Ministerio de Educacin Superior

Universidad de Oriente

Facultad de Ingeniera Mecnica

Centro de Estudio de Energa y Refrigeracin

Fernando Brossard Prez

Autores: Dr. Angel Amado Recio Recio.PT. CEER

Ing. Antonio Palacios Barrera.PT

Ing.Daniel Dinza Tejera.PI. CEER

Santiago de Cuba,19 de Mayo de 2015

CONTENIDO Captulo 1. Generalidades .................................................................................................................................. 4

1.1. Introduccin ............................................................................................................................................ 4

1.2. Breve historia de biogs .......................................................................................................................... 4

Captulo 2.- Bases tericas de la digestion anaerobia ........................................................................................ 6

2.1.-Formacin del biogs .............................................................................................................................. 6

2.2.-Composicin qumica. ............................................................................................................................. 7

2.3.- Usos del biogs ....................................................................................................................................... 7

2.3.1.-Equipamiento para generacin de electricidad ............................................................................... 7

2.3.2.-Utilizacin de los residuos del biogs ............................................................................................. 10

2.4..-Purificacin del biogs ......................................................................................................................... 13

2.5.-Factores Influyentes en la Digestin Anaerobia .................................................................................... 15

Captulo 3. Diseo y construccin de las plantas de biogs ............................................................................. 18

3.1.- Explicacin de Conceptos ..................................................................................................................... 18

3.2.-Caractersticas del material de fermentacin ....................................................................................... 19

3.3.-Estructura y clasificacin de plantas de biogs ..................................................................................... 20

3.4.-Clasificacin de plantas de biogs ......................................................................................................... 21

Ventajas de los biodigestores con la laguna de compensacin encima de cpula (Valia, 2005): ..................... 23

3.5.-Clculos de diseo de un digestor ......................................................................................................... 25

3.6.-Especificaciones constructivas de un digestor de cpula fija ................................................................ 26

3.6.1.-Seleccin de lugar de construccin ................................................................................................ 26

3.6.2.-Preparacin de materiales de construccin y las exigencias: ........................................................ 27

3.6.3.-Preparacin del terreno ................................................................................................................. 28

3.6.4.-Medidas de construccin: .............................................................................................................. 28

Primer da: ........................................................................................................................................................ 45

Segundo da. ..................................................................................................................................................... 45

Revisin de la presin de la planta. ................................................................................................................. 46

Tercer da. ......................................................................................................................................................... 46

Introduccin de aire en la planta. .................................................................................................................... 46

3.7.-Instalacin y seleccin de tuberas de gas y accesorios. ................................................................... 46

3.7.1.-Trampas de agua y pendientes de la tubera ................................................................................. 48

3.8.-Arranque, operacin y mantenimiento de los biodigestores. ............................................................... 48

3.8.-Mantenimiento ..................................................................................................................................... 50

Bibliografa........................................................................................................................................................ 53

CAPTULO 1. GENERALIDADES

1.1. INTRODUCCIN Se llama biogs al gas que se produce mediante un proceso metablico de descomposicin de

la materia orgnica, el estircol animal, o la combinacin de ambos productos y desechos de

los vegetales realizada por accin bacteriana sin la presencia del oxigeno del aire. Este

proceso recibe el nombre de digestin anaerobia.

La digestin anaerobia es un proceso de degradacin de la materia orgnica en ausencia de

aire (oxgeno). Este proceso lo llevan a cabo microorganismos anaerobios (siendo por tanto

un proceso biolgico) que actan en el interior de un biodigestor. Este biodigestor o reactor

no es ms que una cmara hermtica al aire, en la que se dispone la materia orgnica sin

oxgeno para que pueda llevarse a cabo la fermentacin.

La digestin anaerobia orgnica, en ausencia de oxigeno, y mediante la accin de un grupo

de bacterias especficas, se descompone en productos gaseosos o biogs (CH4, CO2, H2, H2S, etc.), y en digestato, que es una mezcla de productos minerales (N, P, K, Ca, etc.) y

compuestos de difcil degradacin

El biogs contiene un alto porcentaje en metano, CH4 (entre 50-70%), por lo que es

susceptible de un aprovechamiento energtico mediante su combustin en motores, en

turbinas o en calderas, bien slo o mezclado con otro combustible.

El proceso controlado de digestin anaerobia es uno de los ms idneos para la reduccin

de emisiones de efecto invernadero, el aprovechamiento energtico de los residuos

orgnicos y el mantenimiento y mejora del valor fertilizante de los productos tratados.

La digestin anaerobia puede aplicarse, entre otros, a residuos ganaderos, agrcolas, as

como a los residuos de las industrias de transformacin de dichos productos. Entre los

residuos se pueden citar purines, estircol, residuos agrcolas o excedentes de cosechas, etc.

Estos residuos se pueden tratar de formas independientes o juntas, mediante lo que se da en

llamar co-digestin. La digestin anaerobia tambin es un proceso adecuado para el

tratamiento de aguas residuales de alta carga orgnica, como las producidas en muchas

industrias alimentarias.

1.2. BREVE HISTORIA DE BIOGS El inters en el biogs como un recurso de energa viable ha extendido a lo largo del

el globo en las ltimas dos dcadas.

1600- Las primeras menciones sobre biogs al ser identificados por varios cientficos como

un gas proveniente de la descomposicin de la materia orgnica.

1776-Volta descubre el metano (CH4) en el gas de los pantanos.

1890 se construye el primer biodigestor a escala real en la India.

1896 en Exeter, Inglaterra, las lmparas de alumbrado pblico eran alimentadas por el gas

recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad.

1869-Por primera vez se utiliza el biogs (metano) en un hospital de Bombay India.

Durante los aos de la segunda guerra mundial comienza la difusin de los biodigestores a

nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en lderes en la

materia.

Tras las guerras mundiales comienza a difundirse en Europa las llamadas fbricas

productoras de biogs cuyo producto se empleaba en tractores y automviles de la poca.

En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas

cloacales colectivas.

El gas producido se lo utiliz para el funcionamiento de las propias plantas, en vehculos

municipales y en algunas ciudades se lo lleg a inyectar en la red de gas comunal. Esta

difusin se ve interrumpida por el fcil acceso a los combustibles fsiles y recin en la

crisis energtica de la dcada del 70 se reinicia con gran mpetu la investigacin y

extensin en todo el mundo incluyendo la mayora de los pases latinoamericanos.

Los ltimos 20 aos han sido fructferos en cuanto a descubrimientos sobre del proceso

microbiolgico y bioqumico gracias al nuevo material de laboratorio que permiti el

estudio de los microorganismos intervinientes en condiciones anaerbicas (ausencia de

oxgeno).

Estos progresos en la comprensin del proceso microbiolgico han estado acompaados

por importantes logros de la investigacin aplicada obtenindose grandes avances en el

campo tecnolgico.

Los pases generadores de tecnologa ms importantes en la actualidad son: China, India,

Holanda, Francia, Gran Bretaa, Suiza, Italia, EE.UU., Filipinas y Alemania.

CAPTULO 2.- BASES TERICAS DE LA DIGESTION ANAEROBIA

2.1.-FORMACIN DEL BIOGS

La digestin anaerbica es un proceso natural que ocurre en forma espontnea en la

naturaleza y forma parte del ciclo biolgico. De esta forma podemos encontrar el

denominado "gas de loa pantanos" que brota en aguas estancadas, el gas natural metano) de

los yacimientos petrolferos as como el gas producido en el tracto digestivo de los

rumiantes como los bovinos. En todos estos procesos intervienen las denominadas bacterias

metanognicas.

Fig. 2.1.-Proceso de Digestin Anaerobia

La metanognesis es un proceso que ocurre normalmente en el rumen de los herbvoros y

en otros ambientes en ausencia de oxgeno, como pantanos, microambiente de suelos de

bosques o praderas. Otra fuente importante de produccin de metano es la descomposicin

de los desechos animales. Con excepcin de la madera, que contiene lignina, estas bacterias

anaerobias son capaces de digerir prcticamente cualquier material biolgico. En este

proceso realizado por bacterias, se libera una mezcla de gases.

Fig.2.2.- Proceso de Metanognesis

La promocin e implantacin de sistemas de produccin de biogs colectivos (varias

granjas), y de co-digestin (tratamiento conjunto de residuos orgnicos de diferentes

orgenes en una zona geogrfica, usualmente agropecuarios e industriales) permite, adems,

la implantacin de sistemas de gestin integral de residuos orgnicos por zonas geogrficas,

con beneficios sociales, econmicos y ambientales.

2.2.-COMPOSICIN QUMICA .

Debido a su alto contenido en metano, tiene un poder calorfico algo mayor que la mitad

del poder calorfico del gas natural. Un biogs con un contenido en metano del 60% tiene

un poder calorfico de unas 5.500 kcal/Nm3 (6,4 Wh/Nm3. Es decir, salvo por el contenido

en H2S, es un combustible ideal.

2.3.- USOS DEL BIOGS

El biogs es usado como cualquier otro combustible para uso domstico e industrial, el

prerrequisito indispensable es que exista la disponibilidad de quemadores diseados

especialmente para operar con biogs.

Algunos aparatos en los cuales se podra utilizar son:

Estufas Lmparas Refrigeradores Calentadores Incubadoras

Motores de generacin elctrica

2.3.1.-EQ UIP AMIENTO PAR A GEN ER ACIN DE ELECTRI CI DAD

Utilizando biogs como combustible en moto generadores:

Motores con combustible dual Motores especiales para biogs (incluyen el pre tratamiento del gas)

Generadores a Gas Verstiles para funcionar con biogs y otras gases alternativos (al funcionar con biogs se pierde un 10% de potencia en el motor, lo que conlleva

el mismo nivel de prdidas en la generacin de electricidad)

Motores Diesel adaptados para funcionar con biogs

Generador con motor Diesel adaptado Generador con motor para Biogs

Fig.2.3.- Motores para biogs

Generadores a Gas con motor Diesel:

En el caso de los motores diesel, el biogs puede reemplazar hasta el 80% del gasoil La baja capacidad de ignicin del biogs no permite reemplazar la totalidad del gasoil en este tipo de motores que carecen de buja para la combustin.

El gas es succionado junto con el aire de combustin hacia el cilindro.

