Sistema de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos y procedimiento de regulación.

Sistema de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos y procedimiento de regulación que es un procedimiento de control automático destinado a la optimización de la regulación del caudal de ventilación de las naves en instalaciones de tratamiento de residuos y el sistema con el que llevarlo a cabo.

El control automático comprende un conjunto de lazos cerrados de control individuales integrados en el sistema de control y adquisición de datos de la instalación. Cada uno de los lazos opera en función de la medida de la concentración de diversas sustancias inorgánicas y de compuestos orgánicos volátiles totales en el interior de la nave y, de acuerdo a un valor de consigna de concentración, actúa sobre el ventilador correspondiente.

Sistema de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos y procedimiento de regulación

Objeto de la invención

Es objeto de la presente invención un sistema y el procedimiento, utilizando dicho sistema, para el control automático y la optimización de la regulación del caudal de ventilación de las naves en instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos. El control automático comprende un conjunto de lazos cerrados de control individuales integrados en el sistema de control y adquisición de datos de la instalación. Cada uno de los lazos opera en función de la medida de la concentración de sustancias químicas y de los compuestos orgánicos volátiles totales, tCOVs, en el interior de la nave y, de acuerdo a un valor de consigna de concentración, actúa sobre el ventilador correspondiente.

Antecedentes de la invención

Los procesos de tratamiento de residuos urbanos siempre se realizan en edificios cerrados que están mantenidos en presión negativa con el objetivo de controlar las emisiones de polvo y olores. Los sistemas de tratamiento de aire se componen de dos grandes partes: ventilación y eliminación de contaminantes, compuestos odoríferos, partículas, etc.

Para controlar las concentraciones de los diferentes compuestos odoríferos, y la concentración de partículas en las diferentes áreas de proceso de una planta, se aspira el aire asegurando de esta manera unas renovaciones de aire en los diferentes edificios. Los coeficientes de renovación son diferentes según la zona de la planta, estando siempre en relación con la carga existente en cada una de ellas. Para poder asegurar estas renovaciones unos ventiladores aspiran el aire del ambiente general o bien directamente de los focos de emisión y envían el aire a la parte de eliminación de contaminantes. Estos ventiladores están funcionando 24h al día a velocidad constante.

La parte de eliminación de contaminantes se compone siempre de las etapas siguientes: lavado ácido para eliminación de NH3; humidificador y biofiltro. La función del biofiltro es la eliminación del H2S y de los tCOVs.

Según los límites de unidades de olores fijados en los contratos se instalan o no etapas posteriores de carbón activo.

Estos sistemas son grandes consumidores de energía, pudiendo oscilar según el tipo de proceso instalado entre 50 y 70% del consumo eléctrico total de las plantas.

La presente invención tiene por objeto superar estos inconvenientes. Esta finalidad se consigue mediante un sistema y procedimiento de utilización y por la realización de un lazo cerrado de control que regula el caudal de aire de ventilación de naves en función de la concentración de unos gases seleccionados, preferentemente compuestos orgánicos volátiles totales, tCOVs, amoníaco y sulfuro de hidrógeno.

Descripción de la invención

El sistema de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos objeto de la presente descripción comprende en cada una de las naves de la instalación:

uno o más sistemas de ventilación,

uno o más conjuntos de sensores de medida de concentración de gases, cada uno de los sensores es apto para enviar una señal a los dispositivos de control,

uno o más dispositivos de control del funcionamiento de los sistemas de ventilación aptos para recibir las señales procedentes de los sensores de medida y decidir una actuación sobre cada uno de los sistemas de ventilación y

un sistema de supervisión, control y adquisición de datos, SCADA, apto para el control y supervisión remoto del sistema de regulación.

Y en el procedimiento de regulación utilizando el sistema de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos se predeterminan al menos los siguientes valores de consigna:

Concentración máxima de NH3 en la atmosfera de cada una de las naves

Concentración máxima de tCOVs en la atmosfera de cada una de las naves

Y preferentemente la concentración máxima de H2S en la atmosfera de cada una de las naves

Y cada uno de los dispositivos de control realiza en control de los sistemas de ventilación mediante un lazo cerrado de control individual de cada una de las variables de consigna teniendo preferencia la regulación de las variables de consigna de NH3 y H2S sobre la variable de consigna de tCOVs.

Descripción de las figuras

1,2, 3,..., n S1, S2, S3,..., Sn

Fig. 1: vista esquemática de realización del procedimiento en que se aplica a un conjunto de naves independientes, donde:

Naves de tratamiento en donde se aplica el sistema de control (ej. nave de recepción, nave de pretratamiento, nave de compostaje, etc.). Conjuntos de sensores que integran el sistema de medida de concentraciones de gases. Principalmente aunque no limitativamente cada uno de los conjuntos de sensores de medida incluirá sensores electroquímicos de NH3, un sensor de fotoionización para el análisis de los tCOVs y, preferentemente, sensores electroquímicos de H2S. En cada nave se instalará un mínimo de un set de sensores, aunque preferiblemente se instalarán tres sets completos en cada nave. Conjunto de controladores, encargados de recibir la señal de los sensores y decidir una actuación sobre los ventiladores de cada nave. Conjunto de ventiladores responsables de la aireación de cada nave. Cada nave puede disponer de más de un ventilador.

