buen libro

1. Los reactores de lecho fluidizado
son reactores trifásicos gas-líquido-
sólido, formados por un lecho de
partículas de pequeño tamaño sobre
las que se mantiene adherida la bio-
masa y a través del cual circula un
fluido con una velocidad lo sufi-
cientemente elevada como para
provocar la fluidización del lecho,
tal y como muestra el esquema de la
figura 1. Para lograr estas altas ve-
locidades de flujo, suele ser necesa-
rio recircular parte del efluente. En
estos reactores, la mayor parte de la
biomasa se encuentra adherida,
siendo muy pequeña la fracción que
se encuentra en suspensión.
La corriente líquida formada
por la recirculación y la alimenta-
ción a tratar entra por la parte infe-
rior del reactor. El correcto diseño
del sistema de distribución del in-
fluente es un aspecto extremada-
mente importante para los reacto-
res anaerobios de lecho fluidizado
[25], llamados RALF de forma
abreviada. El gas producido (CH4
+ CO2
) y el efluente tratado aban-
donan el sistema por la parte supe-
rior. Puede resultar conveniente
instalar sistemas de separación
gas-sólido-líquido.
Diversos autores han realizado
estudios comparativos entre el fun-
cionamiento de los RALF y otros
diseños de reactores, demostrando
la mayor efectividad de los prime-
ros para el tratamiento de un mis-
mo efluente. Farhan et al. (1997),
al estudiar simultáneamente lechos
fluidizados, filtros anaerobios y re-
actores de lecho en suspensión, ali-
mentados con un agua sintética a
base de glucosa, observaron que
los reactores de lecho fluidizado
eran los que menos se veían afec-
Los procesos anaerobios de tra-
tamiento tienen muchas ventajas
conocidas respecto a los tratamien-
tos aerobios convencionales; sin
embargo, los organismos anaero-
bios crecen muy lentamente, por lo
que, para operar con un volumen de
reactor razonable y tiempos hidráu-
licos de residencia cortos, la bio-
masa debe de estar retenida en el
reactor o ser recirculada en el siste-
ma. Los reactores de lecho fluidiza-
do cumplen estos requerimientos,
siendo además los que permiten
trabajar con cargas volumétricas
más altas de entre todos los tipos de
digestores empleados en el trata-
miento anaerobio de aguas residua-
les [44]. Algunas de las ventajas
que presentan estos reactores son:
- La adhesión de los microorga-
nismos a las partículas del soporte,
creando así lo que se conoce con el
nombre de biopelícula, permite al-
canzar concentraciones elevadas
de biomasa activa con la conse-
cuente intensificación del proceso
y reducción del volumen físico de
reactor.
- La retención de la biomasa so-
bre el soporte evita que ésta sea la-
vada fácilmente del reactor.
- La velocidad de transferencia
de materia entre las partículas y el
fluido es alta comparada con otros
modos de contacto.
- Es necesario un mínimo de
equipo y de operadores para man-
tener estos sistemas, lo que nos lle-
va a una economía de escala y per-
sonal.
1. Introducción
Reactores biológicos
de lecho fluidizado
M. D. Hidalgo y P. A. García Encina
Grupo de Tecnología Ambiental.
Dpto. de Ingeniería Química. Universidad de Valladolid
El uso de reactores anaerobios
de lecho fluidizadado se ha
venido generalizando en los
últimos años, debido a que
dichos sistemas permiten trabajar
con las cargas orgánicas más
altas de entre todos los tipos de
digestores empleados en el
tratamiento anaerobio de aguas
residuales.
En este trabajo se analizan los
factores que determinan el
diseño y la operación de este tipo
de reactores en el proceso de
digestión anaerobia, definiendo
además las condiciones óptimas
a alcanzar para un adecuado
desarrollo de la biomasa.
Tratamiento de Aguas Residuales
 Ingeniería Química
www.alcion.es
122

2. Las partículas que forman el le-
cho fluidizado tienen un comporta-
miento típicamente no estacionario.
