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   Asesor:        Arq: Concha Flores Gustavo AdolfoALUMNOS: Camacho Molero Glenda Marcatoma Palomino Darik Soto Huaman...
Índice-Introducción   al Biogas-Tipos   de biodigestores: Características y limitantes-Estudios   de caso
Proceso Anaeróbico   La digestión anaeróbica es un proceso biológico complejo y degradativo en el cual    parte de los ma...
Etapas de la fermentación          metanogénica   1. Hidrólisis   2. Etapa fermentativa o acidogénica   3. Etapa acetog...
BiogasUn metro cúbico de biogás totalmente combustionado es suficiente para:   - Generar 6 horas de luz equivalente a un ...
Biodigestor - AplicacionesA pequeña y mediana escala, el biogas ha sido  utilizado en la mayor parte de los casos para  co...
Biodigestor - ParámetrosConsiderando que las bacterias son el ingrediente esencial del proceso, por ello es necesario mant...
Materias primas que se puedenusar en la fermentaciónmetanogénica
Clasificación de los sustratos paradigestión anaeróbica
Tipo de biodigestoresComponentes de un digestor: Reactor o contenedor de las materias  primas a digerir Contenedor de ga...
Biodigestor - CaracterísticasPara una buena operación:  ◦ Hermético, para evitar fugas de gas.  ◦ Térmicamente aislado, pa...
Biodigestores en el medio           ruralClasificación según su alimentación o carga en los siguientes tipos:a) Continuos:...
Modelo indiano15-25 dias de retención0.50-1 v/v (gas/digestor)   Buena eficiencia en producción depor dia                 ...
Modelo chino30-60 dias de retención0.15-0.20 v/v             Poco eficiente para generar biogas(gas/digestor) por dia    U...
Biodigestor de polietileno
Material                      DescripciónFilm negro UV 300 micr        Polietileno UV que servirá para hacer el           ...
Criterios a tener en cuentaa)   Inversión que se está dispuesto a realizar.b) Energía que se quiere obtener.c) La biomasa ...
Elección del sitio para el biodigestora) Debe estar cerca del lugar donde se consumirá el gas, pues   las tuberías son car...
Relacionadas con el medio ambiente Asociado con el bienestar familiar-Reducción de la producción de gas metano. El excreme...
Cálculo según necesidadenergética   Familia de 4 personas: Se tiene una cocina    de dos fogones, cada fogón consume 75  ...
Cálculo según materia prima    Animal                     kg estiercol/dia Biogasm3/dia                       Estiercol:ag...
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  • 20-25 Mj/m3, el gas natural tiene 33-38 Mj/m3
  • Biogas

    1. 1. TITULO: Diseño de un Biodigestor para generar biogás y abono a partir de desechos orgánicos de animales aplicable en las zonas agrarias de la provincia.
    2. 2.  Asesor: Arq: Concha Flores Gustavo AdolfoALUMNOS: Camacho Molero Glenda Marcatoma Palomino Darik Soto Huamanñahui L. Miguel
    3. 3. Índice-Introducción al Biogas-Tipos de biodigestores: Características y limitantes-Estudios de caso
    4. 4. Proceso Anaeróbico La digestión anaeróbica es un proceso biológico complejo y degradativo en el cual parte de los materiales orgánicos de un substrato (residuos animales y vegetales) son convertidos en biogás, mezcla de dióxido de carbono y metano con trazas de otros elementos, por un consorcio de bacterias que son sensibles o completamente inhibidas por el oxígeno o sus precursores (e.g. H2O2). Utilizando el proceso de digestión anaeróbica es posible convertir gran cantidad de residuos, residuos vegetales, estiércoles, efluentes de la industria alimentaria y fermentativa, de la industria papelera y de algunas industrias químicas, en subproductos útiles. En la digestión anaerobia más del 90% de la energía disponible por oxidación directa se transforma en metano, consumiéndose sólo un 10% de la energía en crecimiento bacteriano frente al 50% consumido en un sistema aeróbico. En la digestión anaeróbica, los microorganismos metanogénicos desempeñan la función de enzimas respiratorios y, junto con las bacterias no metanogénicas, constituyen una cadena alimentaria que guarda relación con las cadenas enzimáticas de células aeróbicas. De esta forma, los residuos orgánicos se transforman completamente en biogás que abandona el sistema. Sin embargo, el biogás generado suele estar contaminado con diferentes componentes, que pueden complicar el manejo y aprovechamiento del mismo.
