UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACUL ACULT TAD DE INGENI INGENIERÍA ERÍA QUÍMIC QUÍMICA A CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
Cátedra: TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS I
Tema:
LA OTENCIÓN DE IOÁS POR FERMENTACIÓN ANAEROIA A PARTIR PARTIR DE ESTI/RCOL ESTI/RCOL DE DE CONE+O A NI*EL LAORATO LAORATORIO RIO Presentado al: Ing. Ms. Walter S. FUENTES LÓPEZ
Realizado por:
ONIFACION ONIFACION DIAZ! Ce"#l#a CRISTOAL ESPINOZA! An$rea LAURA %UAMANI! Est&e'an# OSORES FAIAN! (#l)er *ILC%EZ %UALPARUCA! +,$#t& -AULILA%UA CANC%APOMA! M#g,el
Semestre: *
HUANCAYO – PERÚ 20!
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%"%U'O $E' %E*A
La 01ten"#2n $e 1#0g3s 40r 'er)enta"#2n anaer01#a a 4art#r $e est#5r"0l $e "0ne60 a n#7el la10rat0r#0 .
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&OR &OR*U *U'A 'AC" C"ON ON $E $E ' PRO PRO-' -'E E*A ,#2## ,#2 ## PRO-'E PRO-'E*A *A )ENER )ENERA' A'
C2)0 C2)0 01tener 01tener 1#0g3s 1#0g3s 40r 'er)ent 'er)enta"#2 a"#2n n anaer01#a anaer01#a a 4art#r 4art#r $e est#5r"0l est#5r"0l $e "0ne60 a n#7el la10rat0r#0
,#2#2## PRO-'E*A ,#2#2 PRO-'E*AS S ESPEC"&"C ESPEC"&"COS OS
C2)0 "ara"ter#?ar el est#5r"0l $e "0ne60 antes $e la 4r0$,""#2n C2)0 e7al,ar la "a4a"#$a$ $e 4r0$,""#2n $e 1#0g3s $e eses $e "0ne60 C,3les s0n l0s 4ar3)etr0s 24t#)0s $e )asa = 70l,)en $el 4r0"es0 $e $es"0)40s#"#2n C,3l ser3 el e'e"t0 $e la l a )asa = 70l,)en en la 4r0$,""#2n $e )etan0 C2)0 #n'l,=e la )asa en la 4r0$,""#2n
ADANI, F. (1), (1), en conc conclu lus sión ión menci encio ona que “Se considera que existe actividad productiva entre los 10 ºC y 60 ºC, dividiendo Este rango en tres: psicrofilico (10 ºC a
2
! ºC", #esof$lico (!ºC a %0ºC" y ter#ofilico (%0ºC a 60 ºC"&' “a #ayora de las especies #etanogenicas est)n activas en el rango #esof$lico y ter#of$lico, con rangos *pti#os de te#per te#peratu atura ra para el rango rango #esof$ #esof$lic lico o entre +0ºC +0ºC
y
+ºC, #ientra #ientras s que para el el rango ter#of$ ter#of$lico lico de !0ºC !0ºC a !-ºC !-ºC&& . te# te#pe pera ratu tura ras s entr entre e los los %0ºC %0ºC
y
!0ºC !0ºC,, las las
/acterias for#adoras de #etano son ini/idas&' “Es i#portante #antener una te#peratura de operaci*n esta/le en el digestor, dado que fluctuaciones fuertes yo frecue frecuente ntes s en la te#per te#peratu atura ra afecta afectara ra a las /acter /acterias ias,, esp especia ecial# l#en ente te
las
#eta etanog nogenic enica as,
prod produc ucie ien ndo
desequili/rios ecol*gicos en el proceso, y este efecto se traducir$a en una /a2a de producci*n y en algunos casos, en la parali3aci*n del proceso& 4or lo tanto, fluctuaciones en la te#peratura del proceso de/en ser lo #)s peque5as posi/les&' “Cada “Cada #icroo #icroorga rganis nis#o #o posee posee un rango rango de p opti#o opti#o dife difere rent nte& e& as as /act /acter eria ias s prod produc ucto tora ras s de #eta #etano no son son extre#ada#ente sensi/les al p, con un rango *pti#o entre 6,7-,& os rangos de p opti#o para los de#)s grupos tr*ficos de #icroorganis#os son de -,7-,% para las las
/acterias
idr idrol$ticas8
6,6
para
las
especies ies
acetogenicas y !7 6 para las acidogenicas&'
'A %E*PERA%URA "N&'UYE -/S"CA*EN%E EN %RES ASPEC%OS $E' PROCESO:
En la 4r0$,""#2n $e gas! =a <,e a te)4erat,ras )a=0res &a1r3 )a=0r 4r0$,""#2n.
En el t#e)40 $e $#gest#2n! =a <,e a )a=0r te)4erat,ra )en0r es el t#e)40 $e $#gest#2n.
En la "0)40s#"#2n $el 1#0g3s! =a <,e a'e"ta la rela"#2n C%GHCO. 3
La 01ten"#2n $e )etan0 7a estar $#re"ta)ente rela"#0na$0 "0n el t#e)40 "0)0 se ),estra en la s#g,#ente ta1la Ta1la J
&ASE
CARAC%ER"S%"CAS $URAC"ON In )e$#ata)ente $es4,5s $el 7ert#$0.
Fase aer01#a
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#n'l,en"#a $e $e N a,)ent0
4r0gres#70
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CO.
JK D8as
Des"ens0
4r0gres#70 $e O . Fase anaer01#a "0n
Faltlta Fa a a# a#re re!! a, a,)e )ent nt0 0 #n #nte tens ns0 0 $e CO.
a,sen"#a $e C% G Fase anaer01#a "0n
Des"ens0 $e N . A4are"e %. A,)ent0 4r0gres#70 $e C% G $es"ens0
'0r)a"#2n $e C% G.
