PROYECTO BIODIGESTOR

UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGICA E.A.P INGENIERÍA QUÍMICA

PROYECTO O!TENCIÓN DE !IOGAS A PARTIR DEL ESTIERCOL DE CUY PRESENTADO POR: D" #$ %&'( S)#)&($n) !&$n*)n#"" H'"&+$ J$&$ F&"*, P-n) A&&),) S$'# R$-&"( L"/n R),#"&

DOCENTE: Ing. COCA RAMÍREZ VÍCTOR RAUL

HUACHO 

Contenido

I.

PLANTEAMI PLANTEAMIENT ENTO O DEL DEL PRO!LEMA. PRO!LEMA...... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ................0 ........0 1.1

Descripci Descripción ón de la realidad realidad problemát problemática.. ica....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ................. ................... ...........1 .1

1.2

Formulació Formulaciónn del problema.... problema......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... ............ .........1 ..1

1.2.1. Problema general................................ general........................................................ ............................................... ..........................................1 ...................1 1.3 Objetivos de la investigación..................................... investigación............................................................ .......................................... ...........................1 ........1 1.3.1 Objetivo general................................ general....................................................... .............................................. ............................................. ......................11 1.3.2 Objetivos específicos.......................... específicos................................................. ........................................................... ........................................... .......22 1. !ustificación de la investigación.......................... investigación................................................. .............................................. ..................................2 ...........2 1." Delimitaciones del estudio............................... estudio...................................................... ............................................................ .....................................22 1.# $iabilidad del estudio.................................... estudio........................................................... .............................................. ........................................3 .................3

II. MARCO TEÓRICO. TEÓRICO...... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. ................... ................... ...........1 ..1 2.1. %ntecedentes....................... %ntecedentes.............................................. .............................................. ................................................................. ..........................................33 2.2. &ases teóricas................................... teóricas.......................................................... .............................................. ....................................................' .............................' 2.2.1. &iogás.............................. &iogás..................................................... .............................................. .............................................. .......................................' ................' 2.2.2. &iodigestor............................... &iodigestor...................................................... .............................................. ..................................................... ..............................'' 2.2.3. (ipos de biodigestor................................ biodigestor....................................................... .............................................................' ......................................' 2.3. Definición de t)rminos básicos.............................. básicos...................................................... ..................................................... .............................** 2.. Formulación de las +ipótesis................................ +ipótesis....................................................... .......................................................* ................................* 2..1. ,ipótesis general............................... general...................................................... .............................................. ............................................* .....................* 2..2. ,ipótesis específicas........................ específicas............................................... .............................................. ........................................ ......................* .....* III. METODOLOGÍA.................... METODOLOGÍA........................................... .............................................. .............................................. ........................................2 .................2 3.1. Dise-o metodológico........................... metodológico.................................................. .................................................................... ................................................* ...* 3.2. Población  muestra................................... muestra.......................................................... ................................................................./ ........................................../ IV. IV. RECURSOS3 PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA..................................................4 CRONOGRAMA..................................................4 .1. 0ecursos.............................. 0ecursos..................................................... .............................................. ................................................................./ ........................................../ .2. Presupuesto........................... Presupuesto.................................................. .............................................. ................................................... ...................................... ..........1 1 .3. ronograma............................... ronograma...................................................... .............................................. .............................................. ..................................1 ...........1 !I!LIOGRAFÍA........................ !I!LIOGRAFÍA............................................... .............................................. ............................................... .......................................... ..................000 0. PROCEDIMI PROCEDIMIENT ENTOS OS PARA PARA LA CONSTRUCCI CONSTRUCCIÓN ÓN DEL EQUIPO..... EQUIPO............... ..............05 ....05 1.1. ateriales ateriales para para construir construir un biodiges biodigestor.. tor....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ................. .............12 ....12 1.2. 4os componen componentes.. tes...... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... ............. ................. ...........12 ..12 1.2.1. 1.2.1. 4ínea 4ínea de efluente.. efluente....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............ ................. .............12 ...12 1.2.2. 1.2.2. 4ínea 4ínea de carga.. carga....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........... ................ ................... .............13 ....13 1.2.3. 1.2.3. 4ínea 4ínea de gas  control control de presión.. presión....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............ ..........13 ...13

1.2..

onducto de vaciado completo......................................................................13

1.2.".

%gitador..........................................................................................................1

1.2.#. 0ecipiente reactor...........................................................................................1 1.3. 54 %0%DO........................................................................................................1

CONDICIONES DE OPERACIÓN.................................................................................06 1.1.

