biodigestor de gas metano a partir de desechos orgÁnicos

UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

INDICE Pag.

1. NTRODUCCIÓN 3

2. CAPIULO I 4

2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 42.2 OBJETIVOS 4

2.2.1 OBJETIVO GENERAL2.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4

2.3 VARIABLES 42.3.1 VARIABLE INDEPENDIENTE 42.3.2 VARIABLE DEPENDIENTE 42.3.3 VARIABLE CUANTITATIVA 5

2.4 HIPÓTESIS 52.5 JUSTIFICACIÓN 52.6 ANTECEDENTES 5

2.6.1 Situación Energética Del Sector Involucrado 52.7 PROBLEMAS A RESOLVER 62.8 ALCANCES Y LIMITACIONES: 6

2.8.1 ALCANCES 62.8.2 LIMITACIONES 7

3. CAPITULO II 8

3.1 MARCO TEÓRICO 83.2 BIODIGESTIÓN 83.3 BIOMASA 93.4 BIOGÁS 10

3.4.1 COMPONENTES PRESENTES EN EL BIOGÁS Y SUS EFECTOS 123.4.2 EFECTOS DEL CO2 EN EL BIOGÁS 133.4.3 N2 Y O2 PRESENTE EN EL BIOGÁS 133.4.4 AMONIACO PRESENTE EN EL BIOGÁS. 14

3.5 BIODIGESTORES 143.5.1 BIODIGESTOR DEL DOMO FLOTANTE 153.5.2 BIODIGESTOR DE DOMO FIJO 153.5.3 REACCIONES BIOQUÍMICAS EN LA GENERACIÓN DE BIOGÁS 163.5.4 DESVENTAJAS DE UN BIODIGESTOR 173.5.5 IMPACTO AMBIENTAL, ECONÓMICO, SOCIAL 17

4. CAPITULO III 18

4.1 MARCO METODOLOGICO 18

INGENIERIA DE MECANICA ELECTRICA Página 1


4.2 TIPO DE INVESTIGACIÓN 184.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN. 184.4 POBLACIÓN. 184.5 MUESTRA. 18

5. CAPITULO IV 19

5.1 SELECCIÓN DE LA INSTALACIÓN 195.2 MATERIALES DE BIODIGESTOR 195.3 CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR 20

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 25

7. BIBLIOGRAFIA 26

1. INTRODUCCIÓN

El biodigestor de gas metano es un mecanismo practico para todos los hogares que es hacho mediante un proceso ágil y cómodo para el usuario, uno de los objetivos principales de este proyecto es reducir el impacto ambiental que tanto se ha visto en nuestros días para ello se a planteado una



forma de elaboración sencilla que va ha necesitar artículos fáciles de encontrar en ferreterías y hasta en nuestras casas.

Con esto podemos ahorrar energía y combustibles fósiles que son de alta contaminación.Reducir el gas metano en el ambiente que es altamente toxico. Una ayuda para los hogares en forma monetaria por lo que es de bajo costo.

La realidad rural del país crea la inquietud de aprovechar una de las principales actividades económicas de este grupo demográfico, la crianza de bovinos para engorda y el aprovechamiento de la leche y la carne. El desecho más abundante generado por los animales utilizados en esta actividad son las heces (materia fecal). Estos residuos orgánicos han tenido amplio estudio a través del tiempo para su utilización como biomasa, es decir como materia prima que permite la obtención de energía y particularmente la generación de biogás.

2. CAPITULO I

2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

En los últimos años es evidente la crisis energética y la acumulación descontrolada de desechos sólidos. Más de 18.600 millones de kg en residuos orgánicos e inorgánicos son desperdiciados en diferentes países, lo que significa que cada país produce al menos 660.0000 kg de basura al año, más de 16.500 Kg al día.



Es por lo tanto una necesidad imperante evaluar alternativas que permitan la generación de electricidad con residuos para contribuir su reducción y además sea continua y no dependa directamente de combustibles fósiles (carbón y petróleo). En cuanto a estos problemas se ha determinado realizar un generador de energía eléctrica a partir de dichos desechos.

2.2 OBJETIVOS

2.2.1 OBJETIVO GENERAL

El objetivo general es:

Diseñar un biodigestor que cumpla con las necesidades energéticas de los pequeños ganaderos y agricultores presentes en las zonas rurales del y que sea técnica y económicamente viable.

2.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Los objetivos específicos son:

Diseñar una instalación para agricultores de un tamaño sustentable.

