Diseño de Biodigestores
Publicado: 29 de septiembre de 2006
Por: Pablo Infantes Chávez
ESQUEMA DE LA PRESENTACIÓN
- Introducción
- Importancia de la Biomasa en la generación de energía
- Desarrollo histórico de los Biodigestores (Marco Internacional y Nacional)
- Reacciones bioquímicas en la formación del biogás
- Sustrato
- Proceso
- Biodigestor
Posibilidades de obtención de energía a través del uso de la BIOMASA
El ciclo de la BIOMASA en el BIODIGESTOR
BIODIGESTORES: Desarrollo histórico internacional.
El ciclo de la BIOMASA en el BIODIGESTOR
BIODIGESTORES: Desarrollo histórico internacional.
| 1776 | Volta descubre el metano (CH4) en el gas de los pantanos |
| 1869 | Por primera vez se utiliza el Biogas (metano) en un hospital de Bombay - India |
| ASIA |
|
| EUROPA | Alemania:
Antigua RDA
|
Fuente: UNI. Hohenheim
LOS BIODIGESTORES EN EL PERÚ
Número de Biodigestores Instalados en el Perú
LOS BIODIGESTORES EN EL PERÚ
Número de Biodigestores Instalados en el Perú
- Piura ......................3
- Lambayeque............2
- Cajamarca..............47
- Amazonas................1
- Ancash....................2
- Lima.......................7
- Arequipa...............18
- Junin......................1
- Cuzco ....................1
- Madre de Dios..........2
- Huanuco................3
- Pucallpa.................1
- Tacna..................14
- Moquegua..............2
- Puno.....................2
Total =106
Predominio de Artesanales Chinos
(Excepto Biodigestor De Electro Perú- Huacho 250 m3
Fuente: Seminario Internacional “Las Energias renovables y el desarrollo de resgiones rurales”. Universidad nacional San Antonio Abad – Cusco / U. de Lima
II. FACTORES DETERMINANTES EN EL PROCESO DE GENERACIÓN DE BIOGÁS
Reacciones bioquímicas en la formación delBIOGAS
| Componentes orgánicos | |
 | |
| FASE HIDROLITICA | Moléculas Macro Carbohidratos- Grasas -Proteínas |
| Moléculas Micro Azucares simples, ácidos grasos, aminoácidos | |
| |
| Ácidos carbónico, Orgánicos, Alcoholes, Dióxido de carbono | |
| |
| FASE METANOGENICA | Ácido Acético, Hidrogeno, Dióxido de carbono, Metanol |
| |
| FASE DE FORMACION DE METANO | BIO GAS (Metano, Dióxido de carbono) |
Fuente: Hohlfeld/ SASSE - 1986
Factores Determinantes
| SUSTRATO | PROCESO | DIGESTOR |
| | |
| BACTERIAS- PROCESO DE FERMENTACION | ||
| | |
| CANTIDAD DE BIOGAS | CALIDAD DE BIOGAS |
Fuente: Lipp GMBH
Primer Factor: SUSTRATOS
TIPOS DE SUSTRATOS
(RESIDUOS Y EFLUENTES) A TRATAR EN UN BIODIGESTOR
- Efluentes municipales
- Efluentes agrícolas/pecuarios/pesqueros
- Efluentes industriales
- Residuos
- Líquidos
- Semi-sólidos
- Sólidos
RELACION CARBONO NITRÓGENO (C/N) DE DIVERSOS SUSTRATOS
| SUSTRATO | RELACION C/N |
| Orina | 0.8 |
| Excreta de vacuno | 10 - 20 |
| Excreta de Porcino | 9 - 13 |
| Excreta de Gallina | 5 - 8 |
| Excreta de caprino / ovino | 30 |
| Excreta de Humanos | 8 |
| Paja de cereales | 80 - 140 |
| Paja de maíz | 30 - 65 |
| Gras fresco | 12 |
| Desperdicios de verduras | 35 |
| Fuente: BARNETT |
VALORES DE GENERACIÓN DE BIOGÁS SEGÚN DIFERENTES SUSTRATOS
| SUSTRATO | GENERACION DE GAS (L/Kg. Biomasa seca) | PROMEDIO (L/Kg. Biomasa seca) |
| Excreta de Porcino | 340 - 550 | 450 |
| Excreta de vacuno | 150 - 350 | 250 |
| Excreta de Aves | 310 - 620 | 460 |
| Guano de caballo | 200 - 350 | 250 |
| Guano de oveja | 100 - 310 | 200 |
| Guano de establo | 175 - 320 | 225 |
