HUELLA DE CARBONO: UN PROTOTIPO PARA SU MEDICIÓN Y GENERACIÓN DE INDICADORES SUSTENTABLES

D. Carrazana, G. Martínez, E. Luna, F. Martínez Batista, M. Rearte, C. Gusils León

Departamento de Energías Renovables NOA (DERNOA) INTI, Charcas 21, San Miguel de Tucumán, Tucumán, Argentina | mrearte@inti.gob.ar



1. Resumen del caso

En el marco de este proyecto se desarrolló un prototipo que mide y transmite información de los consumos eléctricos de los equipos del Laboratorio de Biocombustibles (LBC) del Departamento de Energías Renovables NOA del INTI a una base de datos y que además contará con capacidad IoT (Internet de las cosas). Las variables de voltaje y corriente obtenidos se visualizan en una interfaz web de Inventario de Gases de Efecto Invernadero (IGEI) generada en este proyecto, junto con el cálculo de la Huella de Carbono (HC). Los datos generados de los diferentes servicios tecnológicos brindados, contribuyen a mejorar la oferta tecnológica del INTI en términos de gestión energética y sostenibilidad de la industria de los biocombustibles regionales.

2. Situación inicial

Los usuarios que solicitan los servicios tecnológicos al LBC están comenzando a realizar estudios de análisis de HC de sus procesos. Esto motivó la necesidad de conocer cuál es el impacto que producen las actividades del LBC, para luego transferirlo a los usuarios para su incorporación en sus propios IGEI como cálculos de HC. El laboratorio no contaba con la tecnología capaz de realizar las mediciones necesarias para llevar a cabo esta tarea. Dentro del proyecto de investigación de la Beca INTI “Desarrollo de un sistema de medición de sustentabilidad” se propuso una solución a esta necesidad con potencial de transferencia.

▪ Esquema electrónico del prototipo realizado en Fritzing.

3. Herramientas o métodos utilizados

Inicialmente se evaluaron diversas alternativas de equipos comerciales capaces de cubrir las necesidades del LBC constatando que ninguno satisfacía los requisitos críticos establecidos: adquisición, registro y exportación de datos, bajo costo, disponibilidad de la información de manera instantánea y en tiempo real, transmisión inalámbrica (Wi‑Fi y/o Bluetooth), facilidad de instalación y uso.



▪ Formato del Inventario de Gases de Efecto Invernadero.



Estas limitaciones motivaron el diseño y desarrollo de un medidor de consumos de energía específico para el cálculo de indicadores sustentables, entre ellos la Huella de Carbono (HC) basado en la medición de los consumos eléctricos de los equipos del laboratorio destinados a brindar servicios estratégicos a la industria de los biocombustibles.



Para el desarrollo del prototipo se utilizó un microcontrolador ESP32, un



sensor de voltaje ZMPT101B y de corriente ACS712. El envío de datos se



implementó con el protocolo MQTT, y el almacenamiento para análisis y



cálculos de los datos se realizó en una BD (base de datos) MySQL. El



firmware se desarrolló en C++ por su compatibilidad con la plataforma



elegida, siguiendo una metodología de desarrollo iterativa. Además, se



diseñó y desarrolló una plataforma web para la visualización de los datos y



su integración en los informes de laboratorios para los usuarios.



Posteriormente se implementó



el código en los dispositivos y



se ensambló el prototipo. Los



ensayos comparativos en los



sensores del prototipo se



realizaron con la pinza



amperimétrica estándar. Para



mediciones de equipos de alto



consumo de corriente, la



▪ Interfaz web de mediciones.



medición presentó valores



comparables, pero para el caso



de equipos de bajo consumo se



registraron diferencias variables



con las indicadas en la pinza



evidenciando la necesidad de



implementar filtros electrónicos



para mejorar su precisión y



estabilidad para este último



caso.



▪ Prototipo del sistema de medición de energía.



4. Resultados alcanzados

● Prototipo funcional con capacidad de medición de variables eléctricas TRMS mediante sensores.

● Registros de la potencia eléctrica consumida por cada equipo del LBC específicos para biocombustibles sólidos con variaciones en voltaje +/10V.

● Registros de consumo de corriente confiables para equipos consumo mayor a 8A, por debajo de este valor aún se requiere implementar filtros para mejorar las prestaciones del dispositivo.

● Desarrollo de las interfaces gráficas en formato web para monitoreo y visualización de los datos,

● Desarrollo de la BD y desarrollo del código fuente que produce los datos.



5. Siguientes pasos

El proyecto tiene potencial para mejorar en prestaciones y escala, por esto se pensó en las siguientes mejoras:

1. Incorporar la transmisión de la información mediante MQTT a la BD. 2. Mejorar la precisión de las mediciones con filtros electrónicos y/o de software. 3. Incorporar un RTC o NTP para un registro preciso de las fechas de medición. 4. Incorporar la generación automática de informes con resúmenes diarios, alertas,

gráficos, etc. 5. Diseñar un encapsulado del dispositivo que facilite la instalación y el uso en

entornos agresivos. 6. Ampliar su alcance a medición de circuitos trifásicos.