Obtener un gas metano más puro atreves de desechos.

Obtener una nueva opción de cómo tener el gas metano en nuestras casas para la utilización en la vida diaria de cada familia.

Una forma más practica y económica de obtener el gas metano.

Una manera más amigable con el medio ambiente de obtener el gas metano.

2.3 VARIABLES

2.3.1 VARIABLE INDEPENDIENTE

Cantidad de residuos orgánicos utilizados.

2.3.2 VARIABLE DEPENDIENTE

Cantidad de gas metano obtenido.

2.3.3 VARIABLE CUANTITATIVA

Nuestras variables son cuantitativas pues vamos a determinar que cantidad de gas metano se produce con cierta cantidad de desechos orgánicos

2.4 HIPÓTESIS

Se pretende lograr con la realización de este proyecto una forma que baya mas dé la mano con el medio ambiente por medio dé la utilización de residuos orgánicos para la obtención de un gas metano como recurso, además de ser utilizada como fuente de energía natural.



2.5 JUSTIFICACIÓN

La falta de leña para cocinar en diferentes regiones del mundo, hacen de estos sistemas interesantes para su difusión, divulgación y diseminación a gran escala.

Los biodigestores pueden ser familiares y de bajo costo.

Las familias dedicadas a la agricultura, suelen ser propietarias de pequeñas cantidades de ganado (dos o tres vacas por ejemplo) y pueden, por tanto, aprovechar el estiércol para producir su propio combustible y un fertilizante natural mejorado.

Se debe considerar que el estiércol acumulado cerca de las viviendas supone un foco de infección, olores y moscas que desaparecerán al ser introducido el estiércol diariamente en el biodigestor familiar. También es importante recordar la cantidad de enfermedades respiratorias que sufren, principalmente las mujeres, por la inhalación de humo al cocinar en espacios cerrados con leña.

La combustión del biogás no produce humos visibles y su carga en ceniza es infinitamente menor que el humo proveniente de la quema de madera

2.6 ANTECEDENTES

Situación Energética Del Sector Involucrado

La realidad energética de Perú difiere si se habla de los centros urbanizados o de los centros rurales, es así como existe un porcentaje considerable de personas que carecen de electrificación en los entornos rurales.

2.7 PROBLEMAS A RESOLVER

Los biodigestores familiares de bajo costo han sido desarrollados y están ampliamente implementados en países del sureste asiático, pero en Sudamérica, solo países como Cuba, Colombia y Brasil tienen desarrollada esta tecnología. El desconocimiento de esta alternativa en esta región así como sus beneficios, nos permiten atacar varios problemas como son:

Desconocimiento de estas alternativas.


http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&docid=6W5wMNXE3haTjM&tbnid=FDGfpqfkW7h2yM:&ved=0CAUQjRw&url=http://cambioclimatico.minam.gob.pe/mitigacion-del-cc/los-niveles-de-emisiones-del-peru/nuestra-matriz-energetica/&ei=2JnuUfSeBIik9ATL2oGADg&bvm=bv.49478099,d.eWU&psig=AFQjCNHuOb5PcjznivMp2B4dao66xCj_3g&ust=1374677824570417


Dar un uso al estiércol de animales de crianza y ganadería de las rancherías, eliminando con esto el riesgo que provocan las bacterias que habitan en el estiércol (enfermedades, malos olores, contaminación de las fuentes de agua subterránea), para transformar este en biogás y fertilizante

En el sector rural el biogás puede ser utilizado como combustible sustituto del gas en la cocina.

El fertilizante, llamado biól, actualmente se está considerando de la misma importancia, o mayor, que el biogás ya que provee a las familias campesinas de un fertilizante natural que mejora el rendimiento de las cosechas.

Los residuos orgánicos al ser introducidos en el biodigestor son descompuestos de modo que el ciclo natural se completa y las basuras orgánicas se convierten en fertilizante y biogás el cual evita que el gas metano esté expuesto ya que es considerado uno de los principales componentes del efecto invernadero.

2.8 ALCANCES Y LIMITACIONES:

2.8.1 ALCANCES

El presente proyecto pretende implementar las alternativas que investigaciones y desarrollo de ciencias aplicadas ofrece para la vida y el desarrollo de la sociedad. Se pretende realizar pruebas para diseñar eficientes y eficaces sistemas de biodigestor casero.

2.8.2 LIMITACIONES

La producción de biogás es permanente, aunque no siempre constante debido a fenómenos climáticos.