| Paja de cereales | 180 - 320 | 250 |
| Paja de maíz | 350 - 480 | 410 |
| Paja de arroz | 170 - 280 | 220 |
| Gras fresco | 280 - 550 | 410 |
| Gras de elefante | 330 - 560 | 415 |
| Bagazo | 140 - 190 | 160 |
| Desperdicios de verduras | 300 - 400 | 350 |
| Jacintos | 300 - 350 | 325 |
| Algas | 380 - 550 | 460 |
| Lodos de aguas servidas | 310 - 640 | 450 |
Fuente: OEKOTOP
Segundo Factor: PROCESO
Sistemas industriales
- Pré-tratamento del sustrato
- Generacion de Biogas
- Recuperación y almacenamiento del biogás
Rangos de Temperatura y Tiempo de fermentación Anaeróbica
| FERMENTACION | MINIMO | OPTIMO | MAXIMO | TIEMPO DE FERMENTACION | |
| Psycrophilica | 4-10 °C | 15-18°C | 25-30°C | Arriba de 100 días | |
| Mesophilica | 15-20 °C | 28-33°C | 35-45°C | 30-60 días | |
| Thermophilica | 25-45°C | 50-60°C | 75-80°C | 10-15 días |
Fuente: OEKOTOP
Rango de valores de pH en la generación de BIOGAS
| Valor pH | Característica |
| 7 – 7.2 | OPTIMO |
| Menor de 6.2 | Retardo por acidos |
| Mayor a 7.6 | Retardo por amonios |
Fuente: OEKOTOP
Tercer Factor:BIODIGESTORES
BIODIGESTOR SIN HOMOGENIZADOR (Modelo Artesanal)
MODELO CLASICO DE UN BIODIGESTOR EUROPEO (tecnología actual)
Autor: Peter Cremer - Alemania
III. CARACTERISTICAS DEL BIOGAS
CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS
El BIOGAS está compuesto en un 50 a 70% de METANO y un 30 a 50% de dióxido de carbono, además de contener hidrógeno sulfurado y otros gases de menor importancia.
PRODUCCION Y COMPOSICION TEORICA DEL BIOGAS
| SUBSTRATO | PRODUCCION DE GAS (L/Kg. de materia seca) | CONTENIDO DE METANO (CH4) % | CONTENIDO DE CO2 % |
| Carbohidratos | 800 | 50 | 50 |
| Proteínas | 700 | 70 | 30 |
| Grasas | 1,200 | 67 | 33 |
ENERGÍA EQUIVALENTE (en Volumen)BIOGAS vs. OTRAS FUENTES
USOS del Biogas en actividades productivas
ENERGÍA EQUIVALENTE (valor energético) BIOGAS vs. OTRAS FUENTES
| VALORES | BIOGAS* | GAS NATURAL | GAS PROPANO | GAS METANO | HIDROG. |
| Valor Calorífico (Kwh/ m3) | 7.0 | 10 | 26 | 10 | 3 |
| Densidad (Kq/m3) | 1.08 | 0.7 | 2.01 | 0.72 | 0.09 |
| Densidad con respecto al aire | 0.81 | 0.54 | 1.51 | 0.55 | 0.07 |
| Limite de explosión (% de gas en el aire) | 6-12 | 5-15 | 2-10 | 5-15 | 4-80 |
| Temperatura de encendido | 687 | 650 | 470 | 650 | 585 |
| Máxima velocidad de encendido en el aire (m/s) | 0.31 | 0.39 | 0.42 | 0.47 | 0.43 |
| Requerimiento teórico de aire (m3/m3) | 6.6 | 9.5 | 23.9 | 9.5 | 2.4 |
Fuente: Lipp / GMBH
* Biogas: 70% CH4, 28% CO2 y “% otros gases
IV. PRESENTACION DE CASO
Biodigestores instalados actualmente
Vista aérea del Biodigestor de concreto armado mostrando diversos componentes
PREPARACIÓN DEL SUSTRATO
Trampa de Sustrato
Homogenizadores con sistema de calefacción
Agitador visto exteriormente
Válvulas de seguridad del Biodigestor y sistema de comando de la calefacción
Sistema de desulfatado
Vista aerea del biodigestor de concreto armado y dos silos de recepcion de gas
Vista interior de una bolsa de recepción de gas
Puerta del silo mostrando la bolsa de gas
Turbinas para el transporte del biogas a los lugares de consumo
Lámparas Criadoras
V. EVALUACION ECONOMICA
CONSIDERACIONES PREVIAS
- Los costos de inversión varían entre un biodigestor y otro
- Variables: Tipo de digestor, Tipo de sustrato, sistema de calefacción, sistemas de agitación, tratamiento de los afluentes, sistema de desulfatado, entre otros.
