial analog inpu channels AO <0..1> AGND Ou pu ±10 V, e e enced, single-ended analog ou pu channels AGND N/A N/A Re e ence o he analog inpu and ou pu and +15 V / -15 V powe ou pu +5V DGND Ou pu +5 V powe ou pu DIO <0..7> DGND Inpu o Ou pu Gene al-pu pose digi al lines wi h 3.3 V ou pu , 3.3 V / 5 V V-compa ible inpu . DGND N/A N/A Re e ence o digi al lines and +5 V powe ou pu Tabla 5: Desc ipción de las señales del conec o C MSP. Canales analógicos: Las en adas y salidas analógicas se encuen an epa idas en los conec o es A, B y C. • En adas analógicas Los conec o es A y B ienen cua o canales analógicas (AI0, AI1, AI2 y AI3) que se usan pa a medi señales de 0-5V. El conec o C iene dos canales de al a impedancia (AI0 y AI1) pa a medi señales de 0–10V. Todos es os canales se mul iplexan a un único con e ido analógico-digi al que mues ea odas a la ez. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 38 Figu a 25: Esquema de canales de en ada analógicas de myRIO • Salida analógica: Los conec o es A y B ienen dos canales de salida analógica po conec o (AO0 Y AO1) y se u ilizan pa a gene a señales de 0-5V. El conec o C iene dos canales (AO0 y AO1) y se u ilizan pa a gene a señales de 0-10V. Cada canal iene asignado un con e ido digi al-analógico y odos pueden ac ualiza se simul áneamen e. Figu a 26: Esquema de canales de salida analógicas de myRIO Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 45 4.3. Esquema de conexiones Como comen ábamos en la sección an e io , en el PC de sob emesa es a á ins alado el so wa e del con olado que gobe na á odo el sis ema. Todos los disposi i os es a án conec ados al con olado y a su ez es e es a á conec ado al PC. El esquema de conexiones se mues a en la Figu a 31. Figu a 31: Esquema de conexiones de los disposi i os eléc icos 4.3.1. Conexión del analizado de gases El manual del analizado de gases INCA nos indica que el módulo con los pines que nos se i á pa a lee las señales de la composición del biogás se encuen a en el in e io del disposi i o. Los cua o pines con señales analógicas de 4~20 mA se mues an en la Figu a 32. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 46 Figu a 32: Pines de conexión analógica del analizado de gases En la abla, se mues a la elación de los pines con las señales. Pin Func ion Colo Signal 1 Analog ou pu 1 – signal/signal 4-20 mA Red CO2 + - 1 GND Yellow CO2 - 2 Analog ou pu 2 – signal/signal 4-20 mA B own CH4 + - 2 GND G een CH4 - 3 Analog ou pu 3 – signal/signal 4-20 mA Whi e H2S + - 3 GND Black H2S - 4 Analog ou pu 4 – signal/signal 4-20 mA Blue O2 + - 4 GND O ange O2 - Tabla 8: Co espondencia en e pines y señales del analizado de gases Ya que el analizado de gases ansmi e señales de 4-20 mA y el con olado solo iene en adas que miden ensión, es necesa io implemen a un ci cui o de acondicionamien o que es capaz ans o ma las señales de 4~20 mA a 0~5 V. Cada una de las cua o señales end á un ci cui o independien e. Las ca ac e ís icas de es e ci cui o se pueden encon a en los anexos. Las conexiones desde el analizado de gases al con olado , se desc ibi án más adelan e. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 47 4.3.2. Bomba pe is ál ica La bomba pe is ál ica solo dispone una conexión de 0-10 V pa a pode con ola lo de o ma emo a. Figu a 33: Pines de conexión analógica de la bomba pe is ál ica Pin Func ion Colo Signal + En ada analógica 0 – 10 V Red Bomba+ - GND Black Bomba- Tabla 9: Co espondencia de en e pines de la bomba pe is ál ica Es a señal es a á conec ada di ec amen e a uno de las señales de salida analógica del con olado pa a pode ealiza el con ol emo o. 4.3.3. Con olado de lujo másico Es e disposi i o dispone de una conexión ipo RS232 como se mues a en la igu a 32. Figu a 34: Con olado de lujo másico con la conexión RS232 Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 48 En la igu a 20 en el apa ado 3.2.7 podemos ap ecia el esquema de pines del con olado de lujo másico. La elación de conexión de pines se mues a en la siguien e abla. Pin Desc ip ion Pin Desc ip ion 1 & 2 0 – 5 Vdc ou pu 5 & 7 +12 Vdc powe supply 3 & 4 Pu ge 8 & 10 0 – 5 Vdc o 4 – 20 mA emo e se poi 3 & 12 Val e o con ol 9 & 14 4-20 mA ou pu 5 & 13 Auxilia y + 12 Vdc 10 & 11 +5 Vdc con ol sou ce Tabla 10: Co espondencia de en e pines del con olado de lujo másico En nues o caso, la señal de salida se co esponde con los pines 1-2, pa a egis a el lujo, y la señal de en ada se co esponde con los pines 8-10 pa a en ia señales de con ol de lujo. 4.3.4. Con olado myRio 1900 Como se io en el apa ado 3.2.8, el con olado de plan a dispone de es bloques de conexiones (o conec o es) A, B y C. Figu a 35: Pines de conexión: Supe io A y B; In e io C Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 49 Las señales del analizado de gases, de la bomba pe is ál ica y del con olado de lujo másico conec ados al con olado se puede mues a en la siguien e abla: Disposi i o Conec o de con olado Pin o canal Nomb e de señal Tipo de señal Desc ipción Analizado de gases A 9 CO2 En ada Señal de lec u a de CO2 A 7 CH4 En ada Señal de lec u a de CH4 A 5 H2S En ada Señal de lec u a de H2S A 3 O2 En ada Señal de lec u a de O2 A 6 GND - GND pa a las señales de gas Con olado de lujo másico B 7 CFM_in En ada Señal de lec u a del CFM B 4 CFM_ou Salida Señal de se poin B 6 GND - GND pa a las señales del CFM Bomba pe is ál ica C 4 Pump Salida Señal de se poin C 3 GND - GND pa a la bomba Tabla 11. Co espondencia de pines del