informe biodigestor (1).docx

7/21/2019 INFORME BIODIGESTOR (1).docx

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Introduccin

En la actualidad de nuestro pas podemos observarque la crisis energtica es muy alta, por lo cualdecidimos escoger el proyecto de generacin debiogs por medio de un biodigestor anaerbico.Tomando como materia prima para la obtencin deeste la pulpa de caf, ya que nuestro pas seencuentra en el ranking de mayores productores deeste producto. Aprovecando este recurso !pulpa" elcual se suele desecar en su mayora y en pocaproporcin reutili#able como abono.

$eali#ando el proceso deseado se le dar un doble usopasando por la primera etapa que es la obtencin delbiogs y luego se puede reutili#ar como abono.


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Conceptos

Digestin Anaerbica% &a digestin anaerobia es unproceso biolgico comple'o a travs del cual, en ausencia deo(geno, la materia orgnica es transformada en biogs o gasbiolgico, formado principalmente por metano y andridocarbnico. )e caracteri#a por la e(istencia de tres fasesdiferenciadas en el proceso de degradacin del sustrato!trmino genrico para designar, en general, el alimento delos microorganismos", interviniendo diversas poblaciones debacterias.

)e identifican cinco grandes poblaciones bacterianas, lascuales act*an catali#ando tres procesos consecutivos%idrlisis, acido gnesis !formacin de cidos" y metanognesis !formacin de metano".

Hidrolisis% los compuestos orgnicos comple'os!lpidos, protenas e idratos de carbono" son des+

polimeri#ados, y pasan a ser molculas solubles y fcilesde degradar !a#ucares, alcooles".

Acido gnesis% en esta etapa los compuestossolubles se transforman en cidos grasos de cadenacorta !voltiles", estos son acido actico, propinico,butrico y valrico principalmente.


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Acetognesis% &os compuestos intermedios sontransformados por las bacterias acetogenicas,produciendo en su mayora cido actico, idrogeno y

di(ido de carbono.

Metano gnesis:Es la etapa final donde el cidoactico, idrogeno y di(ido de carbono sontransformados a metano y di(ido de carbono. )edistinguen dos tipos principales de microorganismos, losque degradan el cido actico !bacterias metanognicas

acetoclsicas" y los que consumen idrogeno!metanognicas idrogenfilas". &a principal va deformacin del metano es la primera, con alrededor del- del metano producido, de forma general.

Condiciones optimas

Temperatura y tiempo de retencin% &atemperatura determina el tiempo de retencin para ladigestin y degradacin de la materia orgnica dentrodel digestor, la degradacin se incrementa en formageomtrica con los aumentos de la temperatura detraba'o, adems se incrementa la produccin de biogs./uesto que la digestin es un proceso tan lento, con

frecuencia es necesario aplicar calor para acelerar lasreacciones bioqumicas implicadas. &a mayora de losdigestores convencionales funcionan en la gamamesoflica, es decir, entre 01 y 234 5, optimi#ndose elproceso entre los 16 y 2245. Aunque la digestin


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anaerobia puede ocurrir en la gama termoflica de entre2+73 45, con un ptimo en las pro(imidades de los3345, de tal manera que la digestin termoflica permiteuna permanencia menor en los tanques, pero, debido asu e(cepcional sensibilidad a los cambios detemperatura, e(ige un gran control y no es aconse'able.

Es preferible por tanto, la digestin mesoflica, con

temperatura controlada!

"alor de pH: El p8 representa el grado de acide#presente en el biodigestor , su valor ptimo oscila entre7,7 y ,7 cuyo rango es el adecuado para que el reactoropere correctamente, valores de p8 por deba'o de 3 ypor encima de 9 se corre el riesgo de inibir el procesode fermentacin o incluso detenerlo. &os valores de p8pueden ser corregidos para mantenerlo dentro del rango

adecuado para el proceso de fermentacin, cuando elp8 es alto se puede sacar frecuentemente una peque:acantidad de efluente y agregar materia orgnica frescaen la misma cantidad o bien, 5uando el p8 es ba'o sepuede agregar fertili#ante, ceni#as, agua amoniacaldiluida.

Agentes promotores e in#ibidores de lafermentacin%&os agentes promotores son materiales que fomentan ladegradacin de la materia orgnica y aumentar laproduccin de biogs, entre ellos e(isten en#imas, sales


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inorgnicas, se puede emplear urea para acelerar laproduccin de metano y la degradacin del material,5arbonato de 5alcio para la generacin de gas y paraaumentar el contenido de metano en el gas.

5oncentraciones elevadas de amonaco y nitrgeno,sales minerales como los iones metlicos y algunassustancias orgnicas como detergentes, desinfectantesy qumicos agrcolas, que aparte del o(geno, iniben ladigestin por que destruyen las bacteriasmetanognicas.