El recurso necesario (dinero, tiempo, esfuerzo, y disponibilidad es limitada) para la experimentación y la elaboración de prototipos de prueba de biodigestores.

La apropiación de la tecnología por parte de la familia. Así como la inversión que a pesar de ser baja, la sociedad de las comunidades rurales no cuenta con dicho capital para desarrollar el sistema biodigestor



3 CAPITULO II

3.1 MARCO TEÓRICO

3.2 BIODIGESTIÓN

El fenómeno de biodigestión ocurre porque existe un grupo de microorganismos bacterianos anaeróbicos (ausencia de oxígeno) presentes en el material fecal que, al actuar sobre los desechos orgánicos de origen vegetal y animal, producen una mezcla de gases con alto contenido de metano (CH4) llamada biogás, que es utilizado como combustible. Como resultado de este proceso genera residuos con un alto grado de concentración de nutrientes y materia orgánica (ideales como fertilizantes) que pueden ser aplicados frescos, pues el tratamiento anaerobio elimina los malos olores y la proliferación de moscas. Una de las características más importantes de la biodigestión es que disminuye el potencial contaminante de los excrementos de origen animal y humano, disminuyendo la Demanda Química de Oxigeno DQO y la Demanda Biológica de Oxígeno DBO hasta en un 90% (dependiendo de las condiciones de diseño y operación).

Se deben controlar ciertas condiciones pH, presión y temperatura a fin de que se pueda obtener un óptimo rendimiento.

Los principales componentes del biogás son el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2). Aunque la composición del biogás varía de acuerdo a la biomasa utilizada, su composición aproximada se presenta a continuación (Werner et al 1989):

Metano, CH4 40 - 70% volumen



Dióxido de carbono, CO2 30 – 60

Sulfuro de hidrógeno, H2S 0 – 3

Hidrógeno, H2 0 – 1

El metano, principal componente del biogás, es el gas que le confiere las características combustibles al mismo. El valor energético del biogás por lo tanto estará determinado por la concentración de metano - alrededor de 20 – 25 MJ/m3, comparado con 33 –38MJ/m3 para el gas natural (Werner et al 1989).

También el biogás puede ser utilizado como combustible para motores diesel y a gasolina, a partir de los cuales se puede producir energía eléctrica por medio de un generador. En el caso de los motores diesel, el biogás puede reemplazar hasta el 80% del acpm o diesel (la baja capacidad de ignición del biogás no permite reemplazar la totalidad del acpm en este tipo de motores que carecen de bujía para la combustión).

Aunque en los motores a gasolina el biogás puede reemplazar la totalidad de la misma, en general en los proyectos a nivel agropecuario se le ha dado preferencia a los motores diesel considerando que se trata de un motor más resistente y que se encuentra con mayor frecuencia en el medio rural.

Un metro cúbico de biogás totalmente combustionado es suficiente para:

Generar 1.25 kw/h de electricidad. Generar 6 horas de luz equivalente a un bombillo de 60 watt. Poner a funcionar un refrigerador de 1 m3 de capacidad durante 1hora. Hacer funcionar una incubadora de 1 m3 de capacidad durante 30 minutos. Hacer funcionar un motor de 1 HP durante 2 horas. Ver figura



El biodigestor es un sistema sencillo de implementar con materiales económicos y se está introduciendo en comunidades rurales aisladas y de países subdesarrollados para obtener el doble beneficio de conseguir solventar la problemática energética-ambiental, así como realizar un adecuado manejo de los residuos tanto humanos como animales.

3.3 BIOMASA

En general cualquier substrato puede ser utilizado como biomasa en cuanto contengan carbohidratos, proteínas, grasas, celulosa y hemicelulosa como componentes principales.

Para seleccionar la biomasa se deben tener en cuenta los siguientes puntos.

• El contenido de substancias orgánicas debe ser el apropiado para el tipo de fermentación elegido.

• El valor nutricional de la sustancia orgánica se relaciona directamente con le potencial de formación de biogás, por ende se busca que sea lo más alto posible.

• El substrato debe estar libre de agentes patógenos que puedan inhibir el procese de fermentación.

• El contenido de sustancias perjudiciales o toxicas debe ser controlado para permitir una tranquila evolución de la fermentación.

• Es importante que el resultado final del substrato (después de haber aprovechado la fermentación para generar biogás) sea un desecho utilizable como por ejemplo fertilizante.