con olado de plan a Es necesa io con igu a los pines de en ada y de salida del con olado de plan a con el so wa e LabVIEW pa a que pueda de ini y decla a co ec amen e su uncionamien o. Es a con igu ación se mues a a con inuación: Figu a 36: Con igu ación de pines en adas analógicas en LabVIEW pa a el conec o A Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 50 Figu a 37: Con igu ación de pines en adas (a iba) y de salidas (abajo) analógicas en LabVIEW pa a el conec o B Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 51 Figu a 38: Con igu ación de pines de salidas analógicas en LabVIEW pa a el conec o C Con es a con igu ación se p ende usa un conec o exclusi amen e pa a cada disposi i o que engamos conec ado. Todos los da os que el con olado de plan a eciba se puede en ia po WIFI o po USB DEVICE que se mues a a con inuación: Figu a 39: Pue o USB De ice del con olado de plan a Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 52 4.4. So wa e del banco de ensayos El so wa e de con ol del banco de ensayos es á desa ollado bajo LabVIEW myRIO 2014 de Na ional Ins umen s. LabVIEW es una pla a o ma y en o no de desa ollo pa a diseña sis emas, con un lenguaje de p og amación isual g á ico pensado pa a sis emas ha dwa e y so wa e de p uebas, con ol y diseño, simulado o eal y embebido. Debido a que es amos haciendo uso del con olado de plan a myRIO 1900, es necesa io abaja con es e en o no de desa ollo. La unidad p og amación de LabVIEW es á de inido en un iche o con ex ensión “ i” y p esen a dos á eas de abajo. Po un lado, enemos el en o no de In e az de usua io o “F on Pane” donde se in eg a á odos los elemen os necesa ios pa a que el in es igado pueda in e ac ua con el sis ema como, po ejemplo, bo ones, g á icos, ule as, e c. Po o o lado, enemos el en o no de diag amas de bloque o “Block Diag am”, donde se in eg a á el código uen e del sis ema. 4.4.1. A anque de p og ama Al inicia el p og ama, el p og ama nos mos a á la en ana de selección de p oyec os como se mues a en la Figu a 40. En nues o caso, el p oyec o que de desa ollo se llama “HRAP” con ex ensión “l p oj”. Figu a 40: Ven ana de selección de p oyec os de LabVIEW. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 53 T as selecciona y ab i nues o p oyec o, LabVIEW p esen a la en ana de explo ación de p oyec o donde se mues a odos lo elacionado al en o no del p oyec o como disposi i os (PC o con olado ), iche os de código y opciones de con igu ación del p oyec o. Figu a 41: en ana de explo ación de p oyec o. Como se puede obse a , den o de la es uc u a del p oyec o HRAP exis e dos pa es, “My Compu e ” y “myRIO-1900”. Nues o con olado de plan a se co esponde a “myRIO-1900” y es á asociado al IP 192.168.43.233. Es o signi ica que las comunicaciones en e el PC y el p opio con olado se ealizan median e WIFI en la que ambos es án conec ados. El iche o donde es á de inido el in e az de usua io (IHM) y el código p incipal del p og ama se encuen a en “_Main, i”. Los iche os elacionados con unciones del p og ama es án ubicados den o de la ca pe a “Lib a y”. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 54 4.4.2. In e az de Usua io Si hacemos doble clic en el iche o “_Main. i”, se ab i á la siguien e en ana: Figu a 42: In e az de Usua io del p og ama p incipal del con olado de plan a En ella podemos e dis in os elemen os que el in es igado pod á usa pa a in e ac ua con el banco de ensayos y de es a mane a pode con igu a y ealiza las p uebas que necesi e. El in e az de usua io se puede di idi en 6 pa es. Á ea de g á icos: En es a zona se p e ende mos a la e olución empo al de los dis in os pa áme os que se puede moni o iza en el banco de ensayos y que son de in e és pa a el in es igado . Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 61 biogás que cumple con los equisi os de la mayo ía de las egulaciones in e nacionales (≤2.5% y ≤1.0%, espec i amen e). En es e sen ido, un aumen o del lujo de gas educe la ans e encia de masa en e la ase líquida y la ase gaseosa debido al meno iempo de esidencia del gas como a la coalescencia de la bu buja. Po el con a io, un aumen o en la elocidad de lujo del líquido implica una mayo abso ción de gas en la ase líquida debido a la mayo á ea de con ac o. La can idad de oxígeno en el biogás pu i icado end á mucho impac o ya que su p esencia en al as can idades puede esul a explosi o po lo que es impo an e man ene lo a unos ni eles bajos. El sis ema in en a á alcanza la mejo depu ación de biogás a pa i de un con ol basado en eglas median e la a iación del pa áme o L/G. Dicho con ol consis e en un conjun o de alo es de L/G en unción los p incipales con aminan es del biogás, es deci CO2 y O2, en % de ol. Pa a pode desc ibi las eglas, se han de inido las siguien es exp esiones: • _CO2 = Valo de CO2 en % ol. p opo cionado po el analizado de gases. • _O2 = Valo de O2 en % ol. p opo cionado po el analizado de gases. • sp_CO2 = Valo de CO2 en % ol. deseado po el in es igado . Fijado a 2,5% • sp_O2 = alo de O2 en % ol deseado po el in es igado . Fijado a 1% • e_CO2 = _CO2 – sp_CO2 = E o de CO2 • e_O2 = _O2 – sp_CO2 = E o de O2 Las eglas del sis ema de con ol se han decla ado de la siguien e o ma: • Regla 1: Si e_CO2 < 0 y e_O2 < 0, en onces disminuimos el caudal de la bomba pe is ál ica. Las concen aciones de los con aminan es es án po debajo del se poin po lo que se educe el caudal pa a aho a ene gía. • Regla 2: Si e_CO2 < 0 y e_O2 > 0, en onces disminuimos el de la