Análisis de la factibilidad de un proyecto de un microgeneración utilizando biogás de una granja...

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA COMUNIDAD EDUCATIVA AL SERVICIO DEL PUEBLO

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERIA DE SISTEMAS, ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

1

INDICE DE CONTENIDOS

LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................... 6

LISTA DE TABLAS ............................................................................................................. 7

LISTA DE ANEXOS ............................................................................................................ 8

RESUMEN ............................................................................................................................ 9

ABSTRACT ........................................................................................................................ 10

1 Objetivo general .................................................................................................. 11

1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 11

1.2 ALCANCE ............................................................................................................ 11

1.3 JUSTIFICACIÓN ................................................................................................. 11

2 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ..................................................................... 11

2.1 CONCEPTOS DE BIOGÁS ................................................................................. 11

2.2 COMPOSICIÓN DE BIOGÁS ............................................................................. 12

2.3 PRIMEROS USOS DEL BIOGÁS ....................................................................... 12

2.4 CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS. ................................................................ 13

2.5 RENDIMIENTOS DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS ......................................... 13

2.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS EN EMPLEO BIOGÁS .................................. 14

2.7 CONCLUSIONES ................................................................................................ 15

3 Estado del arte ..................................................................................................... 16

3.1 ENFOQUE NACIONAL DEL ECUADOR SOBRE LA PRODUCCION DE

BIOGAS .............................................................................................................................. 16

3.2 EXPERIENCIA EM EL ECUADOR EM LA PRODUCCION DE BIOGAS .... 16

3.2.1 ESTUDIO DE MERCADO ................................................................................ 16

3.3 ENFOQUE FAVORABLE PARA LOS PROYECTOS DE BIOGÁS ................ 17

3.4 EVOLUCIÓN DE COSTOS POR LA UTILIZACIÓN DE BIOGÁS

PROVENIENTE DE UNA FUENTE DE SUSTANCIAS ORGÁNICAS DE

DESPERDICIO. .................................................................................................................. 17

4 CONDICIONES DE DISEÑO Y SELECCIÓN ................................................. 18

4.1 REQUERIMIENTOS ........................................................................................... 18



2

4.2 CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE RESIDUOS ORGÁNICOS ...................... 18

4.2.1 ESTIÉRCOL ....................................................................................................... 19

4.2.2 ORÍN .................................................................................................................... 19

4.2.3 MATERIA PRIMA PARA CARGA ................................................................. 19

4.2.4 SÓLIDOS TOTALES ......................................................................................... 19

4.2.5 SÓLIDOS TOTALES ......................................................................................... 19

4.2.6 MASA DE AGUA PARA MEZCLA ................................................................. 20

4.2.7 CARGA ................................................................................................................ 20

4.3 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETENCIÓN ..................................................... 20

4.3.1 Temperado Semihúmedo. .................................................................................. 20

4.4 VOLUMEN DEL DIGESTOR ............................................................................. 21

4.5 CÁLCULO DE LA POSIBLE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS ............................ 21

4.6 RIESGOS EN LA OPERACIÓN ......................................................................... 21

5 Generadores a Biogás .......................................................................................... 22

6 RECOMENDACIONES ..................................................................................... 23

7 Bibliografía .......................................................................................................... 24



6

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Nombre de la figura 1 …….……….…………………………………………………………………………. 22pág

Figura 1. Nombre de la figura 1 …….……….…………………………………………………………………………. 25pág



7

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Nombre de la Tabla 1 …….……….………………………………………………………………………….…18pág

Tabla 1. Nombre de la Tabla 1 …….……….………………………………………………………………………….…23pág



8

LISTA DE ANEXOS

ANEXO A. Diagrama de la construcción……………………………………….……….………………………...25pág.

ANEXO B. Caculos de posible biogás que se puede obtener…….……….……………………………..26pág.

ANEXO C. Caculos de posible biogás que se puede obtener…….……….……………………………..27pág.

ANEXO D. Caculos de posible biogás que se puede obtener…….……….……………………………..28pág.



9

RESUMEN

En la siguiente investigación analiza la factibilidad para la implementación de micro

biodigestores en la parroquia del cantón Guacaleo de la parroquia de Jadan para la

generación de electricidad en las granjas pequeñas así como para la utilización de para la

calefacción. A su vez analizar cuanto de gas podría generar un galpón de 1800 pollos.

