Ingeniería en Biosistemas [anteriormente Ingeniería Agrícola]
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Item Evaluación de un sistema de electrocoagulación como tratamiento secundario para el efluente de un digestor anaeróbico(2019) Brenes Vargas, Hellen; Bustamante Román, Mauricio JoséEn Costa Rica un 13,4 % de la población no tiene acceso a sistemas de tratamiento de agua residual después de su uso. Otro problema ambiental presente en Costa Rica recae en el manejo de residuos sólidos, debido a que no en todo el territorio hay reglamentos o iniciativas funcionales para minimizar la problemática. Para un país en desarrollo es importante invertir en sistemas de saneamiento y manejo de desechos sólidos que contribuyan a un mejor posicionamiento a nivel mundial, así como en el aporte de acciones para la implementación de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), los cuales son impulsados por las Naciones Unidas. Si se invierte en iniciativas de tratamiento y manejo de desechos, se está invirtiendo en la salud pública de la población en general. En la presente investigación se propuso un conjunto de sistemas que sean eficientes en el tratamiento de aguas residuales provenientes de residencias, en donde se planteó como primer paso un tratamiento primario que consiste en un digestor anaeróbico en condición mesofílica y como segundo tratamiento la electrocoagulación, la cual por medio de electricidad desestabiliza las partículas de contaminantes, provocando que estas precipiten y floten siendo su remoción más sencilla. Se realizaron dos escenarios para el sistema anaeróbico y se obtuvo que la combinación 80:20 de agua residual y residuos de alimentos a un 5 % de sólidos totales genera un porcentaje de remoción de sólidos hasta de 79 % y una producción de biogás de 177 mL de biogás/g SV. Al aplicar el sistema secundario, se concluyó que un tiempo de exposición de 30 minutos con un amperaje de 2.5 A y 9,4 V es eficiente para la remoción...Item Diseño de un sistema compacto para el tratamiento de residuos urbanos(2020) Solano Hernández, María Natalia; Bustamante Román, Mauricio JoséEste proyecto consistió en el diseño de un sistema compacto para el tratamiento de residuos domésticos y aguas residuales. Por su parte, el diseño se basó en la integración de dos sistemas; uno primario correspondiente a digestión anaerobia evaluado mediante un ensayo de potencial bioquímico de metano (PBM), para conocer la eficiencia en la degradación de materia orgánica y producción de biogás de una mezcla de residuos de alimentos y agua residual; y uno secundario evaluado por medio de un tanque de aireación con lodos activados. Como materia prima se utilizó agua residual de la Facultad de Odontología de la Universidad de Costa Rica (UCR) y restos de alimentos domésticos. Para el sistema primario se realizaron dos ensayos de PBM. En el ensayo 1 se buscó optimizar los sólidos totales, por lo tanto, se definieron dos mezclas, una de 1 % y otra de 2 % de sólidos totales y se trabajó con triplicado. En el ensayo 2 se buscó optimizar las proporciones de dos sustratos, una de 90:10 (90 % de residuos de alimentos y 10 % de agua residual) y otra de 50:50 (50 % de residuos de alimentos y 50 % de agua residual), además se definió 1 % y 2 % de sólidos totales para cada una de las proporciones y se trabajó con triplicado de cada proporción. Para el desarrollo del sistema secundario, se diseñó y construyó un tanque de aireación de 8 litros, como prototipo para optimizar el tiempo de retención hidráulico; al respecto, se definieron tres tiempos: ocho, diez y catorce horas. Asimismo, se llevó a cabo una caracterización microbiológica de los lodos activados del tanque de aireación. De acuerdo con los resultados obtenidos, del ensayo 1 se concluye que la mezcla de 2 % de sólidos totales tiene una mayor producción de biogás con un máximo de 337,36 ml biogás/g SV y una remoción de 24,10 % ST y 33,9 % SV, mejor que la mezcla de 1 %. Por otro lado, según los resultados obtenidos del ensayo 2, se determina que la proporción...Item Análisis y optimización del requerimiento energético de un sistema integrado de tratamiento de residuos húmedos para la extracción de productos de alto valor comercial(2018) Mora Corrales, Luis Alonso; Bustamante Román, MauricioLa 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...Item Evaluación de la producción de biogás por medio de la biodigestión anaerobia semicontinua utilizando residuos del beneficiado del café como sustrato(2015) Rojas Sossa, Juan Pablo; Solís Ramírez, Kattia de los ÁngelesCon el fin de dar un aporte a la investigación sobre la valorización de los residuos producidos en los beneficiados del café, se realizó este estudio, que observó el comportamiento de los residuos del café, en un proceso de biodigestión anaerobia semicontinua. Para ello se elaboraron dos experimentos. En el primero, se planteó como objetivo determinar el tiempo de retención hidráulica (TRH) y la temperatura de operación más adecuada. Con un TRH de 15 días y 25 días y una temperatura de 35 °C y 50 °C. Para el segundo experimento se evaluó la producción de biogás, se utilizaron diferentes proporciones de masa de los residuos del beneficiado, se aumentó el contenido de mucílago (M1 = 7,1 %; M2 = 49,9 %; M3 = 90,8 %), y se disminuyó la proporción de pulpa (M1 = 18 %; M2 = 10,2 %; M3 = 2,5 %). Luego se evaluaron los resultados experimentales con un balance de masa y energía (BME) para obtener los rendimientos energéticos del proceso por masa seca, y por fanega de café fruta. En el primer experimento se operaron, reactores piloto alimentados con una mezcla obtenida del balance de masa del beneficiado con un arreglo factorial para compararlos, siendo inoculados con un 50 % del volumen inicial del reactor. Durante 100 días, los reactores no llegaron a estabilizarse. Esta condición generó baja productividad en los reactores y una calidad de metano no aprovechable. A razón de esta experiencia, se realizó el segundo experimento, con reactores piloto por 60 días y con un tiempo de retención hidráulica de 30 días a 35 °C e inoculados con 100 % del volumen inicial, y se evaluó la producción de biogás a diferentes proporciones de masa de los residuos en las mezclas. Se observaron diferencias en la producción de gas acumulada (M1 = 10 051,5A mL; M2 = 15 778,3B mL; M3 = 19 459,3C mL) para los reactores, y aumentaron los contenidos de CH4 y la reducción de sólidos, con valores adecuados para el aprovechamiento energético. Además...