bomba pe is ál ica. La concen ación de O2 es al a po lo que se educe el caudal pa a disminui su concen ación. • Regla 3: Si e_CO2 > 0 y e_O2 < 0, en onces aumen amos el caudal de la bomba pe is ál ica. La can idad de O2 es meno que el se poin Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 62 po lo que aumen a emos el caudal pa a disminui la concen ación de CO2. • Regla 4: Si e_CO2 > 0 y e_O2 > 0, en onces disminuimos el caudal de la bomba pe is ál ica. La concen ación de O2 es al a po lo que se educe el caudal po azones de segu idad, aunque la can idad de CO2 sea al a. Las eglas 2 y 4 se pueden ag upa en una sola egla en el momen o de esc ibi el código de que ige el con ol. Pa a las p uebas en la que se equie a sis ema con olado se ha á uso del modo “au omá ico” donde se ha implemen ado las eglas an e io es. El uso del modo “manual” se e ec ua á pa a los ensayos que se ealicen sin las eglas de con ol y pode compa a los esul ados en e al sis ema con olado. En la Figu a 50 se mues a el diag ama de lujo de la lógica del p og ama. Figu a 50: Diag ama de lujo de la lógica de p og ama del banco de ensayos. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 63 4.5. Respues a escalón del sis ema de con ol del banco de ensayos [13] Con el in de comp oba la e ec i idad y la obus ez del sis ema de con ol, se ha p opues o es ensayos donde end emos pe u baciones en el caudal de biogás: 1. Ensayo 1: Va iación de 4 ho as del caudal de gas de 60 a 150 mL/min y nue amen e a 60 mL/min pa a p oba la espues a del sis ema en el caso a iaciones g andes de caudal de biogás. 2. Ensayo 2: Va iación simila de caudal de gas, pe o con una du ación de 12 ho as pa a ga an iza que el sis ema de con ol pueda man ene el es ado es able. 3. Ensayo 3: Va iación de caudal de gas con inc emen os g aduales de 10 mL/min cada dos ho as de 60 a 120 mL/min en las p ime as 12 ho as y luego disminuciones g aduales a 60 mL/min en las siguien es 12 ho as. Es e pe il se co esponde a una simulación de p oducción eal de biogás. La acción de con ol se e á in luenciada po la capacidad de la bolsa Tedla donde se acumula á el gas que a a medi el analizado de gases ya que es a equie e de un olumen mínimo pa a pode ealiza las medidas. Teniendo en cuen a es o, la ac uación del con ol se ealiza cada ho a pa a los ensayos 1 y 2 mien as que pa a el ensayo 3 se ealiza cada 2 ho as. Pa a el con ol basado en eglas, se ha p opues o el uso de la ube ía 1 pa a la bomba pe is ál ica de al mane a que nos p opo ciona 0,7 mL/min po cada po cen aje de po encia de la bomba. Dichos alo es se esumen en la siguien e abla: Regla e_O2 e_CO2 Po encia de bomba (%) Caudal de bomba (mL/min) Regla 1 <= 1 [ -2,5 ; -1 ] -7,5 -1,8 ( -1 ; -0,5 ] -5 -3,6 ( -0,5 ; 0 ] -2,5 -5,4 Regla 3 ( 0 ; 0,5 ] 15 10,7 ( 0,5 ; 1 ] 20 14,3 ( 1 ; 5 ] 35 17,9 ( 5 ; 10 ] 30 21,5 > 10 40 28,6 Reglas 2 y 4 >1 [ 0 ; 0,5 ] -15 -10,7 ( 0,5 ; 1 ] -20 -14,3 ( 1 ; 5 ] -25 -17,9 >5 -30 -21,5 Tabla 12: Valo es de caudal de la bomba pe is ál ica pa a la ube ía 1. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 64 Todos los ensayos se ealiza án sin con ol pa a pode compa a los esul ados del sis ema con el con ol basado en eglas. Los ensayos sin con ol se implemen a án con un caudal cons an e de 29 mL/min mien as que los ensayos con con ol, el caudal inicial se á de 29 mL/min. Los ensayos se han ealizado a empe a u a ambien e (20ºC), con pH igual a 10 y el índice de concen ación de ca bono ino gánico en e 2500 y 3000 mg/L. 4.5.1. Resul ados Ensayo 1 Los esul ados del ensayo 1 se mues an a con inuación: E olución empo al de CO2 Figu a 51: E olución empo al de CO2 sin con ol s con con ol basado en eglas pa a el ensayo 1 En la e olución empo al de CO2, pa a el sis ema sin con ol, obse amos lo siguien e: El escalón de 60 a 150 mL/min de gas (cu a “G” en Figu a 51) iene un g an impac o ya que la concen ación de CO2 (cu a “CO2 sin con ol” en Figu a 51) aumen a has a un máximo de 10,0% en el p ime escalón y 10,7% en el segundo escalón En los caudales de gas de 60 mL/min ob enemos un L/G de 0,5 y en caudales de 150 mL/min se educe de 0,2. Es a educción impac a nega i amen e en la ans e encia de CO2 y H2S del gas al líquido debido a la 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 2 4 6 8 10 12 L y G (ml/min) CO2 (%) Time (h) CO2 sin con ol CO2 con con ol CO2 se poin L sin con ol L con con ol G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 65 acidi icación ( educción de pH) del líquido de mic oalgas y po la p opia sa u ación de concen ación de CO2 y H2S ya que el líquido eci cula ( e Figu a 6). En la e olución empo al de CO2, pa a el sis ema con con ol, obse amos lo siguien e: El p ime escalón de 60 a 150 mL/min de gas (cu a “G” en Figu a 51) iene un impac o meno que en el sis ema sin con ol ya que la concen ación de CO2 (cu a “CO2 con con ol” en Figu a 51) a aumen ando has a un máximo de 5,4%. Mien as es o ocu e, el caudal de líquido (cu a “L con con ol” en Figu a 51) a aumen ando has a consegui una concen ación de CO2 meno al se poin ( egla 3) después de dos acciones de con ol. En el segundo escalón, la concen ación de CO2 aumen a y el sis ema consigue que la concen ación se man enga en alo es meno es al se poin (cu a CO2 se poin en Figu a 51). Mien as an o, el caudal de L a disminuyendo ya que nos encon amos an e alo es in e io es al se poin de CO2 y de O2 (cu a “O2 se poin ” Figu a 51) ( egla 1). Du an e odo el expe imen o, se ha egis ado un L/G