Fig.2.4.- Dispositivo para la alimentacin de biogs al motor

Dispositivos para adaptar los motores para la utilizacin de biogs:

1. Filtro para la captacin del sulfuro de hidrgeno en el biogs 2. Mezclador de Aire-Biogs

No hay prdida de presin durante el mezclado aumentando la potencia a una mxima eficiencia.

An con cambios en el caudal msico del gas, la proporcin aire-gas permanece constante.

Con la temperatura de la cmara de combustin, el sistema de control regula la emisin de gases del motor ajustando la proporcin aire-gas correspondientemente.

Fig.2.5.-Dsipositivos para la alimentacin de biogs al motor

En el mercado de los energticos, la planta de biogs compite con la lea, el gas propano y

la electricidad; fuentes energticas utilizadas usualmente en la coccin; con el kerosene, las

velas y la electricidad en la iluminacin, sobre todo en lugares donde el servicio es

deficiente o no existe; con el gas propano y la electricidad en la refrigeracin y con la

gasolina o el diesel, como combustible para motores.

Un m3 de biogs puede reemplazar 0.46 kg de gas propano, 0,7 litros de gasolina, 0,6 litros

de Diesel 2 kg de lea, lo que previene en gran medida la destruccin de los bosques. Se

ha calculado que 1 m3 de biogs utilizado para cocinar evita la deforestacin de 0.335 ha de

bosques con un promedio de 10 aos de vida de los rboles (Sasse, 1989).

Un metro cbico de biogs 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 1 hora _ Hacer funcionar una incubadora de 1 m3 de capacidad durante 30 minutos _ Hacer funcionar un motor de 1 HP durante 2 horas

En el mercado de los abonos, la planta de biogs compite con el estircol fresco y con los

fertilizantes qumicos; ya que permite un ahorro de la cantidad de otros abonos

convencionales sin disminuir la productividad y adems presenta un aumento de la

productividad al compararla con la de suelos no abonados.

En el mercado de tratamiento de residuales; la produccin de biogs puede imponerse sobre

sistemas de tratamiento aerbicos tradicionales, que son mucho ms caros y complejos.

Estudios realizados en Cuba han demostrado que el uso del efluente lquido representa

econmicamente ms beneficio que el propio biogs (Carballal, 1998).

Tabla 2.1. Duracin mnima de 1m3

de biogs para diferentes artefactos

Fuente: FAO,1996

2.3.2.-UTILI ZA CIN DE LOS R ESI DUO S DEL BI OGS

Residuos son productos secundarios del biogs. La utilizacin de residuos del biogs puede

tener ms beneficios econmicos que el uso del mismo biogs, y en muchos pases,

incluidos China, la India y las Filipinas, se efectan muchas investigaciones a esta opcin.

Residuos es un tipo de fertilizante orgnico y posee las caractersticas de fertilizantes

tradicionales y otras ventajas como resultados de la fermentacin anaerbica.

En la descomposicin anaerbica, la mayora de las nutriciones se mantiene, excepto

algunos elementos como carbono, hidro y xido que se transforman en CH4 y CO2. Las

nutriciones solubles se quedan en residuo lquido, y a la vez algunas sustancias slidas

ambas orgnicas o inorgnicas absorben nutriciones durante el proceso. Entonces, residuos

del biogs son ms nutritivos que fertilizantes tradicionales.

Adems de elementos nutritivos N, P, K el fertilizante del biogs contiene otras sustancias

abundantes para plantas; tiene mayor concentracin de cidos humitos, celulosa,

hemicelulosa que el compost. Por eso fertiliza ms la tierra.

Tabla2.2.- Componentes qumicos

Componentes qumicos de fertilizantes N (%) P (%) K (%)

Residuos lquidos del biogs 1,45 1,10 1,10

Residuos secos del biogs 1,60 1,40 1,20

Estircol 1,22 0,62 0,80

Compost 1,30 1,00 1,00

Resultados de investigaciones y experiencias prcticas han mostrado que residuos del

biogs pueden reducir insectos y yerbas por sustancias biolgicas activas como giberilino,

cido acetatico, hormonas...., los cuales no existen (o en cantidad insignificante) en

materiales originales pero abundan en residuos.

Alimentacin

Consumo Kcal/h

1 m3

biogs (duracin

mnima)

Cocina de 1 hornilla

660 - 742.5

7.4 h

Heladera de 84.95 L 550 - 600 8.3 h

Lmpara 478 - 528 10.4 h

Termo tanque 110 L 1375 - 1650 3.3 h

Estufa de 600 cal 3355 - 4400 1.25 h

Motor ( hp/h) 2750 - 4400 1.25 h

Generacin de

Electricidad 6.4 Kw/h 2h

Cuando las sustancias orgnicas se fermentan, una parte de nutriciones son absorbidos por

bacterias para produccin del gas, y otra parte se transforma en aminocidos con una tasa

del 230% en comparacin con materiales originales. Asimismo, una cantidad de vitamina

B12 se componen durante la fermentacin. Segn una investigacin, la cantidad del B12 en

un metro cbico de residuos secos es unos 3000 kilgramos cuando las correspondientes

cifras en pescado en polvo y hueso son 200 y 100 kilos respectivamente.

La utilizacin de residuos del biogs como fertilizante para plantas o alimentos de animales

beneficiar econmicamente.

Los residuos se dividen en dos tipos: los lquidos que contiene sustancias disueltas y los

condensados que son sedimentos en el fondo del digestor. Se puede utilizar directo los

residuos del biogs sin componer con fertilizantes qumicos:

Los residuos lquidos comprenden nutriciones disueltas a las cuales plantas pueden

absorber con facilidad. Se usa en igual forma que los fertilizantes tradicionales

(fertilizacin adicional).

Los residuos condensados tienen alta concentracin de nutriciones, ms abundantes de

sustancias orgnicas y de cidos hmicos. Adems tienen efectos ambos rpidos y

prolongados y son, pues, convenientes para la fertilizacin bsica (antes del sembrar

semillas). Si los utilizan para terrenos escasos de agua, estos residuos deben cubrir la

superficie del campo por una capa de 0 a 12 centmetros; y en el caso de terreno abundante

de agua, hay que esparcir el material a toda superficie y despus levantar bien la tierra para

que se mezclen juntos.

Si los materiales de fermentacin son en mayor parte excrementos de puercos, deben aadir

ms agua a residuos antes de utilizarlos. En este caso, residuos lquidos al ser recin

retirados del estanque de descomposicin siguen fermentndose y as de ser esparcidos,

absorberan el oxgeno de las plantas causando daos a sus races hasta secarlos. Para

mejores efectos, deben conservar residuos, despus de retirarlos del digestor, en otro

depsito algunos das para los lquidos y dos semanas para los condensados.

Se puede mezclar los residuos con fertilizantes qumicos. Esta combinacin balancear las

diferentes necesidades de nutriciones entre la tierra y las plantas. La adicin de sulfato

protena y carbonato protena a residuos del biogs acelera produccin de nutriciones cuyo

resultados atrasan la reduccin de nitrgeno y aumenta el coeficiente del fertilizante

qumico. Los residuos del biogs, bastante nutritivos, son capaces de impulsar el

crecimiento de plantas y microorganismos, lo cual disminuye la necesidad de fertilizantes

qumicos y previene la destruccin de estructura de la tierra.

El compost es un fertilizante orgnico cuyos principales componentes son materiales

botnicos. El compost incluye mucha celulosa y falta nitrgeno, es necesaria la adiccin de

enzimas microorganismos o sustancias auxiliares para una rpida descomposicin. Los

residuos del biogs, entre otros compuestos ricos de nitrgeno, pueden ser utilizados como

fuentes de enzimas.

El secado es un simple pero eficiente mtodo para la conservacin y la transportacin. Sin

embargo, esta opcin causar una notable prdida de nutriciones, especialmente el

nitrgeno.

Se puede usar residuos del biogs en similar forma del estircol. Residuos secos sirven

como excrementos de animales secos.

Residuos del biogs contiene muchas sustancias beneficiadoras a animales tales como los

elementos calcio, fsforo, nitro, cobre, zinc y hierro; muchos tipos de protenas, celulosas y

aminocidos, incluidos nueve cidos indispensables para seres animales. Asimismo, las

enzimas aumenta la efectividad del uso de alimentos. Residuos de excrementos de ganados

mayores fermentados disminuyen la carencia de las vitaminas B1 y B2.

Pueden usar residuos lquidos para puercos directamente o con alimentos tradicionales

diluidos. Puercos de ms de 20 kilos son adaptables a comidas con residuos del biogs y el

volumen de residuos utilizados crece gradualmente correspondientemente con el peso del

puerco. En el caso de que el puerco tiene diarrea, hay que reducir el porcentaje de residuos

en la comida.

Requisitos para cumplir:

- Residuos lquidos del biogs para este uso debe ser la parte superficial en un digestor de normales condiciones (estanque de descomposicin de al menos de

un mes de operacin).

- Se prohbe introducir al digestor materiales que contienen cadver de animales muertos, insecticidas, herbicidas u otras toxinas.

- No alimentar puercos de peso menor de 20 kilos y puercas madres con residuos del biogs.

- Desparasitar animales antes del abastecerlos residuos del biogs.

Se utilizan residuos del biogs para alimentar peces ambos en lagunas y en arrozales. En

caso de peces en lagunas:

1. El uso de residuos del biogs depende de la tasa de peces omnvoros presentes en el ambiente. Si esta tasa es inferior al 30 por ciento, puede usar residuos del biogs

como el principal alimento, y esta tasa es superior al 40 por ciento, hay que mezclar

residuos con otros alimentos.

2. En general, residuos condensados se utilizan como alimento bsico y los lquidos como alimento adicional. Es necesario extender los residuos en el aire por un

tiempo antes de introducir a la laguna

Adems de ajustar el volumen de residuos introducidos a la laguna de acuerdo con

la temperatura, hay que enriquecer el oxgeno en el agua. Uno de los simples

mtodos para averiguar el nivel del oxgeno en la laguna es medir el tiempo que los

peces salen de la superficie del agua: ms tiempo que salen los peces, menos

oxgeno hay en la laguna.