Al arrancar el reactor, el lecho está
formado por partículas de material
inerte, con características físico-quí-
micas seleccionables por el diseña-
dor. A medida que los microorganis-
mos se adhieren a la superficie, la
densidad, tamaño y forma de las bio-
partículas evoluciona, obligando a
modificar las condiciones de opera-
ción. Por otra parte, en la fase de
arranque, el reactor es un sistema bi-
fásico sólido-líquido. A medida que
se desarrolla la actividad microbiana
en el lecho, se produce gas, de forma
que un reactor maduro es un sistema
trifásico sólido-líquido-gas [13].
Dado el número de variables
que intervienen, la caracterización
rigurosa de los parámetros de dise-
ño de un reactor de lecho fluidiza-
do resulta prácticamente imposi-
ble. Iza (1991) recomienda los si-
guientes pasos en el diseño de es-
tos digestores:
- Selección del material soporte
y de sus características físicas (ta-
maño, forma, densidad, dureza,
área específica y rugosidad) y quí-
micas (carácter inerte, propiedades
de adsorción).
- Elección de la expansión y cál-
culo de la velocidad superficial del
líquido.
- Dimensionado del lecho (diá-
metro, altura) y de los sistemas de
bombeo.
- Evaluación de los efectos cau-
sados por el crecimiento de la bio-
película.
- Efecto de la producción de
biogás.
La fluidización de partículas de
soporte ocurre a una velocidad li-
neal de fluido denominada crítica,
que es dependiente de la densidad
de las partículas y de la pérdida de
presión en el interior del reactor.
Las pérdidas de presión en un
2. Diseño de
lechos fluidizados
tados por interrupciones y condi-
ciones adversas de operación. Por
otra parte, éstos eran además los
que mayor cantidad de biomasa in-
movilizaban debido a la alta área
específica en ellos disponible.
Pérez et al. (1998), trabajando
con filtros anaerobios y lechos
fluidizados que operaban con agua
residual procedente de destilerías,
llegaron a la conclusión de que la
tecnología del lecho fluidizado es
la que permite trabajar a los más
altos valores de carga orgánica, es
especialmente efectiva para el tra-
tamiento de aguas con compuestos
recalcitrantes y además favorece,
más que ninguna otra, el transpor-
te de células microbianas del líqui-
do a la superficie del soporte, in-
crementando el contacto entre los
microorganismos y el sustrato.
A similares conclusiones llega-
ron Holst et al. (1997) en su reco-
pilatorio de aplicaciones industria-
les de los RALF, al comprobar que
lechos fluidizados que utilizan un
soporte bacteriano de tipo mineral
(biolita en su caso) pueden funcio-
nar de forma estable a cargas orgá-
nicas superiores que reactores
UASB tratando efluentes simila-
res. En la Tabla I se resumen de
forma comparativa las característi-
cas de diseño y operación de dis-
tintos tipos de reactores.
El principal inconveniente del
lecho fluidizado es el consumo de
energía de bombeo, dado que ge-
neralmente es necesario operar con
grandes relaciones de recirculación
para alcanzar velocidades superfi-
ciales lo suficientemente elevadas
como para mantener las partículas
suspendidas. Sin embargo, la caída
de presión que se produce en el le-
cho es baja comparada con otro ti-
po de reactores como puede ser el
lecho fijo, por lo que estos costes
de bombeo son relativamente más
reducidos.
INGENIERIA QUIMICA
124
Figura 1.
Esquema de
un reactor
anaerobio de
lecho fluidizado
(RALF)
Concepto Contacto UASB RALF
Altura/Diámetro (m/m) 1:1 1:1 4(7):1
Tiempo hidráulico de retención (d) 1-3 1-3 <<1
Velocidad superficial (m/h) 1-5 0,5-1,5 8-50
Sólidos suspendidos volátiles (kg/m3) 5-10 5-150 20-40
Carga orgánica (kg/m3.d) 5-12 10-20 50-240
Problemas con sólidos Si Si No
Tabla I. Comparación entre RALF y otras
tecnologías anaerobias. Jördening, 1992

3. de rozamiento se expresa como
una función potencial del número
de Reynolds.
