Estudio de la dinámica de calentamiento de un reactor anaerobio utilizando energía solar

Abstract

Anaerobic reactors are economic and efficient systems; Which optimum operation temperature is 35 ° C, which is not achieves under Morelia's normal climatic conditions, to increase the temperature have been used electric energy or fossil fuels with corresponding environmental negative effect. In order to elevate the temperature is necessary to drive alternatives energy founts use that supply without energy cost or generate a representative cost. Solar energy is clean and economic energy fount. In Mexico all year it is abundant and it is option for anaerobic systems heating. In present development project was implemented pilot scale system, integrated by; an anaerobic reactor with fiberglass thermic insulating and volume equal to 300 L, also was laid to cupper coil so coupled at solar heater with volume of 60 L. Temperature parameters on reactor-solar heater system were controlled through PID (proportional, integral and derivative) equipment. Consecutively, was evaluated impact about system, of meteorological parameters such; solar radiation, environment temperature, cloudy and air velocity. The results shows in Morelia, Michoacán, Mexico is possible maintain reactor temperature constant on the order to 35 ° C in the 50% month of the year, in spite of variability of meteorological parameters values on the different seasons. On the months where temperature of 35 °C was not reached, minimum reactor temperature obtained was 30 °C, this results shown viability on solar energy use.

Los reactores anaerobios son sistemas económicos y eficientes cuya temperatura óptima de operación es de 35 °C, la cual no se alcanza con las condiciones climáticas normales en la ciudad de Morelia y para incrementar su temperatura se ha hecho uso de energía eléctrica o combustibles fósiles con los correspondientes efectos negativos al ambiente. Con el fin de elevar la temperatura es necesario impulsar el uso de fuentes alternativas de energía que abastezcan los requerimientos energéticos sin que esto, cause daños adversos al ambiente o genere un costo representativo. La energía solar es una fuente energética limpia y económica, la cual es abundante en México prácticamente durante todo el año, lo que la hace ser una opción viable para el calentamiento de sistemas anaerobios. En el presente proyecto de investigación se implementó un sistema escala piloto constituido por un reactor anaerobio aislado térmicamente con un volumen de 300 L, con un serpentín de intercambio térmico acoplado a un calentador solar de volumen igual a 60 L. Los parámetros de temperatura en el sistema reactor-calentador solar se controlaron y registraron mediante un equipo PID (proporcional, integral y derivativo). Posteriormente se evaluó en el sistema el impacto de parámetros meteorológicos como; radiación solar, temperatura ambiente, nubosidad, así como velocidad del viento. Los resultados muestran que en Morelia, Michoacán, México es posible mantener la temperatura del reactor constante en el orden de 35°C en el 50% de los meses del año, a pesar de la variabilidad que existe en los valores de los parámetros meteorológicos durante las diferentes estaciones del año. En los meses que no se alcanzó la temperatura de 35°C, la temperatura mínima que se tuvo en el reactor fue de 30°C, resultados que muestran la viabilidad del uso de energía solar.