tecnologias del biogas

Gestin Integral del Tratamiento de Aguas Residuales

TECNOLOGA DEL BIOGAS

Compilador: Juan Pablo Silva Vinasco Universidad del Valle-Facultad de Ingeniera Escuela de Ingeniera de Recursos Naturales y del Ambiente e-mail:[email protected]

INTRODUCCIN Los sistemas integrados para el ciclado y la recuperacin de recursos y mejora en las condiciones de saneamiento de una zona deben considerar como eje central del sistema un digestor anaerobio Uno de los objetivos principales para el establecimiento de biodigestores es que ellos se constituyen en una valiosa alternativa para el tratamiento de los desechos orgnicos presentes en las aguas residuales ya que previene la contaminacin de los cuerpos de agua y al mismo tiempo suministra un gas combustible(fundamentalmente metano ) que puede emplearse para satisfacer la demanda de energa de una comunidad y un efluente que puede ser utilizado como fertilizante. El biogs es empleado fundamentalmente en la generacin elctrica, en motores para bombas de agua, alumbrado, en la coccin de alimentos y equipos de refrigeracin. El efluente en el riego de pasturas y en la generacin de biomasa cuando es sometido a postratamiento en lagunas ducweed. El tratamiento de excremento de animales y humanos en sistemas de Biogs mejora las condiciones de saneamiento para los propietarios de la planta, sus familias y la comunidad entera ya que el contenido inicial de patgenos del excremento se reduce apreciablemente debido a los procesos de fermentacin. Infortunadamente en la implementacin de la tecnologa del Biogs se han presentado dificultades relativas al manejo y operacin de los biodigestores, uso del biogs, pobre seleccin de reactores, escasez de aceptacin sociocultural entre otros. Estas dificultades han conllevado al mal uso de la tecnologa e inclusive a su abandono en algunas regiones(ISAT, 1998). El material qu aqu se presenta ofrece una compilacin referente a los aspectos bsicos de la tecnologa del biogs, que se debe tener en cuenta al momento de proyectar una instalacin y algunos criterios de diseo y operacin, con el propsito de buscar una revalidacin y afirmacin de esta tecnologa tan importante en el mejoramiento de la calidad de vida de las comunidades.

25 al 28 de setiembre 2002


1. FUNDAMENTOS DE LA TECNOLOGA DE PRODUCCIN DE BIOGS

1.1 Generalidades del Biogs El biogs es un gas combustible que se puede obtener a partir de la biomasa, tal como son los desechos de humanos y de animales, residuos agrcolas, aceite de palma y plantas acuticas. Este gas puede ser utilizado, por ejemplo, como combustible para motores que mueven una bomba de agua, en alumbrado y en la coccin de alimentos. El mecanismo predominante para la conversin de la biomasa en biogs es la conversin bioqumica o digestin de biomasa orgnica que debe entenderse como un proceso natural que involucra varios procesos bacterianos y enzimticos simultneamente. El mtodo ms comn de produccin de biogs es la digestin anaerbica en un tanque cerrado llamado biodigestor. La biomasa se mezcla en el digestor con agua para formar una suspensin, en la cual la digestin anaerbica se realiza en dos pasos. En el primer paso, llamado licuefaccin, la materia orgnica es descompuesta por hidrlisis enzimtica y fermentada para producir principalmente cidos y alcoholes. Seguidamente, en la etapa de gasificacin, las bacterias metanognicas rompen los cidos y los alcoholes, para producir metano y dixido de carbono, nitrgeno y cido sulfhdrico. El diagrama de la figura 1 indica las diversas etapas de la digestin anaerobia.