Para partículas esféricas, lisas y
rígidas se han propuesto las si-
guientes correlaciones:
CD
= 18,5 ·
-0,6
√Ret
(5)
Perry, (1973)
(0,3<Ret
<1.000)
CD
= 10 ·
-0,5
√Ret
(6)
Kunii-Levenspiel, (1969)
(0,4<Ret
<500)
Para sólidos recubiertos de una
película viva, se comprobó que es-
te coeficiente debía se mayor, por
lo que se propusieron las correla-
ciones:
CD
= 36,6 ·
-0,67
√Ret
(7)
Mulcahy, (1981)
(40<Ret
<90)
CD
= 17,1 ·
-0,47
√Ret
(8)
Hermanowick-Ganzarczyk, (1983)
(40<Ret
<81)
En todas estas correlaciones se
considera casi despreciable el ta-
maño de la partícula o la biopartí-
cula (biopelícula + soporte) en re-
lación con las dimensiones del
RALF [37]. Los resultados pueden
diferir de unos autores a otros sig-
nificativamente [11], dado que las
constantes de estas ecuaciones son
difíciles de determinar.
Otra característica importante
en el diseño de un lecho fluidizado
es su expansión, ya que a partir de
reactor de lecho fluidizado suelen
describirse a partir de la ecuación
de Carman-Kozeny. Dicha ecua-
ción recoge la relación lineal que
se establece entre la pérdida de
presión y la velocidad del fluido
ascendente.
La fluidización se iniciará cuan-
do la caída de presión del fluido a
través del lecho sea igual al peso
aparente del mismo por unidad de
área:
∆Pmf
= (1 - εmf
) . (ρp
- ρf
) . g . Hmf
(1)
donde: el subíndice “mf” indica
las condiciones de fluidización mí-
nima; ∆Pmf
es la pérdida de presión
en esas condiciones; εmf
la porosi-
dad del lecho; ρp
y ρf
representan
las densidades de la partícula y del
fluido, respectivamente, y Hmf
la
altura del lecho en estas condicio-
nes de fluidización incipiente.
Al analizar la figura 2, se ve co-
mo la caída de presión del lecho
permanece aproximadamente cons-
tante, desde que se vencen las fuer-
zas de cohesión del lecho fijo (pun-
to C), hasta que tiene lugar el trans-
porte de sólidos (punto E), cuando
la velocidad ascensional es superior
a la velocidad de sedimentación li-
bre de las partículas y se produce el
transporte neumático. La pérdida de
presión del lecho en el tramo cons-
tante de fluidización será:
∆P = (1 - ε) . (ρp
- ρf
) . g . H (2)
donde: ε es la porosidad del le-
cho en esta situación.
Cualquier expansión del lecho
se puede describir matemática-
mente como:
(1 - εmf
) . Hmf
= (1 - ε) . H (3)
La velocidad mínima para flui-
dización (umf
) puede ser definida
por las ecuaciones para pérdidas de
presión enunciadas por Levenspiel
(1972) y suele situarse, normal-
mente, entre 10 y 30 m/h. En la fi-
gura 2, correspondería a la inter-
sección entre las rectas AB y DE.
En realidad, este término de
fluidización mínima sólo tendría
sentido si las partículas del reactor
fueran uniformes (igual naturaleza,
forma y tamaño) y se llevara a ca-
bo una expansión homogénea. En
la mayoría de los sistemas reales
que trabajan con partículas de so-
porte de tamaño ligeramente dife-
rente, sobre todo cuando la biope-
lícula se va desarrollando, la fluidi-
zación se realiza de forma gradual,
produciéndose la segregación del
lecho [21]. De todas formas, la
fluidización mínima siempre pue-
de servir de orientación de la velo-
cidad superficial a la que comienza
el estado fluidizado.