4r0gres#70 $e t0$0s l0s $e)3s. Se al"an?a "0n$#"#0nes = 4r040r"#0nes
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Fase anaer01#a $e
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"0)40 "0) 40nen nentes tes $el 1#0 1#0g3s g3s>en >en "as "as0 0 $e res#$,0s s2l#$0s@ Una 4r#)era tarea "0le"t#7a)ente 4lantea$0 ',e ela10rar el $#agn0st#"0 0 an3l#s#s $e la s#t,a"#2n a"t,al. Ese $e $e "0ne60 "0ne60 en $#str#t0 $e a,<,# )ar"a! )ar"a! las 'a)#l#as <,e al trans4 trans40rtar 0rtar l0s res#$,0s res#$,0s
$e ese $e "0ne60 "0ne60 4#er$e 4#er$en n la la
e"0n0)8a! t#e)40 <,e esa e"0n0)8a 4,e$e #n7ert#r en 0tr0 = ta)1#5n l0s res#$,0s 0rg3n#"0s <,e $ese"&an en 7e? $e $ar el 7al0r agrega$0! "0nta)#nan el )e$#0 a)1#ente = la #$ea na"#2 $e la #nten"#2n $e $ar ,na s0l,"#2n a la e)#s#2n $el )etan0 al )e$#0a)1#ente = gast0 <,e real#?an "a$a 'a)#l#a = )e60rar la "al#$a$ $e 7#$a! $e all8 <,e el 4r0=e"t0 en s8 )#s)0 n0 s0l0 es ,n 4r0=e"t0 a Fa"t0r #)40rtante en la 4r0$,""#2n $e 1#0g3s! $a$0 <,e $e1e)0s s#),lar las "0n$ "0n$#" #"#0 #0ne ness 04t# 04t#)a )ass 4ara 4ara )#n# )#n#)# )#?a ?arr l0s l0s t#e) t#e)40 40ss $e 4r0$,""#2n. 4
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O-+E%"(OS ## O-+E%"(O )ENERA' O1tener O1tener 1#0g3s 1#0g3s 40r 40r 'er)enta"# 'er)enta"#2n 2n anaer01# anaer01#a a a 4art#r 4art#r $e est#5r"0l est#5r"0l $e $e ",= a n#7el la10rat0r#0.
#2# O-+E%"(OS ESPEC"&"COS
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Cara"ter#?ar el est#5r"0l $e "0ne60 antes $e la 4r0$,""#2n Deter)#nar l0s 4ar3)etr0s 24t#)0s $e )asa = 70l,)en $el 4r0"es0 $e $es"0)40s#"#2n C0n0"er el e'e"t0 $e la )asa = 70l,)en en la 4r0$,""#2n $e )etan0 E7al,ar el e'e"t0 $e la #n'l,en"#a $e la )asa en la 4r0$,""#2n $e 1#0g3s
+US%"&"CAC"ON En este 4r0=e"t0 se 4r040ne la 01ten"#2n $e )etan0 en ,n 1#rrea"t0r $e "94,la '#6a t#40 "&#n0! s#en$0 la ne"es#$a$ $e #n7est#gar "0n6,gar es',er?0s a '#n '#n $e "0nt "0ntr# r#1, 1,#r #r en el a4r0 a4r07e 7e"& "&a) a)#e #ent nt0 0 $e la eses eses $e 7a", 7a",n0 n0 a 'a70 'a70r r )e$#0a)1#ental $e #)40rtan"#a "re"#ente! La eB4er#en"#a a$<,#r#$a en 0tr0s 4a8ses "0)0 M5B#"0! *ene?,ela! ras#l! argent#na 40nen $e )an#'#est0 s, ,t#l#?a"#2n = a4l#"a"#2n $el 1#0g3s en se"t0r $0)5st#"0 e #n$,str#al. La 4r04,esta $e este 4r0=e"t0 se en)ar"a en $entr0 l0s s#g,#entes art8",l0s D.S. D.S. N GG GGPC PCM! M! Regla) Regla)ent ent0 0 Na"#0n Na"#0nal al 4ara 4ara la A4r01 A4r01a"# a"#2n 2n $e Est3n$ares $e Cal#$a$ A)1#ental = L8)#tes M3B#)0s Per)#s#1les. Le= N GJ :Le= $el C0nse60 Na"#0nal $el A)1#ente; D.S. N J ITINCI! Regla)ent0 $e Pr0te""#2n A)1#ental. A)1#ental. •
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Las ne"es#$a$es energ5t#"as $e n,estr0 4laneta s0n sat#s'e"&as &asta en ,n "0n la ,t#l#?a"#2n $e "0)1,st#1les '2s#les >4etr2le0! gas l#",a$0 $e 4etr2le0! "ar12n@! t0$0s ell0s eBt#ng,#1les en ,n ',t,r0 "er"an0! ',erte)ente "0nt "0nta) a)#n #nan ante tess = ,t#l# ,t#l#?a ?a$0 $0ss en '0r) '0r)a a #ne' #ne'#" #"#e #ent nte. e. De #g,a #g,all )ane )anera ra!! las las ne"es# ne"es#$a$ $a$es es energ5 energ5t#" t#"as as en las ?0nas r,rale r,raless $e l0s 4a8ses 4a8ses en 78as 78as $e $esarr0ll0! 01l#ga a l0s 401la$0res a ,t#l#?ar a gran es"ala lea >4ara l0 ",al $e'0resta@ = $es4er$#"#0s agr8"0las se"0s >est#5r"0l = res#$,0s $e "0se"&a@ Es as8 as8 <,e <,e esta esta 4r01 4r01le le)3 )3t#t#"a "a!! 4lan 4lante tea a la ne"e ne"es# s#$a $a$ $ $e en"0 en"0nt ntra rarr ,na ,na te"n0l0g8a a4r04#a$a! ,t#l#?an$0 re",rs0s l0"ales $#s40n#1les "0)0 s0n l0s res#$,0s 0rg3n#"0s >est#5r"0les $e an#)ales@! l0s ",ales 4,e$en ser ,sa$0s "0)0 "0)0 )e$# )e$#0 0 4ara 4ara 4r0$ 4r0$," ,"#r #r ener energ8 g8a a >1#0 >1#0g3 g3s@ s@ = 1#0' 1#0'er ert#t#l#l#?a ?ant ntes es )e$# )e$#an ante te 1#0$#gest0res! $e esta )anera se )e60rar3 la 7#$a $e l0s "a)4es#n0s! se #n"re)entar3 la 4r0$,""#2n agr8"0la = se 4reser7ar3 el )e$#0 a)1#ente La l#1r l#1re e $#s4 $#s40s 0s#" #"#2 #2n n $e est# est#5r 5r"0 "0ll $e gana gana$0 $0 en el "a)4 "a)40 0 0 s, trat trata) a)#e #ent nt0 0 5
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# %"POS %"POS $E -"O$") -"O$")ES% ES%OR ORES ES %a= ),"&0s t#40s $e 4lantas $el 1#0g3s 4er0 l0s )3s "0),nes s0n el $0sel 'l0tante >#n$#0@ = el $0)0 '#60 >"&#n0@. La a"e4ta1#l#$a$ 401re $e ),"&0s $e est0s est0s 1#0$#g 1#0$#gest est0re 0ress &a s#$0 s#$0 4r#n"# 4r#n"#4a 4al)e l)ente nte $e1#$ $e1#$a a a l0s "0st0s "0st0s alt0s! alt0s! la $#'#", $#'#",lta$ lta$ $e $e #nstala #nstala"#2 "#2n n = 4r01le) 4r01le)as as en la "0nse "0nse"," ","#2n #2n $e las las 4artes 4artes = re4,est0s. A "0nt#n,a"#2n "0nt#n,a"#2n ,na 1re7e $es"r#4"#2n $e "a$a t#40 $e 1#0$#gest0r. 1#0$#gest0r.