Proceso de pre fermentado 6Fase 178.....................................................................1#

1.2.

onstrucción del sistema de biodigestión 6Fase 278..............................................1#

1.3.

5valuación del funcionamiento del biodigestor 6Fase 378.....................................1'

1..

aracterísticas generales del biogás a producir.....................................................1'

1..1.

0eacción 9uímica8.........................................................................................1*

1..2.

Poder alorífico8............................................................................................1*

1..3.

$alor 0esidual del 5sti)rcol...........................................................................1*

!ALANCE DE MATERIA................................................................................................04 1.".

antidad de carbono total......................................................................................1/

1.#.

antidad de nitrógeno total...................................................................................1/

1.'.

Peso total del lodo.................................................................................................2

1.*.

%gua necesaria.......................................................................................................2

ANE7OS.............................................................................................................................55

INDICE DE ECUACION 5cuación 18 alculo de carbono total...................................................................................2 5cuación 28 álculo de nitrógeno total................................................................................2 5cuación 38 álculo del peso del lodo total.........................................................................21 5cuación 8 álculo para el agua necesaria.........................................................................21

INDICE DE TA!LAS Y (abla 18 tabla de presupuesto para el dise-o del proecto...................................................1 (abla 28 Diagrama de :antt.................................................................................................1 (abla 38 características generales del biogás........................................................................1' (abla 8 (abla de composición del estiercol de cu.............................................................1* (abla "8 tabla de concentración;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;1/

 INDICE DE ILUSTRACION
1

I.

PLANTEAMIENTO DEL PRO!LEMA

I.0 D"8%&-9%-/n *" #$ &"$#-*$* 9&)#";+-%$ 4a gran cantidad de esti)rcol producido por el ganado no tiene un tratamiento previo o adecuado para su disposición final> lo cual implica mantener un foco de contaminación e infección latente perjudicial para los pobladores en general. :ran cantidad de esti)rcol se deposita en las tierras de cultivo ?ue sirve para mejorar su calidad> así como para obtener  mejores cosec+as@ <(%( ganadería> etc. omo tambi)n las Eonas ?ue se dedican a esa actividad pertenecen a los lugares más alejados del centro del país> donde la pobreEa  etrema pobreEa se +ace presente.

I.5 F)&'#$%-/n *"# 9&)#"$ 1.2.1. Problema general Guáles son los m)todos usados para la obtención  optimiEación de biogás del esti)rcol de cu  conejoH 1.2.2 Problemas específicos 

G5n ?u) medida intervienen los microorganismos en la obtención del biogás a



 partir del esti)rcol de cu  conejoH Guáles son las condiciones óptimas de trabajo en la obtención de biogás a partir  del esti)rcol de cu  conejoH

0.1 O<"+-=)8 *" #$ -n="8+-g$%-/n 1.3.1 Objetivo general 

Dise-ar un m)todo basada en la obtención  optimiEación de biogás a partir del esti)rcol de cu  conejo.

2 1.3.2 Objetivos específicos 

ontrastar la influencia de los microorganismos en la obtención del biogás a partir  del esti)rcol de cu  conejo



%naliEar las condiciones óptimas de trabajo en la obtención de biogás a partir del esti)rcol de cu  conejo.

0.> J'8+-?-%$%-/n *" #$ -n="8+-g$%-/n Debido a las diversas acciones ?ue se ejecutan en el sector agropecuario de nuestro  país se +a evidenciado una ecesiva contaminación del suelo  agua especialmente en el ámbito de los desec+os orgánicos> los cuales +an constituido un factor de riesgo debido a ?ue no se cuentan con una estructura adecuada para la concentración  manejo de residuos. Dic+os recursos se ven afectando directamente al ecosistema>  por ende a las personas ?ue +abitan cerca de estos. 5s debido a ello ?ue se está considerando una alternativa viable  para el manejo sostenible de los desec+os orgánicos> creando una alternativa para producir  energía de forma renovable  ecológica> mediante la elaboración de un biodigestor> mitigando así el impacto ambiental de los desec+os  el aprovec+amiento de los mismos.

0.@ D"#--+$%-)n"8 *"# "8+'*-) I Delimitación espacial8 5ste presente proecto se realiEa8 Distrito8 ,uac+o Departamento8 4ima %-o8 21' I Delimitación temporal8
3

0.6 V-$-#-*$* *"# "8+'*-) 5l presente proecto de investigación es viable por cuanto se cuenta con información de eperiencias de otros estudios e investigaciones con relación a la obtención de biogás a  partir de diversos residuos orgánicos  efluentes. I

F-n$n%-"&) 8 4amentablemente en la realiEación de este trabajo no cuento con apoo financiero por alguna entidad> por lo cual está siendo realiEado por recursos económicos propios.

