Considering your teaching experience in the past years, do you have any suggestions regarding more effective teaching methods for Natural Sciences?

En el diagrama de bloques de la figura 3.15 se observa la disposición de los elementos que intervienen en la adquisición de datos; es así que los sensores de temperatura, presión y gas, transforman la variable física a eléctrica; y la tarjeta DAQ realiza la conversión análoga digital de las señales eléctricas de los sensores, y mediante el software diseñado en LabView 7.1 monitorea en tiempo real estas variables y las presenta en la pantalla del PC. Además, el mismo software genera una base de datos que permitirá realizar el análisis estadístico de todas las variables físicas medidas en el biodigestor (ver Anexo 11).

Figura 3.15. Diagrama de bloques del sistema de adquisición de datos. T. Amb. T. Reactor Presión T ar jeta Ad q u is ició n Dato s ADQ P CI 6 1 2 0 NI Monitoreo y Registro de Datos PC-LabView B IODI GE STO R MQ-2

61

a) Temperatura interna

Los datos de la temperatura interna del biodigestor se recopilaron a diario hora a hora, durante los 36 días que duró el ensayo, mediante un termopar tipo K (cromel-alumel; [0 – 1317 ºC]), que se encuentra alojado en la periferia del reactor (ver figura 3.16literal “a”), permitiendo tener un contacto directo con el sustrato; y así obtener datos reales de la temperatura interna. El monitoreo de la variable física antes mencionada se puede visualizar en tiempo real a través del software SAW-BIOGÁS que fue diseñado para este propósito, en la figura 3.16 literal “b” se interpreta gráficamente el termopar y su ubicación. Adicionalmente, tiene la capacidad de almacenar los datos hora a hora en una hoja de cálculo con los parámetros requeridos para el ensayo. En el Anexo 11, columna 3 se visualiza el valor de temperatura registrado por el software y almacenado en una matriz de datos.

Se debe tener precaución con los cambios bruscos de temperatura en el biodigestor, pues la manera más fácil de contrarrestar esos cambios violentos de temperatura es aplicando un material aislante; dichas variaciones ocurren en los días asoleados y en las noches frías, es donde se deben amortiguar el cambio climático por la gran sensibilidad que presentan estas bacterias microorgánicas a las variaciones de temperatura (Hilbert, 2008).

a) b)

Figura 3.16. a) Termopar tipo “k” colocado en el biodigestor, b) Visualización de la medida de temperatura en la pantalla del PC.

62

b) Temperatura del medio ambiente

Para el monitoreo y registro de datos del entorno donde se realiza el ensayo, se aplica un método idéntico al utilizado en el registro de temperatura interna del biodigestor. En la figura 3.17 literal “a” se puede identificar el termopar cerca de los reactores, de esta manera permitirá obtener valores de temperatura máxima, promedio y mínima que servirían para evaluar la temperatura ambiental. El registro se realizó durante los 36 días de la investigación dando una máxima temperatura de 24,4 °C y mínima de 5,9 °C. Los mencionados datos se encuentran archivados en la columna 2 del Anexo 11.

a) b)

Figura 3.17. a) Biodigestor con termopar tipo “K”, b) Simulación del termopar en la pantalla del PC.

c) Potencial de hidrógeno

El valor de acidez (pH) es muy importante para la producción de biogás, por esta razón, en la presente investigación se tomaron datos a diario; el primero a las 08H00 y el segundo a las 18H00 horas, permitiendo así obtener un control efectivo del pH. Hilbert (2008) sugiere que estos valores deben encontrase entre 6,8 a 8,2 de pH y al apartarse de éste rango la producción de biogás se detiene. Para medir la acidez de la mezcla de estiércol se utilizó un instrumento HANNA modelo H9813-6N (0 – 14 pH +/- 0,1 pH); en la figura 3.18 literal “b” se puede apreciar la manera de cómo se mide el valor de acidez en el birreactor, además se contrastó con cintas de tornasol, pero estas no proporcionan valores decimales (figura 3.18 literal “a”). En el Anexo 11 columna 8 se encuentran registrados los

63

valores de pH del biodigestor. Teniendo al inicio picos de variables de pH, pero conforme pasa el tiempo se va estabilizando hasta tener valores de pH homogéneos.

Figura 3.18. a) Cintas de tornasol, b) Instrumento HANNA H9813-6N.

d) Volumen de biogás

Para almacenar el biogás generado se utilizó una boya de carro (gasómetro) de una capacidad volumétrica de 25 litros (figura 3.19), la misma se une al biodigestor mediante una manguera de presión. En el Anexo 11 columna 7 se encuentran los datos del volumen generados por el biodigestor.

La producción de biogás en el reactor es continua a lo largo de las 24 horas del día; no ocurre lo mismo con el consumo, que por lo general está concentrado en una fracción corta de tiempo. Todos los sistemas de reactores no superan como máximo 1,42 psi de presión, encontrándose una media de 0,5 psi, presión a la cual funciona correctamente los artefactos domésticos (Hilbert, 2008).

Figura 3.19. Gasómetro para almacenamiento de biogás.

64

e) Presión interna del reactor

La medición de presión interna del reactor se realiza con un sensor de estado sólido HGRADE-MV 15PSI D, el mismo que tiene una escala entre 0-15 psi, suficiente para este tipo de ensayo; en el Anexo 11 columna 4 se presentan los valores de presión interna del biodigestor. Además, se puede visualizar la presión en un manómetro analógico redundante colocado en la misma tubería, con un rango comprendido entre 0-50 psi, pero que no era muy sensible ante valores mínimos de presión. En la figura 3.20 se visualiza la ubicación del sensor y del manómetro.

Figura 3.20. Manómetro y sensor de presión colocado en el reactor.

3.14. Análisis físico del biogás

El objetivo primordial del presente proyecto es evaluar el poder calórico del biogás que producen los biodigestores tipo “Batch”. Para esto se necesita determinar el porcentaje de partículas de metano contenidos en el biogás y realizar una prueba de inflamabilidad.

La metodología aplicada para este análisis es por:

 Determinación de la cantidad de partículas por millón (ppm) de metano.  Análisis comparativo de una propiedad termodinámica aplicando el

65