    5. 5. Etapas de la fermentación metanogénica 1. Hidrólisis 2. Etapa fermentativa o acidogénica 3. Etapa acetogénica 4. Etapa metanogénicaLa primera fase es la hidrólisis de partículas y moléculas complejas (proteínas, carbohidratos y lípidos) que son hidrolizadas por enzimas extracelulares producidas por los microorganismos acidogénicos o fermentativos. Como resultado se producen compuestos solubles más sencillos (aminoácidos, azúcares y ácidos grasos de cadena larga) que serán metabolizados por las bacterias acidogénicas dando lugar, principalmente, a ácidos grasos de cadena corta, alcoholes, hidrógeno, dióxido de carbono y otros productos intermedios. Los ácidos grasos de cadena corta son transformados en ácido acético, hidrógeno y dióxido de carbono, mediante la acción de los microorganismos acetogénicos. Por último, los microorganismos metanogénicos producen metano a partir de ácido acético, H2 y CO
    6. 6. BiogasUn metro cúbico de biogás totalmente combustionado es suficiente para: - 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.
    7. 7. Biodigestor - AplicacionesA pequeña y mediana escala, el biogas ha sido utilizado en la mayor parte de los casos para cocinar en combustión directa en estufas simples. Sin embargo, también puede ser utilizado para iluminación, y para calefacción. También ayuda a la transformación de los desechos. ◦ Mejora de la capacidad fertilizante del estiércol ◦ Control de patógenos ◦ Control de olores ◦ El efluente se puede usar como alimento en lombricultura
    8. 8. Biodigestor - ParámetrosConsiderando que las bacterias son el ingrediente esencial del proceso, por ello es necesario mantenerlas en condiciones que permitan asegurar y optimizar su ciclo biológico. Los principales parámetros en la producción del biogas son: ◦ Temperatura ◦ Tiempo de retención ◦ Relación Carbono/Nitrógeno ◦ pH ◦ Agitación
    9. 9. Materias primas que se puedenusar en la fermentaciónmetanogénica
    10. 10. Clasificación de los sustratos paradigestión anaeróbica
    11. 11. Tipo de biodigestoresComponentes de un digestor: Reactor o contenedor de las materias primas a digerir Contenedor de gas, con los accesorios para salida de biogás, Entrada o carga de materias orgánicas primas Salida o descarga de materias orgánicas estabilizadas.
    12. 12. Biodigestor - CaracterísticasPara una buena operación: ◦ Hermético, para evitar fugas de gas. ◦ Térmicamente aislado, para evitar cambios bruscos de temperatura ◦ Acceso para mantenimiento ◦ Debe tener un medio para romper las natas que se forman
    13. 13. Biodigestores en el medio ruralClasificación según su alimentación o carga en los siguientes tipos:a) Continuos:Cuando la alimentación del digestor es un proceso ininterrumpido, el efluente que descarga es igual al afluente o material de carga (que entra al digestor), con producciones de biogás, uniformes en el tiempo. Son utilizados principalmente para el tratamiento de aguas negras. Corresponde a plantas de gran capacidad, tipo industrial.b) Semi continuos:Cuando la primera carga que se introduce al digestor consta de una gran cantidad de materias primas . Posteriormente, se agregan volúmenes de nuevas cargas de materias primas (afluente), calculados en función del tiempo de retención hidráulico (TRH) y del volumen total del digestor. Se descarga el efluente regularmente en la misma cantidad del afluente que se incorporó. Este proceso es usado en el medio rural, cuando se trata de sistemas pequeños para uso doméstico. Los diseños más populares son el digestor Indiano y Chino.c) Discontinuos o régimen estacionario:Los digestores se cargan con las materias primas en una sola carga o lote. Después de un cierto período de fermentación, cuando el contenido de materias primas disminuye y el rendimiento de biogás decae a un bajo nivel, se vacían los digestores por completo y se alimentan de nuevo dando inicio a un nuevo proceso de fermentación. Esto se conoce también como digestores Batch o Batelada.