Para esta investigación se analiza si sostenible de la utilización del biogás proveniente de

los desechos de estiércol de los galpones, si la inversión de los biodigestores que son

amigables con el medio ambiente porque estos captura el metano y otros gases de efecto

invernadero el gas es filtrado y este se puede utilizar para la generación de electricidad con

los generadores de biogás que existen en el mercado actual.

Palabras clave: Investigación sobre la generación eléctrica atreves de biomas



10

ABSTRACT

The following study examines the feasibility of implementing micro biodigesters in the

parish of the canton Guacaleo Parish Jadan for electricity generation in small farms and for

using for heating. In turn analyze how much gas could generate a shed 1,800 chickens.

For this research examines whether sustainable utilization of biogas from waste manure

sheds, if the investment of biodigesters that are friendly to the environment because they

capture methane and other greenhouse gases gas is filtered and this can be used for

electricity generation with biogas generators that exist in the market today.

Keywords: Research on electricity generation dare biome



11

1 OBJETIVO GENERAL

La siguiente investigación del análisis de factibilidad de un proyecto de micro generación

utilizando biogás en una Granja avícola es analizar la rentabilidad del proyecto.

1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar la generación de electricidad a través del Biogás

Aprovechamiento del biogás que genere el estiércol de los pollos, para la utilizar el biogás para

la se puede generar electricidad.

Disminuir los costos operativos para que sea sostenible el proceso de Crianza.

Desde estudio que se realizará ver las la problemáticas y compartir la experiencia de este

análisis de este proyecto para que los productores de granjas tengan conocimiento de que se

puede producir de manera sostenible.

1.2 ALCANCE

El Análisis de la Factibilidad del Proyecto tomando en cuenta los siguientes aspectos:

El análisis se realizara para un galpón de 1800 pollos.

Tiempo que tomar la siguiente investigación es de unos 5 meses.

La siguiente investigación que se llevara a cabo estará situado en la parroquia de Jadan la cual

pertenece al cantón de guacaleo.

Desarrollo Metodológico para el análisis de la viabilidad de un proyecto de micro generación

de electricidad.

1.3 JUSTIFICACIÓN

El proyecto del análisis de un micro generación en una granja avícola se da por la necesidad de dar

conocer que se puede de generar electricidad con los desechos orgánicos de la granja.

A si como para dar conocer que se puede genera biogás atreves de los desechos orgánicos y este

biogás se puede utilizar también para calefacción de la granja.

2 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

2.1 CONCEPTOS DE BIOGÁS

Se produce por la descomposición anaeróbica de los RSU dispuestos.

La cantidad y composición dependen de las características de los residuos sólidos.

El aumento en la cantidad de materia orgánica equivale a un aumento en la generación

de biogás.

La producción de biogás se acaba cuando se termina la descomposición.



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2.2 COMPOSICIÓN DE BIOGÁS

Metano (CH4) – 50% a 60%

Dióxido de Carbono (CO2) – 40% a 50%

Compuestos Orgánicos No- Metálicos (NMOCs)– Trazas

Poder Calorífico – 4166 kcal/Nm³

Contenido de Humedad – Saturado

METANO (CH4)

Incoloro

Inodoro e Insípido

Más ligero que el aire

Relativamente insoluble en agua ƒ

Altamente explosivo

– Límite Inferior de Explosividad = 5% en el aire.

– Limite Superior de Explosividad = 15% en el aire.

2.3 PRIMEROS USOS DEL BIOGÁS

Los primero indicios de la utilización de biogás data antes del XX cuando era quemando para

dar iluminación en Inglaterra, sin embargo con la explotación del petróleo crudo y sus derivados

a gran escala, a partir de los años 1930 el uso del biogás se dejó a un lado por mucho tiempo.

Debido a la crisis de los 1970 el uso del gas se intensifico y hoy en día representa una forma de

sustentabilidad para campesinos y ganaderos en muchas partes del mundo, principalmente en

china, india, EEUU., Holanda, Gran Bretaña, Suiza, Italia, Filipinas y Alemania.