3.4 BIOGÁS

El biogás está constituido principalmente de Metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y una serie de impurezas que dependen del origen primario del biogás, en la tabla 2.4, se muestran propiedades de un tipo estándar de biogás.



Biogás comparado con otros gases basados en metano



En general el metano posee las características que se muestran en la tabla 2.5.

El gas más conocido que posee metano es el biogás, existen muchas variantes de gas natural dependiendo de su lugar de origen y se diferencian en su composición química, en su razón de elementos químicos y por ende en sus propiedades.

Internacionalmente Alemania lidera la utilización de Biogás, este procede en un 51% de

Europa del Oeste (Dinamarca, Holanda, Noruega y Reino Unido) y un 31% se importa desde Rusia. Dependiendo del país de origen se pueden distinguir 5 diferentes calidades agrupadas según:

• H Gases

GUS gas North sea gas Compound gas

• L Gases

Holland gas Osthannover gas

Las diferencias radican en el índice de Wobbe, poder calorífico y contenido de metano

A su vez se puede establecer 4 niveles de calidad en la cadena de suministro del biogás:

• Local

• Regional

• Nacional

• Internacional

En la tabla 2.6, se muestran las características según el nivel de la cadena de distribución del biogás.



3.4.1 COMPONENTES PRESENTES EN EL BIOGÁS Y SUS EFECTOS

Los componentes más comunes que se encuentran presentes en el biogás son:

CO2 H2S NH3 Vapor de agua Polvo N2 Siloxenos

Una tabla resumen se los efectos en el comportamiento del biogás se muestra a continuación (ver tabla 2.7).

3.4.2 EFECTOS DEL CO2 EN EL BIOGÁS

La presencia de CO2 en el gas se mide en la razón de CO2/metano [%vol] y puede ser controlada parcialmente debido a que es esencial en la formación de metano en el gas por lo que no se busca hacerlo desaparecer.



Los factores que afectan la composición de CO2 son:

1) La presencia de compuestos con largas cadenas de hidrocarburos por ejemplo compuestos con alto contenido en grasas ayudan a mejorar la calidad del gas cuidando de no afectar la acidez, la cantidad de átomos de Carbono presentes en el substrato se relaciona directamente con el porcentaje en volumen de metano presente en el biogás, ver figura 2.5.

2) Generalmente la descomposición anaeróbica de la biomasa mejora con el tiempo de exposición, cercano el final del tiempo de residencia el contenido de metano aumenta desproporcionadamente a medida que el contenido de CO2 va desactivando el proceso de hidrólisis.

3) El proceso de fermentación toma lugar de manera más rápida si el material en el reactor7 está distribuido homogéneamente.

3.4.2 N2 Y O2 PRESENTE EN EL BIOGÁS.

El nitrógeno y oxígeno presente en el biogás se encuentran normalmente en proporción 4:1 y usualmente se incorporan en las etapas de ventilación que tienen como objetivo eliminar el acido sulfhídrico presente en el reactor, estos gases pueden entrar también normalmente en pequeñas cantidades si el sistema de tuberías no está perfectamente hermético.

3.4.4 AMONIACO PRESENTE EN EL BIOGÁS.

Normalmente la concentración de amoniaco es baja (<0,1 mg/m3), cuando los substratos usados provienen de excremento de aves o algunos casos particulares de basura la presencia de amoniaco se puede incrementar hasta no superar los 1.5 mg/m3, por sobre este límite existe riesgo para los quemadores inclusive para la vida de los motores utilizados.

Acido fórmico

Acido acético

Etanol

Glicerina

Acido bencénico

Ácidos grasos

3.5 BIODIGESTORES

Un digestor de desechos orgánicos o biodigestores, en su forma más simple, un contenedor cerrado, hermético e impermeable (llamado reactor), dentro del cual se deposita el material orgánico a fermentar (excrementos de animales y humanos, desechos vegetales, etcétera) en determinada dilución de agua para que se descomponga, produciendo gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en nitrógeno, fósforo y potasio.



Este sistema también puede incluir una cámara de carga y nivelación del agua residual antes del reactor, un dispositivo para captar y almacenar el biogás y cámaras de presión hidrostática y postratamiento (filtro y piedras, de algas, secado, entre otros) a la salida del reactor.

Hay muchos tipos de plantas de biogáspero los más comunes son el dosel flotante y el domo fijo, los cuales serán descritos a continuación. La baja aceptación de muchos de estos biodigestores ha sido principalmente debida a los costos altos, la dificultad de instalación y problemas en la consecución de las partes y repuestos.