PC-SCADA Sistema de Supervisión, Control y Adquisición de Datos (SCADA) que permite controlar y supervisar el proceso a distancia.

C1, C2, C3,...,Cn V1, V2, V3,..., Vn A

Fig. 2: evolución a lo largo del tiempo (expresado en horas) de la concentración de compuestos orgánicos volátiles totales en el interior de una nave de pretratamiento de una planta de tratamiento mecánico-bilógico (MBT) de residuos municipales. Durante este período de tiempo la concentración máxima de NH3 fue de 12 ppmv y la mínima de 1 ppmv, la concentración máxima de H2S estuvo por debajo del límite de detección (0.1 ppmv). Por lo tanto, en dicha situación, en donde ningún parámetro analizado esta por encima de los límites legales establecidos, no se efectuaría ningún control de seguridad y el caudal estaría

controlado mediante un control ON-OFF con histéresis de lazo cerrado basado en la concentración de tCOVs, en el que la posición OFF coincide con una ventilación que garantice un caudal mínimo predeterminado.

Figura 3: evolución a lo largo del tiempo (expresado en horas) de la concentración de compuestos orgánicos volátiles totales y amoniaco en el interior de una nave de compostaje de una planta de tratamiento mecánico-bilógico (MBT) de residuos municipales. Durante este período de tiempo la concentración máxima de NH3 fue de 68 ppmv y la mínima de 13 ppmv, la concentración máxima de H2S estuvo por debajo del límite de detección (0.1 ppmv). Por lo tanto, en dicha situación se realizaría mediante la consigna de seguridad referida al límite legal de exposición en áreas de trabajo en las horas en las que la concentración se amoniaco fuera superior a este, y por el contrario, cuando la concentración de amoniaco fuera inferior no se efectuaría ningún control de seguridad y el caudal estaría controlado mediante un control ON-OFF con histéresis de lazo cerrado basado en la concentración de tCOVs, en el que la posición OFF coincide con una ventilación que garantice un caudal mínimo predeterminado.

Realización preferente de la invención

La presente invención, el sistema y el procedimiento son totalmente novedosos ya que actualmente no se regula el caudal de aire de ventilación de naves en instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos. Esta innovación supone un ahorro significativo en los costes operativos de la instalación.

La regulación del caudal de aire de ventilación en función de la concentración de gases se realizará preferentemente mediante dos tipos de variables de consigna:

(i) unas variables de consigna de seguridad referidas a los límites legales de exposición en áreas de trabajo y

(ii) (ii) una variable de consigna basada en los tCOVs que regulará el caudal de aire de ventilación de la nave en el caso que no se superen los límites legales de exposición en áreas de trabajo.

El Real Decreto 374/2001, transposición de la Directiva 98/24/CE, sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con los agentes químicos durante el trabajo remite a los valores límite de exposición profesional publicados

por...

1. Sistema de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos caracterizado porque en cada una de las naves de la instalación se dispone al menos:

a. uno o más sistemas de ventilación,

b. uno o más conjuntos de sensores de medida de concentración de gases, cada uno de los sensores es apto para enviar una señal a los dispositivos de control,

c. uno o más dispositivos de control del funcionamiento de los sistemas de ventilación aptos para recibir las señales procedentes de los sensores de medida y decidir una actuación sobre cada uno de los sistemas de ventilación y

d. un sistema de supervisión, control y adquisición de datos apto para el control y supervisión remoto del sistema de regulación.

2. Sistema de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos según reivindicación 1 caracterizado porque cada uno de los conjuntos de sensores comprende al menos los siguientes sensores:

a. un sensor de medida electroquímico de medida de la concentración de N3H y

b. un sensor de medida por fotoionización de medida de la concentración de compuestos orgánicos volátiles totales, tCOVs.

3. Sistema de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos según reivindicación 2 caracterizado porque cada uno de los conjuntos de sensores comprende un sensor de medida electroquímico de medida de la concentración de H2S.

4. Procedimiento de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos utilizando el sistema de regulación según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se predeterminan al menos los siguientes valores de consigna.

Concentración máxima de NH3 en la atmosfera de cada una de las naves

Concentración máxima de tCOVs en la atmosfera de cada una de las naves Y porque cada uno de los controladores realiza el control de los sistemas de ventilación mediante un lazo cerrado de control individual de cada una de las variables de consigna teniendo preferencia la regulación de la variable de consigna 5 de NH3.

5. Procedimiento de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos según reivindicación 4 caracterizado porque se predetermina el siguiente valor de consigna:

Concentración máxima de H2S en la atmosfera de cada una de las naves.

6. Procedimiento de regulación de caudales de aire de ventilación en naves de instalaciones de tratamiento de residuos sólidos urbanos según reivindicación 4 o 5 caracterizado porque el lazo cerrado de control de al menos la variable de consigna 15 de tCOVs es un control On - Off con histéresis de lazo cerrado en el que la posición

OFF coincide con una ventilación que produzca un caudal mínimo de renovación de aire predeterminado.