El biogás es un producto proveniente de ciertos fenómenos naturales que pueden darse sin la

intervención del hombre. La principal característica para que este gas se produzca es que de be

estar en ausencia de oxígeno. El hombre de biogás, se deriva principalmente por que proviene

de la biodegradación de materia orgánica a través de procesos anaerobios, este sistema se lleva

a cabo por la interacción de los microorganismos en el interior de la materia orgánica.

Este biogás está compuesto principalmente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2) y por

otros gases en menor proporción, Este gas posee un poder calorífico suficiente como para

sustituir otro combustible. El biogás puede emplearse en la generación de energía eléctrica,

calefacción, cocción de alimentos, evaporación de agua, hornos, estufas secadores, calderas y

otros sistemas de combustión.

Otro beneficio de la biodegradación de materia orgánica es que el darse a través de fenómenos

controlados y medios dispositivos puede, no solo, generarse biogás como para sustituir otros

combustibles fósiles sino que además, se logra una bioremediación natural al ambiente de

manera acelerada. La biogeneración produce un residuo orgánico prácticamente inerte, el cual

posee características similares a los fertilizantes de origen químico, sin embargo, el

biofertilizante obtenido es de cero costos si se considera que es un subproducto.

Con un poder calórico que va entre 18,000kJ/kg a 25,000kJ/kg, en algunos casos y dependiendo

el origen de la materia orgánica, este valor puede, aproximarse a los 30,000kJ/kg. Sin embargo,

Los sistemas de filtrado y eliminación del CO2 hacen que el poder calórico aumente y se llegue

a tener un gas con alto poder calórico similar al del gas natural.



13

2.4 CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS.

El biogás presente algunas características que deben ser tomadas muy en cuenta cuando se

presenta sustituir este energético por uno convencional, ya que sus propiedades lo hacen

exclusivo en su uso, y deben de tomarse en cuenta las modificaciones a los quemadores y/o

motores donde se lleva a cabo la combustión, salvo las micro turbinas las cuales están diseñadas

para trabajar con biogás.

En cuanto a la sustitución se refiere, se debe tomar en cuenta también, que el biogás es un gas

equivalente y solo se puede sustituir comparativa mente con el energético a remplazar, por lo

que el biogás no tiene un costo de extracción, transporte y distribución que pueda

comercializarlo (hasta el momento). Este costo económico como energético que pueda

comercializarlo (hasta el momento). Este costo tanto económico como energético que tomara el

biogás de vera de provenir de un es que mide equivalencias, como se muestra en la siguiente

tabla.

Tabla 1 Equivalencias del Biogás a hacia otros energéticos

2.5 RENDIMIENTOS DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS

En cuanto a la producción de biogás, se debe tomar en cuenta que la producción depende de

variables tales como:

Temperatura ambiente

Temperatura interna del biodigestor

Altura del lugar

Material de alimentación (sustancia orgánica)

Relación de solido/liquido

Acidez

Tóxico

Agitación

Delas cuales solo dos de ella se consideran fáciles de controlar, tales como, la temperatura

interna del biodigestor y la relación de solido/liquido. Por otra parte, las demás variables

difícilmente se pueden cambiar, por lo que se toman como constantes en la evolución de un



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sistema de generación de biogás y es el diseño de la planta el que adaptar a las variables de su

entorno.

Por tal razón ninguna planta de biogás se puede construirse de la misma manera aunque así

fuera, los rendimientos e la producción de biogás no pueden ser el mismo para diferentes

condiciones.

La variable que hasta el momento se considera la más importante es la temperatura interna del

biodigestor, ya que esta define la cantidad de biogás producido y el tiempo de retención de la

materia orgánica dentro del biodigestor (ver Tabla 12). Lo tiempo de referencia puede variar 10

días y 70 días, habiendo con esto que algunos biodigestores pequeños obtenga las mismas

eficiencias que biodigestores más grades para la misma cantidad de solidos orgánicos

depositados diariamente.

La producción del biogás hasta el momento se ha llevado a cabo mediante residuos orgánicos

urbanos así como excretas de animales principalmente de granjas y casas, tales como:

Vacuno

Porcino

Conejos

Pollos

Entre otros

Sin embargo, existen pocos estudios donde se involucren la generación de biogás a través de

excretas de origen humano. A pesar de ello la generación de biogás de esta forma permitiría

disminuir los contaminantes vertidos a los afluentes locales, así como los olores producidos por

la descomposición en las tuberías del drenaje.

