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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Biorreactor. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía El biorreactor es la base de cualquier planta de biogás y su diseño está sujeto a requisitos bastante estrictos. Por tanto, el cuerpo del biorreactor debe ser lo suficientemente resistente y sus paredes deben estar absolutamente selladas. Se requiere un buen aislamiento térmico de las paredes y su capacidad para resistir de forma fiable la corrosión. En este caso, es necesario prever la posibilidad de cargar y vaciar el reactor, así como el acceso a su espacio interno para su mantenimiento. Las formas de reactores son muy diversas. Así, desde el punto de vista de crear las condiciones más favorables para mezclar el sustrato líquido, acumular gas, eliminar sedimentos y destruir la costra resultante, es recomendable utilizar un depósito con forma de huevo. Los grandes reactores de esta forma suelen construirse de hormigón, por lo que se caracterizan por unos elevados costes de fabricación, lo que limita considerablemente su uso. Pero los reactores auxiliares de menor volumen son bastante fáciles de fabricar con fibra de vidrio, es decir, con resina de poliéster reforzada con fibra de vidrio, y no son tan caros. Un tanque cilíndrico con partes superior e inferior cónicas, en forma de huevo, se caracteriza por un pequeño espacio para la acumulación de gas, un volumen limitado de torta flotante y una buena eliminación de lodos. Sin embargo, en tales reactores se crean condiciones menos favorables para el movimiento del sustrato líquido. Los tanques de gran volumen de esta forma, utilizados en instalaciones municipales para el tratamiento y descomposición de aguas residuales, así como los reactores con forma de huevo, están fabricados en hormigón. Sin embargo, los reactores "cilíndricos" son algo más baratos. En algunas granjas, los reactores con la forma anterior, pero naturalmente de menor capacidad, están hechos de acero o fibra de vidrio. Por cierto, en los reactores de fibra de vidrio es más fácil conseguir mejores condiciones para mover el sustrato.
Los tanques cilíndricos son relativamente sencillos de fabricar, lo que se explica por su amplia experiencia en la construcción de tanques para uso agrícola (tanques-tolvas de acero, hormigón, fibra de vidrio para ensilaje y otros piensos). Sin embargo, en comparación con los tanques de formas anteriores, en un tanque cilíndrico es imposible organizar condiciones suficientemente buenas para mover el sustrato, y hay que tener en cuenta los mayores costos de eliminación de sedimentos y destrucción de la corteza flotante, lo que se asocia con un aumento en el consumo de energía para mezclar la masa.
Si un tanque cilíndrico se divide mediante una partición vertical transversal en dos cámaras, entonces es posible organizar un sistema para producir biogás con el uso alternativo de las cámaras del tanque. Además, construir un tanque con una partición costará menos que construir dos tanques separados. También observamos que con esta disposición, el valor del aislamiento térmico de las paredes exteriores del tanque disminuye, y no es muy difícil integrar cualquier dispositivo de calefacción en el tabique, hecho de un material suficientemente conductor térmico, lo que le da a la instalación un adicional. Beneficios del diseño.
En las plantas de biogás sencillas, en su mayoría pequeñas, construidas solas, la cámara de fermentación suele tener la forma de un paralelepípedo (un estanque o un pozo con tapa). Para aumentar la eficiencia, dicho reactor está dividido con una pared vertical, creando una cámara de fermentación principal y una cámara para la fermentación final y la sedimentación de lodos. Es cierto que las instalaciones de este tipo no permiten lograr un alto grado de descomposición del sustrato, ya que en ellas es prácticamente imposible asegurar una mezcla uniforme de la masa, o el control de la carga del volumen de trabajo de la cámara, o el cumplimiento. con el tiempo de residencia de la masa en el reactor, necesario para obtener la máxima cantidad de gas. Sí, y la destrucción de la corteza flotante y los sedimentos se asocia aquí con altos costos. En un tanque horizontal, el sustrato se mezcla en dirección longitudinal. En este caso, los reactores cilíndricos de acero o fibra de vidrio son adecuados para instalaciones pequeñas. Los tanques horizontales de gran capacidad tienen forma de paralelepípedo y están fabricados en hormigón. La disposición inclinada de dichos tanques facilita el flujo de lodos hacia la abertura de descarga. Este diseño es conveniente para colocar un mecanismo de mezcla simple. Un depósito en forma de zanja excavada en el suelo permite procesar grandes cantidades de sustrato. El hormigón se utiliza habitualmente como material de construcción para las paredes de los reactores. Ahora veremos más de cerca el diseño de algunos tipos de plantas de biogás que ya se utilizan en la práctica. Ahora, basándose en un tanque en forma de paralelepípedo con una partición, se ha desarrollado una planta de biogás de flujo de dos cámaras que funciona de manera confiable, donde el sustrato primero se envía a una parte del tanque (la cámara de fermentación) y luego fluye. por gravedad a la otra parte (la cámara de fermentación). Para aumentar la eficiencia operativa, dicha instalación está equipada con un dispositivo de mezcla en la cámara de fermentación, un calentador y un tornillo para eliminar grandes inclusiones en el sedimento.
Las plantas de biogás de zanja son cada vez más comunes. Tomemos, por ejemplo, una instalación de zanjas procedente de Alemania. Aquí, directamente desde la habitación donde se guardan los animales, el estiércol, diluido con agua, pasa a un biorreactor en el que se fermenta. La instalación incluye mezclado mecánico del sustrato y cuchara para cargar estiércol fermentado. En otra instalación de zanjas (EE. UU.), el estiércol líquido fresco ingresa a la cámara de fermentación desde arriba y el agua calentada desde abajo. El colector de gas de la instalación es elástico y en la superficie del sustrato fermentado se ubican placas de espuma plástica para aislamiento térmico. Llamemos también la atención de los lectores sobre los reactores flexibles, comúnmente utilizados en los países del Sudeste Asiático. Dichos reactores (contenedores) están hechos de tela de goma densa o película sintética. Para organizar el funcionamiento de estos biorreactores, es necesario enterrarlos en el suelo o colocarlos dentro de una valla "circular" bastante fuerte. Autor: Shomin A.A.
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