I

M$+"&-$#"88 =e cuenta con los siguientes materiales8      

I

II.

omputadora. uaderno de apuntes.
E'-9)8: un biodigestor para realiEar la prueba eperimental.

MARCO TEÓRICO

5.0. An+"%"*"n+"8 % continuación se utiliEaron los siguientes artículos  proectos> con el fin de seguir una  buena guía de investigación.

$B @ <(%( empleando meEclas de 2 substratos> uno de ecremento de cu con rastrojo de sus alimentos  otro con rastrojos de grass  agua> estas fueron prefermentadas por separado en

 condiciones anaeróbicas> luego sometidos a una fermentación en batc+ no agitada en biodigestores. O<"+-=): =e tuvo como objetivo obtener biogás del ecremento de cu por  fermentación en batc+. M'"8+&$: (acna  Per. C)n%#'8-)n"8: =e obtuvo biogás de buena calidad> una producción total de 1 litros. B @ <(%( para la carga inicial en los digestores se utiliEó esti)rcol de vaca> aproimadamente 2"Q de materia seca> despu)s de 1 mes las bacterias metanogenicas estaban proliferando  se comenEó a alimentar. =e comprobó con un monitoreo diario de p, 6#.*  '." ideal para las metanogenicas7. 5n un comienEo el p, tiende a la acideE siendo este inferior a # no obstante conforme la fermentación transcurre el p, aumenta +asta alcanEar los valores mencionados. O<"+-=): Obtener biogás a partir de meEclas de esti)rcol de conejo  vaca M'"8+&$: Per. C)n%#'8-)n"8: =e recomienda trabajar el digestor con menor de carga orgánica a ?ue con las características de operación a?uí mencionados se reportaron altas cantidades de lodo acumulado lo ?ue +iEo ?ue el digestor tuviese ?ue ser limpiado constantemente. %B @ <(%( construó  evaluó el funcionamiento de un biodigestor familiar de 2m 3 tipo manga de polietileno> utiliEando adobe en las  paredes de la Eanja> acolc+onado por una manta de sacos  revestido por un cobertor negro lo ?ue auda a mantener cálido el sistemaT alimentado con esti)rcol fresco de ganado ovino.

"

O<"+-=): Dise-ar> construir  evaluar un biodigestor tipo manga de polietileno alimentado por ecretas de ganado ovino para la producción  promoción del  biogás  biol. M'"8+&$: (acna  Per. C)n%#'8-)n"8: 5n la Eona rural> la maoría de personas se dedican a la agricultura  tienen conocimientos sobre biodigestores> pero se encuentran decepcionados de las eperiencias vividas> sin embargo> apoan el desarrollo de esta tecnología siempre  cuando no les demande esfuerEo ni tiempo su operación  además> ?ue se adecue a su nueva actividad. Por lo tanto> se sugiere la instalación de biodigestores de geomembrana a media o gran escala ?ue se alimente con desperdicios agrícolas> ecretas de animales Uo aguas negras de toda una comunidad agropecuaria. *B @ <(%( ubicado en la parro?uia Auevo Paraíso de la  provincia de Orellana. 5l dimensionamiento del e?uipo se realiEa a trav)s de la construcción de un biodigestor a escala piloto utiliEando el m)todo cuantitativo  para determinar los componentes principales del dise-o> los materiales utiliEados  para el prototipo son8 caneca plástica de # litros> tubería P$ de X pulgada> manguera de conducción de gas> llave de paso  accesorios de acuerdo al re?uerimiento de las coneiones. O<"+-=): 0ealiEar el dise-o de un biodigestor de polietileno para la obtención de  biogás a partir del esti)rcol de ganado en el 0anc+o $erónica en el a-o 213. M'"8+&$: 0iobamba  5cuador. C)n%#'8-)n"8: =e conclue ?ue el tiempo de retención estimado para la producción de biogás  biofertiliEante de acuerdo al prototipo realiEado es de  días> con lo