Otro parámetro que aparece en
el estudio de la figura 2 es aquella
velocidad a la que el lecho deja de
estar fluidizado y ocurre el trans-
porte neumático de las partículas:
la velocidad de caída libre (ut
), que
se expresa a través de la fórmula:
4 · g · (ρp
- ρf
) · dp
ut
=
√––––––––––––––––– (4)
3 · CD
· ρf
donde: ut
puede ser determinada
si se conocen el diámetro de la par-
tícula dp
y su densidad, igualando
la fuerza de rozamiento partícula/
fluido con el peso aparente del só-
lido. CD
es el coeficiente de arras-
tre de Newton, que engloba el
efecto de rozamiento partícula/
fluido y su valor depende del tipo
de flujo alrededor de la partícula.
Para reactores biológicos de le-
cho fluidizado, el tipo de flujo es
generalmente de transición entre
laminar y turbulento (1,9 < Ret
<
500). En este caso, el coeficiente
INGENIERIA QUIMICA
126
Figura 2.
Caída de
presión en el
lecho frente a
la velocidad
superficial

4. En la práctica, las partículas no
suelen tener forma esférica ni un
tamaño uniforme. Se han expuesto
muchas correlaciones para estos
casos, que incluyen factores de for-
ma, pero la mayoría tienen un do-
minio de aplicación muy específi-
co al ser muchos los parámetros
que pueden influir [19].
Por esta razón, la ecuación más
frecuentemente utilizada es la de
Richardson-Zaki que, además de
ser muy sencilla en sí misma, la
experimentación necesaria para
obtener las constantes n y ut
no es
complicada de llevar a cabo, per-
mitiendo predecir, con bastante
aproximación, la relación entre la
velocidad superficial y la expan-
sión [16], aunque en muchas oca-
siones las correlaciones empleadas
para calcular el coeficiente de
arrastre, CD
, y el índice de expan-
sión, n, deben ser modificadas pa-
ra tener en cuenta los cambios que
se producen en el lecho por el au-
mento del tamaño de las biopartí-
culas [37]. A pesar de ello, la utili-
zación de la ecuación de Richard-
son-Zaki para partículas recubier-
tas de una capa biológica no deja
de tener sus críticas [51, 11].
Si el fluido empleado es un gas,
para granulometrías muy amplias
se considera prácticamente imposi-
ble obtener un valor experimental
de εmf
por no poder definir con cla-
ridad una altura de lecho, debién-
dose recurrir en este caso a otro ti-
po de expresiones [31].
En el proceso de degradación
anaerobia, la fluidización es un
proceso trifásico que involucra un
sólido y dos fluidos, un líquido y
un gas, uno de los cuales constitui-
rá la fase continua.
El gas se genera en el interior
del propio reactor, pudiendo pertur-
bar el lecho tanto por el efecto del
gas sobre la fluidización, como por
su influencia sobre las característi-
cas físicas de los agregados [25].
Ciertos autores [8, 9, 17, 27]
consideran que, aunque la forma-
3. Sistemas fluidizados
trifásicos
ella se establece el tamaño del re-
actor. Los sistemas fludizados sóli-
do-líquido se caracterizan por una
expansión regular. Deben evitarse
tanto relaciones de recirculación
elevadas que incrementen los cos-
tes de bombeo, como velocidades
demasiado bajas que favorezcan el
choque entre partículas con la con-
siguiente pérdida de biomasa adhe-
rida por la abrasión [10].