En caso de peces en arrozales, creando una red de acequias paralelas, horizontales y

verticales, cada de las cuales de 30 centmetros de profundidad y de 30 centmetros de

ancho. Alrededor del arrozal cavar acequias ms grandes (50 cm de profundidad y 60 de

ancho) para alojamiento de peces.

Una semana despus de trasplantar el arroz, se inician a poblar el arrozal con peces, y en el

perodo siguiente, a cada ocho das se esparcen una vez residuos del biogs en las acequias

mayores pero no en los lugares que se encuentran peces. Deben evitar contactos entre peces

y insecticidas al usar estas ltimas para proteger la cosechar.

2.4..-PURIFICACIN DEL BIOG S

La purificacin del biogs no es ms que la remocin del dixido de carbono y el sulfuro de

hidrgeno. El dixido de carbono es eliminado para aumentar el valor del biogs como

combustible. El (CO2) es un gas incoloro, no olfateable, pesa 1,5 veces del aire y no es

combustible. Un alto porcentaje de este gas en el compuesto reducir la calidad del biogs.

El sulfuro de hidrgeno se elimina para disminuir el efecto de corrosin sobre los metales

que estn en contacto con el biogs (Hesse, 1983). El sulfuro hidrgeno (H2S) es otro gas

incoloro, tampoco combustible y ocupa un porcentaje muy pequeo en el compuesto. Sin

embargo, este produce un olor hediondo, que es el tpico del biogs.

Para las comunidades rurales es ms prctico no ocuparse de la remocin del dixido de

carbono. En general los campesinos prefieren un gas menos eficiente que tener tiempo

ocupado en el control del mismo, por lo que en las pequeas granjas esta labor se considera

innecesaria. Para grandes plantas de biogs y otras especficas donde los aspectos tcnicos

son menos onerosos existen justificaciones econmicas para la purificacin.

A medida que la humedad es menor, la facilidad de combustin es mayor. El agua puede

ser eliminada si se pasa el gas a travs de cal viva, aunque con ello se afecta el porcentaje

de bixido de carbono.

La presencia de bixido de carbono en el gas presenta el aspecto ms grave: reduce el poder

calorfico del combustible, y an ms, aumenta la capacidad de almacenamiento as como

incrementa la presin de los tanques de almacenamiento. Esto tambin es causa de baja

efectividad en el momento de la combustin de gas, pues requiere algo del calor producido

para elevar su temperatura de ignicin. A pesar de esto, la operacin de absorcin resulta

sencilla mediante el paso del gas a travs de agua de cal.

El uso de este absorbente deja de ser prctico y costeable cuando se trabaja a gran escala,

en este caso, se emplean sustancias como dietil amina, trietil amina, hidrxido de calcio,

carbonato de potasio e hidrxido de potasio. Un anlisis de costo beneficio de la ganancia de poder calorfico contra consumo de reactivos, de agua y de energa llevarn sin duda a

concluir que es ms ventajoso usar el gas con CO2.

El hidrgeno aumenta el poder calorfico del gas, por lo que no es necesario eliminarlo.

Por otro lado, el sulfuro de hidrogeno se presenta en pequeas cantidades, casi

imperceptibles, cuando el ciclo de digestin se alarga ms de treinta das. Este componente

afecta cuando el gas se utiliza en la operacin de maquinaria, pues ayuda al deterioro del

metal; si el uso que se le da al gas es slo para combustin, la eliminacin del sulfuro de

hidrogeno no es de importancia.

El mtodo qumico ms simple y eficiente de remocin del dixido de carbono es su

absorcin en agua de cal. El mtodo necesita mucha atencin por cuanto el agua de cal se

agota y necesita recambiarse frecuentemente, lo que trae como consecuencia su preparacin

frecuente si no se obtiene comercialmente. El agua de cal puede sustituirse por una solucin

acuosa de etanolamina, la cual absorbe el dixido de carbono (y tambin el sulfuro de

hidrgeno). Aunque este proceso es caro para hacerlo rutinario en la purificacin del biogs

debido al calentamiento peridico al que tiene que ser sometida esta sustancia para su

regeneracin.

Otra alternativa es utilizar otro residual fuertemente alcalino como medio de absorcin de

estos gases como son los efluentes de cultivos de microalgas. El lquido efluente del

digestor es vertido directamente en un tanque de gran tamao para producir el alga

Spirulina. El alga es filtrada para ser usada como alimento de cerdos o patos, o bien como

aditivo y el agua residual que tiene un valor de pH de 10 o ms y es almacenada en un

tanque cilndrico. Esta agua se hace atravesar en contracorriente al biogs. El agua que

queda como resultado de esta reaccin contiene carbonato de hidrgeno la cual es rehusada

en el cultivo de las algas.

El dixido de carbono es bastante soluble incluso en agua neutral (878 cc / litro a 20 C)

bajo presin atmosfrica, as que el lavado con agua ordinaria es quizs el mtodo ms

sencillo de eliminacin de impurezas. El CO2 es soluble en agua mientras que el metano no

lo es. A alta presin, la solubilidad del CO2 aumenta proporcionalmente permitiendo que la

concentracin de metano en el biogs se incremente (Lau-Wong, 1986).

Para la conservacin de los aparatos operados con biogs, especialmente en los motores se

debe extraer el sulfuro de hidrgeno (H2 S) contenido en el gas. Para lograr esta

purificacin se emplean varios sistemas:

a) Filtros de xido de hierro (FeO2). Para esto se puede utilizar la viruta de hierro, la cual se puede regenerar con exposicin al aire libre. El aire debe inyectarse con

cuidado al filtro y puede hacerse con bombas para acuarios.

b) Adicin de FeO2 al sustrato. Adicionando 500 g por cada 4000 l de sustrato, el contenido de H2S pasa de 0,2% a 0,07%. Esta cantidad debe suministrarse

diariamente.

c) Aprovechamiento de la condensacin de agua. Cuando se condensan grandes cantidades de vapor de agua del biogs, se absorbe all mismo grandes cantidades

de H2S, alcanzando remociones de un 30 a 40% del cido. Este mtodo es muy

usado en climas fros.

d) Por adicin de aire. Se puede inyectar aire en una proporcin del 3% al 5% directamente al digestor o al sitio de almacenamiento del gas, con el fin de que el

H2S se descomponga en agua y azufre elemental. Este azufre se puede adicionar al

abono lquido resultando benfico para el suelo. El suministro de aire debe ser

controlado, para no crear una mezcla explosiva.

Adems de los mtodos tradicionales de desulfuracin con limaduras de hierro existe un

procedimiento basado en la adicin de aire al 1.5% del volumen de biogs producido

(Henning, 1986). Con este mtodo se asegura una disminucin del contenido de H2S de

aproximadamente 120 ppm o 0.012% en volumen de biogs.

2.5.-FACTORES INFLUYENTES EN LA DIGESTIN ANAEROBIA

Como todo proceso biolgico, la digestin anaerobia debe ser controlada, pues existen diversos

factores que influyen considerablemente en el xito o no de la misma (Finck, 1992). Un

desbalance en alguno de estos factores puede provocar la ruptura del equilibrio entre las

comunidades microbianas y por consiguiente el no funcionamiento del sistema, la no

produccin de biogs y fertilizante (Flotats, 1997). A continuacin se relacionan los factores de

mayor importancia que influyen en este proceso fermentativo.

1. La temperatura

Es una variable muy importante ya que a medida que aumenta la temperatura tambin aumenta

la actividad metablica de las bacterias (Veeken et al., 2000), requirindose menor tiempo de

retencin para que se complete el proceso de fermentacin, tal como muestra la Tabla 2.3.

Tabla .2.3.- Relacin entre el periodo de fermentacin y la temperatura.

Temperatura (C) 8 10 15 20 27 37

Tiempo (das)

120 90 60 45 38 30

A mayor temperatura se obtiene mayor agilidad en el desarrollo del proceso, permitindose

la posibilidad de emplear dimensiones menores en el reactor, no obstante lo anterior,

cuando se trabaja a temperaturas muy elevadas el proceso puede dejar de ser rentable, por

lo cual es comn que los digestores operen en un rango mesoflico. La Tabla 2, muestra los

valores mximos, mnimos y ptimos a los cuales puede operar una fermentacin

anaerobia.

Tabla. 2.4.-Rangos de temperatura para la fermentacin anaerbica

RANGOS, 0C

Fermentacin Mnimo ptimo Mximo

Sicrofilica 4-10 15-18 25-30

Mesofilica 15-20 28-33 35-45

Termofilico 25-45 50-60 75-80

2. Relacin carbono/ nitrgeno

Los materiales de fermentacin estn compuestos en su mayor parte por carbono (C) y

nitrgeno (N). Si el contenido de este ltimo es muy alto, la reproduccin de las bacterias

se inhibe debido a la alta alcalinidad. Lo ideal es una relacin C/N de 20:1 a 30:1;

relaciones C/N menores; por ejemplo 8:1, inhiben la actividad bacteriana por excesivo

contenido de amonio. La concentracin de amonaco en el material de fermentacin debe

ser menor de 2000 mg/L (Flotats et al., 2000).

3. Control del pH

Es de vital importancia para el sistema, ya que una disminucin del pH puede traer como

resultado la inhibicin del crecimiento de las bacterias metanognicas, ello hace que

disminuya la produccin de metano y aumente el contenido de dixido de carbono y se

produzcan olores desagradables por el aumento del contenido de sulfuro de hidrgeno (Lay

et al., 1998).

De manera general, el pH se mantiene bastante estable a pesar de la produccin de cidos

por las bacterias, ya que en el medio fermentativo se generan sustancias tampones que

garantizan un rango de pH adecuado. Adems, la velocidad de formacin de cido depende

de la velocidad de la conversin a biogs. Se acepta generalmente que los valores ptimos

del pH oscilen entre 5.5 y 8.0, sin embargo en el sistema de dos etapas el pH recomendado

depende de la fase anaerobia, tal como muestra la Tabla 2.5.

Tabla .2.5.- pH ptimo en la produccin de biogs.

Valor de pH Etapa hidroltica Etapa metanognica

Valor tpico 5.0-6.0 6.5-7.5

Valor ptimo 5.5-5.7 6.8-7.2

4. Bacterias adecuadas

Debe existir una proporcin ptima de ambas poblaciones bacterianas, metanognicas y no

metanognicas, lo cual se garantiza con un previo inculo, el cual desarrolla suficientes

sustancias amortiguadoras para mantener los valores deseados de pH y que cubren casi

totalmente las altas demandas de condiciones anaerbicas por las bacterias metanognicas

(Angelidaki, 1997).