# ?ue se garantiEa la funcionalidad del dise-o  la generación de los productos de la digestión anaerobia para el ranc+o $erónica. "B @ <(%( t)rmino ?ue se aplica a la meEcla de gases ?ue se obtienen a partir de la descomposición en un ambiente anaerobio 6sin oígeno7 de los residuos orgánicos> como el esti)rcol animal o los productos de desec+o de los vegetales. 5n el desarrollo de la ganadería intensiva> se producen residuos> los purines1> ?ue pueden ser reutiliEados para la producción de abonos agrícolas pero ?ue pueden> tambi)n> ocasionar importantes problemas de contaminación si no son adecuadamente tratados. O<"+-=): Dise-ar un &iodigestor para generar biogás  abono a partir de desec+os orgánicos de animales aplicable en las Eonas agrarias del 4itoral. M'"8+&$: :uaa?uil  5cuador. C)n%#'8-)n"8: omo resultado de toda la investigación es posible la reducción del consumo de energías no renovables en nuestro País> conservando un porcentaje de la conservación del ecosistema circundante donde es aplicado un e?uipo como )ste

5.5. !$8"8 +"/&-%$8 5.5.0. !-)g;8 5l biogás es un combustible de mediano contenido energ)tico 6Y22!UZg7> obtenido como producto de la descomposición anaerobia de materia orgánica> ?ue se da en forma natural en pantanos> estómagos de rumiantes> etc.> o de manera artificial en sistemas llamados biodigestores.

'

5.5.5. !-)*-g"8+)& 5s un tipo de biorreactor en condiciones anaerobias dise-ado para propiciar un ambiente adecuado a las bacterias ?ue degradan la materia orgánica convirti)ndolo finalmente en biogás  dejando efluentes utiliEados como fertiliEantes agrícolas.

5.5.1. T-9)8 *" -)*-g"8+)& =istema discontinuo> conocidos tambi)n como de carga fija a ?ue se carga sólo una veE en forma total  luego se cierra +erm)ticamente por unos 2 o " días> donde se descarga despu)s ?ue deje de producir gas. 5l modelo tipo &atc+ es el más conocido de este sistema. =istema semicontinuo> son pe?ue-os o de mediana escala> de uso urbano o rural. Presenta buena eficiencia de producción de biogás diaria. 4os modelos ?ue destacan en este sistema son el tipo ,ind> el tipo +ino  otro de menor costo del tipo manga de  polietileno. =istema contino> tienen flujo constante de biomasa activa en su interior. =on grandes sistemas sofisticados> donde emplean e?uipos comerciales para alimentarlos> darles calefacción> agitación  control. Para este proecto usaremos el sistema discontinuo 6&atc+7

5.1. D"?-n-%-/n *" +&-n)8 ;8-%)8

5.>. F)&'#$%-/n *" #$8 -9/+"8-8  5.>.0. H-9/+"8-8 g"n"&$# =e dise-ó un m)todo basada en la obtención  optimiEación de biogás a partir del esti)rcol de cu  de conejo

*

5.>.5. H-9/+"8-8 "89"%?-%$8 I

=e comprobó la influencia de los microorganismos en la obtención del biogás a

 partir del esti)rcol de cu  de conejo. I =e determinaron las condiciones óptimas de trabajo en la obtención de biogás a  partir del esti)rcol de cu  de conejo

III. METODOLOGÍA 1.0. D-8") "+)*)#/g-%) +-9) *" -n="8+-g$%-/n3 "8+&$+"g-$8 ) 9&)%"*--"n+)8 *" %)n+&$8+$%-/n *" -9/+"8-8 ) %'9#--"n+) *" )<"+-=)8B. 5l trabajo se realiEará utiliEando diversas meEclas de residuos  variando las condiciones de proceso> buscando obtener el maor rendimiento en la producción de metano. 5n el desarrollo eperimental se evaluará la codigestion de los residuos con los dos tipos de esti)rcoles como fuente microbiana8 de cu 6%7>  conejo 6&7 así como tambi)n se evaluará el efecto de modificar8 p,  la relación UA> temperatura> fuente de carbono  la adición de micronutrientes 6spirulina platensis7> en la producción de biogás  su contenido de metano. Para el el ajuste del valor de p, será adicionando una solución de lec+ada de cal 2T la relación UA se ajustó con c+ala  alfalfa ?ue se mantuvieron durante 1" días a pre fermentado a una temperatura de 2"[. 5l dise-o de la investigación es de tipo %plicativa descriptiva

1.5. P)#$%-/n , '"8+&$. 5l muestreo de la &iomasa> biol  &iogás se efectuará en dos etapas> las cuales se diferencian por el proceso de digestión anaerobia  tiempos estimados para los procesos de estabiliEación de parámetros. 4as muestras recolectadas en la salida de gas del biodigestor serán transportadas al laboratorio para su análisis