## Pozos s3pti4os Es el )3s ant#g,0 = sen"#ll0 $#gest0r anaer21#"0 <,e se "0n0"e! ,t#l#?a$0 n0r)al)ente 4ara la $#s40s#"#2n $e ag,as res#$,ales $0)5st#"as. Se "ree <,e $e all8 $er#7a el ,s0 40ten"#al $e l0s gases 4r0$,"#$0s 40r la 'er)enta"#2n anaer21#"a! 4ara el ,s0 $0)5st#"0. 6
Para la "0rre"ta 04era"#2n $e est0s 40?0s es re<,#s#t0 #n$#s4ensa1le a#slar las ag,as ser7#$as <,e "aen en 5l! $e las <,e "0nt#enen 6a12n 0 $etergentes. El e'e" e'e"t0 t0 $e l0s l0s 6a10 6a10ne ness = en es4e es4e"# "#al al l0s l0s $ete $eterg rgen ente tes! s! #n&# #ne 1e la a""# a""#2n 2n )eta12l#"a $e las 1a"ter#as! ra?2n 40r la <,e l0s 40?0s se "0l)atan "0n ra4#$e? = $e6an $e 04erar! &a"#en$0 ne"esar#0 $esta4arl0s 're",ente)ente 4ara re"0)en?ar la 04era"#2n.
#2# -iodi5estor del domo 6lotante 7"ndio8 Este 1#0$#gest 1#0$#gest0r 0r "0ns#ste "0ns#ste en ,n ta)10r! ta)10r! 0r#g#nal)e 0r#g#nal)ente nte &e"&0 $e a"er0 4er0 $es4,5s ree)4la?a$0 40r '#1ra $e 7#$r#0 re'0r?a$0 en 4l3st#"0 >FRP@ 4ara s,4erar el 4r01le)a $e "0rr0s#2n. N0r)al)ente se "0nstr,=e la 4are$ $el rea"t0r = '0n$0 $e la$r#ll0! a,n<,e a 7e"es se ,sa re',er?0 en &0r)#g2n. Se entra)4a el gas 4r0$,"#$0 1a60 ,na ta4a 'l0tante <,e s,1e = se "ae en ,na g,8a "entral. La 4res#2n $el gas $#s40n#1le $e4en$e $el 4es0 $el 40see$0r $e gas 40r el 3rea $e la ,n#$a$ = n0r)al)ente 7ar8a entre G a ") $e 4res#2n $e ag,a. El rea"t0r se al#)enta se)#"0nt#n,a)ente a tra75s $e ,na t,1er8a $e entra$a.
#,# iodi5estor de domo 6i9o 7Cino8 o de C;p"0n"ret0! 1l0<,es 0 la$r#ll0s@. De1#$0 a la alta 4res#2n <,e 4,e$en al"an?ar en s, #nter#0r = a la "0nstante 7ar#a"#2n $e la )#s)a! se re"0)#en$a s, "0nstr,""#2n en '0r)a $e $0)0! 1a60 t#erra en s,el0s esta1les = '#r)es! = la #)4er)ea1#l#?a"#2n $e la 4arte #nterna $e la estr,"t,ra a '#n $e e7#tar el es"a4e $e l8<,#$0 = gases. Est0s 'a"t0res &a"en 01l#gat0r#0 el ,s0 $e )an0 $e 01ra alta)ente "al#'#"a$a 4ara s, $#se0 = "0nstr,""#2n.
-iodi5estor de C;p
7
El )0$el0 $e "94,la '#6a t#ene "0)0 4r#n"#4al "ara"ter8st#"a <,e tra1a6a "0n 4res#2n 7ar#a1le s,s 4r#n"#4ales $es7enta6as! s0n <,e la 4res#2n $e gas n0 es "0nstante = <,e la "94,la $e1e ser "0)4leta)ente &er)5t#"a! ell0 #)4l#"a "#erta "0)4le6#$a$ en la "0nstr,""#2n = "0st0s a$#"#0nales en #)4er)ea1#l#?antes. S#n e)1arg0! este )0$el0 4resenta la 7enta6a $e <,e l0s )ater#ales $e "0nstr,""#2n s0n '3"#les $e a$<,#r#r a n#7el l0"al! as8 "0)0 la #neB#sten"#a $e 4artes )et3l#"as <,e 4,e$en 0B#$arse = ,na larga 7#$a 9t#l s# se le $a )anten#)#ent0! a$e)3s $e ser ,na "0nstr,""#2n s,1terr3nea.
