Títol: CHEMBOT: Disseny i construcció d’un sistema automàtic per la preparació de materials mitjançant coprecipitació Autor/a: Roger Montané Güell Tutor/a: Albert Andreu Sabadell Modalitat: Ciències i tecnologia: Cientificotècnic Àrea: Tecnologia Centre: Ins Altafulla Localitat: Altafulla

1. Chembot
disseny i construcció d’un sistema
automàtic per a la preparació de
materials mitjançant coprecipitació
Roger Montané Güell
Tutor: Albert Andreu
INS Altafulla
Curs 2017-2018

2. Introducció i objectius
 Cerca d’un problema
 Automatitzar procés de coprecipitació
 Estudi automatització
 Estudi d’Arduino
 Fer ús de coneixements sobre circuits elèctrics
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
1

3. Antecedents
Síntesi per coprecipitació
 Mètode comú de preparació de catalitzadors
metàl·lics suportats en òxids metàl·lics
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
2
Coprecipitació
Reacció en fase aquosa
entre nitrats metàl·lics
(Ni, Fe, La, Al ...) i
carbonat potàssic
Precipitació dels
carbonats metàl·lics
Addició a velocitat
constant dels nitrats
pH constant (8 a 11)
Etapa manual
Difícil mantenir pH
Font usual d’errors
Maduració
El precursor (suspensió
de carbonats) es tracta a
temperatura constant (25
a 80ºC)
Entre 6 i 48 hores
Agitació
Es recupera per filtració
Rentat amb aigua
Calcinació
Assecat 105 a 110ºC
Calcinació 300 a 800ºC
S’obtenen òxids mixtes
Reducció
Per a obtenir la forma
activa del catalitzador
Tractament amb hidrogen
gas a alta temperatura

4. Antecedents
Requeriments funcionals
 Especificacions de funcionament del Chembot:
 Totalment automàtic
 Control de pH a un valor prefixat entre 8 i 11
 Variabilitat màxima pH de ± 0,1unitats
 Cabal constant d’alimentació de dissolució de sals
precursores (A), regulable entre 1 i 5 g/min
 Cabal variable de dissolució de control de pH (B)
 Aturada en assolir quantitat fixada de dissolució A
 Enregistrament de temps, pH i massa de dissolucions A
i B alimentades
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
3

5. Antecedents
Automatització
 Què és l’automatització?
 Tecnologies més habituals en l’automatització
 Circuits automàtics de control
 Tipus
 Parts
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
4

6. Disseny del sistema
Anàlisi d’alternatives
 Processador
 Sonda de pH
 Pesatge
 Bombes hidràuliques
 Font d’alimentació
 Estructura
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
5

7. Antecedents
Arduino
 Què és Arduino?
 La placa
 Arduino IDE
 Programació
 Estructures
 Variables
 Funcions
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
6

8. Disseny del sistema
Prototipatge: control de les bombes
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
7

9. Disseny del sistema
Prototipatge: esquema electrònic
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
8

10. Disseny del sistema
Prototipatge: protoboard
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
9

11. Disseny del sistema
Prototipatge: programació
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
10

12. Disseny del sistema
Construcció: placa base
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
11

13. Disseny del sistema
Construcció: ubicació components
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
12

14. Disseny del sistema
Construcció: balances i estructura
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
13

15. Disseny del sistema
Construcció: calibratge balances
 Balança A  Balança B
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
14

16. Disseny del sistema
Construcció: calibratge sensor pH
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
15

17. Disseny del sistema
Construcció: proba cabal bombes
 Bomba A  Bomba B
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
16
y = 1,4446x - 0,0355
R² = 0,9936
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Massa(g)
Temps (min)

18. Disseny del sistema
Construcció: pressupost
Component Quantitat Preu (€)
Arduino Mega 2560 rev3 x1 40,00
Sensor pH x1 55,77
Cel·la de càrrega + placa
HX711
x2 12,86
Bomba peristàltica x2 11,28
Font d’alimentació x1 16,99
Placa de connexions x1 2,00
Hardware divers - 3,00
Cablejat x1 paquet 8,99
Interruptor x1 2,00
Caixa x1 55,00
Barres d’alumini x4 35,00
TOTAL: 242,89
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
17

19. Resultats i validació
Experiment a la URV
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
18

20. Resultats i validació
Resultats experiment URV
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
19
6
7
8
9
10
11
12
400
500
600
700
800
900
1000
1100
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
pH
Massa(g)
Temps (s)
Pes A (g) Pes B (g) pH limit pH limit pH

21. Conclusions
 Funcionalitat plena
 Compliment dels requeriments
 Aspectes a millorar
 Valoració general
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
20

22. Agraïments
27/02/201
8
Roger Montané Güell. INS Altafulla
21