    14. 14. Modelo indiano15-25 dias de retención0.50-1 v/v (gas/digestor) Buena eficiencia en producción depor dia biogas
    15. 15. Modelo chino30-60 dias de retención0.15-0.20 v/v Poco eficiente para generar biogas(gas/digestor) por dia Usado para producir bioabono
    16. 16. Biodigestor de polietileno
    17. 17. Material DescripciónFilm negro UV 300 micr Polietileno UV que servirá para hacer el biodigestorFilm traslúcido UV 300 micr Polietileno UV que servirá para hacer el invernaderoTubería PEAD Tubería para hacer la conexión de gasCodos Para empalme de las conexionesTe Conexión para la distribución del biogasLlave bola Conexión para controlar la salida del gasCopla Para empalme entre tubosTubo 16 cm Conexión para la salida del biogas en la cocinaHerramientas: Flexo 5m Cinta americana adhesiva Gomas (3 neumáticos por digestor) Alambre/cordel Alicates Selladora manual Estropajo de acero Teflón Tijeras Clavos
    18. 18. Criterios a tener en cuentaa) Inversión que se está dispuesto a realizar.b) Energía que se quiere obtener.c) La biomasa con que se cuenta para alimentar el digestor.d) Las características del lugar en cuanto a profundidad del nivel freático o mantos rocosos.e) El tamaño requerido del digestor
    19. 19. Elección del sitio para el biodigestora) Debe estar cerca del lugar donde se consumirá el gas, pues las tuberías son caras y las presiones obtenibles no permiten el transporte a distancias mayores de 30 metros.b) Se debe encontrar cerca del lugar donde se recogen los desperdicios para evitar el acarreo que tarde o temprano atentará contra una operación correcta del biodigestor, e implicara mayores costos.c) Debe estar en un lugar cercano al de almacenamiento del efluente y con una pendiente adecuada para facilitar el transporte y salida del mismo.d) Debe estar a por lo menos 10 – 15 metros de cualquier fuente de agua para evitar posibles contaminaciones.e) Debe ubicarse preferentemente protegido de vientos fríos y donde se mantenga relativamente estable la temperatura, tratando de que reciba el máximo de energía solar
    20. 20. Relacionadas con el medio ambiente Asociado con el bienestar familiar-Reducción de la producción de gas metano. El excremento en -Se evita el hollín de los trastos, techo y toda la casa, cuando se cocina conestado natural expulsa grandes cantidades al espacio de este leña es inevitable, la familia tiene que construir una cocina aparte de la casagas, que es uno de los más perjudiciales para la capa de ozono. para evitar los efectos del humo. Además, debe invertir para la reposición de trastos y techo para su casa, lo que se traduce en un gasto económico.-Evita los malos olores entre el 90 y 100%. -La búsqueda de leña se reduce, por tanto se aminora o se suprime este- Se evita la contaminación de suelos y agua. Los excrementos trabajo en mujeres y niños.constituyen uno de los elementos más contaminantes de nuestromedio ambiente. -No hay peligro de explosiones, el cilindro de gas tradicional siempre es un peligro constante; el biodigestor nunca podrá ser una amenaza dentro de- Se evita la tala de árboles para ser utilizados como una casa.combustible. Losbiodigestores son una de las grandes posibilidades para evitar -Mejora la economía familiar.la taladesmedida. La producción de fertilizante orgánico; es una -Es muy rápido para cocinar. Este gas tiene una llama azul con una altaopción para cambiar la agricultura tradicional por una orgánica, concentración de calor, lo que facilita una cocción rápida.el afluente del biodigestor es una excelente alternativa. -El fuego del biodigestor se prende solo cuando se requiere de el. En el-No se produce humo; este es uno de los males que afectan la caso de cocinas con leña, ésta debe estar todo el día prendida y suponesalud de las mujeres del campo. peligros.-Permite un manejo adecuado de los desechos. -Cualquier miembro de la familia puede colaborar en la preparación de los alimentos por las ventajas que tiene el gas del biodigestor en la casa.- No se da la proliferación de insectos. -Las reparaciones del biodigestor son sencillas. Cuando se tiene un conocimiento mínimo de cómo manejarlo, se puede realizar sin problemas. -Es una inversión de bajo costo para la familia; muchos materiales los puede obtener de su finca y gran parte de la mano de obra la aporta la familia y el técnico sólo debe ofrecer la asesoría. -Es una inversión para muchos años. Según datos, los materiales utilizados en la construcción del biodigestor, dependiendo del tipo de sistema, garantizan que será una actividad que dura desde 2 años en el caso de polietileno, hasta 30 años y más en construcciones de material noble. -El mantenimiento es de bajo costo. En lo que puede tener problemas es
    21. 21. Cálculo según necesidadenergética Familia de 4 personas: Se tiene una cocina de dos fogones, cada fogón consume 75 l/hr. La cocina se usa 3 horas al día con ambos fogones. ¿Qué cantidad de biogas se consumiría al día?75l/h x 2fogones x 3horas= 450 litros biogasO lo que es lo mismo:0,45 m3 de biogas0,54 kg de biogas
    22. 22. Cálculo según materia prima Animal kg estiercol/dia Biogasm3/dia Estiercol:agua Vaca 15 0.6 1:1 Cerdo 2,5 0,13 1.3 Gallina 0.2 0,01 1.3A tener en cuenta: 400-600 litros (0.4-0.6 m3) biogas por kg de materia orgánicaProductor con 5 bovinos y 5 cerdos¿Qué cantidad de biogas produciría al día y qué volumen de digestor necesitaría?. Producción de Biogas: (5 vacas x 0,6m3) + (5 cerdos x 0,13m3) = 3.65 m3 Volúmen digestor: Kg estiercol+litros agua Bovino: 75 + 75 ------ Cerdo: 12.5+ 37,5 ------ total: 200 litros dia Total dias 35: 200 x 35 = 7000 m3 Volúmen digestor: 7m3
    23. 23. GRACIAS……..

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