## -iodi5estor -iodi5estor de estr<4tFAO! J@ a &a"er 1#0$#g 1#0$#gest est0re 0ress $e )ater# )ater#ale aless 'leB#1 'leB#1les les )3s 1arat0 1arat0s. s. In#"#a In#"#al)e l)ente nte se ,sar0n ,sar0n n=l0n n=l0n = ne04re ne04ren0 n0 4er0 4er0 ell0s ell0s $e)0st $e)0strar rar0n 0n ser relat# relat#7a 7a)en )ente te "0st0s "0st0s0. 0. Un $esarr0ll0 )a=0r en l0s a0s setenta era "0)1#nar P*C "0n el res#$,0 $e las re'#ner8as $e al,)#n#0 4r0$,"t0 lla)a$0 Yel 1arr0 r060 P*C.Y Est0 ',e ree)4la?a$0 $es4,5s 40r 40l#et#len0 )en0s "0st0s0 <,e es a&0ra el )ater#al )3s "0)9n)ente ,sa$0 en A)5r#"a Lat#na! As#a = Á'r#"a. Des$e J! el Centr0 4ara la In7est#ga"#2n en S#ste)as S,stenta1les $e Pr0$,""#2n Agr8"0la >CIPA*@! >CIPA*@! &a esta$0 re"0)en$an$0 1#0$#gest0res $e 4l3st#"0 e"0n2)#"0 "0)0 la te"n0l0g8a a4r04#a$a 40r &a"er )e60r ,s0 $e eB"re)ent0s $el gana$0! re$,"#en$0 la 4res#2n as8 en 0tr0s re",rs0s nat,rales. En este este $#ge $#gest st0r 0r el gas gas se a",) a",),l ,la a en la 4art 4arte e s,4e s,4er# r#0r 0r $e la 10ls 10lsa! a! 4ar"#a 4ar"#al)e l)ente nte llena llena "0n "0n #0)as #0)asa a en 'er)en 'er)enta" ta"#2n #2n la 10lsa 10lsa se 7a #n'lan #n'lan$0 $0 lenta)ente "0n ,na 4res#2n $e 04era"#2n 1a6a! 4,es n0 se 4,e$e eB"e$er la 4res#2n $e tra1a60 $e la )#s)a. ) #s)a.
#!# $i5estor 6lotante Un rasg0 rasg0 #nn07a #nn07a$0r $0r $e ,sar ,sar 40l#et 40l#et#le #len0 n0 t,1,la t,1,larr es <,e l0s 1#0$#g 1#0$#gest est0re 0ress 4,e$en l0"al#?arse 4ara 'l0tar en ",al<,#er s,4er'#"#e $e ag,a! "0n la )#ta$ s,)erg#$a! s, 10"a se l0"al#?a$a s01re el n#7el $e ag,a )3s alt0! )#entras la t0)a $e "0rr#ente $e1e a6,starse a ,n 016et0 'l0tante! "0)0 ,n "0"0 se"0 0 ,n re"#4#ente $e 4l3st#"0. En *#et Na) )3s $e K $e l0s 1#0$#gest0res 'l0tantes se ,1#"an en estan<,es estan<,es <,e 'a"#l#tan 'a"#l#tan s, #nstala"#2 #nstala"#2n! n! general)e general)ente nte $0n$e el es4a"#0 $e las gran6as es l#)#ta$0.
8
#># $i5estor 4on tan?
## $i5estores de alta Belo4idad o 6l<9o ind<4ido Est0 Est0ss s0n s0n l0s l0s ,t#l ,t#l#? #?a$ a$0s 0s "0)9 "0)9n) n)en ente te en #nst #nstal ala" a"#0 #0ne ness #n$, #n$,st str#a r#ale less 0 se)##n$,str#ales. eneral)ente tra1a6an a 4res#2n "0nstante! 40r l0 <,e se 40$r8an "atal0gar "0)0 D#gest0res T#40 %#n$9 M0$#'#"a$0. Se les "0n0"e $e 0r$#nar#0 "0)0 CSTD >C0n7ent#0nal St#rre$ D#gest0r@. Se $#'eren"#an $e l0s $#gest0res "0n7en"#0nales en <,e se les &a agrega$0 alg9n t#40 $e ag#ta"#2n )e"3n#"a! "0nt#n,a 0 #nter)#tente! <,e 4er)#te al )ater#al a9n n0 $#ger#$0! entrar en "0nta"t0 "0n las 1a"ter#as a"t#7as = as8 01tener 1,ena $#gest#2n $e la )ater#a 0rg3n#"a! "0n t#e)40s $e reten"#2n &#$r3,l#"a relat#7a)ente "0rt0s! $e &asta JK $8as. Este Este es ,n "0n" "0n"e4 e4t0 t0 n,e7 n,e70 0 $ent $entr0 r0 $e la te"n te"n0l 0l0g 0g8a 8a $e 'er) 'er)en enta ta"# "#2n 2n anaer21#"a! "0)1#na las 7enta6as $e 7ar#0s t#40s $e $#gest0res en ,na s0la ,n#$a$! 'a"#l#tan$0 el )ane60 = 4r0"esa)#ent0 $e )ater#al 1#0$egra$a1le $e $#7ers0 0r#gen = "al#$a$. enera eneral)e l)ente nte l0s $ese"& $ese"&0s 0s $e 0r#gen 0r#gen an#)a an#)al!l! eB"re)e eB"re)ent0 nt0ss $e ",al< ",al<,#e ,#er r "lase! s0n 4r0"esa$0s en $#gest0res "0n7en"#0nales $e t#40 "0nt#n,0! <,e 4er#2$#"a)ente re"#1en "arga = entregan 40r $esal060 e'l,ente =a $#ger#$0. El t#e)40 $e 04era"#2n "0nt#n,a $e est0s e<,#40s es 1astante larg0 = re<,#ere ,n )8n#)0 $e aten"#2n al )0)ent0 $e "argarl0s! "0)0 es el e7#tar #ntr0$,"#r ele)ent0s eBtra0s tales "0)0 arena! 4#e$ra! )etal! 4l3st#"0s 0 ",al<,#er 0tr0 t#40 $e )ater#al lent0 0 #)40s#1le $e $#ger#r.
