Medición de presión continúa basada en tecnología 1ot con aplicación e ensayos de potencial bioquímico de metano
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Date
2022
Authors
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Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
PBM methane biochemical potential assays are an evaluation tool in anaerobic digestion that allows estimating the amount of methane that can be generated for each gram of volatile solids digested used, mainly in studies of degradation of organic solid waste. Within the PBM test, there are different methods to obtain the process information which will arise from the system configuration, the type of access to the process and the way to measure it. One of these methods is manometric, which uses pressure variations to quantify methane generation during anaerobic digestion. However, this method has the characteristic of being linked to recursion and uncertainty due to human error due to the need for an operator. With this research project, the development of a continuous pressure measurement device supported by IoT technology was proposed to be used in biochemical potential tests of Methane, improving the reliability and precision of the measured data and reducing the error inherent in the manometric method. associated with the loss of biogas during each measurement. The development includes the use of Arduino microcontrollers and IoT platforms such as Esp8266 and Blynk for the creation of the device. For the design, specifications were taken into account for the selection of the pressure sensor such as: size, type of supply, measurement range and linearity of the output with respect to the input. The MPX2050 was selected as sensor and the electronic design was carried out with the Proteus tool. The implementation of this design was evaluated through a simultaneous triplicate PBM test and compared with the manual manometric method (MM) using biogas pressure (mbar) as the response variable. For the test, an inoculum concentration of 1.5 mg/L (anaerobic sludge from septic tank) and synthetic substrate (glucose + nutrients) in a COD concentration of 710.5 mg/L were used. Glass containers with a capacity of 250 mL were used, leaving a free space (headspace) of 20%; a digital manometer was used for the MM method. The results indicate that the continuous pressure measurement provided by the device was reliable, improving the uncertainty associated with the manual process with the MM method and achieving a more accurate record of biogas production. It is ruled out that the MM method underestimates biogas production due to its average loss of 50.7 ± 12.9 mbar during each measurement.
Description
Los ensayos de potencial bioquímico de metano PBM son una herramienta de evaluación en la digestión anaerobia que permite estimar la cantidad de metano que se puede generar por cada gramo de sólidos volátiles digeridos, usada principalmente en estudios de degradación de residuos sólidos orgánicos. Dentro del ensayo PBM, existen diferentes métodos para obtener la información del proceso la cual dependerá de la configuración del sistema, el tipo de acceso que se tenga en el proceso y la forma de medirlo. Uno de estos métodos es el manométrico que utiliza las variaciones de presión para cuantificar la generación de metano durante la digestión anaerobia. Sin embargo, este método tiene como característica el estar ligado a la recursividad y a la incertidumbre por error humano debido a la necesidad de un operador. Con este proyecto de investigación se planteó el desarrollo de un dispositivo de medición de presión continua apoyado en tecnología IoT para ser utilizado en los ensayos de potencial Bioquímico del Metano, mejorando la confiabilidad y precisión de los datos medidos y reduciendo el error inherente al método manométrico asociado a la pérdida de biogás durante cada medición. El desarrollo incluyó uso de microcontroladores Arduino y plataformas IoT como Esp8266 y Blynk para la creación del dispositivo. Para el diseño se tuvieron en cuenta especificaciones para la selección del sensor de presión como: tamaño, tipo de alimentación, rango de medición y linealidad de la salida con respecto a la entrada. Se seleccionó como sensor el MPX2050 y se realizó el diseño electrónico con la herramienta Proteus. La implementación de este diseño fue sometida a evaluación a través de un ensayo PBM por triplicado en simultáneo y comparado con el método manométrico manual (MM) usando como variable de respuesta la presión de biogás (mbar). Para el ensayo se usó una concentración de inóculo de 1,5 mg/L (lodo anaerobio de tanque séptico) y sustrato sintético (glucosa + nutrientes) en una concentración de DQO de 710,5 mg/L. Se emplearon recipientes de vidrio con capacidad de 250 mL dejando un espacio libre (headspace) del 20%; se empleó un manómetro digital para el método MM. Los resultados indican que la medición de presión continua proporcionada por el dispositivo fue confiable, mejorando la incertidumbre asociada al proceso manual con el método MM y logrando un registro más preciso de la producción de biogás. Se observó que el método MM subestima la producción de biogás debido a la pérdida promedio de este de 50,7 ± 12,9 mbar durante cada medición.
Keywords
Digestión Anaerobia, Potencial Bioquímico De Metano, Iot, Método Manométrico, Sensor
Citation
Lemos Valencia, Y. M. (2022). Medición de presión continua basada en tecnología IoT con aplicación en ensayos de potencial bioquímico de metano. Universidad Santiago de Cali.