Carbohidratos, lpidos, protenas

1 Azucares, Aminocidos, cidos grasos 2 Acidos orgnicos voltiles 3 H2 , CO2 5 4

Hidrlisis

Acidognesis

Acetogenesis Acetato 6 Metanognesis

CH4 , CO2

Figura 1. Etapas de la Digestin Anaerobia



El biogs obtenido en esta transformacin lo constituye una mezcla de gases combustibles y su composicin depende del tipo de material orgnico utilizado para su produccin y de las condiciones de operacin de los reactores donde ocurre la transformacin. El biogs contiene aproximadamente un 60% de metano y 40% de dixido de carbono; la pequea cantidad de cido sulfhdrico da al gas un olor de huevos podridos. El valor calorfico del biogs es 20 30 MJ de energa calrica por m de gas. La tabla 1 resume la composicin qumica del biogs. Tabla 1. Composicin bioqumica del biogs COMPONENTE Metano Gas Carbnico Hidrgeno Nitrgeno Monxido de Carbono Oxgeno Acido Sulfhdrico FRMULA QUMICA CH4 CO2 H2 N2 CO O2 H2 S %VOLUMEN 60-70 30-40 1.0 0.5 0.1 0.1 0.1

1.2 Beneficios obtenidos en la aplicacin de la tecnologa del biogs Las principales razones que pueden llevar a la implementacin de la tecnologa del biogs son: Obtener una fuente de energa econmica que permita disminuir costos asociados al consumo de la energa elctrica o sistemas de gas convencionales. Reduccin de olores: los sistemas de biogs reducen los olores ofensivos especialmente en aquellas zonas donde se producen y manejan grandes cantidades de estircol debido a la explotacin de ganado. Los sistemas de biogs reducen estos olores debido a que los cidos orgnicos voltiles que causan los compuestos generadores de olor son consumidos por las bacterias productoras de ganado. Fertilizante de alta calidad. En el proceso de digestin anaerobia, el nitrgeno orgnico en el estircol se convierte en gran proporcin a amoniaco, el constituyente bsico de fertilizante comercial, que es fcilmente disponible y utilizado por las plantas. Reduccin de de la contaminacin de aguas superficiales y subterrneas. El efluente del digestor es un producto ms uniforme y manejable que el estircol no tratado. La alta cantidad de amoniaco permite una mejor utilizacin de los cultivos y permite mejorar las propiedades fsicas de los suelos. Una aplicacin apropiada del efluente del digestor reduce la contaminacin de aguas superficiales o subterrneas. Reduccin de patgenos El calentamiento que ocurre en los digestores reduce las poblaciones de patgenos rpidamente en pocos das.

La recuperacin de biogs mejora los rendimientos econmicos mientras mejora la calidad del medio ambiente. Maximizando los recursos de la granja de tal manera que puede probarse que es competitiva y considerarse como una alternativa sostenible para la industria ganadera.25 al 28 de setiembre 2002


2. Parmetros de operacin de los Sistema de Generacin de biogs

Los procesos bacterianos y enzimticos de la digestin anaerbica son sensibles a variacin en temperatura, contenido de agua, y composicin general de la mezcla en el biodigestor. El biogs se produce nicamente si se excluye el aire del digestor de forma tal que se pueda desarrollar la condicin anaerbica. En consecuencia, el tanque del digestor debe estar hermticamente cerrado. Contenido de agua de la mezcla Un contenido insuficiente de agua en la mezcla alimentada al biodigestor ocasiona que las bacterias y otros microorganismos no obtengan el entorno apropiado para que puedan funcionar efectivamente y la cantidad de biogs producido ser pequea. Si la mezcla es demasiado diluida, se puede digerir relativamente poca materia orgnica y la produccin de biogs es limitada. Si se usa primordialmente excreta humana y orines, estircol y desechos de agricultura como alimento para el digestor, entonces la razn de biomasa a agua debe estar entre 1:1 y 1:2. Por consiguiente por cada 100 Kg. de heces y orina se requieren entre 100 y 200 litros de agua. Si el material de alimento consta principalmente de residuos vegetales, se requiere de ms agua, en una razn de 1:3 o 1:4. Es esencial proporcionar una buena mezcla en el digestor para promover una biodegradacin efectiva, especialmente si se utiliza biomasa cruda con alto contenido leoso. Temperatura y perodo de retencin La temperatura de la mezcla en el digestor es un factor importante para la eficiencia del proceso de digestin. La mayora de las bacterias anaerbicas funcionan mejor en el rango de 30 a 35 o C y esta es temperatura ptima para la produccin de biogs. La temperatura en el tanque digestor siempre debe estar por encima de 20 C, porque a temperaturas menores, se produce poco biogs y por debajo de 10 C la digestin cesa completamente. Perodos de retencin de 10 a 25 das para la mezcla en el tanque digestor son usuales para la mayora de pases tropicales. Si las temperaturas ambientes son altas, por ejemplo, en promedio entre 30 y 35 C, puede ser suficiente un perodo de retencin ms corto, de 15 das. En climas ms fros, son comunes periodos de retencin ms largos, de 80 a 90 das. En el caso de desechos de ganado porcino que son ricos en cidos voltiles se necesitan de 10 a 15 das; los excrementos de bovinos que contienen compuestos de difcil descomposicin requieren mnimo de 20 das de digestin. Acidez/Alcalinidad de la mezcla Las bacterias metanognicas son muy sensibles a las variaciones en acidez/alcalinidad (pH) de la mezcla del digestor. Para un funcionamiento ptimo, el valor del pH de la mezcla debe mantenerse dentro del rango de 6.8 a 7.5, esto es, neutral a ligeramente alcalino. El valor del pH puede ser determinado con bastante precisin con una prueba