4# PR"NC"P"OS PR"NC"P"OS $E $E 'A &ER*EN% &ER*EN%A AC"1N ANAER1 ANAER1-"CA -"CA La 'er)enta"#2n anaer21#"a $e la )ater#a 0rg3n#"a es ,n 4r0"es0 "0)4le60! real#?a$0 40r )#"r00rgan#s)0s eB#stentes en la nat,rale?a $es$e &a"e ,n0s V.G )#ll0nes $e a0s! ",an$0 la at)2s'era t0$a78a n0 ten8a 0B8gen0 = 9
esta1a "0)4,esta 40r n#tr2gen0! $#2B#$0 $e "ar10n0! arg2n = 7a40r $e ag,a. La )ater#a 0rg3n#"a "0nst#t,=e el s,1strat0 $e est0s )#"r00rgan#s)0s. En la nat,rale?a! la 'er)enta"#2n anaer21#"a 4,e$e tener l,gar $e ,n )0$0 nat,ral = es40nt3ne0! 4r0$,"#en$0! 40r e6e)4l0! el gas $e 4antan0s! el gas nat,ral $e =a"# =a"#)#e )#ent nt0s 0s s,1t s,1ter err3 r3ne ne0s 0s 0 #n"l #n"l,s ,s0 0 el gas gas )eta )eta12 12l#" l#"0 0 4r0$ 4r0$," ,"#$ #$0 0 en el est2)ag0 $e l0s r,)#antes.
d# E%A E%APA $E H"$R1 H"$R1'"S '"S"S "S La &#$r2l#s#s es el 4r#)er 4as0 ne"esar#0 4ara la $egra$a"#2n $e la )ater#a 0rg3n#"a "0)4le6a. En esta eta4a! las 1a"ter#as &#$r0l8t#"as a"t9an s01re las )a"r0) )a"r0)0l5 0l5",l ",las as 0rg3n# 0rg3n#"as "as $es40l $es40l#)e #)er#? r#?3n$ 3n$0la 0lass en?#)3 en?#)3t#" t#"a)e a)ente nte en l0s "0rres40n$#entes )0n2)er0s 0 'rag)ent0s )3s sen"#ll0s. As8! l0s l84#$0s s0n $egra$a$0s 40r en?#)as &#$r0l8t#"as >l#4asas@ a 3"#$0s gras0s $e "a$ena larga = gl#" gl#"er er#n #na. a. Las Las 4r0t 4r0te8 e8na nass s0n s0n &#$r &#$r0l 0l#? #?a$ a$as as 40r 40r 4r0t 4r0tea easa sas! s! 454t 454t#$ #$0s 0s = a)#n03"#$0s! = l0s 40l#sa"3r#$0s s0n "0n7ert#$0s en )0n0sa"3r#$0s.
e# E%A E%APA AC"$O)N C"$O)N"CA "CA L0s "0)4,est0s s0l,1les 01ten#$0s en la eta4a anter#0r s0n trans'0r)a$0s 40r las 1a"ter#as a"#$0g5n#"as en 3"#$0s gras0s $e "a$ena "0rta >3"#$0s gras0s 70l3t#les@! al"0&0les! a)0n8a"0! &#$r2gen0 = $#2B#$0 $e "ar10n0. L0s 3"#$0s gras0s 70l3t#les s0n 4r#n"#4al)ente 3"#$0 a"5t#"0! 4r04#2n#"0! 1,t8r#"0 = 7al5r#"0. En esta eta4a se $e1e "0ntr0lar la "ant#$a$ $e &#$r2gen0! 40r<,e el )eta10l#s)0 $e las 1a"ter#as a"#$0g5n#"as $e4en$e $e 5l.
6# E%A E%APA ACE%O) CE%O)N N"C "CA A M#en M#entra trass <,e <,e alg, alg,n0 n0ss 4r0$ 4r0$," ,"t0 t0ss $e la 'er) 'er)en enta ta"# "#2n 2n >&#$ >&#$r2 r2ge gen0 n0 = 3"#$ 3"#$0 0 a"5t a"5t#" #"0@ 0@ 4,e$ 4,e$en en ser ser )eta )eta10 10l#? l#?a$ a$0s 0s $#re $#re"t "ta) a)en ente te 40r 40r l0s l0s 0rga 0rgan# n#s) s)0s 0s )etan0g5n#"0s! l0s 4r0$,"t0s #nter)e$#0s >3"#$0 4r04#2n#"0! 1,t8r#"0! et".@ ne"es#tan ser trans'0r)a$0s en 4r0$,"t0s )3s sen"#ll0s! a tra75s $e las 1a"ter#as a"et0g5n#"as.
5# PAR/*E% PAR/*E%ROS ROS DUE A&EC% A&EC%A AN A' PROCESO PROCESO L0s 'a"t0res '8s#"0s = <,8)#"0s <,e "0n$#"#0nan este 4r0"es0 s0n 7ar#0s. Entre l0s )3s #)40rtantes "a1en $esta"ar l0s s#g,#entes n,tr#entes! te)4erat,ra! 4%! "0nten#$0 en s2l#$0s! t#e)40 $e res#$en"#a! 4resen"#a $e "0)4,est0s #n#$0res $el 4r0"es0 = ag#ta"#2n.