- Analizaremos un estudio estadístico efectuado en Alemania en el año 1997 por la Asociación de Biogás de dicho país, en función a 100 Biodigestores de diferente tamaño para determinar de manera porcentual el costo de inversión de sus diferentes elementos.
ANALISIS PORCENTUAL DE LA INVERSION
Esperamos con esta experiencia, haber dado el primer paso……..ahora les toca a ustedes
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION
ANEXO
Con la intención de unificar criterios entre los foristas interesados en el tema de los biodigestores, deseo poner en conocimiento de Uds. una tabla de valores de generación de biogas de los diferentes sustratos.Para ver la tabla de de valores - TS: CLICK AQUI
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Biogas Ulate
8 de abril de 2008
Estimado Damián:
En realidad lo pensé tres veces para enviarte este comentario pero por tu juventud y porque dijiste que no había biografías quise participar... Informaciones como las que tienes, sin práctica son una verdadera embarcada para muchos, y sin el afán de debatir u ofender, te comunico que aquí mismo puedes consultar con un tal Botero, representante de la Universidad Earth sobre un proyecto que se realizó a escasos Km.
Los Rojas de esa universidad de 4000 cerdos enciclados se asemeja a lo tuyo y en la realidad esta gente es muy dada a dar información, ya que está pienso que no hay mucho que cuidar... No lo digo por ofender, es que el sistema fue montado con una gran inversión y no cumple con las expectativas (lo digo porque lo conozco) , asunto que si te dicen la verdad podrías resolver todas las dudas con ellos y quizás tu sea el primero en decir en una tesis los alcances reales que no son muy satisfactorios.
De antemano, te advierto que participé para darte una guía respecto a dónde podrías suplir esa información que necesitas y no responderé ninguna agresión sobre mi comentario.
Espero que lo tomen científicamente y que un joven más salga más allá de lo que lee y se instruya en la práctica como única forma de aprender.
Realmente agradeciendo su atención.
Su servidor
Carlos Ulate
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Biogas Ulate
8 de marzo de 2008
Estimado Hugo,
Ya que pediste apoyo, te invito a ver nuestro escaparate en ENGORMIX y poder compartir contigo sobre este proyecto te invito porque hacer eso es un verdadero reto ya que esta materia como la planteas tiene un motón de agentes externos que impiden la buena producción de biogás asunto que hemos superado.
En fin te espero en nuestro vitral.
Saludos cordiales, a todos los foristas
Su servidor
Carlos Ulate.
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Biogas Ulate
13 de diciembre de 2007
Estimada Blanca, quise opinar en lo que dijiste en tu última exposición y definitivamente tenés razón con tu argumento. Yo me especializo en sistemas de digestión de materia orgánica y te invito a ver mi vitral en ENGORMIX... Pero lo que quise informarte es que también el proceso no es sólo de fermentación, sino que recientemente estamos utilizando un proceso biológico, y éste, en menos producción se puede desarrollar a bajas temperaturas. Lógicamente que los microorganismos que necesitamos tienen que ser autónomos de la región, para desarrollar una buena degradación de la materia; cometer el error de traerlos de donde los aplican con éxito en zona cálido y llevarlos al frío es exterminarlos en el proceso... Espero que me entiendas y el tema es un poco complicado en tan poco espacio, pero estamos para servirles.