de papel de litmus una muestra del agua. Durante el proceso de digestin, se producen cidos orgnicos, y si no se controlan, la mezcla en el tanque puede gradualmente tornarse cida, lo que puede inhibir los procesos bacterianos y enzimticos en el biodigestor. La regulacin del pH en el rango deseado se logra agregando regularmente a la mezcla materiales alcalinos, tales como cal o cenizas. Nutrientes El nitrgeno es esencial para el crecimiento y la actividad de las bacterias. La materia prima que contiene una baja razn carbono/nitrgeno es digerida fcilmente, pero los residuos agrcolas leosos tales como la paja de trigo o de arroz (ver tabla 2), requieren un suministro de nitrgeno para una digestin eficiente. Tabla 2: Relaciones Carbono/Nitrgeno de materias primas de sistemas de biogs MATERIA PRIMA Paja de trigo Paja de arroz Estircol fresco de ganado Heces humanas frescas RELACIN CARBONO/NITRGENO 87:1 67:1 25:1 3:1

El alto contenido de celulosa de los pastos y residuos agrcolas hace que sean difciles de digerir. Las heces humanas y orines, y tambin los desechos de animales son ricos en nitrgeno y nutrientes necesarios para el crecimiento y multiplicacin de las bacterias anaerbicas. Para una produccin ptima de biogs, se deben alimentar los diversos tipos de biomasa en proporciones cuidadosamente balanceadas y mezcladas. Se recomienda que la razn carbono/nitrgeno de los materiales combinados de alimentacin sea mantenida menor de 30:1. Un resumen de los rangos ptimos de los parmetros para la produccin de biogs est dado en la tabla 3. Tabla 3. Rangos ptimos de los parmetros de produccin de biogs

PARMETRO Temperatura( o C ) PH Relacin C/N Tiempo de Retencin (das) Relacin agua/Slidos

RANGO PTIMO 30-35 6.8-7.5 20-30 10-25* 6-10

* Pases tropicales temperaturas en rango ptimo.



3. PROYECCIN DE LOS SISTEMAS DE GENERACIN DE BIOGAS

En la fase de planeacin de los sistemas de generacin de biogs deben chequearse aspectos relacionados con la continuidad en el suministro de biogs, la calidad, el uso, la operacin y mantenimiento del sistema. La continuidad y calidad se relacionan directamente con el tipo, la cantidad y el manejo de la biomasa disponible para alimentar el sistema, una cantidad insuficiente de biomasa limita la eficiencia de generacin de biogs. Las necesidades de energa deben establecerse para determinar el uso potencial del biogs generado y optimizar el aprovechamiento del sistema. Aspectos relacionados con la operacin y mantenimiento tales como el tiempo diario que se debe dedicar a la revisin del sistema, monitoreo peridico etc.,deben ser tenidos en cuenta pues de ellos depende el xito del sistema. La implementacin de sistemas de generacin de biogs implica la planeacin y proyeccin de los siguientes aspectos: Coleccin de biomasa Digestor anaerbico Almacenamiento del efluente Manejo del gas Uso del gas y de subproductos del proceso.

