Disseny i implementació del sistema de control per a un pilot de gasificació modular apte per a electrificació autònoma

Abstract

El present Projecte de Fi de Carrera té com a punt de partida una planta pilot de gasificació de biomassa prèviament construïda. El treball té com a objectiu equipar la planta amb el sistema d’instrumentació i control, a més d’establir les condicions i rutines d’operacions que permetin el correcte funcionament del gasificador. En primer lloc, es fa un estudi de les alternatives de control i de la localització dels instruments, es dissenya el sistema d’instrumentació i control que satisfà totes les necessitats i compleix amb el requeriment característic de poder accedir a les dades de manera remota. Posteriorment, es supervisa i dirigeix la instal·lació i muntatge dels instruments per part d’una empresa externa. En la fase de muntatge s’incorpora un armari elèctric, que conté un PLC (autòmat programable), amb les connexions i proteccions necessàries per al correcte funcionament dels dispositius. Un cop finalitzada la instal·lació, es fa una configuració del servidor de dades (tecnologia OPC) i del client OPC a través d’una toolbox de MATLAB. A través del coneixement adquirit en diferents visites tècniques es proposen modificacions en el funcionament de la planta. Utilitzant un model del gasificador amb el programa de simulació AspenPlus es determinen les condicions òptimes de treball minimitzant els problemes operatius i obtenint un gas amb el major poder calorífic (5700 kJ/Nm3). S’aconsegueix que el gas arribi a un cremador en les condicions de neteja i temperatura necessàries, i tenint en compte una futura fase d’incorporació d’un motor de combustió es calcula una potència elèctrica de 10 kW i un 15% de rendiment global. Paral·lelament, es donen propostes d’aprofitament energètic que en el millor dels casos arriben a un rendiment del 56%. Més endavant es desenvolupa el sistema de seguretat mitjançant l’anàlisi dels perills derivats de la planta a través d’un estudi de perills i operativitat HAZOP. S’identifiquen els possibles problemes derivats de la operació i s’especifiquen les necessitats de manteniment, al mateix temps que s’estimen els seus costos. D’altra banda, es defineixen totes les accions a seguir durant el funcionament, plasmat en diferents protocols tant d’operació i manteniment, com de seguretat i actuacions en cas d’emergència. Seguidament, es dóna un pressupost de l’elaboració del projecte així com del cost del pilot. A més, es fa un anàlisi dels possibles impactes ambientals de la planta informant de les accions de prevenció i reducció. Finalment, es fan les primeres proves experimentals amb la planta obtenint una informació molt valuosa per a l’estudi de la planta i validant el sistema d’instrumentació i control.