# NU%R" U%R"E EN%ES N%ES Para el $esarr0ll0 $el 4r0"es0 se ne"es#ta! a$e)3s $e ,na ',ente $e "ar10n0 = energ8 energ8a! a! la 4resen 4resen"#a "#a $e ,na ,na ser#e ser#e $e n,tr#e n,tr#ente ntess )#nera )#nerales les >n#tr2 >n#tr2gen gen0! 0! 10
a?,'re! '2s'0r0! 40tas#0! "al"#0! )agnes#0! et".@. En el )e$#0 a $#ger#r $e1e &a1er ,na rela"#2n a$e",a$a entre n,tr#entes 4ara el $esarr0ll0 $e la 'l0ra 1a"ter#ana. La rela"#2n CN $e1e estar "0)4ren$#$a entre JKJ = GKJ! =a <,e 7al0r 7al0res es #n'er# #n'er#0re 0ress $#s)#n $#s)#n,= ,=en en la 7el0" 7el0"#$a #$a$ $ $e rea"" rea""#2n #2n.. Para Para el '2s'0r '2s'0r0 0 la rela"#2n 24t#)a es JKJ. N0r)al)ente! l0s res#$,0s 0rg3n#"0s = l0s 'ang0s $e $e4,ra"#2n $e ag,as res#$,ales 4resentan n,tr#entes en las 4r040r"#0nes a$e", a$e",a$a a$as. s. S#n e)1arg e)1arg0! 0! en la $#gest $#gest#2n #2n $e "#ert0 "#ert0ss res#$, res#$,0s 0s #n$,st #n$,str#a r#ales les 4,e$e ser ne"esar#0 la a$#"#2n $e $#"&0s ele)ent0s 0 1#en ,n 40sttrata)#ent0 aer21#"0.
i# %E*PE *PERA%URA La $#gest#2n anaer21#"a se 4,e$e lle7ar a "a10 en ,n a)4l#0 #nter7al0 $e te)4er te)4erat, at,ras ras!! 4er0 4er0 $e4en$ $e4en$#en #en$0 $0 $el $el t#40 t#40 $e 1a"ter 1a"ter#as #as <,e se ,t#l#" ,t#l#"en en se 4,e$en $#'eren"#ar tres #nter7al0s $#'erentes >Ta1la J@. En general! el #nter7al0 )es0'8l#"0 es el )3s ,t#l#?a$0! 4ese a <,e en el ter)0'8l#"0 es $0n$e se t#ene la )a=0r 4r0$,""#2n $e 1#0g3s. Est0 es $e1#$0 a la )a=0r sens#1#l#$a$ <,e 4resentan las 1a"ter#as ter)0'8l#"as a las 4e<,eas 7ar#a"#0nes t5r)#"as! l0 <,e "0nlle7a a ,n )a=0r "0ntr0l $el s#ste)a =! 40r tant0! a ,na a"t#7#$a$ )3s "0st0sa. P0r 0tr0 la$0! en este #nter7al0 $e te)4erat,ra el )anten#)#ent0 $el s#st s#ste) e)a a "0ns "0ns,) ,)e e )3s )3s ener energ8 g8a a <,e <,e la <,e <,e 4,e$ 4,e$e e 4r04 4r040r 0r"# "#0n 0nar ar el gas gas res,ltante.
%A-'A: %A-'A: 2 Inter7al0s $e te)4erat,ras en el <,e tra1a6an las 1a"ter#as anaer21#"as Bacterias Rango
temperaturas
Sensibilia
Ps#"r0'8l#"as Mes0'8l#"as
Men0s $e C Entre C = GC
[C&0ra [JC&0ra
Ter)0'8l#"as
M3s $e GC
[!KC&0ra
9# pH Es ,n0 $e l0s 4ar3)etr0s $e "0ntr0l )3s &a1#t,ales $e1#$0 a <,e en "a$a 'ase $el 4r0"es0 l0s )#"r00rgan#s)0s 4resentan )3B#)a a"t#7#$a$ en ,n #nter7a r7al0 $e 4% $#'e #'eren rente. As8! el #nter7a r7al0 $e 4% 24t#)0 $e l0s )#"r00rgan#s)0s &#$r0l8t#"0s es entre ! = !K! 4ara l0s a"et0g5n#"0s entre = . = 4ara l0s )etan0g5n#"0s entre .K = .K.
# (EN% (EN%A A+A +AS S $E 'OS 'OS -"O$")E -"O$")ES% S%ORE ORES S J. Per)#t Per)#te e $#s)#n, $#s)#n,#r #r la tala $e l0s 10s<,e 10s<,ess al n0 ser ne"esar ne"esar#0 #0 el ,s0 $e la lea 4ara 4ara "0"#nar "0"#nar.. 11
. %,)an# %,)an#?a ?a el tra1a6 tra1a60 0 $e l0s "a)4es# "a)4es#n0s n0s!! <,e antes antes $e18an $e18an 1,s"ar 1,s"ar la lea lea en l,gares "a$a 7e? )3s le6an0s. V. D#7e D#7ers rs#$a #$a$ $ $e ,s0s ,s0s >al, >al,)1 )1ra ra$0 $0!! "0"" "0""#2 #2n n $e al#) al#)en ent0 t0s! s! 4r0$ 4r0$," ,""# "#2n 2n $e energ8a el5"tr#"a! trans40rte a,t0)0t0r = 0tr0s@. G. Pr0$ Pr0$," ,"e e 1#0' 1#0'er ert#l t#l#? #?an ante te r#"0 r#"0 en n#tr n#tr2g 2gen en0! 0! '2s' '2s'0r 0r0 0 = 40ta 40tas# s#0! 0! "a4a "a4a?? $e "0)4et#r "0n l0s 'ert#l#?antes <,8)#"0s! <,e s0n )3s "ar0s = $aan el )e$#0 a)1#ente. K. El#) El#)#n #na a l0s l0s $ese" ese"& &0s 0rg 0rg3n#" 3n#"0 0s! 40r 40r e6e)4 6e)4l0 l0!! la eB"reta reta an#)a #)al! "0nta) "0nta)#na #nante nte $el )e$#0 )e$#0 a)1#en a)1#ente te = ',ente ',ente $e en'er) en'er)e$a e$a$es $es 4ara 4ara el &0)1re = l0s an#)ales. La ,t#l#?a"#2n $e l0s 1#0$#gest0res a$e)3s $e 4er)#t#r la 4r0$,""#2n $e 1#0gas 0're"e en0r)es 7enta6as 4ara la trans'0r)a"#2n $e $ese"&0s •