5. Inhibicin del sistema

Los porcentajes ms favorables de slidos totales en el medio de fermentacin, deben estar

entre 5 y 10%, ya que valores de 15% en adelante tienden a inhibir el proceso (Sanz, 1996).

Los metales pesados, los antibiticos, concentraciones elevadas de amoniaco, sales

minerales y algunas sustancias como detergentes y pesticidas, son productos que inhiben el

proceso de produccin de biogs (Flotats, 1997), no deben existir en el sistema condiciones

que faciliten la entrada de oxgeno ni presencia de compuestos que se oxiden y liberen

oxgeno, como por ejemplo, los nitratos; pues las bacterias metanognicas demandan

condiciones de estricta anaerobiosis.

CAPTULO 3. DISEO Y CONSTRUCCIN DE LAS PLANTAS DE BIOGS La tecnologa de los biodigestores, digestores anaerbicos, reactores anaerbicos o sistemas

de biogs, ha tomado mucha popularidad en la ltima dcada. La fuerte influencia y

dependencia de fuentes energticas, provenientes del petrleo, la preocupacin de la

poblacin civil y del Estado por el calentamiento global, as como la contaminacin de las

fuentes de agua, han sido los pilares de su notoriedad. El biodigestor, como popularmente

se conoce, ofrece soluciones sencillas a los problemas mencionados anteriormente. Por un

lado, brinda un sistema seleccionado, por excelencia, para el tratamiento de aguas

residuales (aguas verdes), previo a su utilizacin como fertilizante en los potreros. Por otra

parte, durante el proceso de descomposicin, genera un gas, con altos contenidos de

metano, lo que posibilita su uso como fuente de energa.

3.1.- EXPLICACIN DE CONCEPTOS

Un biodigestor es, en trminos generales, un compartimiento hermtico en el cual se

fermenta la materia orgnica en ausencia de oxgeno. Como fruto de este proceso se obtiene

un gas combustible que posee aproximadamente 66% de metano y 33% de bixido de

carbono.

El material resultante de la biodigestin, o efluente, puede ser directamente usado como

abono y como acondicionador del suelo, pues los nutrientes como el nitrgeno se tornan

ms disponibles, mientras los otros como el fsforo y el potasio no se ven afectados en su

contenido y su disponibilidad.

Para poder calcular el tamao de un biodigestor de biogs, se utilizan una serie de

conceptos caractersticos. Para una planta de biogs sencilla son los siguientes:

Sd Cantidad diaria de cieno de fermentacin (afluente o sustrato).

TR Tiempo de retencin.

Gd Produccin especifica de gas al da en dependencia del tiempo de retencin y el material de fermentacin.

MS, La masa seca, o sea el porcentaje de agua que vara en cada material de fermentacin natural. Por esta razn, en trabajos de investigacin ms exactos se trabaja

con la parte slida o masa seca del material de fermentacin.

MOS, Masa orgnica seca, para el proceso de fermentacin son importantes solo los componentes orgnicos o voltiles del material de fermentacin. Por eso se trabaja

solamente la parte orgnica de la masa seca.

Md Carga del digestor, indica cuanto material orgnico es alimentado diariamente o cuanto material debe ser fermentado al da. La carga del digestor se calcula en

kilogramos de masa orgnica por metro cbico del digestor por da (kg. MOS/m3 / d).

3.2.-CARACTERSTICAS DEL MATERIAL DE FERMENTACIN Tabla .3.1.- Material de fermentacin

Origen Cantidad

de

excreta

diaria

Md

(kg)

% de

excreta

por

peso

vivo

% de

orina

por

peso

vivo

% de

material de

fermentacin

fresco

Tasa

C/N

Biogs

m3/kg

excreta

Y

Tasa de

disolucin

Nd

Exc:Agua MS MOS

Vacunos 15-20 5 4 16-

20

13 24-

25

0.04 1:1

Bfalos 18-25 5 4 18-

25

12 18-

25

0.04 1:1

Cerdos 1.2-4 2.5 3 17 14 12-

13

0.07 1:1-1.3

Ovejas 1-2 30 20 25-

30

0.05 1:2-1:3

Equinos 10-15 25 15 24-

25

0.04 1:2-1:3

Aves 0.02-0.08 25 16 5-16 0.06 1:3

Humanos 0.18-0.5 20 15 2.9-

10

0.07 1:2-1:3

C/N= relacin Carbono- Nitrgeno

Tabla .3.2.- Material de fermentacin

Origen Cantidad

diaria

% de material de

fermentacin fresco

Tasa C/N Biogs

(litro/kg

de

material MS MOS

Jacinto

frescos

25 kg/m2

7 5 12-25 0.3-0.4

Paja seca 80-85 48-117 1.5-2.0

Residual

de

matadero

15-20 (0.34-0.71m3/kg MS

Residual

de

destilera

(15 m3 biogs/m3 de residuos)

Residual

de

levadura

(4 m3 biogs/m3 de residuos)

Lquido

de caf

(5 m3 biogs/m3 de residuos)

Cscara

de caf

(0,1 m3 biogs/m3 de residuos)

(0,4 m3 biogs/25 kg de materia seca)

3.3.-ESTRUCTURA Y CLASIFIC ACIN DE PLANTAS DE BIOGS

En la estructura de un biodigestor podemos primero considerar tres zonas:

Zona de Biogs: Est formada por una cpula en la parte superior donde se acumula el

biogs. Que en dependencia del tipo de reactor que se construya puede ser de cpula fija o

flotante.

Zona de digestin: Est representada por un cilindro en la parte intermedia donde se realiza

el proceso de digestin anaerobia de los sustratos o materia orgnica.

Zona de lodos: Constituida por un cono en la parte inferior donde se depositan los lodos.

De acuerdo con las zonas definidas arriba el biodigestor tiene 5 componentes principales:

(I) tubo de entrada; (II) digestor (estanque de descomposicin); (III) tubo de salida; (IV)

tanque de regulacin de presin (de tipo de cubierto fijo); (V) tapa de recoleccin de gas

(puede ser fija o de tipo de cubierto flotante), debe contarse adems con un lugar o fosa de

almacenamiento de materia orgnica.

1. Tubo de entrada: con la tarea de conducir material a estanque de descomposicin. Este tubo tiene forma cilndrica, de hierro, hormign o plstico con el dimetro

mnimo de 150mm. Un extremo del tubo est atado al fondo de tanque de entrada y

otro punto atado al digestor, con una desviacin de un ngulo de 30 grados de la

direccin vertical. Esta posicin asegura la fcil entrada de material al estanque,

tambin tiene funcin de mover el material descompuesto y dar un mejor contacto a

la masa de bacteria.

2. Digestor (Estanque de descomposicin): es el componente ms importante de equipo. Contiene el lquido descompuesto y es el lugar donde ocurre la

fermentacin que genera el biogs. Los tubos de entrada y salida son instalados

simtricamente en los dos lados opuestos de estanque.

3. Tubo de salida: tiene la forma y estructura como tubo de entrada, pero el dimetro puede ser ms pequeo porque los residuos salen en modo de lquido y puede salir

fcilmente. Este tubo est atado al estanque a una declinacin de un ngulo de 40

grado a la direccin vertical.

4. Tanque de regulacin de la presin: forma semiesfrica, funcin de regulacin de presin en el estanque de descomposicin. Adems, tiene funcin de contener

lquido despus de la descomposicin y es una vlvula de seguridad para el

estanque. Un tubo de desbordamiento instalado cerca de la boca de estanque con

funcin de evitar la sobrecarga cando se produce demasiado gas. Cuando el lquido

en el tanque de regulacin de presin llega a un nivel determinado se sale para

afuera por este tubo.

5. Tapa de recoleccin de gas: Puede ser hecho de acero o plstico slido o de material de construccin en dependencia del tipo de biodigestor escogido, con el

tubo de gas dentro de estanque y que traviesa la tapa para conducir el biogs para

afuera de digestor.

3.4.-CLASIFICACIN DE PLAN TAS DE BIOGS

Entre los grupos de reactores anaerobios de mayor aplicacin y comercializacin para el

tratamiento de slidos, de primera generacin, con mayor incidencia son los del tipo Hind

y los Chinos (Montalvo y Guerrero, 2003). Estos reactores no son de gran eficiencia desde

el punto de biodegradacin de la biomasa, pero por su sencillez constructiva y operacional,

su puesta en marcha lo hace ms apropiada para obtener Biogs a partir de residuos

agropecuarios principalmente (Ringkamp y Col.1988; Sang-shi y Xi-Chun, 1988)

1. Planta de biogs de tapa flotante o Hind:

Este equipo de biogs fue desarrollado por la Comisin de Industria rural y Khadi de la India

(KVIC). El contenedor de gas es una tapa con forma de una caja tapada directamente sobre el

lquido o a una junta de agua alrededor de la boca de estanque (dibujo 3.1). El gas producido en el

estanque es recolectado y contenido en la tapa y hace flotar la tapa, cuando contiene ms gas, ms

se flota la tapa. El peso de la tapa crea una presin sobre el gas contenido adentro, cuando sacan

gas para el uso, la tapa se hunde para abajo. La introduccin de nuevo material para descomponer

por el tubo de entrada, crea una presin que impulsa el residuo o material ya descompuesto hacia

fuera por el tubo de salida

Fig. 3.1.- Planta de biogs de tapa flotante con junta de agua

1- Digestor 2- Tapa de contenedor de biogs. 3- Entrada. 4- Salida.

5- Tubo para sacar gas

La tapa de este equipo son hechos de hierro o de hormign con red de hierro con la calidad

ya revisada antes de salir del taller. El peso de la tapa influye mucho a la presin por dentro

de estanque, eso es un factor que en el momento de diseo hay que prestar atencin. La

tapa hecho de hierro genera un alto precio (ocupa 30 hasta 40% de todo gasto de la obra).

La tapa tiene contacto directo con el aire y sufre afectacin por la temperatura en ambiente,

en el invierno, la temperatura baja afectara mucho a la productividad de gas. La junta de

agua protege el estanque de la entrada de agua de las lluvias y evita el contacto entre

lquido y aire de afuera que causa una reduccin de anaerobia y as la productividad.