máximo de 1,28, co espondien e a un caudal de 77 mL/min de líquido (cu a “L con ol” en Figu a 51) y 60 mL/min de gas lo que se aduce en un aumen o conside ado en los es ue zos de con ol pa a disminui la concen ación de CO2. La e olución comple a de L/G se puede obse a en la Figu a 52. Figu a 52: E olución empo al de L/G en el sis ema con con ol pa a el ensayo 1 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 l Y G (ml/min) L/G Time (H) L/G L con con ol G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 66 E olución empo al de H2S Pa a el sis ema sin con ol, se obse a que la concen ación de H2S (cu a “H2S sin con ol” en Figu a 53) iene un compo amien o simila que en el caso de CO2 sin con ol con un máximo de 393 ppm en el p ime sal o y 414 ppm en el segundo sal o. Pa a el sis ema con con ol, se egis an alo es máximos de 8 ppm de H2S (cu a “H2S con con ol” en Figu a 53) en el p ime escalón y luego se educe es a can idad a 0 ppm. De es e modo, se puede comp oba que la educción de concen aciones de H2S es mucho más e ec i a que en el CO2 Figu a 53: E olución empo al de H2S sin con ol s con con ol basado en eglas pa a el ensayo 1 E olución empo al de O2 En el caso de la e olución de la concen ación de O2, siemp e se man iene po debajo del se poin deseado (1%) an o pa a el sis ema sin con ol como en con con ol. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 L y G (ml/min) H2S (ppm) Time (h) H2S Sin con ol H2S con con ol L sin con ol L con con ol Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 67 Figu a 54: E olución empo al de O2 sin con ol s con con ol basado en eglas pa a el ensayo 1 E olución empo al de CH4 Figu a 55: E olución empo al de CH4 sin con ol s con con ol basado en eglas pa a el ensayo 1 Pa a el sis ema sin con ol, en el p ime sal o, enemos una concen ación mínima de CH4 (cu a “CH4 sin con ol” en Figu a 55) de 89,1 % mien as que en el segundo sal o enemos un mínimo de 88,4%. La calidad de biome ano iene una endencia hacia abajo con cada sal o debido al impac o que iene la educción de pH en el líquido. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 L y G (ml/min) O2 (%) Time (h) O2 sin con ol O2 con con ol O2 se poin L sin con ol L con con ol G 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 86 88 90 92 94 96 98 l Y G (ml/min) CH4 (%) Time (H) CH4 Sin con ol CH4 con con ol L sin con ol L con con ol Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 68 Pa a el sis ema con con ol, en el p ime sal o ob enemos una concen ación mínima de CH4 (cu a “CH4 con con ol” en Figu a 55) mínimo de 92,6% mien as que en el segundo sal o ob enemos una concen ación mayo es de 95%. La endencia a la mejo a en pu i icación del biogás se e eno memen e impac ado con la in oducción del con ol basado en eglas. Con es e ensayo se demues a una buena espues a del sis ema del con ol en e a a iaciones b uscas del caudal de gas. 4.5.2. Resul ados Ensayo 2 Los esul ados del ensayo 2 se mues an a con inuación: E olución empo al de CO2 Figu a 56: E olución empo al de CO2 sin con ol s con con ol basado en eglas pa a el ensayo 2 En la e olución empo al de CO2, pa a el sis ema sin con ol, obse amos lo siguien e: El escalón de 60 a 150 mL/min de gas iene un g an impac o ya que la concen ación de gas (cu a “CO2 sin con ol” en Figu a 56) aumen a has a 12,5% en el p ime escalón y 13,2% en el segundo escalón. En el p ime escalón, la concen ación de CO2 (cu a “CO2 con con ol” en Figu a 56) se man iene casi cons an e después de 4~5 ho as de habe se ealizado el sal o. En el segundo escalón la concen ación de CO2 iene una baja endencia a aumen a . 010 20 30 40 50 -15 5 25 45 65 85 105 125 145 165 0 2 4 6 8 10 12 14 L y G (ml/min) CO2 (%) Time (h) CO2 sin con ol CO2 con con ol CO2 se poin L sin con ol L con con ol G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 69 Pa a el sis ema con con ol, obse amos lo siguien e: En el p ime escalón de 60 a 150 mL/min, la concen ación de CO2 (cu a “CO2 con con ol” en Figu a 56) aumen a has a un máximo de 4,7%. Mien as es o ocu e, el caudal de líquido (cu a “L con con ol“ en Figu a 56) a aumen ando has a que, después de dos acciones de con ol, la concen ación de CO2 empieza a educi se ( egla 3). Es necesa io o as dos acciones de con ol adicionales pa a pode educi la concen ación po debajo del se poin y man ene lo ( egla 1). En el segundo escalón, ocu e algo simila con el p ime escalón a di e encia que se a da 3 acciones de con ol en empeza a educi la concen ación de CO2 y una acción de con ol más en educi dicha concen ación po debajo del alo del se poin ( egla 3) y man ene lo ( egla 1). Los angos de L/G pa a es é es se pa ecen bas an e a los que se han obse ado en el es 1. En ambos escalones de 150mL/min, se ha egis ado un L/G máximo de 0,51, con L igual a 76,04 mL/min. En el p ime pe iodo donde G se educe a 60 mL/min, se ha egis ado un L/G de 1,06 mien as que, en el segundo pe iodo, un L/G de 1,24. La e olución comple a de L/G se puede obse a en la Figu a 57. Figu a 57: E olución empo al de L/G en el sis ema con con ol pa a el ensayo 2 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 L y G (ml/min) CH4 (%) Time (h) L/G L con con ol G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 70 E olución empo al de H2S Figu a 58: E olución empo al de H2S sin con ol s con con ol basado en eglas pa a el ensayo 2 En el caso del sis ema sin con ol, enemos una can idad máxima de H2S (cu a “H2S sin con ol” en Figu a 58) de 150 