Principales Biodigestores existentes:

• Biodigestor de domo flotante.

• Biodigestor de domo fijo.

• Biodigestor de estructura flexible.

• Biodigestor flotante.

• Biodigestor con tanque de almacenamiento tradicional y cúpula de polietileno.

• Biodigestores de alta velocidad o flujo inducido.

• Instalaciones industriales de biodigestión.

Por importancia y simplicidad se detallarán solo algunos modelos de biodigestores.

3.5.1. BIODIGESTOR DEL DOMO FLOTANTE (INDIA)

Este biodigestor consiste en un tambor, originalmente hecho de acero pero después reemplazado por fibra de vidrio reforzado en plástico (FRP) para superar el problema de corrosión. Normalmente se construye la pared del reactor y fondo de ladrillo, aunque a veces se usa refuerzo en hormigón. Se entrampa el gas producido bajo una tapa flotante que sube y se cae en una guía central. La presión del gas disponible normalmente varía entre 4 a 8 cm. de columna de agua. El reactor se alimenta semi-continuamente a través de una tubería de entrada. Este modelo se observa en la figura 2.9.



3.5.2 BIODIGESTOR DE DOMO FIJO (CHINA)

Consiste en una firme cámara de gas construida de ladrillos, piedra u hormigón. La tapa y la base son semiesferas y son unidos por lados rectos. La superficie interior es sellada por muchas capas delgadas para hacerlo firme. Hay un tapón de inspección en la cima del digestor que facilita el limpiado. Se guarda el gas producido durante la digestión bajo el domo con presiones entre 1[m] y 1.5 [m] de columna de agua. Esto crea fuerzas estructurales bastante altas y es la razón para la forma semiesférica. Se necesitan materiales de alta calidad y recursos humanos costosos para construir este tipo de biodigestor. Más de cinco millones de biodigestores se han construido en China y ha estado funcionando correctamente pero, la tecnología no ha sido popular fuera de China.

3.5.3 REACCIONES BIOQUÍMICAS EN LA GENERACIÓN DE BIOGÁS

La producción de metano responde a la siguiente ecuación:



Los productos generalmente obtenidos son se observan en la tabla 2.8:

En términos generales los sulfuros permanecen en los residuos, el CO2 se une con el NH3, por lo tanto el gas resultante es principalmente CH4 y CO2 en proporción

3.5.4 DESVENTAJAS DE UN BIODIGESTOR

a) Puesta en Marcha

Debido a la baja velocidad de crecimiento de los microorganismos, en el proceso anaeróbico la puesta en marcha de este tratamiento es lenta.

b) Temperatura

El tratamiento anaerobio a temperatura ambiente resulta demasiado lento, lo que supone un aporte externo de energía ya que requiere temperaturas de, al menos, 35 °C, para que la actividad de las bacterias sea óptima.

c) Costos

Los costos asociados a la construcción de los digestores anaerobios son altos, comparado con sistemas no convencionales de tratamiento, principalmente por que necesita de un sistema integrado, para proporcionar un tratamiento completo y adecuado a los purines, además necesita la instalación de dispositivos que permitan, calentar los purines hasta una temperatura adecuada y la instalación de un sistema de recolección y acumulación del gas, para su posterior uso o quema.



Los costos de operación y mantención no son altos, solo requiere personal capacitado, para que realicen las labores de mantención, que por lo general no son muy frecuentes

3.5.5 IMPACTO AMBIENTAL, ECONÓMICO, SOCIAL

El impacto que provoca la elaboración de un biodigestor es de fuente ecológico ya que por medio de él podemos obtener gas natural.

La elaboración de un biodigestor es más barato si lo elabora por si mismo ya que está elaboración suele ser muy elevado en cuanto a costos.

La sociedad se ve beneficiada por que el abono que se obtiene es muy efectivo para prevenir enfermedades a las plantas, y al mismo tiempo se le puede dar uso a el gas natural que se obtiene mediante el funcionamiento de algunas máquinas que requieran este mismo.

4. CAPITULO III

4.1 MARCO METODOLOGICO

4.2 TIPO DE INVESTIGACIÓN

Según el propósito de la investigación es aplicada ya que obtiene su información de la actividad intencional la cual fue realizada en corto tiempo, según la profundidad de la investigación esta es explicativa ya que muestra preocupación en determinar los orígenes o las causas de los fenómenos que suceden, según como se codifica la información es cuantitativa ya que permite analizar la información codificada de manera numérica sin que intervengan juicios de valor específicamente trata de un trabajo de ingeniería, con bases a principios de diseño en generación de combustión a partir del gas metano.

