Transferencia de calor y consumo de potencia en un biorreactor anaeróbico con agitación hidráulica

Abstract

Los biorreactores anaeróbicos agitados son una tecnología viable para la producción de energía y la reducción de las emisiones de gas metano. La agitación hidráulica en biorreactores favorece la homogenización del sustrato y previene la sedimentación de lodos en el proceso de digestión anaeróbica. La estimación de coeficientes de transferencia de calor y el consumo de potencia volumétrico son factores clave para el diseño, control y caracterización de biorreactores. En el presente trabajo, se estudió la influencia que tienen las variaciones hidrodinámicas en la transferencia de calor y el consumo de potencia de un biorreactor anaeróbico con sistema de agitación hidráulica. Se desarrolló un modelo de transferencia de calor para un biorreactor agitado hidráulicamente bajo diferentes intensidades de agitación del fluido. Los parámetros de la correlación del número de Nusselt fueron estimados mediante el método gráfico de Wilson y con la técnica de Monte Carlo. Se encontró una correlación de Nusselt y el consumo de potencia específico en un intervalo de número de Reynolds de 1200 a 2000. El ajuste de la regresión de transferencia de calor mejoró al emplear el método de Monte Carlo combinado con un algoritmo de optimización global.