Dinámica de calentamiento de un reactor UASB que trabaja en rango mesofílico, a través de un calentador solar.

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Por lo anterior el principal objetivo de esta investigación es, el estudio de la dinámica de calentamiento de un reactor anaerobio de flujo ascendente y lecho de lodos (UASB), por medio de un calentador solar de tubos evacuados, a través del tiempo (días y estaciones del año), para finalmente concluir sobre la viabilidad de éste tipo de sistemas.

2 METODOLOGÍA

2.1 Reactor UASB

Se construyó un reactor UASB escala piloto, con un volumen de 300 L, de polietileno de alta densidad color negro, las características se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1. Datos técnicos del reactor UASB.

Datos Técnicos del UASB

Valor

Espesor de pared

0.005 m

Altura

0.90 m

Diámetro

0.80 m

Volumen

300 L

[pic 1]

Figura 1. Diagrama del reactor UASB

Reactor UASB, 2. Purga de lodos, 3. Punto de muestreo 1(PM1), 4. Punto de muestreo 2 (PM2), 5. Punto de muestreo 3 (PM3), 6. Salida, 7. Entrada de agua residual.

La figura 1 esquematiza la configuración del reactor UASB, el cual cuenta con 3 puntos de muestreo, una purga de lodo colocada en la parte inferior del tanque y la salida en la parte superior, todas las válvulas están alineadas y divididas longitudinalmente, en la parte superior central del tanque se encuentra la tubería de entrada que desciende hasta una altura de 2cm de la parte inferior del tanque.

2.2 Calentador Solar

Debido a que esta investigación se desarrolló en México y que este país se ubica en el hemisferio Norte, el calentador solar se orientó al Sur.

Se empleó un calentador solar de tubos evacuados de la marca Sunnergy modelo SEI-15-1800/58, el cual tiene un ángulo de incidencia de 15°. Por otra parte el termotanque tiene un volumen de 135 L y un diámetro de 0.475 m y el agua dentro de éste, es calentada por medio de 15 tubos evacuados con una longitud de 1.80 m, un diámetro de 0.0058 m y un volumen de 2.7 L en cada tubo (Figura 2).

[pic 2]

Figura 2. Diagrama del calentador solar de tubos evacuados. 1. Termotanque, 2. Tubos evacuados.

2.3 Sistema de control electrónico

El sistema de control electrónico es Proporcional, integral y derivativo (PID), y además esta conectado a un sistema de adquisición de datos por medio del programa Lab view.

2.4 Construcción del sistema Reactor- Calentador solar

El sistema reactor-calentador solar esta conformado por; un tanque colchón de 300 L en el cual se almacena el agua que es alimentada al termotanque del calentador solar, por medio de una bomba hidráulica de 1/8 HP, una vez que el agua se encuentra dentro del termotanque y ya con una temperatura superior a 35°C pasa a un intercambiador de calor, colocado en la parte interna del reactor UASB y al salir del intercambiador, es de nuevo recirculada al tanque colchón. El agua alimentada al reactor es proporcionada mediante una bomba sumergible que se encuentra dentro de un tanque de almacenamiento (Figura 3).

[pic 3]Figura 3. Diagrama del sistema Reactor UASB-Calentador solar. 1. Tanque de alimentación al calentador solar, 2. Bomba hidráulica, 3. Calentador Solar de tubos evacuados, 4. Intercambiador de calor, 5. Reactor UASB, 6. Bomba sumergible, 7. Tanque de alimentación de agua residual.

2.5 Perfiles de incremento de la temperatura

Se realizó una base de datos de la dinámica del incremento de la temperatura dentro del reactor con ayuda del sistema de adquisición de datos, la cual toma lecturas cada hora del día.

2.6 Perfiles de radiación solar

Se obtuvieron los datos de la variación de la radiación solar, a través de la estación meteorológica ubicada en el edificio “X” de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, la información es capturada con un pirómetro marca “X” Modelo “X”.

2.6 Perfiles de temperatura ambiente

Los datos de temperatura fueron empatados en tiempo, con los obtenidos de la radiación solar y de igual forma fueron proporcionados por la estación meteorológica que se encuentra dentro de la UMSNH.