La generación de biogás a atravesó excretas humanas disminuiría al mismo tiempo los consumo

de gas natural o gas LP en zona habitaciones u hoteles. Por lo que no se descarga su aplicación

más extensa en un futuro.

El biogás se obtiene atreves de un proceso de digestión anaeróbica la cual se considera la forma

más sencilla y segura de dar tratamiento natural que forma parte del ciclo biológico, por lo que

los residuos se consideran no contaminante.

2.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS EN EMPLEO BIOGÁS

Los desechos orgánicos generan biogás a diferentes velocidades, esto debido a su concentración

de sus componentes: La generación de biogás pueden estimar de dos maneras generalmente:

1. Cuando los desechos orgánicos se encuentran en recipientes y no recipientes y no

fluyen, es decir, los desechos se mantienen estáticos hasta agotar el total de la

producción de biogás.

2. Cuando los desechos orgánicos fluyen en un circuito abierto, donde los desechos no se

mantienen estáticos. La generación de biogás obtenida es cuando los desechos llegan a

su máxima producción y empieza a decaer. Otra característica de este punto es, que el



15

flujo de los desechos es continuo y que solo está en el biodigestor un periódico de

acuerdo al contenido de los desechos orgánicos.

Debido a que el tiempo de residencia de los desechos orgánicos se define de acuerdo a las

características e inclemencias del lugar se debe tener un conocimiento previo de las capacidades

de generación tomando en cuenta no solo los tiempos de residencia, sino también otros factores

como ya se ha mencionado.

La ventaja de obtener gas útil de esta manera es disminuir los índices de contaminación a la

atmosfera además de disminuir la contaminación de los afluentes enviados a los canales y ríos

locales. Así como también aprovechar un energético que se está despreciado.

Loa beneficios finales de utilizar estas fuentes de combustibles son varios y diversos entre sí

como bien muestran a continuación,

Disminución de cantidad de contaminante a la atmosfera.

Diminución de la concentración de contaminante en los ríos y canales locales.

Disminución de contaminación en los mantos freáticos.

Autosuficiente en el consumo de energía eléctrica.

Autosuficiente en el proyecto en el consumo de energía eléctrica.

Autosuficiencia en el consumo de calor alta rentabilidad en el proyecto.

Biofertilizante de alto nivel nutrimental para los cultivos.

Independencia de los mercados de fertilizantes de origen químico.

Venta de biofertilizante.

Beneficios por el mercado de bono de carbono a través de los Mecanismos de

Desarrollo Limpio (MDL).

Tiempo de recuperación de la inversión no mayor de a 3 años en la mayoría de los

casos.

Tasa interna de retorno muy atractiva para los inversionistas

Algunas desventajas que se pueden presentar a esta tecnología, se encuentran las siguientes;

Modificaciones estructurales in situ.

Disponibilidad de espacio suficiente.

Falta de educación y resistencia a la tecnología propuesta.

Falta de educación y resistencia a la tecnología propuesta.

Falta de leyes y/o reglamentos a nivel nacional o municipal para la introduciendo de

esta tecnologías.

Desconocimiento general de esta tecnología.

Falta de organización encargados a difundir, apoyar y llevar a cabo empresas de soporte

técnico.

Alto costo inicial.

2.7 CONCLUSIONES

El biogás se puede obtener a partir de los desechos orgánicos de la combinación del agua este a

su vez se pudre produciendo el biogás y este a su vez se produce el biofertilizante que se puede

utilizar en los capos de agricultura para la siembra de pastos como de productos agrícolas.



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3 ESTADO DEL ARTE

3.1 ENFOQUE NACIONAL DEL ECUADOR SOBRE LA PRODUCCION DE

BIOGAS

En el artículo 414 de la constitucional de la república Ecuador “el Estado promoverá la

eficiencia energética el desarrollo y uso de prácticas y tecnologías ambientales limpias y sanas

así como las energías renovables diversificadas, bajo impacto ambiental y que no tengan riesgo

como la soberanía alimentaria, el equilibrio ecológico de los ecosistemas ni el derecho el agua”

Finalmente el artículo 414 dispone que “el Estado adoptará medidas adecuadas y transversales

para la mitigación del cambio climático, mediante la limitación de la emisiones de gases de

efecto invernadero, de la deforestación y de la contaminación atmosférica; tomará medidas para

la conservación de los bosques y la vegetación, y protegerá a la población en riesgo.”