ppm pa a el p ime escalón y 204 ppm pa a el segundo escalón. Es os alo es son más bajos que en el p ime ensayo. La educción de H2S se pod ía debe a o os ac o es como el aumen o del oxígeno disuel o en el líquido de cul i o lo que p omo e ía su consumo po pa e de las bac e ias cuando el líquido uel e a eci cula a la columna de abso ción. En el caso del sis ema con con ol, la concen ación de H2S (cu a “H2S con con ol” en Figu a 58) se alcanza un máximo de 111 ppm en el p ime escalón y 120 ppm. Después de los dos picos, se ob iene una buena limpieza de H2S as la ac uación de con ol. E olución empo al de O2 Al igual que en el es 1, la can idad de O2 se man iene po debajo del se poin an o pa a el sis ema sin con ol como con con ol. 010 20 30 40 50 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 50 100 150 200 250 L y G (ml/min) H2S (ppm) Time (h) H2S sin con ol H2S con con ol L sin con con ol L con con ol Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 77 Pa a odos los ensayos de alidación, la a iación de caudal de gas se ealiza á como el ensayo 3, es deci , a iaciones de caudal gas con inc emen os g aduales de 10 mL/min cada dos ho as de 60 a 120 mL/min en las p ime as 12 ho as y luego disminuciones g aduales a 60 mL/min en las siguien es 12 ho as. 4.6.1. Ensayos de alidación con dis in as concen aciones de ca bono ino gánico (IC) La concen ación de ca bono ino gánico, o alcalinidad, en el líquido de cul i o es un pa áme o cla e en la eliminación de CO2 y H2S en los sis emas de mic oalgas bac e ias. Una al a alcalinidad da como esul ado una al a capacidad ampón, es deci , la capacidad que iene un medio amo igua los cambios de pH. Debido a la ans e encia de CO2 y H2S a medio acuoso, el pH iende a baja (más ácido) y con un IC adecuado, podemos amo igua es e e ec o. Aguas esiduales p o enien es del sec o ag oindus ial [14] pueden se usado pa a alimen a el HRAP y consegui aumen a el IC, ya que con iene al as concen aciones de ca bono indus ial p óximo s a 1500 mg/L. Sin emba go, la p opia llu ia o la al a de adición de ca bono ino gánico a nues o sis ema puede ocasiona una educción de la concen ación de IC a 500 mg/L o incluso hace uso de aguas esiduales u banas con IC a 100 mg/L que se ía la al e na i a bas an e común. En es os casos, pod ía ocu i una disminución en la e iciencia de educción de CO2 y H2S del biome ano. Po ello, se ealiza á la alidación bajo dis in as condiciones de alcalinidad. E olución empo al de CO2 La e olución empo al de CO2, pa a IC 1500, IC 500 y IC 100 con pH 10, se mues a a con inuación: Pa a el sis ema sin con ol, se obse a cla amen e que la abso ción de CO2 disminuye en cuan o disminuye el ca bono ino gánico del líquido de cul i o. Se ha egis ado máximas de concen ación de CO2 de 13,4, 18,8 y 19,6% pa a IC 1500 (cu a “CO2 sin con ol pa a IC 1500” en Figu a 66), IC 500 (cu a “CO2 sin con ol pa a IC 500” en Figu a 66) y IC 500 (cu a “CO2 sin con ol pa a IC 100” en Figu a 66) espec i amen e. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 78 Figu a 66: E olución empo al de CO2 pa a ensayos de alidación con dis in as concen aciones de ca bono ino gánico pa a el sis ema sin con ol Figu a 67: E olución empo al de CO2 pa a ensayos de alidación con dis in as concen aciones de ca bono ino gánico pa a el sis ema con con ol En el sis ema con olado, el ensayo pa a IC 1500 mues a que exis en es picos de concen ación de CO2 (cu a “CO2 con con ol pa a IC 1500” en Figu a 67), una de 3,8, 3,7 y 2,8. Las concen aciones se educen po debajo del se poin después de una o dos acciones de con ol. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 5 10 15 20 25 010 20 30 40 50 60 G (ml/min) CO2 (%) Time (h) CO2 sin con ol pa a IC 1500 CO2 sin con ol pa a IC 500 CO2 sin con ol pa a IC 100 CO2 se poin G 0 20 40 60 80 100 120 140 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 010 20 30 40 50 60 G (ml/min) CO2 (%) Time (h) CO2 con con ol pa a IC 1500 CO2 con con ol pa a IC 500 CO2 con con ol pa a IC 100 CO2 se poin G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 79 Sin emba go, los picos de concen ación son mayo es pa a el ensayo de IC 500 (cu a “CO2 con con ol pa a IC 500” en Figu a 67) con alo es 5,2; 4,2; 3,3 y 4,0%. Las concen aciones se educen po debajo del se poin después de una o dos acciones de con ol. Pa a el ensayo de IC 100, se egis an los picos máximos de concen aciones de CO2 (cu a “CO2 con con ol pa a IC 100” en Figu a 67), con alo es 8,2; 3,1; 5,1 y 3,3%. Las concen aciones se educen después de dos o es acciones de con ol. E olución empo al de H2S Figu a 68: E olución empo al de H2S pa a ensayos de alidación con dis in as concen aciones de ca bono ino gánico pa a el sis ema sin con ol Pa a el sis ema sin con ol, se obse a el mismo pe il que pa a el CO2. Pa a el ensayo de IC 1500, la concen ación de H2S (cu a “H2S sin con ol pa a IC 1500” en Figu a 68) lle a a alo es máximos de 536 y 530 ppm. Pa a el ensayo de IC 500, la concen ación de H2S (cu a “H2S sin con ol pa a IC 500” en Figu a 68) lle a a alo es máximos de 1440 y 1318 ppm. Finalmen e, pa a el ensayo de IC 100, la concen ación de H2S (cu a “H2S sin con ol pa a IC 100” en Figu a 68) lle a a alo es máximos de 2096 y 1984 ppm. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 500 1000 1500 2000 2500 010 20 30 40 50 60 G (ml/min) H2S (%) Time (h) H2S sin con ol pa a IC 1500 H2S sin con ol pa a IC 500 H2S sin con ol pa a IC 100 G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 80 Figu a 69: E olución empo al de H2S pa a ensayos de alidación con dis in as concen aciones de ca bono ino gánico pa a el sis ema con con ol Pa a el sis ema con con ol, se obse a una mejo a sus ancial en la abso ción de H2S. Pa a el ensayo de IC 1500, la concen ación de H2S (cu a “H2S con con ol pa a IC 1500” en Figu a 69) p ác icamen e se e educida en su o alidad. Pa a el ensayo de IC 500, la concen ación de H2S (cu a “H2S con con ol pa a IC 500” en Figu a 69) lle a a alo es máximos de 181, 150 y 174 ppm. Finalmen e, pa a el ensayo de IC 100, la concen ación de H2S (cu a “H2S con con ol pa a IC 100” en Figu a 69) lle a a alo es máximos de 2096 y 1984 ppm. E olución empo al de O2 Tan o pa a el sis ema sin con ol como pa a el sis ema con con ol se egis an concen aciones de CO2 po debajo del se poin . La endencia en la concen ación de O2 pa a el caso de IC 1500 es más baja que en los ensayos de IC 500 e IC 100 en el caso de los sis emas con olados. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 400 500 600 010 20 30 40 50 60 G (ml/min) H2S (%) Time (h) H2S con con ol pa a IC 1500 H2S con con ol pa a IC 500 H2S con con ol pa a IC 100 G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 81 Figu a 70: E olución empo al de O2 pa a ensayos de alidación con dis in as concen aciones de ca bono ino gánico pa a el sis ema sin con ol Figu a 71: E olución empo al de O2 pa a ensayos de alidación con dis in as concen aciones de ca bono ino gánico pa a el sis ema con con ol 0 20 40 60 80 100 120 140 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 010 20 30 40 50 60 G (ml/min) O2 (%) Time (h) O2 sin con ol pa a IC 1500 O2 sin con ol pa a IC 500 O2 sin con ol pa a IC 100 O2 se poin G 0 20 40 60 80 100 120 140 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 010 20 30 40 50 60 G (ml/min) O2 (%) Time (h) O2 con con ol pa a IC 1500 O2 con con ol pa a IC 500 O2 con con ol pa a IC 100 O2 se poin G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 82 4.6.2. Ensayos de alidación con dis in os alo es de pH El pH iene una g an in luencia en la eliminación de CO2 y H2S debido al impac o en la solubilidad de los gases con alo es de pH al os. Las condiciones más op imas de abso ción de CO2 y H2S se ealiza pa a pa a una alcalinidad de 1500 mg/L en la que se espe a un pH al o (ap oximadamen e 10 pH). Se ha is o en ensayos an e io es que la gos pe iodos de abso ción de CO2 y H2S lle a a una acidi icación del medio líquido, aunque se enga una alcalinidad inicial óp ima. Pa a in es iga los e ec os del pH se ha p opues o la alidación del sis ema con pH 10 y pH 8,6. E olución empo al de CO2 Figu a 72: E olución empo al de CO2 pa a ensayos de con dis in as concen aciones de ca bono ino gánico pa a el sis ema con con ol Pa a el ensayo sin con ol se obse a que la abso ción de CO2 es mucho más baja pa a pH 10 que pa a pH 8,6. Pa a pH 10 se egis a máximas concen aciones de 21,9 y 20,6% de CO2 mien as que pa a pH 8,6, máximas de 12,4 y 13,4 % de CO2. Sin emba go, en ninguno de los dos casos se consigue baja del se poin , después de inicia se la a iación de caudal de gas. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 5 10 15 20 25 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 G (ml/min) CO2 (%) Time (h) CO2 sin con ol pa a pH 10 CO2 sin con ol pa a pH 8,6 CO2 se poin G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 83 Figu a 73: E olución empo al de CO2 pa a ensayos de con dis in os alo es de pH pa a el sis ema sin con ol Pa a los ensayos con con ol, pa a pH 10 se consigue educi la concen ación de CO2 po debajo del se poin . Se obse an 3 picos ca ac e ís icos de ensayos an e io es. Sin emba go, pa a los ensayos a pH 8,6, pese a los es ue zos de con ol, no se consigue educi la can idad de CO2 po debajo del se poin . Figu a 74: Es ue zos de con ol pa a pH 10 y pH 8,6 0 20 40 60 80 100 120 140 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 G (ml/min) CO2 (%) Time (h) CO2 con con ol pa a pH 10 CO2 con con ol pa a pH 8,6 CO2 se poin G 0 20 40 60 80 100 120 140 0 50 100 150 200 250 04812 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 G (ml/min) L (mL/min) Time (h) L con con ol pa a pH 8,6 L con con ol pa a pH 10 G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 84 Pa a pH 10, se obse a que el es ue zo de con ol hace que aumen e el caudal con el in de disminui el pH po debajo del se poin ( egla 3) cuando es o se ha conseguido, se man iene el alo del caudal según la egla 1 de la Tabla 13 (Si e_CO2 > -0,5 y e_CO2 < 0 en onces caudal es igual a ce o). En el caso de pH 8,6, el es ue zo de con ol hace que el aumen e el ni el de caudal de líquido pa a in en a disminui la concen ación de CO2 po debajo del se poin . Sin emba go, aunque la concen ación de CO2 no disminuye, el es ue zo de con ol hace que el caudal de la bomba empiece a disminui . Es o se debe a que la concen ación de O2 empieza a subi po encima del se poin , según la egla.2 y 4. Es o es bas an e c í ico po que es necesa io disminui dicha concen ación pa a e i a explosiones po el exceso de O2. E olución empo al de H2S Figu a 75: E olución empo al de H2S pa a ensayos de con dis in os alo es de pH pa a el sis ema sin con ol La e olución del H2S pa a el sis ema sin con ol como el sis ema con olado, ienen el mismo compo amien o que la e olución del CO2. