Control, supervisión y representación matemática de un proceso de biodigestión anaerobia para la biomasa de contenido ruminal bovino

Control, supervision, and mathematical representation of an anaerobic digestion process for biomass of bovine ruminal content

  • Álvaro Ervey Pulido Aponte Universidad Nacional de Colombia
  • Hernán Mauricio Rivera Escobar Universidad Nacional de Colombia
  • Jhon Jairo Espitia Pardo Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Palabras clave: bioreactor, temperature, pressure, biomass, control, monitoring (en_US)
Palabras clave: biorreactor, temperatura, presión, biomasa, control, supervisión (es_ES)

Resumen (es_ES)

Contexto: En Colombia, el contenido rumial bovino (CRB) es vertido generalmente a los cauces de agua y campos a cielo abierto y, dada su alta carga orgánica, su disposición final representa una amenaza de tipo ambiental, económica y social. A la fecha, es limitada la implementación de tecnologías que permitan reducir el impacto debido en parte a la escasa caracterización del CRB, información que es requerida para la construcción de modelos matemáticos de digestión anaerobia que expliquen la reducción de este bio-sólido; por otro lado, la restringida aplicación de sistemas de control y supervisión enfocados a la generación de subproductos con potencial aprovechamiento energético también constituye un motivo.

Objetivo: Documentar los métodos utilizados en el desarrollo de un sistema de control y supervisión de temperatura y presión para un biodigestor discontinuo a escala de laboratorio con biomasa CRB.

Métodos: Se realizó la implementación de un sistema de adquisición distribuida de señales y una interfaz de servidor web; se identificó un modelo dinámico correspondiente al comportamiento del sistema de digestión anaerobia para esta biomasa CRB.

Resultados: Se logró caracterizar, mediante gravimetría y calorimetría, variables asociadas al sistema de digestión anaerobia con CRB. Frente al control, el controlador on-off mantuvo la presión del gas en el rango deseado y el controlador PI garantizó la temperatura deseada del proceso.

Conclusión: Fue posible generar biogás a partir de biomasa CRB desde esquemas básicos de caracterización, supervisión y control del proceso.

Resumen (en_US)

Introduction: In Colombia, bovine ruminal content (BRC) is generally poured into water courses and open fields and, given its high organic load, its final disposal represents an environmental, economic, and social threat. To date, the implementation of technologies that reduce the impact is limited. This is due, on the one hand, to the scarce characterization of the BRC, which is required for the construction of mathematical models of anaerobic digestion that explain the reduction of this bio-solid; and on the other hand, to the restricted application of control and supervision systems focused on the generation of by-products with potential use.

Aim: To document the methods used in the development of control and monitoring system ot temperature and pressure, for a discontinuous bio-digester at laboratory scale with biomass BRC.

Methods: The implementation of a distributed signal acquisition system and a web server interface were carried out; additionally, a dynamic model corresponding to the behavior of the anaerobic digestion system for this BRC biomass was identified.

Results: Using gravimetry and calorimetry, it was possible to characterize variables associated with the anaerobic digestion system with BRC. As for the control, the on-off controller kept the gas pressure in the desired range and the PI controller guaranteed the desired temperature of the process.

Conclusion: It was possible to generate biogas from biomass BRC from basic schemes of characterization, supervision, and control of the process.

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Biografía del autor/a

Álvaro Ervey Pulido Aponte, Universidad Nacional de Colombia

Ingeniero en control, candidato a magíster en Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia. Bogotá

Hernán Mauricio Rivera Escobar, Universidad Nacional de Colombia

Licenciado en Química, especialista en Bioquímica, magíster en Bioquímica, candidato a doctor en Ciencias Biomédicas de la Universidad Nacional de Colombia. Bogotá

Jhon Jairo Espitia Pardo, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Ingeniero en Control. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Bogotá

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Cómo citar
Pulido Aponte, Álvaro, Rivera Escobar, H., & Espitia Pardo, J. (2018). Control, supervisión y representación matemática de un proceso de biodigestión anaerobia para la biomasa de contenido ruminal bovino. Tecnura, 22(58), 37-52. https://doi.org/10.14483/22487638.10965
Publicado: 2018-12-20
Sección
Investigación