Análisis y optimización del requerimiento energético de un sistema integrado de tratamiento de residuos húmedos para la extracción de productos de alto valor comercial
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2018
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Resumen
La Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno de la Universidad de Costa Rica, ubicada en el distrito de San José, cantón central de la provincia de Alajuela, cuenta con un sistema integrado de tratamiento de residuos húmedos a partir de biodigestión anaeróbica termofílica, con el que se generan productos de alto valor comercial como biogás y fertilizante. El biogás es utilizado como fuente para generación de energía eléctrica o calórica para autoconsumo y el fertilizante es utilizado como mejorador de suelos de cultivo. El presente proyecto tiene como objetivo establecer un modelo matemático que pueda ser utilizado para simular dinámicamente el comportamiento termodinámico de un sistema de aprovechamiento de energía solar, en el Sistema Integrado de Tratamiento de Residuos Húmedos de la Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno, para implementar un uso eficiente de la energía en el sistema. El modelo fue validado utilizando datos de temperatura recolectados en campo durante una semana del mes de febrero de 2016. Utilizando el modelo propuesto se simuló dinámicamente la unidad de aprovechamiento de energía solar para un año completo utilizando como variables de entrada datos meteorológicos del año 2016, contemplando tres diferentes escenarios respecto a la configuración en el funcionamiento del sistema: 1) utilizando 36 m2 de colectores solares, 2) utilizando 24 m2 de colectores solares y 3) utilizando 12 m2 de colectores solares. Se determinó que un área de colección solar de 24 m2 es suficiente para mantener un digestor anaeróbico de 17 m3 ubicado en el distrito San José de Alajuela, Costa Rica, a temperaturas termofílicas (45 ºC ± 3 ºC) durante todo un año. Con esta área de colección solar el promedio anual de energía térmica recolectada es de 38 000 kJ y la energía eléctrica promedio anual consumida por el sistema es de 96,7 kW-h. El modelo propuesto en este proyecto...
Descripción
Tesis (licenciatura en ingeniería agrícola y de biosistemas)--Universidad de Costa Rica. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería de Biosistemas, 2018
Palabras clave
BIODIGESTORES, DIGESTION ANAEROBIA, ENERGIA SOLAR - APLICACIONES INDUSTRIALES - COSTA RICA, ENERGIA TERMICA SOLAR, TERMODINAMICA - MODELOS MATEMATICOS, TRATAMIENTO DE RESIDUOS