Su servidor
Carlos Ulate
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27 de julio de 2007
Hola Don Pablo, gracias por sus respuestas. Lo de la paleta para mover el caldo suena lógico, pero ¿cómo sería? Para empezar ¿de qué material (madera, fierro)? ¿y cómo iría ésta, por dónde se mete, de qué tamaño, cómo se mueve?... Si tiene alguna publicación donde esté un dibujo por favor indíqueme dónde.... Saludos y muchas gracias, Eduardo.
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26 de julio de 2007
Muy bien, me quedó claro. Tengo otra duda, el tubo para la entrada de heces y el de salida del lodo digerido ¿de qué diámetro debe de ser para que no haya riesgos de que se tape? Y estos tubos ¿en qué posición es más recomedable que estén? Quiero decir, a qué profundidad, o a qué distancia del ras del suelo del biodigestor? Ya que queremos que salga el lodo de más abajo, del medio, o de más arriba? SALUDOS Y MUCHAS GRACIAS. Eduardo Canudas.
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24 de julio de 2007
Hola gracias por su respuesta, haciendo calculo que yo voy a usar 150 kg de heces de vacuno fresco, me sale que con 13[percent] MS [equal] 19.5 kg de heces secas, por 80[percent] materia organica [equal] 15.6 kg oTS por 0.2 m3/oTS (minimo) [equal] 3.12 m3 de gas/dia entre 1m3/kW[equal] 1.56 horas de funcionamiento, lo que debe ser suficiente para con un motor de 2Hp ordeñar 30 vacas.
Lo que no me queda claro son las dimensiones, o sea un diametro de 5 m por 3 m de altura (otro diametro? vertical), o será una area de 5 m2. O me quizo decir una elipse que tenga un diametro de 5m y otro de 3 m, lo que da un area de 11.8 m2, o sea para 50 m3 que necesito, seria un largo de 4,2 m, no está demasiado corto?
Por favor aclareme estas dudas y muchas gracias. Le mando un coordial saludo desde este hermoso puerto de Veracruz, Mexico. Eduardo.
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23 de julio de 2007
Hola, muy interesante su artículo. Tengo una pregunta: ¿cuál forma sería la más adecuada para la realización de un biodigestor de 48 m3, o sea, podría ser de 48 m x1 m2 (que esta muy largo y angosto) o de 14 m x 3.5 m2, o de 9.5 m x 5 m2? ¿Podría haber muchas combinaciones pero cuáles son las adecuadas?
¿Usted cree que con este biodigestor de heces de vacas, será posible echar a andar un generador de corriente para un motor de 2 Hp (es el motor de la ordeña de las vacas) por dos horas?
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5 de octubre de 2006
Estimado Pablo: ha sido un verdadero placer leer su articulo porque realza la potencialidad profesional latinoamericana,ademas agradecerle por el tiempo que dispone para informar sobre estos temas, tan ávidos en nuestras apabulladas regiones,desgraciadamente a los pequeños productores este tipo de información es todavía inalcanzable a la hora de concretar al menos un pequeño emprendimiento,por lo tanto es fundamental a mi entender, la integración entre los agricultores y ganaderos de cada región, para poder comenzar a materializar proyectos a mediano plazo y de esta manera favorecer al crecimiento del sector,es prioritario la existencia de normativas interregionales integradoras que faculten a los pequeños y medianos productores apoyarce en ellas.
Lo felicito por su dedicación y empeño en contribuir al desarrollo de nuestros pueblos.Tècnicamente su árticulo es inobjetable.
Mis cordiales saludos.
Ing. Roberto Montanaro
Consultor Internacional
República Argentina
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Priya Chemicals
Priya Chemicals es el mayor fabricante de aminoácidos y productos a base de aminoácidos para el uso en el ámbito de nutracéuticos, Agricultura y Veterinaria
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16 de noviembre de 2011
Hola buenas tardes, estoy empezando un proyecto, de una casa autosustentable, y como parte de mi proyecto es instalar un biodijestor, asiq ue si alguien sabe de los materiales las capacidades, y demás datos serán muy bien recibidos.
Att: Ing Bruno Mollina
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3 de noviembre de 2011
Hola David: la verdad es para darte una opinión deseo saber sobre todo tu biodigestor.
A grosso modo te puedo decir que si generas 20 m3 de biogas y si su contenido de metano es de aproximadamente de 60 % podrias producir alrededor de 40 Kwh.
saludos
Pablo Infantes
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