Obviar algunos de estos aspectos puede hacer fracasar el proyecto y llevar a cuestionar el uso de la tecnologa. 3.1 Coleccin de Biomasa Quizs el primer interrogante a resolver al proyectar una instalacin de generacin de biogs es determinar si se cuenta con biomasa en la cantidad y frecuencia suficiente que provea la carga orgnica necesaria para mantener de manera continua la operacin del biodigestor. Una vez establecida la disponibilidad de biomasa esta debe ser colectada en alguna parte del sistema de generacin de biogs, con el propsito de adecuarla (diluirla o concentrarla, adicionarle nutrientes) o simplemente conducirla al biodigestor. El sistema de coleccin esta predeterminado por un inventario de la cantidad de desechos orgnicos a emplear, caractersticas de los mismos(biodegradabilidad), estado fsico en que se manejan (lquido o slido), frecuencia de recoleccin de la biomasa, transporte al biodigestor, de la calidad de esta informacin bsica depende el xito del sistema.



Al emplear como flujo principal de biomasa en el sistema de generacin de biogs el estircol de animales debe tenerse en cuenta que el contenido de slidos limitan su uso y manejo. La tabla 4 sugiere una clasificacin de las diferentes formas en que se puede encontrar el estircol a usar en un sistema de generacin de biogs. Tabla 4 Clasificacin del estircol aplicado a los sistemas de biogs CLASIFICACIN Estircol crudo Estircol Lquido CARACTERSTICAS Contenido de Slidos de 8-25% depende del tipo de animal; se diluye o espesa de acuerdo a las necesidades Contenido de slidos > a 20%; No es deseable para la produccin de biogs al envejecer o secarse.

Estircol Slurry Estircol Semislido Estircol Slido

3.2 Tipos de Biodigestores El biodigestor es la estructura fsica o reactor que favorece en un proceso natural anaerbico la estabilizacin de la materia orgnica contenida en los residuos y la generacin del biogs. Uno de los sistemas de biodigestor ms difundido es el digestor circular fabricado de ladrillo o mampostera en cemento con un domo fijo y sin partes metlicas a excepcin de un pequeo tramo o tubo de acero para entregar el gas. (figura 2). Se requiere un nivel relativamente alto de conocimientos tcnicos para la construccin de este tipo de biodigestor, en la prctica parece que muchos de estos digestores no son completamente hermticos y la fuga del biogs es un problema comn. En China se ha reportado que los digestores de este tipo construidos desde el comienzo de la dcada de 1970 estn en un rango de cinco a siete millones ( Rose, 1999). El costo de construccin para una familia promedio es de U$ 80 (Henderson 1988 citado por Rose). En 1992 haban 1.7 millones de plantas en operacin en la regin de Szechuan donde la mayora de biodigestores son unidades familiares de 6 10 m que producen de 1 2 m diarios de biogs de residuos humanos y animales, a los cuales se agrega adicionalmente un poco de materia vegetal. Tambin existen decenas de miles de tamao mediano (aproximadamente de 50 m de volumen) y grandes (ms de 100 m de volumen), con tasas de produccin de gas del 10 al 20% del volumen del digestor por da.



