Fundamentos para el diseño de biodigestores

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE PALMIRA 

 

FUNDAMENTOS PARA EL  DISEÑO DE  BIODIGESTORES 
Módulo para la asignatura de Construcciones  Agrícolas 
 

YEISON OLAYA ARBOLEDA, Ing. Agrícola. 
 

LUIS OCTAVIO GONZÁLEZ SALCEDO, Ing. Civil, MSc.  Profesor Asociado 
 

           

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ADMINISTRACIÓN 
Palmira, Julio de 2009. 

CONTENIDO
PáginaPresentación. Introducción Fundamentos sobre la tecnología del biogás. La digestión anaeróbica. Condiciones del proceso anaeróbico. Biodigestores. Productos obtenidos en los biodigestores: el biogás y el bioabono. Metodología para el diseño de un biodigestor de campana fija – ejemplo ilustrativo. Consideraciones finales sobre el arranque y operación del biodigestor. Costos. Bibliografía. 3 4 4 8 11 13 16 1727 28 29

1. 2. 2.1. 2.1.1. 2.2. 2.3. 3. 4. 5.

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ÍNDICE DE FIGURAS
Página 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Síntesis de las etapas presentes en la digestión anaeróbica Influencia de la temperatura sobre el tiempo de rentención. Reciclaje de desechos pecuarios y usos del biogás y bioabono. Esquema de una planta de campana flotante (tipo hindú). Esquema de una planta de cúpula fija. Esquema deuna planta de balón plástico. Secuencia fotográfica de la construcción de un biodigestor de balón plástico por parte de la misma comunidad beneficiada. Esquema de dispositivos para el aprovechamiento del biogás. Lectura del factor de corrección para el tiempo de retención. Variables involucradas en el dimensionamiento del biodigestor. Volumen de almacenamiento de gas (área sombreada). Tanque decompensación. Corte transversal del esquema completo del biodigestor, del ejemplo ilustrativo. 10 12 13 14 15 15 16 17 21 22 25 26 26

ÍNDICE DE TABLAS
Página 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Relaciones C/N de varios productos residuales. Comportamiento de la carga de fermentación dentro del biodigestor, de acuerdo con el valor del pH Características de los estiércoles. Características de otrosmateriales orgánicos de origen animal, utilizados para carga en biodigestores. Residuos vegetales y posible producción de biogás. Tiempo de retención. Composición química del biogás. Valores del porcentaje de sólidos totales y volátiles. Biogás producido en función de los sólidos totales. Estimación de la posible carga orgánica o biomasa (representada en la producción diaria de estiércol).Concentración inhibidora de inhibidores comunes identificados. Edad y proporción en porcentaje que se agrega de material inoculador, en la etapa de arranque de un biodigestor. Edad y proporción en porcentaje que se agrega de material inoculador, en la etapa de arranque [Hilbert 2003]. 6 7 8 8 9 11 17 19 19 20 27 27 29

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PRESENTACIÓN
La explotación pecuaria genera materia orgánica, residuo quepotencialmente es utilizado como materia prima en la elaboración de mezclas de carga para la producción de gas, a partir de la digestión anaeróbica de los mismos; el origen biológico de esta materia, denominada como biomasa, ha dado entonces, al uso de términos como biogás y biodigestor. Uno de los subproductos más utilizados es la porquinaza, materia orgánica de los cerdos, cuya proyección en laproducción de biogás cada vez es más importante, teniendo en cuenta que la cría y explotación de esta especie, conocida como porcicultura, alcanzo en el último año una producción estimada de 2’118.257 de cabezas sacrificadas y 84.73 toneladas de estiércol como porquinaza1. El curso de Construcciones Agrícolas, ha incluido en su temática, la utilización de las energías alternativas, en la cual ha sidoconsiderado el aprovechamiento de la biomasa, en especial la proveniente de la explotación pecuaria, cuyas estadísticas muestran una alta potencialidad en su aprovechamiento; este módulo tiene como objetivo orientar el diseño de los biodigestores. La literatura permite mostrar el diseño de biodigestores tipo balón, razón por la cual, como ejemplo, se ha escogido el diseño de otros tipos, en este...