/

IV. RECURSOS3 PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA >.0. R"%'&8)8 ateriales8 &iodigestor> materia prima> cataliEadores. ,umanos8 I I I I

De la ruE =olorEano> &randonlee &ec?uer  ,uerta !ara> Fred 5noc Pino %rroo> =aul !on 0amireE 4eon 0oler =t+aler 

>.5. P&"8'9'"8+) Tabla 1: tabla de presupuesto para el diseño del proyecto

1

>.1. C&)n)g&$$ Tabla 2: Diagrama

de Gantt  SEMANAS

PROGRAMADAS

ACTIVIDAD PROGRAMADA

Fecha de inicio: 17.04.2017

Fecha de !"#ino:1$.07.2017

!I!LIOGRAFÍA %mus?uivar oa?uira> .> 4lave PereE> !. !.> 0ivasplata abanillas> .> N =alaEar uaila > !. 4. 62127. PRODUCCI! D" #IOG$% & #IO' ( P(RTIR D" ")CR"T(% D"  G(!(DO* Kniversidad Aacional !orge &asadre :ro+mann de (acna> Puno. 0ecuperado el 2/ de abril de 21' %rce abrera> !. !. 62117.  Diseño de un biodigestor para generar biogas y abono a partir  de desec+os org,nicos de animales aplicable en las -onas agrarias del litoral* :uaa?uil> 5cuador. 0ecuperado el 1 de abril de 21' astillo otrina> D.> N (ito $argas> . 63 de noviembre de 2117. Obtención de &iogás a Partir de 5cremento de u. Ciencia . Desarrollo/ 10. 4ópeEen> !. %. 6217.  #IOG(% & #IO' ( P(RTIR D" "%TIRCO' D" CO!"O* Kniversidad Aacional %graria 4a olina> 4ima. =erratoI=ánc+eE 0.> O.I%. %.I4. 6227. %plicación de lavado  esti)rcol para recuperar  suelos salinos en la comarca lagunera.  "n Terra 'atinoamericana/ 23. (O%4% O05<0%> 5. 5. 62137. DI%"4O D" U! #IODIG"%TOR D" PO'I"TI'"!O  P(R( '( O#T"!CI! D" #IOG$% ( P(RTIR D"' "%TIRCO' D" G(!(DO

11  "! "' R(!C5O 6"R!IC(* 5scuela =uperior Polit)cnica de +imboraEo> 0iobamba. 0ecuperado el * de mao de 21'

12

0. PROCEDIMIENTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL EQUIPO 0.0. M$+"&-$#"8 9$&$ %)n8+&'-& 'n -)*-g"8+)& 6$er ilustración 17                      

1 &idón de polietileno 1 (ubería de pvc de \ pulg 1 (ubería de pvc de 1 pulg 3 Aiple de \ de pulg 1 Aiple de 1 pulg 2 válvulas de \ de pulg 1 válvula de X pulg 1 válvula de 1 pulg 3 contratuerca de \ de pulg 1 contratuerca de 1 pulg  adaptadores +embra de \ de pulg 1 adaptador +embra de 1 pulg 1 codo de \ de pulg 1 codo de X de pulg 3 %cople con rosca interior de \ de pulg 2 %cople con rosca interior de X de pulg 1 mango para agitador  1 (5 de X pulg 1 manómetro onector de tubería de gas 1 cemento para pvc 1 teflón

0.0. L)8 %)9)n"n+"8 6$er ilustración 27 17 27 37 7 "7 #7

4ínea de efluente 4ínea de carga 4ínea de gas  control de presión onducto de vaciado completo %gitador  0ecipiente reactor 

1.1.1. Línea de efluente

4a línea de efluente nos permite obtener el biol> así como tambi)n nos permite retirar el mismo volumen ?ue ingresamos en la carga  mantener el volumen constante del reactor> para ello adaptamos el acople a una altura determinada ?ue  permita rebosar el fluido producido.

13

1.1.2. Línea de carga

=u nica función es la recepción del lodo para ello adaptamos un embudo ?ue servirá para el llenado del biodigestor asi como tambi)n una válvula de control  evitar la fuga de gas> en la parte interior se debe adaptar una tubería ?ue permita llevar el lodo +asta la parte inferior del biodigestor para evitar la p)rdida de gas al ser cargado por segunda veE.