Figura 2 Digestor circular de domo fijo usado en la China Es comn en esta zona que la letrina y la coleccin de residuos del ganado se alimenten por gravedad hacia el reactor de biogs as se reduce el contacto humano con el residuo y la labor asociada con el llenado de la unidad. Frecuentemente el reactor esta localizado bajo el piso del lugar donde permanecen los animales. El resultado inmediato de la aplicacin de la tecnologa del biogs en esta zona es el incremento en las condiciones de saneamiento. En India, se han instalado unas 80.000 plantas de biogs pequeas, de 8 10 m de volumen, la mayora de las cuales produce biogs a partir de estircol de vaca. Esta planta ha sido llamada el digestor KVIC, en honor a la Khadi an Village Industries Commision que promueve su implementacin. El tanque del digestor es un cilindro de concreto parcialmente bajo tierra, y tiene una altura de 2.5 - 4 veces mayor que su dimetro. La tasa de produccin de gas lograda con este diseo es del 20 al 30% del volumen del digestor por da. Se coloca un domo invertido en acero sobre la mezcla del digestor para recoger el gas producido. En la medida en que se acumula el gas, el tanque de acumulacin sube. La capacidad recomendada del tanque de almacenamiento es del 50 al 60% de la produccin diaria de gas. Se ha desarrollado un tipo de digestor parecido en India, el cual se conoce como digestor Janata, una tapa fija en forma de domo construido sobre el digestor sirve para el almacenamiento del gas (figura 3), su diseo sencillo, el cual puede ser construido sin la necesidad de un domo de acero, hace que este sea una alternativa atractiva. En Pakistn, se ha desarrollado una planta de produccin de biogs la cual tiene un sello externo de agua alrededor de la campana colectora de gas para eliminar los malos olores, y para reducir la accin corrosiva del cido sulfhdrico contenido en el biogs. Este diseo reduce las perdidas de gas y los costos de mantenimiento, pero es relativamente caro de construir.



ESTANQUE DE MEZCLA

SALIDA BIOGAS DOMO FIJO

MEZCLA

DRENAJE

Figura 3 Digestor Janata con domo fijo En Filipinas, se construye una planta de produccin de biogs con un tanque digestor de dos compartimentos. La mayora del lodo se asienta en el primer compartimiento, previniendo de esta forma el bloqueo del tubo de conexin al segundo compartimiento. Se usa un acumulador de gas flotante. Un sistema de Lagunas cubiertas son usadas producir biogs de estircol lquido con menos del 2% en peso de slidos . Generalmente se requieren grandes volmenes preferiblemente con profundidades de 12 pies. El volumen tpico de la laguna se encuentra multiplicando el flujo volumtrico de estircol diario ( caudal ) por el factor 40 -60 das (tiempo de retencin). Recientes desarrollos han llevado al uso de digestores tubulares fabricados en polietileno los cuales han resultado en disminucin de costos y eficiencias considerables. Estas unidades, las cuales varan en tamao de 100 a 400 m en volumen, son fciles de transportar, sencillas de instalar y baratas de construir.(ver figura 5). En Vietnam y las Filipinas, los biodigestores plsticos(de bolsa flexible) estn siendo usados en combinacin con la produccin de animales en espacio confinado. En Filipinas el consejo de la industria de animales esta implementando un programa usando estos sistemas para abatir el riesgo dado por la cra de ganado, 99 unidades han sido instaladas en el marco de un proyecto de demostracin (Moog et al, 1997). Esta tecnologa esta basada en el modelo desarrollado en Colombia (Botero y Preston, 1986) y modificado por experiencias en Vietnam(Bui Xuan An et al 1995). En septiembre de 1998 ms de 7000 sistemas han sido instalados en Vietnam, pagados por granjeros (Rodriguez et al ). En Colombia los costos aproximados para la instalacin de un biodigestor plstico de 10 m3 es de US$275 estos costos incluyen excavacin, materiales, mano de obra y asistencia tcnica.