Está destinada a la demostración de leyes, propias de esta área del conocimiento para obtener un artefacto o sistema con características preestablecidas en la hipótesis planteada.

4.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN.

Este trabajo es de tipología experimental pura), está fundamentada en un diseño de ingeniería, y es de campo pues se recurre a una evaluación de espacio y condiciones que permitan desarrollar de la manera más eficiente la investigación. Cuenta con una metodología propia, con



procedimientos novedosos que están en la línea de investigación del área de la electricidad en función de los fundamentos teóricos establecidos en la bibliografía en cuanto a la generación de electricidad mediante la combustión de gases.

En líneas generales este trabajo esta fomentado en la generación de electricidad mediante la combustión de gas metano (CH4) producido por la biodigestion de materia orgánica (basura), simulando para ello las condiciones de un relleno sanitario típico.

4.4 POBLACIÓN.

Está definida por la materia orgánica generada al sector los rural ; y consta por todos aquellos desechos sólidos característicos de la basura urbana, es decir un universo de diez toneladas acumulada por espacio de tiempo de quince días.

4.5 MUESTRA.

Corresponde a una porción de población tomada de manera intencional y aleatoria, con un muestreo no probabilístico, equivalente a cien kilogramos de desechos sólidos, sin un patrón especifico.



5. CAPITULO IV

5.1 SELECCIÓN DE LA INSTALACIÓN

La instalación diseñada debe estar de acorde a los objetivos de la memoria y por ende debe ser una alternativa económicamente viable por ende se utiliza el criterio de tiempo de recuperación del proyecto basado en el costo de la inversión y en los ahorros que se presentan por la metanización y consecuente generación de energía eléctrica como térmica.

Criterio de selección de tamaño del proyecto

Los aspectos a considerar para generar el criterio de selección del tamaño del proyecto comprenden los ahorros generados por la producción de biogás y consiguiente obtención de metano.

5.2 MATERIALES DE BIODIGESTOR

Unos pasos en la construcción requieren mano de obra pesada y ciertas capacidades como chorrear cemento y pegar block de cemento, pero el precio local de los materiales es relativamente económico

Abajo está una lista de materiales que usó el Grupo de Mujeres para sus biodigestores. Para facilitar una mejor comprensión de las instrucciones más tarde, la lista incluye una breve descripción de los usos de los materiales en un biodigestor. Algunas cosas no incluidas no son esenciales para un biodigestor o son cambiables por otros materiales debido a sus preferencias y posibilidades. Estas opciones se van a explicar en la siguiente tabla:



Hay otros materiales que tal vez va a necesitar como madera, clavos y hojas de zinc para hacer la casita para el biodigestor, pero no están incluidos en la lista porque se pueden usar otros materiales en otras cantidades para proteger el biodigestor. También, la lista no incluye los materiales para conectar el tubo PVC que tiene el biogás con la plantilla de gas que tiene, porque hay varias clases de plantillas

5.3 CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR



Hay que cavar el hueco primero (de 1.5 metros de ancho, 1.3 metros de hondo) (con las tres filas de block hay 1.9 metros de hondo en total) y 3 metros de largo (o más si puede abastecer un tanque más grande). Ver figura 4.

Luego, hay que cavar las dos zanjas—una para el tubo de entrada y otra para el tubo de salida. La zanja de entrada se debe cavar a un ángulo de unos 45°, entrando el tanque tan cerca del fondo posible, dejando no más de 30 centímetros entre el punto de la entrada y el fondo del tanque. El tubo de entrada debe estar por encima del tanque por lo menos unos 70 centímetros.

El tubo de salida se debe cavar a un ángulo de 30° con la zanja entrando el tanque no por debajo de 30 centímetros desde la cima del hueco de 1.3 metros. También, con el tubo de salida, hay que dejar un pedazo de tubo que va 40 centímetros sobre el nivel del tanque para ser cortado más tarde ajustar el nivel del líquido dentro del tanque.

Luego, hay que hacer las paredes de cemento. La cantidad de materiales se puede variar para hacer esto, porque hay gente que usa diferentes proporciones de cemento, arena y piedra para hacer la mezcla. El Grupo de Mujeres normalmente usó 9 sacos de cemento, 2 metros de arena y 1 metro de piedra para hacer las paredes y para poner las tres filas de block de cemento. Ver figura 5.