2. Planta de tapa fija

Este equipo fue inventado en China. El contenedor de gas y el estanque forman un conjunto

hermtico. El gas generado se ocupa la parte superior de estanque y por la parte abajo esta el

lquido en fermentacin.

El estanque puede ser construido sobre el tanque de regulacin de presin (3.2a) o separados

(3.2b). La primera tiene muchas desventajas y son menos usuales.

a) b) Fig.3.2.- Planta de biogs con tapa fija de China

Equipo de tapa fija es construido de ladrillo, cemento, arena y tiene el precio ms barato en

comparacin con el equipo de tapa de hierro. Tambin por la aplicacin de las tcnicas no tan

avanzadas, el beneficiario puede construir por su cuenta. La planta de tapa fija es construida debajo

de la tierra y no ocupa espacio, mantiene temperatura estable, pero en la construccin es necesario

garantizar que no entre el aire.

Fig. 3.3- Planta con tapa fija en figura esfrica

El diseo tambin puede ser del tipo que se muestra en la figura siguiente:

Fig. .3.4.- Tipo de digestor

Fig. 3.5.- Biodigestor de Cpula Fija con extraccin de lodos.

Fig.3.6.- Biodigestor con laguna de compensacin encima de la

cpula

Ventajas de los biodigestores con la laguna de compensacin encima de cpula (Valia,

2005):

Ocupa menor rea de construccin.

Minimiza el volumen de excavacin.

Ahorra el movimiento de tierra para relleno del biodigestor.

Minimiza el tiempo de ejecucin.

La laguna encima de cpula favorece a su impermeabilizacin.

La salida de bioabono se realiza aprovechando las cargas hidrostticas.

La utilizacin del lecho de secado facilita la manipulacin del bioabono.

La utilizacin de estanques, lagunas y humedales favorecen al mejor tratamiento del

efluente del biodigestor, facilitan su utilizacin en riego de cultivos lo que implica un

ahorro considerable de agua potable

Fig.3.7.- Foto de biodigestor con laguna compensacin encima de la cpula

Fig.3.8.-foto de digestores de cpula fija en la comunidad de Magueyal (Palacios-Recio,

2006)

3. Planta de biogs de bolsa de nylon

El modelo tipo baln, consiste en una bolsa o baln plstico completamente sellado, donde

el gas se almacena en la parte superior, aproximadamente un 25% 30 % del volumen total. Tiene como desventajas que debido a su baja presin es necesario colocarle

sobrepesos al baln para aumentarla. Su vida til es corta, de aproximadamente 5 aos y el

material plstico debe ser resistente a la intemperie, as como a los rayos ultravioleta. La

planta baln est compuesta de una bolsa de plstico o de caucho completamente sellada.

La parte inferior de la bolsa (75% de volumen) se rellena de la masa de fermentacin,

mientras en la parte superior de la bolsa (25%) se almacena el gas. El gas es contenido en la

bolsa debida al carcter elstico de la bolsa y no es necesario el tanque de regulacin de la

presin, pero necesita peso sobre la bolsa para crear presin. Este equipo es fcil de montar,

barato pero no sirve por largo tiempo.

Fig.3.9.- Planta biogs de bolsa de nylon

3.5.-CLCULOS DE DISEO DE U N DIGESTOR

No existe un reactor ptimo generalizado, debido a las caractersticas del proceso productivo que

lo concibe, pues dependen de la:

a) Demanda energtica del usuario.

b) Cantidad de biomasa disponible.

c) Temperatura media del lugar.

d) Produccin especfica de gas segn la biomasa disponible.

El conocimiento de estos factores permite dimensionar el volumen requerido del

biodigestor, el volumen del espacio de almacenamiento del gas y el volumen del tanque de

compensacin, segn el problema a resolver.

Existen dismiles de referencias que facilitan la informacin mnima o de partida sobre los

factores antes mencionados.

El tamao del digestor (Volumen del digestor) se determina sobre la base del tiempo de

retencin seleccionado (TR) y la cantidad de sustrato de entrada (Sd).

V= Vd + Vg + Vc

V=Volumen del digestor (m3)

Vd=Volumen del contener del sustrato (afluente= la mezcla de materia orgnica y agua)

Vg=Volumen de biogs al da, m3/da

Vc=Volumen de espacio muerto (5-6% de Vd+Vg)

Vd = Sd x TR (m)

Sd= (1+Nd) x Md Cantidad diaria de cieno de fermentacin, litros/ da

Nd=Tasa de disolucin, (litros de agua por kg de excreta)

Md=Masa de materia orgnica (excreta), kg/da

Md= No de animales x Pvp / Pve x kg de excreta diaria x Te /24

Pvp=Peso vivo promedio de la poblacin animal para el diseo

Pve=Peso vivo equivalente.

(Para cerdos Pve=50kg; para vacunos Pve=350kg)

Para cerdos y vacunos los slidos suspendidos voltiles se estiman en un 20%, es

recomendable que la carga orgnica no rebase los 2kg/m3/da, por lo que es conveniente

realizar este chequeo al final.

MS / Vd 2

TR=Tiempo de retencin, das

Vg=Md x Y, m3/da

Al producto de cantidad diaria de cieno de fermentacin por el tiempo de retencin se le

agrega un 20% del volumen para el almacenamiento de gas.

3.6.-ESPECIFICACIONES CONS TRUCTIVAS DE UN DIGESTOR DE CPULA FIJA

3.6.1.-SELECCI N DE LUGAR DE CONS TR UCCI N

Para un funcionamiento adecuado, largo aprovechamiento, facilitar la

construccin debemos contar con los factores:

a) Garantizar la superficie de plano para construccin de equipo con la dimensin diseado. Ahorrar el superficie de plano y no afecta a las obras a su alrededor.

b) Lejos de zona baja, lagos, pantanos para evitar la acumulacin de agua como para un larga edad para la obra.

c) Evitar zona de suelo dbil, complica el tratamiento de la base. d) Evitar construccin cerca de las plantas grandes, las races van a daar la obra. e) Cerca de suministro de material de entrada, si la planta combina con el

tratamiento de residuo humano, debe conectar directamente con el digestor para

el adecuado tratamiento.

f) Cerca de lugar consumo de gas para ahorrar tubos, evitar la salida de gas en caso de tubo roto.

g) Cerca de contenedor de residuo lquido para el uso como fertilizante. h) Equipo debe instalar en lugar con sol, poco aire para mantener temperatura alta,

crea condiciones favorables para la fermentacin.

i) Lejos de las obras de depsito de agua de consumo a 10metros. j) Lejos de las obras subterrneas como cables, tubos

Antes de la instalacin de la planta, es necesario realizar un anlisis previo o estudiar los

documentos sobre la condicin geogrfica de lugar para tener adecuadas medidas de

estructura, construccin, preparacin de materiales, diseo apropiado. Las evaluaciones

son:

a) Evaluacin de condicin del suelo de la obra: tipo de suelo, la similitud entre las capas de tierra, es necesario realizar anlisis despus de terminar la excavacin

para un resultado ms exacto.

b) Determinar el nivel de agua subterrneo en marco de profundidad de equipo para mejor medida de tratamiento o instalacin: construir cuneta por el

alrededor para recoger agua, pozo de recoleccin de agua, construir tipo de base

adecuado...etc.

3.6.2.-PR EP AR ACIN DE MAT ERI ALES DE CON S TRUCCIN Y LAS EXIGENCI AS :

Despus de tener diseo de obra, calcular exactamente la cantidad de tierra a excavar,

preparacin de plano y concentrar los materiales de construccin: arena, cemento,

ladrilloPreparar plan para la compra de estos materiales.

Para garantizar la calidad de la obra, los materiales de construccin deben cumplir

siguientes exigencias tcnicas:

4. Ladrillo: por el carcter de obra subterrnea, con humedad, el ladrillo debe ser slido con mejor calidad (tamao 65mm x 110mm x 220mm), cuadrado, el superficie limpio.

5. Arena: Arena amarilla, dimetro menos de 3mm, limpio, separado de basuras. Los elementos ajenos en arena debe ser menos de 6%. En caso de calidad no cumplida, es

necesario fregar la arena antes de uso.

6. Cemento: debe tener la capacidad de sufrir presin de P > o = 300kg/cm3. 7. Grava, piedra: son materiales necesarios para hormigonerar la base de estanque de

descomposicin y tanque de regulacin, la exigencia general es que estos materiales estn

limpios, no tiene elementos mezclados.

8. Hierro: Los tipos de hierros utilizados deben ser idnticos a aquellos del diseo, no oxidado.

9. El mortero: pueden ser de cemento o mezcla de cemento y cal, el cemento crea carcter slido y evita absorber, pero el cemento es frgil. El cal hace blando el mortero, y pega

mejor. Debe usar el mortero de misma fbrica de la de ladrillos, en el mortero debe usar

arena amarrilla con cemento P> o = 300kg/cm3, la tasa de cemento por arena es 1:4.

Mortero de mezcla de cemento: cal: arena es 1:0,5:5.

10. Tubos: tubo de conexin de entrada y salida de planta tiene el dimetro de 100cm o ms. Se puede utilizar tubo de hierro cubierto de zinc, tubo de plstico PVC, de hormign o de

cermica, es necesario garantizar el tamao, que no est roto, superficie limpio para mejor

conexin con el equipo.

3.6.3.-PR EP AR ACIN DEL T ER RE NO

a) Despojo del terreno para construccin: allanar el terreno, desage, despojar plantas en el terreno.

b) Planificar lugar adecuado para concentrar tierra, material de construccin calcular cantidad de tierra para enterrar despus.

c) De diseo y los anlisis de suelo en el lugar de instalacin, determinar la dimensin de hoyo y forma de excavar. El estanque de descomposicin es

construido en primer lugar, los dems componentes se instala despus.

d) La ubicacin de los componentes en el terreno se determina con el centro de digestor, desde este centro, se calcula la circunferencia del estanque en el plano

para excavar. Si el suelo es dbil, deben abrir esta circunferencia.