Figura 4 Digestor tubular de polietileno

3.3 Almacenamiento del Efluente Los productos de la digestin anaerobia son el biogs y el efluente lquido. El efluente es una solucin orgnica estabilizada que tiene valor como fertilizante y por ello puede ser utilizado en irrigacin de pastos y cultivos. Una evaluacin de la presencia de organismos patgenos es recomendable para disminuir los riesgos a la salud pblica en el momento de la aplicacin. El efluente del biodigestor tambin puede ser aprovechado en la generacin de biomasa que puede servir de alimento potencial de ganado. Esto se logra combinando el sistema de tratamiento del biodigestor con lagunas ducweed(lenteja de agua). La lenteja de agua es una macrofita con un alto contenido de protena, una tasa elevada de crecimiento y con capacidad de remover nutrientes de las aguas residuales( N y P). Estas caractersticas la potencializan para la recuperacin de biomasa. Dependiendo del tamao de la instalacin y de la cantidad de efluente obtenido se requiere proveer en el sistema un sitio para su almacenamiento esto con el propsito de usarlo o comercializarlo posteriormente.



3.4 Manejo del Gas El biogs debe removerse del biodigestor y transportarse hacia el sitio donde se hace su aprovechamiento. Un sistema de manejo del biogs incluye: Tuberas, bombas o sopladores de gas; medidor de flujo de gas; regulador de presin, drenajes de condensado y sistema de remocin de cido sulfhdrico. El biogs debe ser manejado como cualquier otro gas combustible. Mezclas de biogs con aire en una relacin de 1:20 forman un gas detonante altamente explosivo. Se debe tener cuidado con tuberas de gas en recintos cerrados que tengan fugas. Las tuberas de gas pueden estar hechas de acero, cobre, caucho o plstico. Se debe tener presente que las mangueras de caucho se vuelven rpidamente porosas y permeables con los rayos solares. Mientras ms larga sea la tubera de gas mayor ser la cada de presin presentndose la necesidad de adaptar a la lnea un soplador. La tubera de gas debe estar provista de un sistema que permita eliminar el agua de condensacin ya que generalmente el biogs esta saturado con agua, diversos sistemas de este tipo se presentan en la figura (fig 5).

Entrada biogs

Entrada Biogs

Agua Condensada

Tubo en U

Figura 5 eliminacin de agua de condensacin en la tubera de biogs. a) Se parador de agua con vlvula de drenaje b) Trmpa de agua de tubo en U

El cido sulfhdrico generado en la digestin anaerobia al mezclarse con agua condensada forma cidos corrosivos por lo que deben tomarse precauciones ya que equipos como los refrigeradores y artefactos para agua caliente son sensibles a estos cidos. Una solucin que eleva los costos del sistema es considerar que la cmara de combustin y los quemadores deben estar hechos de acero colado, de acero especial o esmalte. Con ayuda de un filtro a base de xido de hierro se puede purificar el biogs, eliminando el azufre (FeO + H2 S FeS H2 O; 2FeS + O2 FeO + 2S). En el caso de grandes instalaciones de generacin de biogs los costos de operacin y mantenimiento de esta alternativa son elevados, por lo que no es recomendable su aplicacin. El sistema ms sencillo y comn para remover el H2 S es el de reducir este compuesto pasando el biogs por una trampa de limadura de Hierro o una esponjilla de brillo convencional.



