Prototipo de biorreactor aeróbico para el monitoreo y control del proceso co-compostaje, a partir de de lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales y residuos sólidos orgánicos de plaza de mercado
El presente documento expone la construcción de un prototipo de biorreactor aeróbico para supervisar y controlar, a nivel experimental, el proceso de cocompostaje de lodos residuales y residuos sólidos. El prototipo controla las variables de temperatura y humedad, con el fin de facilitar la experime...
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| Institution: | UPTC - Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia |
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| Main Authors: | , , |
| Format: | Trabajo de grado - Pregrado |
| Language: | Español |
| Published: |
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
2017
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| Subjects: | |
| Online Access: | http://repositorio.uptc.edu.co/handle/001/2219 |
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| Summary: | El presente documento expone la construcción de un prototipo de biorreactor aeróbico para supervisar y controlar, a nivel experimental, el proceso de cocompostaje de lodos residuales y residuos sólidos. El prototipo controla las variables de temperatura y humedad, con el fin de facilitar la experimentación orientada a mejorar la calidad del bio-abono que se obtiene del proceso de co-compostaje. Este trabajo se desarrolla como parte de la actividad de investigación del semillero de Robótica UPTC en el grupo de investigación I2E, adscrito al Programa de Ingeniería Electrónica de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, en conjunto con el Grupo de Investigación en Geomática y Ambiente (GIGA), adscrito al Programa de Ingeniera Ambiental. En cumplimiento del objetivo de este proyecto, se ha construido un biorreactor que permite controlar las variables de temperatura y humedad en el proceso experimental de co-compostaje para la producción de bioabono. El proceso es aplicable a residuos sólidos de plaza de mercado y lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales del departamento de Boyacá. Para lograr el control de la temperatura se usa un biorreactor enchaquetado tipo batch, en conjunto con un sensor RTD PT100, y un sistema de recirculación y calentamiento proporcional de agua. Para el control de la humedad se usa una bomba peristáltica que agrega agua al biorreactor desde un depósito, y el sensor resistivo YL-69 para capturar los valores de humedad. Como sistema de control digital, se emplea la plataforma de desarrollo Arduino Mega 2560, usando el sistema operativo en tiempo real FreeRTOS para cumplir con las demandas de tiempo que requiere la aplicación.
Además, se emplea la plataforma Ubidots como interfaz remota para el control y monitoreo de la temperatura y humedad, y la manipulación de agitadores del prototipo. Se implementa un controlador PI para temperatura, caracterizado por tener un error en estado estacionario, un sobrepico y un tiempo de establecimiento acordes a los parámetros de diseño establecidos. Además, se realiza un sistema de control a lazo abierto para humedad, debido a que la medición del sensor YL-69 varía dependiendo el contacto que tenga con el sustrato, el cambio de la conductividad eléctrica del mismo durante el proceso de co-compostaje, y la temperatura al interior de biorreactor. Por último, se realiza un experimento de producción de cocompostaje a una temperatura de 45°C y una humedad del 40% durante 35 días, en el cual no se logra obtener un co-compost totalmente estabilizado, debido a la formación de una capa en la superficie del sustrato, que evita la actividad aeróbica de los microorganismos.
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