Cuando estén listas las paredes, Ud. puede pegar las filas de block por la orilla del tanque. En la primera fila se pone un pin por cada dos blocks en el medio de lo alto del block. Los pines deben meterse unas 2-3 pulgadas para poder sostener el marco del plástico en el caso que se baje el nivel del contenido del tanque.

Mientras que pone la primera fila, Ud. puede meter los tubos para la soga para mezclar por debajo de los blocks en el medio de cada uno de los dos lados más cortos del tanque. (Véase la foto abajo para ver el tubo con la soga) Luego, en la segunda fila de block, hay que meter un gancho en cada espacio entre los blocks por cada lado del tanque. Después de poner la tercera fila de block, lo único que queda para hacer el tanque es el piso que puede ser de la misma mezcla de cemento que se usó para las paredes, requiriendo más o menos un saco de cemento.

Ahora que tiene el tanque listo, Ud. puede hacer la casita que va a proteger el biodigestor. No voy a explicar cómo hacer esto, porque hay varias maneras de hacerlo con los materiales que más le convengan. Sin embargo, le voy a decir que es importante cubrir el tanque completamente y hasta un poco más para evitar que se meta agua en el tanque que puede diluir la mezcla que está adentro, tanto como contacto directo con rayos de sol que pueden hacer daño al plástico. Ver figura 6.

Otra parte que se puede hacer en este momento es la pila de carga. Esto es algo que también se puede hacer con los materiales que mejor le convengan. El Grupo de Mujeres usó varias formas de pilas de carga, pero cualquier cosa que tenga más de 15 galones de volumen va a servir para montarse en el tubo de entrada. Va a necesitar algo para tapar el hueco del tubo de entrada para poder mezclar el agua y el estiércol. Se puede meter algo para tapar el hueco, pero hay que tener una cadena o una soga atada para no tener que meter la mano en la mezcla para introducir el líquido al tanque. Otra forma de hacerlo que tal vez sea mejor es de ponerle una llave de paso al tubo de entrada para poder tenerlo cerrado mientras que se mezcla el líquido.

Ahora puede preparar el plástico para poner sobre el tanque. Primero, hay que poner el plástico en un piso plano y limpio. (Piedras y otra basura pueden hacer daño al plástico. Cuando el plástico esté en el piso y cortado a las dimensiones de 5.5 metros por 2.8 metros,



Ud. puede marcar una línea 20 centímetros dentro del plástico a lo largo del su orilla. (Véase la figura 7)

Luego, corte cuatro formas pentagonales en cada una de las cuatro esquinas. Cada lado de los pentágonos debe medir unos 10 centímetros. Guarde estos pedazos para utilizar más tarde. Luego, use pegamento para tubo PVC para pegar las orillas del plástico parejamente con la raya que ya hizo 20 centímetros adentro. Esto va a formar unos bolsillos por las orillas con unos huecos en cada esquina donde se van a meter los tubos para formar el marco del plástico.

Luego, hay que hacer un hueco pequeño en el medio del plástico. Para hacer esto hay que doblar el plástico como una cobija unas dos veces. (El resultado será un plástico que es cuatro pedazos de grueso) Luego, en la esquina que corresponde al puro medio del plástico, hay que cortar un poco en la pura punta. Desdoble el plástico y verá un hoyo muy pequeño en el medio del plástico. Luego, tome dos de los pentágonos de antes y córtelos para ser dos cuadrados con los lados de 10 centímetros. Haga un hueco igual que el hueco en el plástico en el puro medio de cada uno de los dos cuadrados. Luego, usando el pegamento PVC, pegue los cuadrados al plástico, uno por un lado y el otro por el otro lado. Estos cuadrados van a evitar que se rompa el plástico en este punto más vulnerable. Luego, por el lado del plástico que Ud. escoja como la parte abajo, ponga una arandela y luego un adaptador hembra. Por el otro lado, la parte de arriba, ponga otra arandela y un adaptador macho que va a conectarse con la hembra y, por el otro lado, con el tubo PVC de 1/2" dentro del cual se va el biogás para la cocina. Ver figura 8



Ahora puede preparar el marco de tubo PVC de 1/2" que sostiene dentro de la orilla del tanque el plástico que ya se ha preparado. Para hacer esto hay que cortar los cuatro lados del marco para caber dentro de las filas de block. Los cuatro lados se van a conectar a cuatro codos para ser un solo marco; entonces, hay que tomarlos en cuenta cuando se miden los lados del marco. Ya cuando estén cortados los tubos, se puede meter por los bolsillos ya hechos en las orillas del plástico.