Una alternativa a la remocin del cido sulfhdrico es la de usar los denominados Biofiltros o sistemas de tratamiento biolgico donde previa inyeccin de una cantidad especfica de aire en el depsito de almacenamiento de gas la mezcla resultante se alimenta a un bioreactor consistente de un lecho o material de soporte donde el H2 S es oxidado biolgicamente por bacterias. 3.5 Usos del biogs El biogs obtenido en los digestores contiene de 60 a 80% de Metano y su poder calorfico es de aproximadamente 6 kWh/m (800 BTU/pie3 ), lo que permite emplearlo con propsitos de generacin de energa; en iluminacin y medio de calentamiento para coccin de alimentos; como combustible para una caldera; para calentar un espacio o en equipos de refrigeracin. El poder calorfico aprovechable depende del rendimiento de los quemadores o de los equipos que funcionan a base del biogs. Estufas de biogs Las estufas que emplean biogs deben ser de fcil y simple operacin, flexibles en cuanto a tamao, fciles de limpiar y reparar, de bajos costos y alta eficiencia en el uso del combustible. En la mayora de las viviendas se cocina en dos fogones, por ello se da preferencia a quemadores de dos llamas. Los quemadores deben ser graduados al principio y a continuacin deben ser fijados, as se mantiene un alto rendimiento. El rendimiento es bueno ,si p.ej. un litro de agua hierve rpidamente(entre 8-12 minutos). Este proceso es ms largo si el quemador no est bien regulado, en tal caso, el rendimiento es bajo. El suministro de aire influye considerablemente sobre el rendimiento. Una presin de gas de 5 hasta 20 centmetros de columna de agua es la ms apropiada para cocinar. Alumbrado En pueblos no conectados a una red elctrica, la iluminacin es una necesidad bsica y un smbolo de status". Bajo esta situacin el uso de lmparas de biogs se hace adecuado para este tipo de comunidades. La luz brillante reflejada por las lmparas de biogs se debe al intenso calor que induce la luminosidad de metales especiales como son el Torio, Cerio y Lantano a temperaturas de 1000-2000 oC. Alrededor de 400 -500 lumen los flujos deluz alcanzados son equiparables con los obtenidos con lmparas de bulbo de 25-75 W. Un buen funcionamiento de una lmpara de biogs depende de la calibracin ptima de llama y del cuerpo incandescente, que debe ser rodeado por la llama con el mnimo consumo de gas. Las lmparas a biogs poseen un bajo rendimiento, por eso se calientan extremadamente. Si se cuelgan muy cerca del techo, existe peligro de incendio, ya que las camisas incandescentes no duran mucho. Por eso , en muchos casos, las lmparas de biogs no pueden ser utilizadas de manera eficaz. Las lmparas necesitan unos 10 cm. de columna de agua de presin.



Refrigeradores Las mquinas de refrigeracin tipo absorcin, operados con amoniaco y agua, el termosifn de circulacin automtica son equipos tpicos que pueden funcionar con biogs. La variacin diaria en la composicin y presin del biogs afecta el funcionamiento de los refrigeradores. An en plantas con campana flotante la presin del gas vara mucho segn la cantidad de gas almacenado. Por eso se requieren boquillas de inyeccin especiales y resistentes a la incandescencia, sobre todo, si el refrigerador posee un regulador con termostato y la llama enciende solo cuando es necesario. En cada arranque existe el peligro de que la llama sea interrumpida, entonces fluye el gas sin ser quemado, por eso , la alimentacin del biogs debe ser interrumpida automticamente si la llama se apaga. Al utilizare biogs en refrigeradores se debe consultar en todo caso a un experto en aparatos a gas. Motores Que Usan biogs Como Combustible Los motores con ignicin por chispa pueden funcionar solamente con biogs mientras que los motores diesel requieren algunas modificaciones para permitirles que funcionen principalmente con biogs suplementado con combustible Diesel. Esto es una operacin de combustible dual con hasta el 60% del requerimiento de combustible Diesel reemplazado por biogs. La experiencia demuestra que no es prctico reemplazar una mayor proporcin del requerimiento de Diesel, debido a las limitaciones operacionales de los motores Diesel. La temperatura de la cmara de combustin del motor es mayor (aproximadamente 700 C) al final de la carrera de compresin, pero esto es menor que la temperatura a la cual la mezcla biogs/aire hace ignicin espontneamente. De esta forma, siempre se requiere inyeccin de un pequeo suplemento de combustible Diesel para asegurar la ignicin fcil de la mezcla de biogs/aire. La mayora de los motores Diesel pueden ser modificados para su operacin con combustible dual. En muchos casos, el arreglo ms sencillo es el de conectar el tubo del suministro de biogs directamente al tubo de admisin de aire de motor, despus del filtro. Para asegurar una operacin satisfactoria con combustible dual, el cido sulfhdrico del biogs debe ser removido por purificacin. La potencia pico de salida de un motor Diesel modificado que funciona con biogs es del 25 al 35 % menor que cuando se usa combustible Diesel exclusivamente. En principio, los motores de gasolina tambin pueden funcionar con biogs, usando un poco de gasolina para arrancar. Se puede utilizar un carburador estndar para alimentar el biogs, pero los carburadores diseados exclusivamente para gas generalmente darn mejores resultados. Para la utilizacin del gas en motores no es necesario filtrar el biogs. La presin del gas puede ser baja porque los motores succionan el gas. 4. BALANCEANDO LA DEMANDA DE ENERGIA CON LA PRODUCCIN DE BIOGAS