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 L y G (ml/min) H2S (ppm) Time (h) pH 8,6 - IC 1500 H2S sin con ol pa a pH 10 H2S sin con ol pa a pH 8,6 G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 85 Figu a 76 E olución empo al de H2S pa a ensayos de con dis in os alo es de pH pa a el sis ema con con ol En el caso de pH 10 se obse a que el es ue zo de con ol log a educi bas an e la concen ación de H2S en compa ación del ensayo a pH 8,6. En ambos casos, la concen ación se educe a p ác icamen e ce o anscu ido un cie o iempo después de habe empezado los es ue zos de con ol. E olución empo al de O2 Pa a el sis ema sin con ol, se obse a que la can idad O2 an o pa a el sis ema sin con ol como el sis ema con olado es án po debajo del se poin . Cabe des aca que la concen ación de O2 en pH 10 es más baja que en pH 8,6. Pa a el sis ema con olado, en el caso de pH 10, se obse a que la can idad de O2 se man iene po debajo del se poin . Sin emba go, pa a el caso pH 8,6, la concen ación de O2 aumen a po encima del se poin cuando se llega al 120 mL/min de caudal de gas. Como se io, los es ue zos de con ol obligan a disminui la can idad caudal de O2 pa a in en a que su concen ación disminuya has a queda po debajo del se poin . Es e p oceso se epi e po segunda ez. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 50 100 150 200 250 04812 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 L y G (ml/min) H2S (ppm) Time (h) H2S con con ol pa a pH 10 H2S con con ol pa a pH 8,6 G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 86 Figu a 77: E olución empo al de O2 pa a ensayos de con dis in os alo es de pH pa a el sis ema sin con ol Figu a 78: E olución empo al de O2 pa a ensayos de con dis in os alo es de pH pa a el sis ema con con ol Bajo las condiciones de pH 10 con concen ación de ca bono ino gánico op imas, es deci 1500 mg/L, no se ha cumplido el obje i o de educi la concen ación po debajo del se poin del CO2 y del O2. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 04812 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 G (ml/min) O2 (%) Time (h) C2 sin con ol pa a pH 10 C2 sin con ol pa a pH 8,6 O2 se poin G 0 20 40 60 80 100 120 140 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 04812 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 L y G (ml/min) O2 (%) Time (h) O2 con con ol pa a pH 10 O2 con con ol pa a pH 8,6 O2 se poin G Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 93 Es udio económico En es e capí ulo se es udia án los cos es que supone la implemen ación del banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás. Pa a el banco de ensayos se ha adqui ido equipamien o necesa io pa a implemen a su implemen ación. Es e equipamien o se ha desc i o en el apa ado 3.2 y hay que ene en cuen a que algunos de es os elemen os ya es aban p esen es en el momen o de inicia el p oyec o. O e a* de Analizado de Gases INCA Desc ipción P ecio unidad Can idad P ecio inal Analizado de biogás INCA 4001 T100-02 13323,21 € 1 13323,21 € T anspo e 340 € Tabla 14. O e a de Analizado de Gases (*) O e a de PSA Ingenie os O e a* de Con olado de Flujo Másico Desc ipción P ecio unidad Can idad P ecio inal GFM57A-BDL6-A0 1.054,25 € 1 1.054,25 € T anspo e 15 € Tabla 15. O e a de Con olado de Flujo Másico (*) O e a de ANAME Ins umen ación Cien í ica O e a* de Bomba Pe is ál ica Desc ipción P ecio unidad Can idad P ecio inal Bomba Pe is ál ica CF- 3 ,270 pm. D-25Vplus 1205,16 € 1 1205,16 € T anspo e 0 € Tabla 16. O e a de Bomba pe is ál ica (*) O e a de DINTER S.A. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 94 O e a* de Con olado de plan a Desc ipción P ecio unidad Can idad P ecio inal myRIO-1900 628,56 € 1 628,56 € T anspo e 0 € Tabla 17. O e a de Con olado de plan a (*) O e a de Na ional Ins umen s O e a de Ci cui o de Acondicionamien o de señales Desc ipción P ecio unidad Can idad P ecio inal Cu en o Vol age Con e e Module Amp o Vol T ansmi e 4-20mA o 0-3.3V/5V/10V Signal Con e sion Boa d Module 2,66 € 4 10,64 € T anspo e 4,45 € Tabla 18. O e a de Ci cui o de Acondicionamien o de señales (*) O e a de IC S a ion Teniendo en cuen a las o e as an e io es, la siguien e abla esume el cos o de banco del ensayo. I em P ecio (€) Analizado de Gases INCA 13663,21 Con olado de Flujo Másico 1069,25 Bomba Pe is ál ica 1205,16 Con olado de plan a 628,56 Ci cui o de acondicionamien o 15,09 To al 16581,27 Tabla 19. Cos e de disposi i os del banco de ensayos Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 95 Bibliog a ía y e e encias [1] Las ese as de combus ibles ósiles a ni el mundial [2] E olución de la emisión de gases de e ec o in e nade o [3] Mic oalgae-Based Bio uels and Biop oduc s – Toledo-Ce an es e al. 2017 [4] Biogas upg ading echnologies - de elopmen s and inno a ions [5] Fo obio eac o es pa a el cul i o masi o de mic oalgas [6] A compa a i e analysis o biogas upg ading echnologies Pho osyn he ic s physicalchemical p ocesses - Toledo-Ce an es e al. 2017b [7] Biogas upg ading using algal-bac e ial p ocesses [8] P oducción de biogás a pa i de aguas esiduales y esiduos ag ícolas [9] T abajo in de g ado: alo ización de angos de EDAR ía diges ión y cogene ación del biogás [10] Influence o Biogas Flow Ra e on Biomass Composi ion Du ing he Op imiza ion o Biogas Upg ading in Mic oalgal-Bac e ial P ocesses - Se ejo e al. 2015 [11] Ob ención de biogás a pa i de Residuos Sólidos U banos pa a su inyección a Red [12] Op imiza ion o biogas p oduc ion om algal biomass Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 96 [13] De elopmen o a con ol s a