La ecuación más utilizada para
describir el estado de expansión
del lecho formado por partículas
esféricas del mismo tamaño es la
dada por Richardson-Zaki:
u
––––– = εn (9)
ut∞
donde: u es la velocidad lineal
del fluido sobre el lecho y ut∞
la
velocidad terminal de caída libre
de las partículas correspondiente a
una porosidad ε = 1. Esta última
está relacionada con la velocidad
de caída libre, ut
, el diámetro de las
partículas, dp
, y el diámetro del re-
actor, D, a través de la expresión:
dp
log ut∞
= log ut
- –––– (10)
D
Por análisis dimensional se ob-
tiene que, para partículas esféricas,
el índice de expansión, n, de la
ecuación de Richardson-Zaki de-
pende única y exclusivamente del
número de Reynolds y de la rela-
ción entre diámetros:
n = 4,65 + 20 · d/D Ret<0,2
(11)
n = (4,4 + 18 · d/D) · Ret
-0,03 0,2<Ret
<1
(12)
n = (4,4 + 18 · d/D) · Ret
-0,1 1<Ret
<200
(13)
n = 4,4 · Ret
-0,1 200<Ret
<500
(14)
n = 2,4 500<Ret
(15)
Siendo:
ut
· ρ · dp
Ret
= –––––––––– (16)
µ
Ozturk et al. (1994) distinguen
dos tipos de expansiones de lecho
en un reactor biológico de lecho
fluidizado: la primera es debida a
un incremento de la velocidad su-
perficial (ε en la Ec.3) y la segun-
da es debida al crecimiento micro-
biano en el lecho. La porosidad
global resultado de estas dos con-
tribuciones vendría dada por:
dp
ε lecho = ε ·
n/0,96
√–––– ·
dbp
ρp
- ρf
·
n/0,65
√–––––––– (17)
ρbp
- ρf
donde: dp
y dbp
hacen referen-
cia, respectivamente, al diámetro
de la partícula de relleno limpio y
al diámetro de la partícula recu-
bierta con la biopelícula, mientras
que ρp
, ρbp
y ρf
se refieren a las
densidades de partícula, biopartí-
cula y fluido.
Se han propuesto otras muchas
expresiones matemáticas empíri-
cas para el cálculo de la velocidad
mínima de fluidización. Las ecua-
ciones de Ramamurthy y Sabbara-
ju (1973) incluyen el número de
Galileo y un parámetro de forma,
Φ, que corrige las desviaciones del
modelo que considera el lecho co-
mo un conjunto de partículas sóli-
das que se mueven alrededor de los
puntos de una red cúbica centrada
en los vértices:
Ga/18 · Rep
= Φ1,55 Ga<18
(18)
Ga/13,9 · Rep
1,4 = Φ2,21 18<Ga<100.000
(19)
3 · Ga/Rep
2 = Φ3,11
100.000<Ga
(20)
Donde:
Φ = 1/1 - 1,21 · (1 - ε)2/3
(21)
Ga = dp
3 · g · (ρp
- ρf
) · ρf
/µ3
(22)
Setiadi (1995) propone la si-
guiente correlación para la porosi-
dad en biorreactores anaerobios de
lecho fluidizado:
ε = 1,72 . Re0,203. Ga- 0,179 (23)
INGENIERIA QUIMICA
128

5. das [50, 33]. Esto se debe, princi-
palmente, al constante rozamiento
por parte del fluido y el constante
choque de las partículas de relleno
entre sí.
Shieh y Keenan (1986) observa-
ron que la disminución de la densi-
dad de biopelícula con el incre-
mento en el espesor de la misma
tiene una gran influencia sobre la
operación de un RALF, porque,
con la estratificación del reactor,
las biopartículas menos densas,
con mayor espesor de película,
tienden a concentrarse en la parte
superior del reactor, pudiendo ser
arrastradas fuera del sistema y dan-
do problemas en el control de la al-
tura de lecho.
Cuando se opera con lechos
fluidizados, el aspecto fundamen-
tal a considerar, dado el modo de
operación de estas tecnologías, es
el tamaño de partícula del soporte.
Estas partículas, además, deben te-
ner forma y tamaño uniforme para
obtener la fluidización uniforme
del lecho en toda la longitud del di-
gestor. Algunas de las propiedades
físico-químicas del soporte cam-
bian cuando se adhiere a él la bio-
masa, lo que hace que los RALF
sean de difícil control [23]. Otro
parámetro a tener muy en cuenta es
el coste del soporte. Dentro de la
amplia variedad de rellenos emplea-
dos para este tipo de reactores, la
arena es el soporte inerte más utili-
zado dado su bajo precio [18, 20].