La tasa de produccin de biogs depende del material de biomasa y el tipo de planta usados. La tabla 5 da una indicacin aproximada de la tasa de produccin para varios tipos de desechos animales. En trminos generales, se puede estimar la tasa de produccin de gas entre 10 y 30 % del volumen del digestor por da, dependiendo del material de alimento, tipo de digestor, temperatura ambiente, y otras condiciones de operacin. Tabla 5 Tasas de Produccin de biogs Tipo De Desecho o estircol Bufalo Vaca Ceb Ternero Cerdo Gallinas Oveja o cabra Usuario de Letrina Cantidad Disponible (Kg / Da ) 10-15 8-10 25 Tasa De Produccin De biogs ( M3 / Da ) 0.50-0.75 0.25-0.40 0.15-0.25 .05-0.1 0.02-0.04 0.02-0.04 0.02-0.03

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Todas las proyecciones de produccin de biogs deben comenzar con una estimacin de la biomasa disponible y los requerimientos de energa que se desean cubrir, esto permitir establecer preliminarmente si adelantar la implementacin de la tecnologa de biogs es factible o no. En el caso de una planta de tamao familiar, proyectada inicialmente como una fuente de energa, la implementacin debe recomendarse, solo si la planta cubre la demanda de energa proyectada. En cualquier situacin lo que se pretende con la implementacin del sistema es que la produccin de energa por biogs (P) debe ser mayor que la demanda de energa(D). Esta condicin fundamental limita la aplicacin de la tecnologa en sitios donde la disponibilidad de biomasa es escasa ( pocas cabezas de animales por ejemplo). En el caso de un balance negativo, entre la produccin y la demanda el planificador debe chequear ambos aspectos produccin y demanda con el propsito de buscar un equilibrio entre ellos. Los siguientes criterios pueden emplearse con tal fin: Demanda de energa Disminuir los tiempos de uso del biogs, ejemplo, disminuir el tiempo de encendido de lmparas. Omitir ciertas aplicaciones, ejemplo, calentamiento radiante, lmparas secundarias. Reduccin a un nivel de suministro de energa parcial que podra probablemente hacer la operacin de una planta de biogs ms valiosa.

El alcance de estas consideraciones busca reducir la demanda de energa, pero nicamente a tal extensin que esto no disminuya el grado de motivacin por usar la tecnologa del biogs. Suministro de energa produccin de biogs (P) Examine/ calcule las siguientes opciones/factores



El grado en el cual el volumen de biomasa puede ser aprovechado completamente (mejores mtodos de recoleccin, uso de estircol de otros inventarios de ganado, incluir residuos agrcolas, residuos de alcantarillas, etc.), cualquier forma de biomasa que pudiera incrementar la labor necesaria debe evitarse. El grado en que se puede incrementar el tiempo de retencin, por ejemplo un gran volumen de digestor puede incrementar la produccin de biogs, por ejemplo el biogs producido de estircol de ganado vacuno puede ser incrementado de 200l/KgSV para un perodo de tiempo de retencin de 40 das a valores tan grandes como de 320 l/KgSV para un RT de 80 100 das. El grado en el que la temperatura de digestin puede incrementarse modificando la estructura.

El alcance de tales medidas es determinar el mximo nivel de produccin de biogs que se puede alcanzar para una cantidad razonable de trabajo y un aceptable costo de inversin. La conclusin final a la que se puede llegar una vez revisadas estas posibilidades es: Si la produccin de biogs an es inferior a la demanda de biogs (P

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