egy o cope wi h biogas low a e a ia ions du ing pho osyn he ic biogas upg ading [14] Algal-bac e ial p ocesses o he ea men o ag oindus ial was ewa e s Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 97 Anexos 8.1. P o ocolo H-Bus El p o ocolo H-Bus es á especi icado po UNION Ins umen s GmbH y pe mi e una comunicación en e una es ación emo a y el analizado de gases de p oceso INCA. Impo an e: Los comandos que se desc iben a con inuación siemp e se ep esen an en o ma o de núme o hexadecimal como palab as (2 by es). El "0x" p eceden e ma ca una ep esen ación en o ma o de núme o hexadecimal. Ejemplo: El núme o decimal 17 es equi alen e a 0x11 ( ep esen ación de by es) espec i amen e a 0x0011 ( ep esen ación de palab as, 2 by es) 8.1.1. Especi icación de p o ocolo Recuen o de by es El p o ocolo es á o ien ado a palab as. 1 palab a cons a de una se ie de 2 by es. De es o se deduce que siemp e se en ía un núme o pa de by es en un comando. O den de by es La codi icación de una palab a es li le-endian (coll. Fo ma o In el), es deci , se en ía el by e menos signi ica i o p ime o. Impo an e: Según sea necesa io, las palab as de da os deben in e cambia se en la es ación emo a; consul e ejemplo. Ejemplo de alo decimal 17 (comando H-Bus 0x0011): Rep esen ación de palab as del núme o 17 (hexadecimal): 0x0011 (by e más signi ica i o: 0x00 menos by e signi ica i o 0x11). Al ansmi i es a palab a, el by e menos signi ica i o (0x11) se en ía p ime o y después de es o, se en ía el by e más signi ica i o (0x00). Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 98 Es uc u a de da os Figu a 86: Es uc u a de da os del p o ocolo H-Bus La es uc u a de da os de un comando consis e en: - la longi ud del bloque N, que indica cuán as palab as de da os segui án (sin con a el comp oba suma). - núme o de N palab as de da os (1. palab a es siemp e el núme o de comando y, si co esponde, seguido de by es de da os). - CRC16-checksum, se calcula sob e las N palab as de da os en "bloque de da os". Max. núme o de N: 256 Con igu ación RS-232: 9600 o 115200 bi /s, 8 bi s de da os, 1 bi de pa ada, sin pa idad. El bloque de da os comp ende el núme o de comando y, si co esponde, in o mación adicional. El CRC16 se calcula sob e el bloque de da os. La longi ud del bloque an e io no es á in eg ada en el cálculo CRC16. Repe ición de comandos En caso de que el sis ema solici e un comando no espondido ( iempo de espe a de 2500 milisegundos), el comando debe epe i se. Después de 3 comandos allidos solici a la es ación emo a debe ealiza un manejo de e o es o gene a un e o . El manejo de e o es debe se especi icado po la es ación emo a. Al comunica se a a és de una pue a de enlace de bus de campo, se debe en ia un comando "Flush" en e dos solici udes de comando consecu i as pa a p epa a la memo ia de comunicación del bus de campo pa a la nue a solici ud. In e alo de solici ud de comando Se debe man ene un iempo de espe a de un mínimo de 500 milisegundos en e dos comandos. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 99 Secuencia de comunicación Figu a 87: Diag ama de lujo de la secuencia de comunicación 8.1.2. Resumen de los comandos más impo an es del p o ocolo H-Bus A con inuación, se mues a una abla con los comandos más usados. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 100 Tabla 20: Lis a de comandos más usados en el p o ocolo H-Bus 8.2. Ci cui o de acondicionamien o de señales 8.2.1. Desc ipción Es e ci cui o es á diseñado pa a con e i señales de co ien e a señales de ensión. Es e disposi i o cuen a con una p o ección en e a la in e sión de pola idad, es deci , que iene una p o ección cuando in oducimos mal la pola idad de en ada. Cuando se ha in oducido co ec amen e odo el cableado, se encende á un LED que indica que el disposi i o unciona co ec amen e. En caso de no encende dicho LED, se á necesa io una comp obación de las pola idades an o de en ada como de salida. Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 101 Figu a 88: Dimensiones del módulo Como se mues a en la Figu a 88, iene unas dimensiones adecuadas pa a pode encapsula lo den o de una caja pa a p o ege lo del ex e io sin ocupa mucho espacio. Además, El disposi i o con iene un po encióme o que ayuda a ajus a el ze o y o o, que ayuda a ajus a el spam. A su ez, p esen a dos jump (J1 y J2) de selección de ango que pe mi e elegi los angos de salida en unción de la en ada como se e á más adelan e. Figu a 89: Pa es del ci cui o de acondicionamien o 8.2.2. Ca ac e ís icas Tensión de alimen ación: 7~36V Co ien e de en ada: 4~20mA ó 0~20 mA Tensión de salida: 0~3,3V; 0~5V ó 0~10V P esen a buena es abilidad y linealidad en la señal de salida Banco de ensayos pa a una columna de pu i icación de biogás Víc o An onio Cas o Minaya Página - 102 8.2.3. Rangos de ajus e En la siguien e abla se p esen a la combinación de ajus es, en unción de los pines de selección de ango, pa a elegi la con igu ación deseada. En ada J1 (pines 1 y 2) J2 (pines 3 y 4) Salida 4~20 mA Co oci cui o Co oci cui o 0~2,5 V Ci cui o abie o Ci cui o abie o 0~3,3 V Co oci cui o Co oci cui o 0~5 V Co oci cui o Ci cui o abie o 0~10 V 0~20 mA Co oci cui o Co oci cui o 0~3,3V Co oci cui o Co oci cui o 0~5 V Co oci cui o Ci cui o abie o 0~10V Tabla 21: Combinación de pines pa a elegi la con igu ación deseada en el ci cui o de acondicionamien o 8.3. Código de p og ama El código del p og ama se encuen a disponible en el anejo adjun o en o ma o comp imido (.zip).