Sin embargo, se consiguen reducir
costes energéticos trabajando con
soportes de menor densidad que
requieran velocidades superficiales
más bajas para su fluidización [2].
Esta es la razón de que se empleen
también otros materiales, como
biolita [36], puzolana [15], bento-
nita [30], sepiolita [8], vermiculita
[40], carbón activo [5], carbón gra-
nular y antracita [14], espuma de
vidrio [35], polietileno [34], resi-
nas sintéticas [46], etc.
El relleno de un lecho fluidiza-
do debe de reunir las siguientes ca-
racterísticas [49]:
5. Soportes para
reactores de tipo
lecho fluidizado
ción de gas transforma el RALF de
un lecho fluidizado de dos fases a
uno de tres, bajas velocidades de
producción de gas tienen un pe-
queño efecto sobre el comporta-
miento hidrodinámico del reactor y
por ello es posible describir el le-
cho como un sistema de dos fases
sólido-líquido. A menudo, es el de-
sarrollo de la biopelícula lo que
tiene más influencia sobre el com-
portamiento hidrodinámico. Setia-
di (1995) observó que el efecto
ejercido por la velocidad del flujo
de gas sobre la porosidad del lecho
era muy pequeño.
En un lecho fluidizado trifásico
se pueden identificar tres regíme-
nes de flujo, dependiendo del flujo
de la fase gaseosa [8]:
- Régimen homogéneo con bur-
bujas dispersas: las burbujas son
de pequeño tamaño y forman una
distribución relativamente unifor-
me. Este régimen predomina cuan-
do la velocidad superficial de la fa-
se líquida es elevada y la velocidad
de la fase gaseosa y la concentra-
ción de sólidos son bajas.
- Régimen heterogéneo con bur-
bujas coalescentes: en este régi-
men, tanto el tamaño como la velo-
cidad de las burbujas aumenta y
éstas muestran una amplia distri-
bución.
- Régimen heterogéneo con
grandes burbujas: el efecto del gas
cuando forma grandes burbujas es
el de hacer que la parte del líquido
que forma la estela circule más rá-
pidamente a lo largo del lecho sin
contribuir a la fluidización, lo que
explica que la introducción de la
fase gaseosa en un lecho fluidizado
sólido-líquido produzca la contrac-
ción del mismo [6, 7].
Otro fenómeno observado en
reactores de lecho fluidizado es la
aparición de corrientes verticales
de partículas, unas ascendentes y
otras descendentes. El efecto de es-
ta dispersión axial se traduce en
una mejor homogenización del
medio interno del reactor y una fa-
cilidad de intercambio de partícu-
las en toda la extensión del lecho.
Se ve así más favorecida la mezcla
que la segregación, en contra de la
tendencia natural de los lechos de
partículas heterogéneas en los que
tiende a producirse una distribu-
ción lineal de las mismas [32, 52].
Como ya se ha dicho, en los re-
actores de lecho fluidizado la bio-
masa es retenida como una biope-
lícula recubriendo pequeñas partí-
culas del soporte (arena, resinas
sintéticas, AlO3
,…). Salkinoja-Sa-
lonen et al. (1983) mostraron que,
cuando un RALF trabaja con altos
tiempos hidráulicos de retención
(THR), parte de la biomasa se en-
cuentra adherida formando la bio-
película y parte se encuentra en
suspensión. Las bacterias en sus-
pensión son principalmente acido-
génicas, mientras que las metano-
génicas se encuentran mayoritaria-
mente asociadas al soporte [3, 4].