Luego, hay que conectar los codos a las cuatro esquinas para terminar el marco. Ahora puede acomodar el marco por debajo de los ganchos. Luego, se puede conectar un pedazo de tubo al adaptador que está en el medio del plástico. Si lo necesita, Ud. puede poner un codo para guiar el biogás en una dirección predilecta para ir a la cocina. (Como se ve en la figura 8) Ahora, a poca distancia del biodigestor pero todavía dentro de la casita del biodigestor, Ud. tiene que poner un sello de agua dentro de una botella de Coca-Cola por si se infla demasiado la bolsa, el agua tiene donde emitir la presión excesiva. Como en la foto, hay que meter un tubo por lo menos dos pulgadas por debajo de la superficie del agua dentro de la botella. Luego, hay que poner una llave de paso para cerrar el biogás cuando hay un periodo prolongado sin uso. Ver la figura 9.

Luego, hay que ponerle a la tubería un tubo de 1" suficientemente largo para meterle 3 o cuatro pedazos de alambrina. Esto va a ser el filtro que quita eso del biogás que puede manchar las ollas de la cocina. Luego, hay que ponerle otra vez la tubería de 1/2" para pasar el biogás hasta la cocina.

Ya cuando el tubo alcance la cocina, Ud. tendrá que hacer la conexión a la plantilla que tiene. Esto no va a ser necesariamente difícil, pero por la variedad de plantillas y materiales para meter los tubos, no voy a prescribir un método para usar en este paso. Cuando tenga los tubos conectados, Ud. puede subir el nivel del agua unos

15 centímetros por encima de los ganchos del tanque. También, puede echarle al tanque la mezcla de agua y desechos animales en las proporciones ya indicadas. El tanque va acumulando y digiriendo los desechos animales, y dentro de unas tres semanas de cuidado continuo, va a tener buena producción de biogás para empezar a cocinar con su nuevo biodigestor.



6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El biodigestor es un sistema de bajo costo, de fácil construcción. Lecciones aprendidas en divulgación y diseminación La estrategia para la divulgación y diseminación de esta tecnología que se ha visto más acertada es a través de biodigestores demostrativos.

Se puede generar un equipo técnica y económicamente viable para solventar las necesidades energéticas de los agricultores.

Existe un criterio de fácil verificación que permite decidir la viabilidad del proyecto y con la ayuda de índices generales entrega el tiempo de recuperación de la inversión.

Con un mínimo de 20 animales es posible generar energía eléctrica del orden de 4,4 [kWH] y ser aprovechada a través de un generador eléctrico alimentado con biogás.

La construcción de los estanques y las instalaciones adjuntas tienen una gran participación en los costos y se pueden estudiar maneras de disminuir costos a través de instalaciones outdoor donde el estanque biodigestor está expuesto al ambiente.

La utilización de acero en el diseño de estanques de baja presión de trabajo sobrecarga el costo de inversión del proyecto y se deben estudiar formas de utilizar materiales más económicos

Los líquidos generados al año son del orden de 864 [m3/a] y a nivel detallado se debe estudiar la composición con el fin de seleccionar un filtro que permita la reutilización del agua presente en el proceso.

La curva de período de recuperación del proyecto es decreciente en función del tamaño de plantel por lo que a mayor número de animales considerados el proyecto será recuperableantes, este estudio no muestra el comportamiento respecto al límite superior de la rentabilidad debido a que no es posible escalar el proyecto con los componentes acá descritos, basta considerar el problema de manejo de grandes volúmenes de líquidos y sólidos el cuál es un problema en sí mismo y ya no solo una parte del proyecto.



7. BIBLIOGRAFIA Http://es.wikipedia.org/wiki/biodigestor Http://www.gstriatum.com/energiasolar/articulosenergia/260-que-es-biodigestor.html Http://www.ruralcostarica.com/biodigestor-2.html Www.itstepeaca.edu.mx, platino3079 Instituto Tecnológico Superior De Tepeaca - Diseño Y Construcción De Un Biodigestor

Casero Tesis Evaluación De Los Parámetros De Un Biodigestor Anaerobio Tipo Continuo”


biodigestor de gas metano a partir de desechos orgÁnicos

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