Diseño y Simulación de Control de temperatura y pH para el inicio de un biorreactor tipo Batch

Design and simulation of temperature and pH control for the start a Batch type Bioreactor

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Resumen (es)

Para el diseño, desarrollo, puesta en marcha y operación general de sistemas de digestión anaeróbica que obtienen energía de residuos orgánicos, es necesario implementar el monitoreo y control de variables críticas dentro de la metanogénesis. El biorreactor recrea las condiciones ideales para esas bacterias (inóculo), que se reproducirán rápidamente y aumentarán la generación de energía. Este proceso es proporcional a la descomposición de la materia.

Este documento presenta el diseño de un sistema automatizado que monitorea y controla dos parámetros fundamentales para la puesta en marcha de un biorreactor tipo Batch: temperatura y pH. Se realizó un diseño experimental en dos biorreactores tipo Lote compuestos por un sustrato común (residuo orgánico), y un inóculo específico para cada uno.

El diseño experimental utiliza sensores y actuadores de pH, temperatura y flujo, además, un algoritmo de control opera el sistema de temperatura y pH. Este control ajusta cada variable para garantizar un máximo crecimiento bacteriano dentro del biorreactor, que genera la mayor cantidad de biogás posible.

Resumen (en)

For the design, development, startup, and general operation of anaerobic digestion systems that obtain energy from organic waste, it is necessary to implement the monitoring and control of critical variables within methanogenesis. The bioreactor recreates the ideal conditions for those bacteria (inoculum), which will reproduce quickly and increase the energy generation. This process is proportional to the matter decomposition.

This document presents the design of an automated system that monitors and controls two fundamental parameters for starting a Batch-type bioreactor: temperature and pH. An experimental design was performed on two Batch-type bioreactors composed of a common substrate (organic waste), and a specific inoculum for each one.

The experimental design uses sensors and actuators of pH, temperature, and flow. Also, a control algorithm operates the temperature and pH system. This control adjusts each variable to guarantee a maximum bacterial growth within the bioreactor, which generates as much biogas as possible.