1.1.3. Línea de gas y control de presión

5sta línea está ubicada en lo más alto del recipiente. %demás> le agregamos un codo> de manera ?ue el orificio no ?uede +acia arriba ni permita ingresar algo del sustrato de la primera carga> lo ?ue podría obstruir el conducto> además se coloca un conector de tubería de gas con rosca para ?ue sea más fácil colectar el gas.

1.1.4. Conducto de vaciado completo

5s posible ?ue este vaciado resulte dificultoso debido a la densidad del sustrato> por  ello utiliEamos tuberías más gruesas 6de 1 pulg7 para facilitar el vaciado> así como tambi)n es recomendable utiliEar esti)rcol de animales ?ue +an sido alimentados con alimento balanceado  en el caso de vegetales es recomendable licuarlos. (ambi)n se recomienda no vaciar completamente el biodigestor  dejar un 2Q de sustrato pues ello servirá para el crecimiento de las bacterias en la próima carga.

1.1.5. Agitador 

1 Para agitar> debemos conectar el eterior con el interior del biodigestor> interior  ?ue> en determinados momentos> tiene una determinada presión. Por esto> la varilla eje del agitador debe rotar sobre determinados orificios por los cuales no se debe escapar el gas ?ue se encuentra a presión. Para ello utiliEamos tubería de X de  pulgada una varilla de acero inoidable  tapones de jebe para ?ue se reduEca o se elimine por completo la fuga de gas  dentro de ello adaptamos un agitador de  polietileno para +acer +omog)nea el lodo ?ue lo contiene>  por ultimo en el etremo superior se le adapta un mango de madera para ?ue el agitado sea mas fácil. 1.1.6. ecipiente reactor 

5l recipiente elegido como reactor es de> aproimadamente> 33 litros  cuenta con una boca amplia> la cual es importante> a ?ue facilita la carga del primer sustrato. omo se observa en el dibujo de corte de la figura> el recipiente debe permitir   perforaciones ?ue posibiliten las diferentes coneiones. 6ilustración 37

0.5. EL ARMADO onsiderando ?ue el recipiente se llenará con el sustrato sus \ partes  el resto servirá como colector fijo de gas> por lo tanto> un recipiente de 33 litros va a tener  2.'" litros de sustrato  *.2" libres para la acumulación de gas. 6ilustración 7 Para establecer el nivel de sustrato lo dividimos en cuatro partes  marcamos la tercera parte como nivel del sustrato. 6ilustración "7 onociendo el nivel nos facilita la perforación para el efluente diario a ?ue su centro se encuentra 3" mm por debajo del nivel establecido> de esta manera

1" logramos ?ue cada veE ?ue agreguemos el sustrato cambie el nivel  rebose por la línea de efluente. 4uego de ?ue se +a establecido el lugar de la perforación 6ilustración #7> a continuación> utiliEamos un taladro industrial con sierra de copa para proceder a  perforar> comprobamos si los acoples de tan?ue pasan por los orificios sin dificultad  si permiten su fijación> para ello tambi)n usamos jebe en forma circular con agujero al centro ?ue lo obtuvimos de una cámara de llanta ?ue fue reciclado  cemento para P$. 4uego de realiEar la instalación del biodigestor procedemos a pintar la parte eterna del recipiente con pinturas en =prite de color plateado> dejamos secar por 12 +oras  continuamos a realiEar la prueba de fuga de gas  una +ídrica. 6ilustración '7. 

De gas8   por el pico de salida de biogás> conectamos la manguera de aire de un  

compresor   elevamos la presión del biodigestor a 1 ZgUcm2 si la presión del biodigestor baja 6usamos> para esto> el manómetro7> estamos frente a una fuga>  si no fuera así estamos en óptimas condiciones



 para realiEar nuestra primera carga de sustrato. ,ídrica8   por la línea de carga diaria> incorporamos agua +asta el nivel de sustrato>   comprobamos si no +a perdidas en el adaptador a tan?ue de la línea de 

vaciado completo  en el adaptador a tan?ue de la línea de efluente diario. =uperadas estas pruebas> estamos en condiciones de utiliEar el biodigestorT +emos logrado la +ermeticidad> tanto +ídrica como gaseosa> necesarias para lograr la anaerobia.