$roduccin de biog%s

El denominado biogs es una me#cla gaseosa que se obtienede la descomposicin de la materia orgnica en condicionesanaerbicas y cuyos principales componentes son el metano

!33+73" y el andrido carbnico !23+;3" y en menorproporcin, nitrgeno, !-+2", idrgeno !-+0",o(geno !-+0" y sulfuro de idrgeno !tra#as" que se producen comoresultado de la fermentacin de la materia orgnica enausencia de aire por la accin de un microorganismo.

El proceso de digestin anaerobia produce de ;-- a -- litrosde gas por cada kilogramo de materia voltil destruida, seg*n

sean las caractersticas del fango.

El biogs del digestor !debido al metano" posee un podercalorfico apro(imado de ;,3-- a 3,7--


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todo o parte del 5>1presente en el biogs. &a produccintotal de gas depende fundamentalmente de la cantidad dealimento consumido por las bacterias o, dico de otra forma,de la cantidad de sustrato eliminado en el proceso.

Elaboracin

Materiales y Equipo

?idn @anguera transparente Tubo /5 !0=1 pulg" T de /5 !0=1 pulg" 0 lvula /5 !0=1 pulg" Tanque !recipiente donde se introducir el gas en este

caso un flotador" Adaptador 8embra de /5 !1 unidades 0=1 pulg" $eductor de metal de B a C Alargador de metal C Dasa !0 unidad" @alla de ierro o(idada !e Arandelas ! 1 unidades " /egamento de /5 Tefln


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Terminal para manguera !0 unidad" /+metro 5a5>2 -.0 @ !estado slido"

$rocedimiento

0. /rimero se llena el recipiente de la materia orgnica, ennuestro caso pulpa de caf pesndola antes deadicionarla y adems agregando agua. !0;--g"

1. &uego el siguiente paso es recortar el tubo de /5 queservir para la canali#acin del biogs. )e deben acoplara estos tubos a la vlvula de paso, se debe revisarminuciosamente las cone(iones para evitar fugas yutili#ar pegamento para /5 en todos losacoplamientos.

2. El siguiente paso ser el acople de la manguera cuyafinalidad es unir el biodigestor al almacenamiento delbiogs, en nuestro caso es un flotador. /ara el acople de

la manguera se utili#arn terminales para manguera yreductores de dimetro. Es muy importante asegurarsede que no ayan fugas. Tambin se coloc una trampade ierro por la produccin de 81) que se produce en ladigestin anaerbica.

;. &uego acoplamos los tubos que conducirn el biogs alrecipiente donde se producir la digestin anaerbica.

En donde utili#amos un adaptador embra y se le colocotefln en la salida del recipiente y tambin se aplicapegamento a la cone(in entre el adaptador y para evitarfuga del biogs.

3. /ara la cone(in entre la manguera y el flotador se usunas bridas y tefln con el fin de minimi#ar las fugas.


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Tambin se coloc una vlvula en inferior del recipientepara e(traer agua o para adicionar agua si el procesonecesitara ms.

7. )e midi y se a'ust el p8, ya que este proceso se debellevar en un rango de p8 especfico, el cual su valorptimo oscila entre 7.7 y .7, cuyo rango es el adecuadopara que el reactor opere correctamente. )e us 5a5>2para a'ustar el p8.

. )e reali# una revis final de que no e(istieran fugas degas y que la vlvula estuviera cerrada y se coloc elmonta'e de'ando el almacenamiento del gas !flotador"

ms alto que el recipiente donde se produce el biogs.9. )e midi el p8 durante su digestin, a'ustndolo al rango

adecuado en el que se recomienda operar, e(trayendoagua del biodigestor por la vlvula colocada en la parteinferior del recipiente.

&eaccion de eliminacionde tra'as de sulfuros de

#idrogeno

Esta reaccin se reali#a con el ob'etivo de eliminar las tra#asde sulfuros de idrogeno que se producir durante ladigestin anaerbica.

Fe2O3 + H2S 2 FeS + S + 3 H2O

Diagrama del proceso


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Diagrama de la reaccin dentro del

biodigestor


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A(A)I*I* DE) $&+CE*+


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Suposiciones

Tomando como nuestro sistema el tanque !lotador"asumimos que%

5ualquier variacin debido a la posicin del bio+digestor es insignificante decimos que nuestravariacin en a energa potencial es cero. !FE/G-"

