Introducción

Ecuador posee un enorme potencial de recursos naturales con fuentes de energía limpia y renovable, debido a su naturaleza agrícola, la biomasa residual constituye una fuente renovable de energía con un alto potencial de aprovechamiento. No obstante, la sostenibilidad en la mayoría casos no es una práctica vigente, ello se evidencia en sistemas ineficientes de manejo de residuos agro residuales por ausencia o inadecuado uso de tecnologías de aprovechamiento. Uno de los procesos claves, es el manejo de residuos pecuarios y agro residuales, que debe llevarse adecuadamente para mitigar esta problemática.

Objetivos

Analizar la geometría del reactor anaeróbico de flujo ascendente (UASB) para aprovechamiento energético en pequeñas unidades agro productivas en Imbabura.

Método

El estudio se llevó a cabo en tres fases:
Fase 1: Construcción de dos reactores UASB con distintas dimensiones
La construcción de los dos modelos de reactores UASB (R1 y R2) se realizó a escala laboratorio, tomando en cuenta los principios de funcionamiento del reactor seleccionado. Para ello, se escogió la forma del reactor y se ensayó en dos modelos con igual diámetro y diferente altura, para elegir el mejor criterio de reactor en función de la relación L/D.

Fase 2: Análisis de desempeño del proceso anaeróbico en los dos modelos de reactor
En esta fase se analizan las variables importantes de desempeño para el proceso anaeróbico en los dos modelos de reactor en los 30 días de operación, en relación con la producción de biogás. Se consideró el pH y temperatura del sustrato, la producción diaria (24 horas) y en 48 horas. Adicionalmente se registró la temperatura y humedad relativa del lugar al inicio y final del ensayo.

Fase 3: Propuesta de criterios de diseño del reactor UASB para aprovechamiento energético
Luego del análisis de resultados de desempeño del proceso anaeróbico en los dos modelos de reactor anaeróbico de flujo ascendente (UASB), se procedió en función de los parámetros de control y producción de biogás, proponer el diseño geométrico óptimo en función de la relación diámetro-altura (L/D) del reactor que presente las condiciones anaeróbicas más favorables, para usarse en pequeñas unidades agroproductivas con fines energéticos en la provincia de Imbabura.

Principales Resultados

En la construcción de los dos modelos de reactores UASB, se obtuvo la mejor configuración geométrica cilíndrica para R2 con una relación L/D:7,5 y altura del sustrato del 70% de la altura total, que facilitó la homogenización de mezcla, estabilización de las variables críticas y mayor producción de biogás.
El análisis de desempeño muestra condiciones anaeróbicas favorables en R2 que presentó pH (8,2) y T equilibrado (21°C). Estas variables afectaron significativamente la producción de biogás, siendo R2 el que da mejores resultados con base en su media.
La propuesta de criterios de diseño de los reactores UASB considera tres aspectos de R2: características de diseño, características de operación y el desempeño anaeróbico del reactor.

Conclusiones

En la construcción de los dos modelos de reactores UASB, se obtuvo la mejor configuración geométrica cilíndrica para R2 con una relación L/D:7,5 y altura del sustrato del 70% de la altura total, que facilitó la homogenización de mezcla, estabilización de las variables críticas y mayor producción de biogás.
Como conclusión R2 presentó una óptima relación diámetro-altura y desempeño en función de las variables críticas del proceso anaerobio y producción de biogás.