CONDICIONES DE OPERACIÓN

1#

5.0. P&)%"8) *" 9&" ?"&"n+$*) F$8" 0B: 5l pre fermentado es una meEcla de sustratos de aproimadamente 2 litros de ecremento de cu. 2 Zilogramos de rastrojo vegetal 6+ala  alfalfa7> 2 Zilogramos de guano de cu  2 litros de agua> durante un periodo de 1 días. (rabajando a raEón de UA de 2"T con un p, ácido no menor a "> temperatura de aproimadamente 31]  presión de 1 atm. 4os alimentos principales de las bacterias anaeróbicas> ?ue son los ?ue intervienen en la fermentación> son el carbono 6en la forma de carbo+idratos7  el nitrógeno 6en forma de proteínas> nitratos> amoníaco> etc.7 5l carbono se utiliEa  para obtener energía  el nitrógeno para la construcción de estructuras celulares. 5stas bacterias utiliEan carbono con una rapideE unas veinticinco veces maor al del uso del nitrógeno. Kna raEón UA de 2" 62" veces más carbono ?ue nitrógeno7 permite ?ue la digestión se lleve a cabo a un ritmo óptimo> a condición de ?ue las otras condiciones sean favorables.

5.5. C)n8+&'%%-/n *"# 8-8+"$ *" -)*-g"8+-/n F$8" 5B: 5n esta segunda fase se construó el sistema de biodigestión  se instaló el  biodigestor conjuntamente con la salida del biogás de a partir de válvulas>  pasando por un manómetro. Posteriormente se pasa a comprobar el proceso de  pre fermentado revisando si la carga a a-adir sea la óptima> es decir> comprobar  ?ue el p, de la carga siga en carácter acido no menor a " con el fin de ?ue las  bacterias no se mueran> en caso de ?ue el nmero de p, baje relativamente a > se debe adicionar una lec+ada de cal 6al al 2Q7> manteniendo estable dic+o  proceso.

1'

5.1. E=$#'$%-/n *"# ?'n%-)n$-"n+) *"# -)*-g"8+)& F$8" 1B: 5n la tercera fase se activó el biodigestor cargándolo +asta el *Q de su capacidad lí?uida e?uivalente a 2" litros 6 Zg de esti)rcol ^ 21 litros de agua7 dejándolo reposar por aproimadamente 2 días. 4a producción de gas metano no se inicia +asta ?ue la temperatura de la masa no alcanEa los 2] > aumentando entonces mu rápidamente +asta los 3"]I3'] > a partir de los cuales se detiene. 4a producción máima es a la temperatura de 3" ]> en ?ue mantiene la  producción por algunos días> para reducirse al cabo de 3I días. 5n base a estos principios> es posible aprovec+ar en condiciones económicamente satisfactorias de # a * m 3 de gas por tonelada de esti)rcol  +asta 2I2" m 3  por tonelada de rastrojo vegetalT esta diferencia se debe nicamente a la diferencia de celulosa en cada producto. Durante la fermentación> con producción de metano> el esti)rcol pierde de un 1 a un 1" Q de su peso> mejorando notablemente su poder fertiliEante. 4a producción de metano se +ace a partir del carbono de la materia orgánica parcialmente degradada. Durante el proceso de fermentación anaerobia> los elementos amoniacales  nitrogenados se fijan sobre los rastrojos de vegetal> en veE de perderse como ocurre en los casos de fermentación aerobia en ?ue parte de estos elementos son dispersados por el aire.

5.>. C$&$%+"&8+-%$8 g"n"&$#"8 *"# -)g;8 $ 9&)*'%-& Tabla 0: caracter7sticas generales del biog,s

"om/osici

Masa Mo;ar  O;or 

Metao ("4) 45  55  Adrido "arico ("O2) 40  50 idroeo ( 2) 2  4 O9ieo (O 2) 0:6  2 ,ases iertes 1  3

1#.3 Zg_`molI1 Olor de biogás desulfurado 6
1* 1.2 ZgUm3 I *2."] '"  *3 &ar  #.  #." Z + m I3 3"  " ] 6con el contenido de &em/erata;ete de com
desarrolla segn una reacción ?uímica con escasa producción de calor. 4a fórmula teórica es la de descomposición de la celulosa> ?ue ocurre de la siguiente forma8 2.4.1. eacción !uímica"

(

n C 6 H 10 O5

) + n H  O → 3 n C O + 3 n C H  2

2

4

Celulosa + Agua →Gas carbónico + Metano 2.4.2. #oder Calorífico"

5l poder calorífico del metano en bruto es de "." a #. `calUm 3> ?ue pueden mejorarse eliminando el O 2> en cuo caso puede alcanEar las /. `calUm 3. 5s decir> comparable a la calidad del gas ?ue contiene un /* Q de metano. 2.4.3. $alor esidual del %sti&rcol 