3.6.4.-MEDIDAS DE CO NST RUCCI N:

Con las plantas pequeas, se aplica la excavacin manual, con equipo ms grande, se puede

combinar la excavacin manual y con maquina

Si la tierra es slida y densa como arcilla, slida y profundidad de hoyo es menos de 3m, el

nivel de agua subterrneo ms bajo de fondo de hoyo, el muro de hoyo puede ser vertical

con el dimetro de hoyo de 20-30cm ms grande de dimetro de estanque. Si haya fuente

de agua cruzada al hoyo, se tapa con arcilla. Si la profundidad es ms de 3m se abre la boca

de hoyo con la declinacin correspondiente.

Fig.3.10.-Medida de excavacin manual.

Fig.3.11.- Plano de agujero para la base

Fig.3.13.- Excavacin para digestores tpicos

Fig.3.14.- Excavacin para digestores tpicos

Con otros tipos de tierra (arcilla elstica blanda, arcilla mezclada con arena) es necesario abrir la apertura del hoyo con declinacin correspondiente o aplicar medida de enclavar

estacas para evitar el colapso de muro de hoyo.

En los casos mencionados, si se encuentra con fuente de agua alta, se puede elevar el fondo

o hacer agujero para acumular agua, desage y mantener el fondo siempre seco en

momento de construccin.

La condicin geolgica de lugar de construccin debe ser bien analizada antes de aplicar las

formas de estructura y construccin adecuadas

3.6.4 .1. -C O N S T R U C C I N D E L A B A S E

La base puede ser construida de ladrillo o de hormign de acuerdo a condicin geolgica y

volumen de estanque.

La construccin de base con ladrillo puede ser ejecutada con los pasos:

a) Los ladrillos son puestos en forma de crculo con mismo centro, no repite el canal (espacio entre ladrillos) y asegurar que entre ladrillos haya mortero, si es

canal horizontal, el espacio es 8-12mm, si el canal es vertical, el espacio es

10mm.

b) Con los suelos hmedos o con agua subterrnea, se debe poner de 1 hasta 2 capas de nylon abajo, construye sobre ellas y mantener la base seca a mnimo 24

horas despus de construir.

c) Despus de construccin, evitar pasos sobre ella o pone tablas sobre ella para pasar cuando el mortero no sea slido.

Fig.3.15.-Fondo de digestor construido con ladrillo

Fig. 3.16.- Eje central y escuadra de madera (cimentacin de la loza cnica)

Con el suelo dbil, se debe construir la base de hormign con piezas de ladrillo o piedras,

gravas de densidad 10 a 20cm. El hormign debe ser bien mezclado y asegurar el

componente a 1 cemento / 3 arena amarrilla/ 6 gravas (la presin a soportar es 150 200kg/cm

2). El hormign ser comprimido para aumentar la solidez, evitar el vaco despus

cubrir la base con cemento ms arena a tasa 1:3. Se tiene que mantener el hormign seco 24

horas despus de la operacin para que este se ponga slido. Cuando la base esta hecha

slida, se empieza a construir el estanque.

Fig. 3.17.-Fondo de digestor construido

Fig. 3.18.- Eje central y escuadra de madera (comienzo de la construccin del muro

cilndrico del cuerpo de biodigestor)

La base debe ser rgida a la flexin para as poder transmitir las cargas de los bordes a la

superficie total.

3.6.4 .2. -C O N S T R U C C I N D E M U R O D E E S T A N Q U E A F I G U R A E S F R I C A

El muro de ladrillo tamao 110: la pared tiene la densidad igual que el ancho de ladrillo, los

ladrillos de arriba abajo este a una alternativa de de largo de ladrillo.

Cuando se pone el ladrillo, echar mortero en un punto de ladrillo y ponlo en la lnea con

este un poco hacia abajo para que el mortero se llene el canal vertical (espacio entre

ladrillos en una lnea). Despus de echar mortero sobre la lnea construida, ponen ladrillos

a una lnea con los dems ya puestos.

La construccin de techo esfrico requiere una alta tcnica, es necesario seguir los mtodos

de orientacin siguientes:

a) Centro y dimetro de esfrico (se elimina despus de construccin): construye un pilar pequeo de ladrillo para mantener un palo en el centro de fondo de estanque

(dibujo); determinar el centro de esfrico en este palo. Es mejor marcar este centro

con un clavo en el palo. La distancia de centro marcado en el palo al fondo de

estanque es igual que la mitad de dimetro de estanque.

b) Usar una cuerda para determinar el radio: atar un punto de cuerda a clavo (deben atar para que la cuerda pueda girar). Determinar el radio de estanque y marcarlo en

la cuerda. En la construccin de la pared, siempre usar esta cuerda con su marca

para asegurar que la posicin de cada ladrillo esta a una distancia determinada al

centro ya definida.

Fig.3.19.- Construccin del muro del estanque

Construccin de pared en forma de arco: la construccin empieza cuando la base es slida,

se construye por cada lnea, de abajo hasta arriba como un crculo cerrado. En poner cada

ladrillo, se usa la cuerda arriba mencionada para comprobar la distancia y el ngulo de

declinacin de este ladrillo, asegurar la correcta figura de arco. Antes de construir la

primera lnea, usa la cuerda de determinacin del radio para marcar un crculo en la base y

construye primera lnea a este crculo. Las primeras lneas pueden ser derrumbadas si el

mortero no se seque, despus de la primera lnea, se usa barras o ladrillo para soportar

afuera, evita el derrumbe. Las primeras lneas deben ser bien enlucidas porque es la

posicin menos resistible con entradas y salidas de agua. La capa de enlucido debe ser

densa y comprimida. Se enluce en figura de arco, sin ngulo, se puede utilizar una botella

para enlucir mejor en forma de arco.

Usar una cuerda o un calambre atada en el ladrillo que necesita sustentar, el otro extremo de cuerda

o calambre se ata a un lugar fijo o a un objeto con mucho peso para contrabalancear el ladrillo

recin puesto en cada lnea hasta cuando el mortero se ponga slido (ver dibujo). El primer ladrillo

de cada lnea debe ser sustentada hasta cuando termina toda la lnea.

Fig.3.20.-Construccin del muro del estanque a figura esfrica

Fig. 3.21.- Gua de cuartn para la construccin de la cpula.

La construccin de la cpula a figura de arco: es una labor difcil que requiere constructor

diestro y se puede aplicar las medidas:

a) Escoger ladrillo con buena figura, mojarlos en agua.

b) Usar mortero con alto carcter adhesiva: mortero con elemento de cemento, cal y arena a tasa 1:1:4. O cemento con arena a tasa 1:3.

La construccin de la cpula tiene que dividirse en varias etapas. El primer da se puede

construir dos primeras lneas despus de la construccin de la base. Esperar un da para que

se seque la base, continuar construccin hasta el momento que sea necesario utilizar

instrumento para sustentar. En esa parte, es obligado construir cada dos o tres lneas y

esperar a que se ponga slido. El tiempo de espera se puede construir tanque de regulacin

o tanque de disolucin de material entrada.

palo para sostener

cuerda atada con ladrillo

Fig.3.22.-Construccin del muro del estanque a figura esfrica

Fig. 3.23.- Ganchos de hierro para ayudar a la pega de los ladrillos.

Fig.3.24.-Detalles constructivos

Fig.3.25.-Detalles constructivos

Fig.3.26.-Detalles constructivos

3.6.4 .3. - T U B O S D E E N T R A D A

Cuando la pared de estanque llega a posicin de los tubos, ponga los tubos a posicin diseada,

estas posiciones son muy fcil de salir agua despus, se tiene que ejecutar con mucho cuidado para

evitar la compleja reparacin originada en el posterior. El punto de conexin de tubo con el

estanque debe ser consolidado con mortero, este mortero no debe ser muy hmedo y es necesario

enlucir otra vez cuando ya se seque, especialmente la parte de debajo y la superficie detrs de tubo.

Fig. 3.27.- Encofrado de la viga de amarre.

Fig.3.28.- Tubos de entrada

Fig.3.29.-Colocacin de tubo

Fig.3.30.- Forma correcta

El tubo de carga debe ser recto. El eje del tubo debe apuntar en lo posible al centro del digestor.

La entrada del tubo de carga debe quedar arriba, para que la arena que se sedimenta no

obstruya el tubo de carga. En el tanque de mezcla deben sedimentarse la arena y las piedras.

Por lo tanto, la boca del tubo de carga debe quedar 3 5 cm por encima del piso del tanque. La construccin cilndrica es la mejor forma y la ms econmica.

Fig. 3.31.- Pileta de carga

Si el tanque de mezcla se llena y se tapa con una plancha metlica hasta la noche, el cieno de

fermentacin se calienta con el sol, ms que si estuviera destapado. Luego al caer la tarde se carga

el digestor.

Fig.3.32.- Influencia de la luz solar

3.6.4 .4. - T U B O D E D E S C A R G A

La boca del tubo de descarga debe en lo posible estar situada bien abajo. De lo contrario

escapa mucho material de fermentacin fresco sin fermentar. La altura de la boca superior

del tubo de descarga determina la altura del nivel del cieno de fermentacin. Esta boca debe

quedar 3 cm. por debajo del borde superior del muro.

Fig.3.33.- Instalacin correcta

3.6.4 .5. - C O N S T R U C C I N D E L C U E L L O D E L D I G E S T O R

Encima de la viga se construye el denominado cuello del biodigestor. El cuello es un muro cilndrico compuesto de dos secciones y est construido con ladrillo en tizn en la

parte inferior sobre la viga hasta la altura de la cornisa sobre la que descansar la tapa y en

soga en la parte superior. Una hilada antes de terminar la parte en tizn se coloca la

tubera de conduccin del biogs orientada hacia el lugar de consumo. El mortero de pega

es similar al utilizado en la construccin del muro cilndrico del cuerpo central del

biodigestor.

Se realiza en dos pasos:

a) Primero: despus de construir la pared cpula, empieza la construccin de base de cuello (soporte de tapa).

b) Segundo: Se ejecuta el resto de cuello. Se tiene que terminar el trabajo de enlucir en el estanque antes para tener suficiente luz y una comodidad en

entrada y salida de estanque.

Fig. 3.34.- Cuello del biodigestor

Fig.3.35.-Construccin de cuello de digestor. Enterrar la parte construida

Fig.3.36.-Ejecucin y terminacin del cuello tpico

Fig. 3.37.- Tapa del cuello del biodigestor.

