Simulación de los efectos de transporte de masa con agitación en biorreactores para producir biogás

Abstract

Utilizando el software LabVIEW ® 2012 se realizó la simulación de los efectos del transporte de masa con agitación en biorreactores, mediante un modelo matemático que correlaciona la cinética de la digestión anaerobia del estiércol animal con el coeficiente de transporte de masa, para obtener como producto biogás aplicable a fines energéticos. Para la simulación, se utilizó la velocidad de reacción del modelo cinético anaerobio de excremento de ganado a temperatura mesofílica (35ºC) obtenido de la literatura científica. Este modelo se compone de un conjunto de ecuaciones que representan balances de masa empleando diferentes variables, como: concentraciones totales de sustratos, diferentes productos intermedios y grupos bacterianos involucrados en cada etapa del proceso. El coeficiente de transporte de masa se relacionó al modelo cinético anaerobio por medio del número adimensional de Damköhler, obteniendo una velocidad de reacción corregida para diferentes capacidades del biorreactor. El biogás obtenido presenta una composición del 50% de metano y 50% de dióxido de carbono, la misma que depende de las concentraciones iniciales de la materia prima a las que se ejecute la simulación y de las reacciones químicas que se elige durante la etapa del modelado

Using LabVIEW® 2012 software, it was made simulation of the mass transport effects in bioreactors with stirring to produce biogas, employing a mathematical model that correlate anaerobic kinetic digestion of manure and mass transport coefficient to obtain biogas product for energy purposes. Reaction rate anaerobic kinetic model of livestock mesophilic temperature (35ºC) was used in order to do the simulation. Its compose of a set equation of mass balances using different variables such as: total concentration of substrates, different intermediates products and bacterial groups involved in each stage. The mass coefficient is relate to kinetic anaerobic model through Damköhler dimensionless number, obtained reaction rate adapted for any capacity of the bioreactor. Biogas obtained having a composition of 50% methane and 50% carbon dioxide, this depends on the initial concentrations of the raw materials to run the simulation and select chemical reactions during the stage of modeling