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Me60ra la "a4a"#$a$ 'ert#l#?ante $el est#5r"0l. T0$0s l0s n,tr#entes tales "0)0 "0)0 n#tr2g n#tr2gen0 en0!! '2s'0r '2s'0r0! 0! 40tas 40tas#0! #0! )agnes )agnes#0 #0 as8 "0)0 "0)0 l0s ele)en ele)ent0s t0s )en0res s0n "0nser7a$0s en el e'l,ente. En el "as0 $el n#tr2gen0! 1,ena 4arte $el )#s)0! 4resente en el est#5r"0l en '0r)a $e )a"r0)0l5",las es "0n7ert#$0 a '0r)as )3s s#)4les "0)0 a)0n#0 >N%G\@! las ",ales 4,e$en ser a4r07e"&a$as $#re"ta)ente 40r la 4lanta. De1e n0tarse <,e en l0s "as0 "as0ss en <,e <,e el est# est#5r 5r"0 "0ll es se"a se"a$0 $0 al )e$# )e$#0 0 a)1# a)1#en ente te!! se 4#er 4#er$e $e alre$e$0r $e ,n K $el n#tr2gen0. El e'l,ente es ),"&0 )en0s 0l0r0s0 <,e el a'l,ente. C0ntr0l $e 4at2gen0s. A,n<,e el n#7el $e $estr,""#2n $e 4at2gen0s 7ar#ar3 $e a",er$0 a 'a"t0res "0)0 te)4erat,ra = t#e)40 $e reten"#2n! se &a $e)0stra$0 eB4er#)ental)ente <,e alre$e$0r $el K $e l0s 4at2gen0s n0 s01re7#7en el 4r0"es0 $e 1#0$#gest#2n. En "0n$#"#0nes $e la10rat0r#0! "0n te)4erat,ras $e VK C l0s "0l#'0r)es 'e"ales ',er0n re$,"#$0s en K ] = l0s &0ng0s en K en G &0ras.
l# -A -A'A 'ANC NCE E $E 'A *A *A% %ER ER"A "A El 016e 016et#7 t#70 0 $e &a"e &a"err ,n 1ala 1alan" n"e e $e )ate )ater# r#a a es llega llegarr a "0n0 "0n0"e "err l0s l0s "a,$ales = "0)40s#"#0nes $e las $#st#ntas "0rr#entes $e entra$a = sal#$a $e ,n s#ste)a = las "ant#$a$es t0tales = "0)40s#"#0nes <,e est3n en el #nter#0r $el )#s)0 en ,n )0)ent0 $a$0. Las e",a"#0nes "0rres40n$#entes al 1alan"e $e )ater#a "0nst#t,=en ,na $e las &erra)#entas )ate)3t#"as )3s 9t#les $e la #ngen#er8a <,8)#"a. De 12
&e"& &e"&0! 0! s, ,t#l# ,t#l#?a ?a"# "#2n 2n res, res,lta lta "as# "as# #)4r #)4res es"# "#n$ n$#1 #1le le 4ara 4ara el est, est,$# $#0 0 $e ",al<,#er 4r0"es0 , 04era"#2n ,n#tar#a! = eB#sten ,n gran n9)er0 $e 4r01le)as <,e 4,e$en res0l7erse )e$#ante s, "0n7en#ente eB4l#"a"#2n. L0s 1alan"es $e )ater#a s0n $e &e"&0! ,na general#?a"#2n $e la le= $e la "0nser7a"#2n $e la )ater#a a s#ste)as a1#ert0s! est0 es! s#ste)as "0n 40s#1les entra$as =0 40s#1les sal#$as $e )ater#a al eBter#0r. S, ,t#l#$a$ en el "a)4 "a)40 0 #n$, #n$,st str# r#al al es ),= ),= a)4l a)4l#a #a!! = en gene genera rall s, "0)4 "0)4le le6#6#$a $a$ $ )ate)3t#"a es es"asa. En '0r)a )3s general! el 1alan"e $e )ater#a se 4,e$e re4resentar 40r )e$#0 $e la s#g,#ente e",a"#2n ENTRADAmal
−
SALIDA
mal +
PRODUCCIÓN mat = ACUMULACIÓN mat
PR"*ERA 'EY $E 'A %ER*O$"N/*"CA ∆Q = ∆U + ∆W
∆Q − δ Q ∆U −
dU
o
δ Q = dU + δ W
Re4resenta la energ8a t5r)#"a <,e a1s0r1e el s#ste)a. Es el "a)1#0! $e la energ8a #nterna $el s#ste)a.
∆W − δ W
Es el tra1a60 eBtern0 e'e"t,a$0 40r el s#ste)a.
Per0 el ",er40 n0 e'e"t9a tra1a60! δ Q
=
δ W
H .
dU
SE)UN$A 'EY $E 'A %ER*O$"N/*"CA La seg,n$a le= $e la ter)0$#n3)#"a es ,n 4r#n"#4#0 general <,e #)40ne restr#""#0 restr#""#0nes nes a la $#re""#2n $#re""#2n $e la trans'eren"#a $e "al0r ! = a la e'#"#en"#a 40s#1 s#1le en l0s l0s )0t0r )0t0res es t5r)#" t5r)#"0s 0s.. De este )0$0! 7a )3s all3 $e las l#)# l#)#ta ta"# "#0n 0nes es #)4, #)4,es esta tass 40r 40r la 4r 4r#) #)er era a le le== $e la te ter) r)0$ 0$#n #n3) 3)#" #"a a . S,s #)4l#"a"#0nes se 4,e$en 7#s,al#?ar en t5r)#n0s $e la anal0g8a "0n la "as"a$a
(""#
H"PO%ES"S El e'e"t0 $e la )asa ser3 $#re"ta)e $#re"ta)ente nte 4r040r"#0n 4r040r"#0nal al a la 01ten"#2n 01ten"#2n $e 1#0g3s 1#0g3s 40r la 1#0$egra$ 1#0$egra$a"#2 a"#2n n anaer01#a anaer01#a $e est#5r"0l est#5r"0l $e 7a",n0 7a",n0 en ,n 1#0$#gest0r "94,la '#6a 0 t#40 "&#n0 a n#7el la10rat0r#0.