Fig.3.38.- Detalles sobre la tapa o escotilla de entrada

Fig. 3.39.- Detalle de cierre del cuello.

3.6.4 .6. - C O N S T R U C C I N D E L T A N Q U E D E R E G U L A C I N O C O M P E N S A C I N

La construccin de tanque de regulacin o compensacin se realiza igual al tanque de

descomposicin, lo bsico es fijar el nivel de salida como aparece en el diseo. Se puede

empezar la construccin de tanque de regulacin despus de instalar el tubo de salida y

llegar a parte de la cpula del tanque de descomposicin (como se mencion

anteriormente), o se puede terminar el digestor antes de empezar con el tanque de

regulacin.

Fig.3.40.- Palo sostenedor para construir tanque de regulacin

3.6.4 .7. - RE P E L L A R Y P R O T E G E R C O N T R A L A A B S O R C I N D E A G U A .

Este trabajo es muy importante para prevenir la absorcin de agua, especialmente en la

capa interior del tanque. Para ahorrar materiales, no es necesario repellar afuera de tanque.

El mortero a utilizar debe ser de arena fina, bien mezclada, en proporciones de 1 de

cemento/3 arena 5 de cemento/1 cal/15 arena.

La exigencia general es mantener la densidad estable, comprimir bien la capa y evitar la

formacin de ngulos en la superficie. Slo es necesaria una capa de 1 cm, comprimida y

pintada con cemento disuelto en agua. En la parte interior de tanque de descomposicin, es

obligado seguir los pasos siguientes:

1. Limpiar la superficie para repellar si sta presenta suciedades 2. Usar cemento puro lquido o una mezcla de 5cemento/1 cal para cubrir la

superficie a repellar

3. Repellar una capa de mortero de 0,5 cm (1cemento/3arena). Esperar a que se seque y comprimirlo con una paleta. Esperar una a dos horas para que se

seque el mortero y repellar otra capa como se explic anteriormente,

continuar con la tercera y cubrir con cemento lquido puro.

4. Pintar con lquido anti-absorcin: utilizar lquido de cemento mezclado con elemento anti-absorcin para pintar sobre la capa repellada, la operacin se

repite 3 veces, siempre que se seque la capa anterior. Con este lquido se

pinta principalmente la cpula de tanque y la parte de los tubos hasta el

cuello de tanque.

5. Se debe hormigonar la tapa desde el principio para asegurar la solidez necesaria. El hormign se mezcla en proporciones de 1 de cemento/ 2 de

arena/3 de grava, las partes de abajo y alrededor se tienen que cubrir con

mortero y alisar. Despus se pintan las 3 capas de anti-absorcin como se

procedi en el interior del tanque de descomposicin.

.

3.6.4.8. - P R U E B A A P R E S I N

En biodigestores, el almacenamiento de gas se hace en su interior. Dentro se presentan

presiones que oscilan entre 1,0 y 1,45 metros de columna de agua (0,1 a 0,145 kg/cm2),

segn la capacidad del biodigestor.

La impermeabilidad del sistema se verifica mediante la prueba a presin la cual se realiza

despus de finalizar la construccin del biodigestor, para permitir el fraguado de la

mampostera y asegurar una resistencia adecuada.

La prueba a presin consiste en simular el funcionamiento fsico real de la planta y se

realiza durante tres das. Para ello debe tenerse a disposicin un compresor o un motor de

combustin interna (por ejemplo: el de un automvil). El aire o los gases de escape del

vehculo se introducen dentro del biodigestor.

El procedimiento para realizar la prueba de presin es el siguiente:

Primer da:

Sellado del biodigestor. Simultneamente al sellado del biodigestor se inicia el llenado de

la planta con agua por el registro de carga hasta que llega a la altura del dintel de la

ventana. Se coloca la tapa de concreto en el cuello con las siguientes recomendaciones:

a) Debe limpiarse la superficie del cuello y la tapa y remojarse con agua. b) Para el sello se utiliza arcilla o suelo arcilloso cernido y mezclado con cemento: en

una proporcin cemento-arcilla 1:8 y poca agua para obtener una masa moldeable

que se coloca en la superficie de la cornisa del cuello; se instala la tapa procurando

que la holgura entre esta y el cuello sea igual en todo el permetro. Seguidamente

una persona se debe parar sobre ella, ejerciendo una presin uniforme para

compactar y lograr una buena adhesin de la masa arcillosa. Despus se rellena en

forma compacta el espacio entre el cuello y la tapa y finalmente para reforzar el

cuello se coloca una mezcla pobre de cemento-arena en proporcin 1:8 alrededor

de la tapa. Dos horas despus se llena el cuello con agua.

c) Instalacin de tuberas y accesorios para la prueba: se instala la tubera y accesorios en la forma como se muestra en la Figura 4, tiene una conexin (2) para el

manmetro y otra para la entrada de aire (3) o gases de escape del motor. Para

operar adecuadamente el sistema se deben instalar las vlvulas indicadas en (1) (2)

(3).

Segundo da.

Se debe llenar el biodigestor con agua hasta que rebose por la laguna de compensacin. El

manmetro se conecta a la vlvula (2) y se deja abierta tambin la vlvula (1). La vlvula

(3) debe estar cerrada para evitar que el aire existente, en la cpula sea desalojado. Cuando

la presin aumente debido a la compresin del aire por el agua, conviene revisar la

instalacin con agua y jabn para detectar fugas y observar si hay burbujas de agua en el

cuello.

Fig. 3.41.- Instalacin de tuberas para la prueba a presin.

Se debe medir y anotar la presin que indique el manmetro, cuando el nivel de agua

rebose en la laguna de compensacin.

Se debe observar durante una hora el comportamiento de la presin y se cierra la vlvula

(1). Es posible que la presin disminuya en esta primera fase, debido a que la construccin

est an absorbiendo agua.

Revisin de la presin de la planta.

Primero abra las vlvulas (2) y (3) para despresurizar el manmetro. Teniendo la vlvula

(3) cerrada, se abre lentamente la vlvula (1), se mide y anota la presin registrada en el

manmetro.

Tercer da.

Introduccin de aire en la planta.

Si la prueba se lleva a cabo con un motor de combustin interna, tenga en cuenta que la alta

temperatura de los gases puede fundir la tubera de PVC. Se recomienda por tanto utilizar

en la conexin con el escape del vehculo un pedazo de tubo metlico y refrigerar con agua.

Se instala el compresor o motor de combustin interna para introducir gases en la planta,

haciendo la conexin con la vlvula (3). Se abren las vlvulas (1) y (2) y se enciende el

motor para que entre gas hasta alcanzar la mxima presin, cierre la vlvula (3) y apague el

compresor o motor. Se observa en este momento la presin y se revisa al da siguiente. Se

considera que la prueba es satisfactoria cuando la presin se mantiene por un perodo de 24

horas. Si las prdidas de presin son mayores del 10 %, debe revisar el biodigestor e

impermeabilizar las fugas.

3.7.-Instalacin y seleccin de tuberas de gas y accesorios .

El gas producido en el biodigestor debe ser conducido a los sitios de uso a travs de

tuberas. La tubera de presin PVC es adecuada para este fin aunque deben guardarse

ciertas precauciones.

La tubera PVC presenta las siguientes ventajas:

a) Es resistente a la corrosin. b) Sus paredes son lisas. c) Es liviana y fcil de instalar. d) Es econmica.

Como precaucin conviene instalarla bajo tierra para protegerla de los rayos solares y lo

suficientemente enterrada para que resista el trnsito de vehculos pesados y el paso de

ganado.

Fig. 3.42.- Instalacin de las tuberas.

El dimetro de la tubera de gas requerido en la instalacin depende de la distancia desde la

planta hasta el lugar de uso del biogs, del flujo mximo de biogs requerido y de la

prdida de presin admisible.

Las plantas de cpula fija pueden tolerarse prdidas de presin hasta de 50 mm de columna

de agua y en plantas con campana flotante o con gasmetro independiente hasta de 10 mm

de columna de agua. El flujo mximo de gas se obtiene sumando los consumos de los

artefactos que funcionen simultneamente y que causen el mximo consumo de gas en un

momento dado.

La tabla siguiente permite seleccionar el dimetro de la tubera:

Tabla 3.3.- Prdidas de presin en tuberas de biogs (PVC). (CCRD.1996.)

PRDIDAS POR CADA 10 METROS DE TUBERA

(milmetros columna de agua; mm/c.a.)

Caudal

(m3/h)

(17 mm) (23 mm) 1 (34 mm) 1,5 (43 mm)

2 (68 mm)

0,5 1,0 0,3 0,1

1,0 2,5 0,7 0,2

1,5 4,6 1,2 0,4

2,0 7,0 1,8 0,6

2,5 9,9 2,5 0,8

3,0 13,1 3,3 1,0 0,2

4,0 20,7 5,2 1,6 0,3

5,0 29,6 7,4 2,0 0,4

6,0 39,7 9,8 2,9 0,6

7,0 12,6 3,7 0,7

8,0 15,7 4,6 0,9 0,3

9,0 19,0 5,6 1,0 0,4

10,0 22,6 6,0 1,3 0,5

3.7.1.-TR AMP AS DE AGUA Y PEN DI ENT ES DE LA TUBER A

El gas proveniente de un biodigestor sale generalmente con vapor de agua. Parte del vapor

de agua puede condensarse en la tubera de gas causando obstrucciones si la tubera no ha

sido correctamente instalada. El agua condensada en las tuberas debe escurrir hacia puntos

bajos donde estn localizadas las trampas de agua.

De acuerdo con la topografa del terreno y la longitud del trayecto vara la cantidad de

trampas de agua requeridas. Una pendiente del 2 % es suficiente para la instalacin de las

trampas de agua. Existen distintos tipos de trampas de agua, de tipo cerrado con una

vlvula de bola para purgar el agua condensada despus de cierto tiempo de

funcionamiento (este tipo es el ms usado en la biodigestores instalados en la provincia de

Matanzas) y de tipo abierto como la trampa en U; en estas trampas la altura (h) debe

compensar la presin de la planta y adems unos 30 cm de sobre presin.