Ho tenemos variacin en la energa cintica

!FE5G-" Iecimos que tenemos un sistema adiabtico !JG-" El *nico traba'o que se produce es de frontera por

tanto KG/dv Iecimos que el volumen inicial es cero ya que

tenemos el contenedor del gas vaco. Iecimos que no tenemos ning*n tipo de perdida

por friccin o acumulacin. Todo el gras que entra al tanque ser metano y 5>1 )e asumir que el gas generado sigue el

comportamiento de un gas ideal

A)A(CE DE MA*A

@entra G @entraL @gas generado

alance de Energa

- - - -


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FE5 M FE/ M FG J L K

-

K G / !fL-"K G / N f

alance de Entropa

F) G

&esultados obtenidos


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MATE&IA $&IMA

>$ODEH% inca &os @an#anos, Pbicada en

5edritos, )antiago /uringla, &a /a#, 8onduras TOE@/> JPE TEHQA IE 5>$TE%

apro(imadamente 0 mes 5AHTOIAI% ; lbs E)TAI>% Iescomposicin

)e introdu'eron al contenedor 0;--g de pulpa.

Control del p#

Iurante el proceso se llev un control muy minuciososobre el p8 ya que este nos altera totalmente el

proceso. Ptili#ando inicialmente Ha>8 como reactivopara este control, pero se observ que este no dabalos resultados que se queran obtener ya que estevariaba el p8 demasiado rpido lo cual ace que losmicroorganismos se mueran.

/ara solucionar dico problema se traba' con 5a5>2

el cual fue agregado en estado slido directamente albiodigestor llegando a ser este finalmente 2- los cualnos proporcion el p8 ptimo para el proceso.


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Medidas de pH dentro del biodigestor

Das pH

1 04/11/2014 6.41

2 05/11/2014 6.30

3 06/11/2014 6.19

4 07/11/2014 6.10

7. 10/11/2014 5.87

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5.4

5.6

5.8

6

6.2

6.4

6.6

6.41

6.3

6.196.1

5.87

Variacin del pH

Tiempo (Das)

pH


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Al transcurrir este periodo de tiempo tomamos por medio dele principio de Arqumedes el volumen de gas producido. Elcual fue y con este mismo asumiendo que se comportacomo un gas ideal pudimos obtener el n*mero de moles degas obtenido.

inalmente reali#amos una prueba de ignicin paradeterminar la presencia del metano dentro del flotador.


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Conclusiones

Es de vital importancia la determinacin del p8

ideal para el crecimiento microbiano, ya que estoafecto la produccin abundante del biogs, y a suve# el reactivo con el cual se ar dico control.

Al reali#ar la prueba de ignicin y observar el

cambio de coloracin de la llama a a#ul lo cual

significa que se est reali#ando una combustincompleta decimos que el gas obtenido fuemetano.

Tomando en cuenta todo lo resultado obtenido se

dice que es viable este proceso, y aplicable a

nuestra realidad ya que se podra compensar engran proporcin la crisis energtica y el alto costode esta en cualquier industrial cafetalera ya seaen grande o peque:a escala.

A(E-+*


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@ateriales Ptili#ados

@ateria /rima

@onta'e del biodigestor

I)I+.&A/IA


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Ale'andro ?autista ?uigas !>ctubre 1-0-",

Pniversidad 5arlos OOO de @adrid,Iepartamento de 5iencia e Ongeniera de @ateriales eOngeniera Jumica.)istema biodigestor para el tratamiento de desecosorgnicos. Acceso 01 de octubre de 1-0;.ttp%==e+arcivo.uc2m.es=bitstream=id=;370=/5=R'sessionidG1

AI6E16?327IE63E-;3-739I90;5

Tove )vSrd !13=-3=1--;", Iepartment of 5emical

Engineering OO, &und Pniversity, /. >. ?o( 01;, )E+110-- &und, )eden. Adsorption of 8ydrogen )ulfide atlo temperature.

Acceso 01 de octubre de 1-0;.ttp%==.cemeng.lt.se=e('obb=E-62.pdf
http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/id/45617/PFC/;jsessionid=2AD9E279B5376DE95E0450658DF814CFhttp://e-archivo.uc3m.es/bitstream/id/45617/PFC/;jsessionid=2AD9E279B5376DE95E0450658DF814CFhttp://e-archivo.uc3m.es/bitstream/id/45617/PFC/;jsessionid=2AD9E279B5376DE95E0450658DF814CFhttp://www.chemeng.lth.se/exjobb/E093.pdfhttp://www.chemeng.lth.se/exjobb/E093.pdfhttp://e-archivo.uc3m.es/bitstream/id/45617/PFC/;jsessionid=2AD9E279B5376DE95E0450658DF814CFhttp://e-archivo.uc3m.es/bitstream/id/45617/PFC/;jsessionid=2AD9E279B5376DE95E0450658DF814CFhttp://e-archivo.uc3m.es/bitstream/id/45617/PFC/;jsessionid=2AD9E279B5376DE95E0450658DF814CF

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