# ###
(AR"A R"A-'E -'E $EPE $EPEN$ N$"E "EN% N%E E
O1ten"#2n $e 1#0g3s
#2
(AR"A R"A-'E -'E "N$ "N$EPEN$"EN%E
La )asa 13
(""" ("""##
*E%O *E%O$O $O'O 'O)FA )FA EGPE EGPER" R"*E *EN% N%A A' EDU"POS Y *A%ER"A'ES *ateriales: *as0s 4re"#4#ta$0s! Fras"0 4ara la ),estra! E)1,$0s! Es43t,la! Ter)2)etr0! 0tella $e 4l3st#"0 Pega)ent0 0tr0s
• • • • • • • •
E?
1alan?a
•
1#0$#gest0r anaer01#a
PROCE$"*"EN%O EGPER"*EN%A'
Tarar la 1alan?a. Pesara ,n 7as0 7as0 se"0 = l#)4#0 en la 1alan?a = an0tar %0)0gen#?ar el est#5r"0l $e "0ne60. Pesara es est#5r"0l $e "0ne60 tara$0 J^g. - ^g. tras43sele
en
,n
en7ase
$es"arta1le
la7a$0
res4e"t#7a)ente "0n s, $,4l#"a$0. De6ar re40sar ,n #nstante el est#5r"0l $e "0ne60 en el en7ase res4e"t#70. Real#?ar #nstala"#0nes res4e"t#70s A$e",ar 4ara $eter)#nar $eter)#nar s, 70l,)en $e 1#0g3s R0t, R0t,la larr s, res4 res4e" e"t#t#70 70 )asa )asa res4 res4e" e"t#7 t#7a) a)en ente te "a$a "a$a en7ase De6ar re40sar 4ara la 1#0$egra$a"#2n anaer01#a .
14
CUA$RO PARA 'OS $A%OS EGPER"*EN%A'ES Y SUS RESU'%A$OS %A-'A#
*UES%R"O *A *AS SA758 (O'U*EN7'8 PRES"ON7mmH58 %"E*PO 7$"AS8 J. J.K .K K J. J.K .K K 2 V J K V J K 2 Ela10ra"#2n 4r04#a
*UES%R"O
UN"$A$ $E AN/'"S"S#I el 1#0rea"t0r a las "0n$#"#0nes s#g,#entes
PresiJn de opera4iJn: $el a)1#ente
Composi4iJn: es $e J est#5r"0l $e 7a",n0 7a",n0 $e 7a",n0 7a",n0
(ariales: )asa
%emperat
*asa: J.K ^g = V^g "0n s, res4e"t#70 $,4l#"a$0 .
$CA !lan e"perimental e"perimental
Masa #ASA
#ASA $
1
2x 2
Duplicado
V: Agua (vapor) -A'ANCE $E *A%ER"A Y ENER)"A:
I : Insumos :
IOREACTOR 15
P:
Productos (pan)
2 2
C%IC C%ICAS AS AQU QUÍÍ FAL FALTA CO COPI PIAR AR EL ALA ALANC NCE E DE MAT MATERIA ERIA ENERIAAA
"G# •
•
•
•
G#
CONC'US"ONES La )asa es $#re"ta)ente 4r040r"#0nal a la 01ten"#2n $e 1#0g3s. Se "0n"l,=e "0n este tra1a60 <,e el )etan0 >C%G@ es en s, 0B#$a"#2n! la s,stan"#a "0)1,st#1le <,e )en0s CO genera! est0 es ),= 9t#l! =a <,e el CO es el gas res40nsa1le $el "alenta)#ent0 gl01al! 40r l0 tant0 el )etan0 >C%G@ gas <,e se 4r0$,60 en este tra1a60 es ,na eB"elente alternat#7a en la l,"&a "0ntra este 4r01le)a a)1#ental. Es 40r esta ra?2n <,e el )etan0 es "0ns#$era$0 ,n 1#0g3s! 40r<,e re$,"e la "ant "ant#$ #$a$ a$ $e CO CO eB4, eB4,ls lsa$ a$0 0 a la at)0 at)0s' s'er era! a! <,e <,e es el gas gas $e e'e" e'e"t0 t0 #n7erna$er0 )3s a1,n$ante en la at)0s'era = <,e a=,$a a <,e se generen l0s "a)1#0s <,e est3n 4a$e"#en$0 t0$0s l0s e"0s#ste)as.
El 1#0g3s = el 1#0$#gest0r "0nst#t,=en ,na alternat#7a <,e est3 s#en$0 1#en re"#1#$a 4ara "0"#nar en el )e$#0 r,ral $0)5st#"0 = est3 s#en$0 a$04ta$a.
CRONO)RA*A $E AC%"("$A$ES AKo: 20!
16
%R"*ES%RE
Re"0le""#2n $e #n'0r)a"#2n C00r$#na"#2n 4ara ),estre0 A"0n$#"#0na)#ent0 A"0n$#"#0na)#ent0 $e la 4arte 4arte
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2 , _ _ _ _
eB4er#)ental Met0$0l0g8a $el M,estre0 M,estre0 $e res#$,0s 0rg3n#"0s Pre4ara"#2n $e 1#0rea"t0r Res, Res,ltlta$ a$0s 0s $e la s#), s#),la la"# "#2n 2n An3l#s#s $e l0s l0s res,lta$0s
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A4tiBidad
SE*ANAS ! > L
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Ela10ra"#2n $el #n'0r)e '#nal
RE&ERE &ERENC NC"A "AS S -"-' -"-'"O "O)R )R/ /&"CA &"CAS: S:
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18