Se recomienda instalar una vlvula de bola cercana al biodigestor que permita cerrar el

flujo de gas en caso de una reparacin en la tubera o en algn artefacto. Un manmetro

como el descrito en la prueba de presin es til instalarlo cerca de los lugares de uso del

gas, ya que suministra un ndice de la cantidad de gas en almacenamiento. Es conveniente

disponer de una vlvula de bola antes de cada artefacto, sin embargo esto por lo general es

poco econmico; al menos debe colocarse una vlvula antes del fogn para mayor

seguridad.

3.8.-ARRANQUE , OPERACIN Y MANTENIMIENTO DE LOS BIODIGE STORES .

Arranque: Este es el momento ms importante para lograr un buen funcionamiento del

biodigestor, si este no es correcto no se podr lograr un funcionamiento adecuado y ha

ocasionado en muchos casos la prdida de inters por parte de los beneficiarios en el uso de

estos sistemas. El arranque del biodigestor se realiza con el material de carga disponible;

estircol porcino y/o vacuno (que son los ms frecuentes y de mayor disponibilidad en las

zonas rurales de nuestro pas), el cual debe inocularse o introducirse en el sistema con una

mezcla estircol-agua adecuada para lograr una rpida estabilizacin del proceso de

digestin y de produccin de biogs.

Si la prueba de presin fue satisfactoria, se inicia el arranque del sistema operando mezclas

de estircol fresco-agua en proporciones iguales preferiblemente o utilizando agua como

mximo hasta tres veces la cantidad de estircol (1:3). En lugares donde no es factible

racionalizar el agua se recomienda recolectar el estircol fresco manualmente antes de

efectuar el lavado y depositarlo en el registro de carga o cerca del canal de lavado y diluir

con el agua necesaria. Este manejo permite disminuir el consumo de agua.

Operacin: Para que haya un crecimiento de las bacterias metanognicas y produccin

continua de biogs se requiere cargar el biodigestor diariamente. Para evitar que el material

inerte como arena, piedras, y otros, entren al biodigestor es necesario que el fondo del

registro de carga tenga una pendiente negativa hacia el sentido de llenado del biodigestor, o

en su defecto construir un desarenador antes de este, el cual debe limpiarse peridicamente.

Durante la carga debe revisarse que est abierta la tubera que conduce la mezcla de

estircol-agua hacia el biodigestor, una vez terminada la operacin de carga tapone la

tubera de alimentacin para evitar que entren materiales diferentes o agua de lluvia al

sistema. Verifique que la tubera de conduccin de biogs no contenga agua ya que ella

impide el paso de este y su utilizacin. Si esto se presenta revise la trampa de agua.

No permita que crezca maleza alrededor de la planta.

1.- La planta cargada:

2.-El gas producido empuja el cieno de fermentacin hasta el tanque de compensacin:

3.- Antes de que se derrame se extrae gas

4.- Aun sin haber extrado cieno se carga de nuevo;

5. .-Se sigue consumiendo gas, el cieno de fermentacin es empujado hacia atrs. La plantea deja de funcionar.

Fig.3.43.- Operacin

1.-La planta se encuentra cargada hasta la lnea cero; 2.-El gas producido empuja el

cieno de fermentacin; 3.- El gas es extrado. El cieno de fermentacin ha bajado por el

rebose. El gas bajo la lnea acero tampoco se puede aprovechar.

Fig.3.44.- Operacin

Fig. 3.45.- Circulacin del cieno de fermentacin en el digestor

Fig.3.46.- Agitadores

3.8.-MANTENIMIENTO

Un biodigestor requiere de mantenimiento general cuando se presenten problemas en el

funcionamiento del mismo. Estos problemas se manifiestan cuando:

a) Se dificulta la entrada del material de carga debido a la acumulacin de slidos en la tubera de carga o dentro del biodigestor.

Esto provoca baja produccin de biogs; para resolver esta situacin se debe retirar el sello

de arcilla de la tapa; retirar la tapa y dejar que el biogs salga NO FUMAR!; si se dispone

de una motobomba evacuar los slidos del interior del biodigestor o sino utilizar baldes.

Tener en cuenta antes de entrar al biodigestor que est bien ventilado: de lo contrario se

puede producir asfixia, recuerde que dentro no hay oxgeno razn por la cual se insiste en la

necesidad de una correcta ventilacin antes de que una persona entre dentro del mismo.

Descargar totalmente los slidos y sedimentos del fondo y limpiar la laguna de

compensacin. De ser posible almacenar una parte del lodo, el cual se podr utilizar

nuevamente para reiniciar el arranque del biodigestor.

b) Existe escape de biogs por la cpula, el cuello o las zonas de unin entre estas dos partes o entre el cuerpo cilndrico del biodigestor y la cpula.

Esta situacin se determina por una prdida de la presin del biogs, la que se puede

apreciar en un deficiente funcionamiento de los equipos que lo utilizan, como fogones,

motores de combustin interna, calentadores, etc.

Para determinar la presencia del escape se procede a preparar una mezcla de agua con jabn

o detergente y se le aplica sobre la superficie de la cpula, el cilindro del cuello y la tapa.

La zona por donde se est escapando el biogs se determina por la presencia de burbujas.

Seguidamente hay que descargar el biodigestor con un procedimiento similar al descrito

anteriormente y proceder a la limpieza interior de la zona por la que se determin la

existencia del escape del biogs. Se realiza el levantamiento del estuque en dicha zona, se

pica con el gaviln de la piqueta y se le vuelve a poner el estuque humedeciendo bien la

zona donde se va a aplicar y el rea circundante. Para lograr una buena adhesin tanto a la

zona afectada como a los alrededores se debe antes de comenzar a aplicar el estuque

espolvorear cemento puro en la zona, el cual contribuye a la unin entre los dos cuerpos, es

decir entre la superficie a estucar y el estuque. Puede realizarse este sellaje tambin

mediante el empleo de otros aditamentos como los sealados en la explicacin de las

formas de lograr la impermeabilizacin de la cpula y el cuello, siempre teniendo presente

que sean sustancias que no dejen ningn residuo de carcter qumico, pues esto puede

afectar a las bacterias y provocar que el biodigestor no funcione.

c) El biodigestor no produce biogs a pesar de ser alimentado de forma regular. Este problema puede estar determinado por la presencia dentro del biodigestor de

sustancias que inhiben o impiden el proceso de desarrollo de las bacterias dentro del

sistema. Este fenmeno se conoce como envenenamiento del biodigestor y generalmente se debe a descuidos que ocasionan la entrada de sustancias nocivas entre las que se pueden

sealar hidrocarburos (derivados del petrleo), antibiticos empleados en el tratamiento de

los animales o personas, as como otras sustancias que pueden afectar determinados

parmetros como el pH del medio, entre las que se pueden sealar la cal, residuos de cidos

inorgnicos como el cido sulfrico (cido de acumuladores), el cido clorhdrico

(salfumn) y otros. Se debe tener cuidado tambin para que no entre en el biodigestor

residuos de fertilizantes inorgnicos que puedan incrementar la presencia de cationes

metlicos cuyas concentraciones sean perjudiciales para los microorganismos e inhiban el

proceso de digestin anaerobia.

d) Baja produccin de biogs y fetidez de los lodos finales.

Generalmente este problema es debido a deficiencias en el sistema de alimentacin del

biodigestor, fundamentalmente a sobrealimentacin, es decir, la cantidad de estircol con

que se alimenta el sistema es superior a la capacidad de carga del mismo. Esto ocurre

cuando el biodigestor no se disea adecuadamente y es ms pequeo de lo que se necesita

para asimilar la cantidad de residuales generados. Cuando este fenmeno se manifiesta

debe dejarse de alimentar el biodigestor por varios das y remover con un agitador el

contenido del mismo para evitar la formacin de costras. Si pasados varios das an persiste

el problema hay que evacuar el contenido total del biodigestor de la forma explicada

anteriormente, limpiarlo bien y volverlo a cargar. Debe tambin revisarse que no existan

fisuras en la estructura constructiva, pues la entrada de aire dentro del sistema provoca la

destruccin del sistema anaerobio y el proceso ocurre por descomposicin aerobia, la cual

produce fetidez (olores desagradables).

e) El biodigestor permanece parado por un tiempo relativamente prolongado. Esto puede ocurrir cuando por diversas causas le falta la alimentacin al sistema, es decir,

no se dispone de la cantidad requerida de residuales para que se mantenga en

funcionamiento adecuado, lo cual puede deberse a varios factores entre los que se

encuentran; que el sistema de cra de animales (cerdos, cabras, ovejas, etc) presente

problemas debidos a enfermedades que afecten la masa animal, problemas econmicos del

productor, roturas en el sistema de consumo, u otros. En estos casos el contenido interior

del biodigestor, despus de haberse transformado por la accin de las bacterias

metanognicas se transforma en un material inadecuado para la alimentacin de estas, lo

que provoca que mueran. Este material tiende a endurecerse y es necesario proceder a la

evacuacin total del contenido y limpiar bien el sistema. Para realizar esta accin se

recomienda agregar una determinada proporcin de agua para lograr el ablandamiento de

estos lodos y sacarlos por las vas recomendadas en el primer aspecto abordado en el

presente captulo referido al mantenimiento y teniendo en cuenta las recomendaciones

dadas al respecto.

La periodicidad de las labores de mantenimiento depende de las condiciones especficas de

cada digestor:

a) Eliminacin de la nata y el sobrenadante. b) Eliminacin de slidos y lodos en el tanque de compensacin. c) Chequeo del estado de las tuberas. d) Drenaje de las trampas de agua y puntos bajos de las tuberas. e) La planta de biogs debe ser un lugar agradable y acogedor, por ello pintar y

mantener la limpieza es tan necesario como su funcionamiento satisfactorio.

BIBLIOGRAFA 1. De Lemus Chernicharo, Carlos Augusto. Reactores Anaerobios. Volumen 5.

Universidad Federal de Minas de Gerais.2009. Belo Horizonte . Brasil.

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Editorial CUBASOLAR. 2006. Habana. Cuba.

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4. House, David William. The Complete Biogas Hanbook. 2009

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Recio Recio, Angel Amado y colaboradores. Energetic use of the biogas from de wastes of the Brewery Hatuey in Santiago de Cuba. ISBN 978-959-16-1246-5. XV

Cong