Simulación de la hidrodinámica en un biodigestor tipo salchicha de bajo costo

Abstract

La biodigestión anaeróbica para la producción de biogás es un proceso sostenible de gran impacto en el área energética; sin embargo, es poco aprovechada en el país. A raíz de ello, en este trabajo se realiza un estudio de un biodigestor estándar comercial con mejoras en su estructura, con el propósito de aumentar la eficiencia en la producción de biogás. Primero se evalúa la hidrodinámica del biodigestor estándar, para así proponer configuraciones que mejoren el grado de agitación y también eliminen la mayor cantidad de puntos muertos (zonas sin agitación), esto mediante el uso de un software de simulación para mecánica de fluidos “Simulation CFD” y un software especial para la creación de las geometrías 3D “Fusion 360”, ambos forman parte de la compañía Autodesk. Las configuraciones propuestas son: biodigestor relleno con anillos fijos, biodigestor con la instalación de nozzles cerca de la tubería de entrada y la tubería de salida del biodigestor, biodigestor con tuberías cortas de entrada y salida, biodigestor con paletas cilíndricas colocadas sobre un eje que rota a una velocidad de 7 rpm y un biodigestor con paletas planas con las mismas características que las paletas cilíndricas. Previo a la simulación se realizaron en el laboratorio pruebas BMP (ASTM 2170-2001) a diferentes sustratos con el propósito de encontrar una alimentación adecuada, y posteriormente medir viscosidad y densidad de la mezcla sustrato e inoculo, aplicándole posteriormente el valor de estos parámetros al fluido en la simulación. También se validó parte de los resultados construyendo un biodigestor estándar y un biodigestor con anillos internos a escala laboratorio y luego comparando con los resultados de la simulación. La simulación 3D mostró que el biodigestor con paletas cilíndricas mejora en mayor medida el grado de agitación y en segundo lugar el biodigestor con tuberías cortas. En cambio, el biodigestor con anillos internos no mejora el grado de agitación.