5l análisis comparado de un esti)rcol sometido a fermentación anaerobia con respecto al de antes nos indica los siguientes datos8 Tabla 8: Tabla de composici9n del estiercol de cuy 
Materia or?ica

 Ates 81:8 0:34 @ 0:13 0:40 16:40

$es/<és 80:5 0:8 0:15 0:37 0:70 15:8

1/

4a relación carbonoUnitrógeno del rastrojo vegetal es 1> la del esti)rcol fresco de cu es de 3> pero despu)s de la metaniEación desciende a 2". Para las deecciones de las aves la relación sería del orden de 1" a 2". =i bien no pueda determinarse el valor fertiliEante de un producto por la relación carbonoUnitrógeno> puede decirse ?ue la destrucción de parte del carbono es un claro factor de e?uilibrio  enri?uecimiento.

!ALANCE DE MATERIA Para el cálculo de los sólidos totales ?ue se usaran> se debe de tener en cuenta ?ue debe eistir una relación UA de entre un rango de 2" a 3. (eni)ndose esos  parámetros se procede a calcular la cantidad de carbono  nitrógeno de la meEcla. Tabla : tabla de concentraci9n MATERIA cuy chala

 

solidos totales[St] 0.68 0.85

%carbono

%nitrógeno candad gr

0.372

0.0222

2000

0.39

0.007

1500

0.0. C$n+-*$* *" %$&)n) +)+$#  "cuaci9n 1: Calculo de carbono total 

%Ct =∑ ( St ∗%C ∗i )

Qt 6.#*_.3'2_27 ^ 6.*"_.3/_1"7 Qt13.2

0.1. C$n+-*$* *" n-+&/g"n) +)+$#  "cuaci9n 2: C,lculo de nitr9geno total 

%Nt =∑ ( St ∗%N ∗i )

QAt 6.#*_.222_27 ^ 6.*"_.'_1"7 Q At3/.1 0elación UA

2 13.2 U 3/.1 2".# Posteriormente se debe de calcular la cantidad de agua necesaria para poder cargar  en el biodigestor> los parámetros ?ue )ste debe de cumplir es ?ue debe tener una composición de # o 1Q de =olidos totales para el biodigestor> en nuestro caso se tomó el 1 Q de solidos totales> esto se debe a ?ue en estos momentos nos encontramos en temporada de temperatura baja deg entre 1*I 23]> siendo )ste el motivo por el cual trabajo con una maor concentración de solidos totales. (eniendo en cuenta ?ue la capacidad total de nuestro biodigestor es de 33 `g> se  piensa ocupar la 3U parte del total aproimadamente.

0.>. P"8) +)+$# *"# #)*)  "cuaci9n 0: C,lculo del peso del lodo total 

 Plodo=

 P lodo=

∑ (St ∗i )  x

( 0.68∗2000 + 0.85∗1500 ) 0.1

 Plodo= 26350

0.@. Ag'$ n"%"8$&-$  "cuaci9n 8: C,lculo para el agua necesaria

Ag'$   Plodo 

 Pmateria

%gua  2#3"  3" %gua  22*"gr  22.*"`g 5spacio ocupado8 QKsado QKsado

 Plodo Capacidad   26.35 33

∗100

∗100   '/.* Q

Donde8 %Ct 

: porcentaje de carbono total

: Porcentaje de carbono del compuesto %C 

%Nt 

: Porcentaje de nitrógeno total

: Porcentaje de nitrógeno del compuesto %N 

21

 St  : Porcentaje de solidos totales del compuesto Porcentaje de solidos totales para el biodigestor   x :

 Plodo

: Peso total del lodo

 Pmateria

: Peso total de los componentes

ANE7OS

 Ilustraci9n 1: Diseño ;inal del biodigestor 

 Ilustraci9n 2: descripci9n del biodigestor  1< '7nea de e;luente 2< '7nea de carga 0< '7nea de gas y control de presi9n 8< Conducto de =aciado completo < (gitador  >< Recipiente reactor 

 Ilustraci9n 0: Per;orado del biodigestor para las entradas y salidas de los componentes

 Ilustraci9n 8: Instalaci9n de los accesorios

 Ilustraci9n : %eparaci9n de cantidad ocupada por el lodo

 Ilustraci9n >: Per;orado

 Ilustraci9n ?: pintado

 Ilustraci9n @: Control de temperatura del pre;ermentado

 Ilustraci9n A: Cargado del biodigestor