A bajos THR, la biomasa crece
principalmente adherida, las bacte-
rias en suspensión son lavadas del
medio y el arranque del reactor es
más rápido [20]. Según Turan y
Öztürk (1996), los tiempos de re-
tención hidráulica en un RALF son
menores que los correspondientes
a un reactor no biológico, debido al
crecimiento de la biomasa y a la
producción de biogás en el lecho.
Estudios realizados por Araki y
Harada (1994) revelan que, durante
el arranque de un RALF, el tipo de
película que se forme será función
de la velocidad de flujo. A altas ve-
locidades, la biopelícula se forma
instantáneamente por adhesión di-
recta de los microorganismos; con
velocidades medias, primero se for-
ma una delgada película, que irá
madurando gradualmente; a bajas
velocidades se forman gránulos de
biomasa en vez de formarse la bio-
película. Estos autores también ob-
servaron que el espesor y estructura
microbiana de la biopelícula era in-
dependiente de la velocidad de flu-
jo, no así la densidad que aumenta-
ba al disminuir este parámetro.
La mayoría de los estudios en
los que se utilizan RALF informa
del desarrollo de películas delga-
4. Factores que
afectan al desarrollo
de la biopelícula en
un lecho fluidizado
INGENIERIA QUIMICA
130

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- Densidad
Densidades de soporte muy altas
están directamente relacionadas con
un elevado consumo energético. Pa-
ra minimizar los requerimientos de
velocidad de fluidización, conviene
trabajar con densidades bajas, pero
teniendo en cuenta que densidades
muy bajas pueden dificultar el con-
trol del sistema.
Es característico en este tipo de
reactores la dependencia de los coe-
ficientes de transferencia de mate-
ria con la diferencia de densidades
del relleno y del líquido de fluidi-
zación. Debe evitarse siempre que
la difusión o la transferencia de
materia se vean limitadas.
- Tamaño
Partículas pequeñas ofrecen
más superficie para la adhesión de
microorganismos con menores
costes energéticos. En la práctica,
los diámetros recomendados se
mueven en el intervalo 0,1-0,5
mm. Tamaños inferiores conducen
a la formación de biopartículas ex-
cesivamente pequeñas y difícil-
mente manipulables.
- Geometría
Debe tenderse a partículas esfé-
ricas. La desviación en el compor-
tamiento de las partículas con res-
pecto al de partículas esféricas se
tiene en cuenta empleando un fac-
tor de forma φ, denominado esferi-
cidad (definido como la razón en-
tre la superficie de una esfera de
igual volumen y la de la partícula
considerada), para la que se admi-
te un valor típico entorno a 0,75
dada su difícil cuantificación.
Otro factor menos utilizado, a
pesar de que se encuentra relacio-
nado directamente con el proceso
de sedimentación y, por lo tanto,
indirectamente, con el de fluidiza-
ción, es el factor de forma dinámi-
co de Briggs [13].
- Dureza
Las partículas de relleno deben
ser lo suficientemente resistentes
como para soportar la abrasión fí-
sica, ya que al estar en continuo
movimiento sufren constantes coli-
siones con las otras partículas y
con las paredes del propio reactor.
- Rugosidad y área superficial
El soporte debe proporcionar
una superficie irregular que proteja
a la biomasa de la abrasión, ade-
más de una superficie específica
máxima para la colonización bac-
teriana. Son especialmente adecua-
dos los materiales porosos con es-
tructura interna también porosa por
la gran superficie útil que ofrecen.
- Inercia química y
capacidad de adsoción
La naturaleza del material pue-
de favorecer la adhesión de algún
tipo de moléculas que promueva el
proceso de adsorción posterior de
los microorganismos. La velocidad
de colonización difiere para los di-
ferentes soportes, por ello la natu-
raleza del material influye decisi-
vamente en el periodo de puesta en
marcha.
En resumen, se debe elegir un
soporte que permita un rápido
arranque, en el que se desarrolle
una biopelícula de gran estabili-
dad, que resulte económico tanto
en sí mismo como en los costes de
operación a los que da lugar y que
presente elevada resistencia al ata-
que físico, químico y biológico.
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