3.2 EXPERIENCIA EM EL ECUADOR EM LA PRODUCCION DE BIOGAS

En Ecuador se maneja el concepto de biodigestores hace algunos años. Pero los proyectos que

han tomado en cuenta éstos sistemas solo llegan a un nivel artesanal. No se ha explotada las

ventajas de la biodigestor (biogás y bioabono) a gran escala y por eso la tecnología que se

dispone en el medio es incipiente. Si bien algunas empresas agroindustrial se han comenzado

con proyectos de biodigestores grandes (5000 – 11000 m3) su meta no es la producción de

energía a partir de biogás, sino más bien un manejo ambiental correcto de sus desechos

orgánicos. En otros países como China, India, Alemania y Suiza, los biodigestores llevan años

siendo una forma alterativa de obtención de energía y un mecanismo de desarrollo limpio. La

tecnología involucrada en estos sistemas ya está desarrollada y puede ser adaptada a nuestra

realidad sin mayores dificultades.

3.2.1 ESTUDIO DE MERCADO

El estudio permitió determinar la cantidad de materia prima disponible para operar

continuamente una planta de generación de energía eléctrica o térmica. Existe mucha biomasa

animal y vegetal en nuestro país, pero está diseminada geográficamente y el tamaño promedio

de las unidades productivas es pequeño. Sólo contadas empresas podrían desarrollar solas un

proyecto de este tipo. Sin embargo se comprobó que el potencial energético en lo que se refiere

a biomasa es significativa y con un manejo y recolección adecuado se podría convertir en una

nueva fuente de energía muy representativa en la matriz energética actual. Se eligieron dos

sitios, los cuales son los más propicios para la instalación de una empresa procesadora de

biomasa (E

PB): Santo Domingo y El Oro. En el Ecuador, salvo por contadas excepciones, no hay una

tradición, cultura y orientación de parte de los productores agrícolas, pecuarios o

agroindustriales, para el uso de los desechos resultantes de la producción de sus productos

principales.

Las excepciones encontradas son las siguientes:

Desechos de producción avícola: la gallinaza es destinada a la fabricación de abonos

orgánicos.

Desechos de producción de azúcar: el bagazo de caña, y últimamente la vinaza, son

destinados a fines energéticos ya sea por quema directa o por recuperación de biogás.

Desechos de producción maderera y de palma africana: los desechos son utilizados

como combustible para generación térmica (posteriormente eléctrica en el caso de las

palmicultoras según se conoce).



17

Desechos de cría de cerdos: en agroindustrias de gran tamaño, se ha iniciado la

instalación de piscinas de descomposición anaeróbica, cuyo objetivo primario es el

manejo ambiental de tales desechos.

La leña y el carbón, son combustibles tradicionales de generación térmica de baja

intensidad.

3.3 ENFOQUE FAVORABLE PARA LOS PROYECTOS DE BIOGÁS

Dado que en nuestro país en vías de desarrollo el cual cuenta con un alto potencial en proyectos

de transformación de biomasa de acuerdo a su industria, que podría verse beneficiado por el

mercado de certificaciones de bonos de carbono antes de 2012, a atravesó de proyectos MDL

los siguientes grupos seria beneficiados:

Rellenos Sanitarios (Ciudades, Delegaciones, Municipios, Privados).

Tiraderos Municipales (Públicos o Privados).

De servicios (Hoteles hospitales, escuelas, mercados, restaurantes, entre otros).

Granjas (Puercos, Aves, Vacas lecheras, Borregos, Conejos, Ganado para de cría, etc).

3.4 EVOLUCIÓN DE COSTOS POR LA UTILIZACIÓN DE BIOGÁS

PROVENIENTE DE UNA FUENTE DE SUSTANCIAS ORGÁNICAS DE

DESPERDICIO.

Se cocedera que la evaluación de costos y la comparativa con el energético que el biogás

sustituya, es algo que aún no puede evaluarse de forma íntegra y total, ya que los beneficios de

sustituir un energético de origen fósil por uno de origen renovable no tiene manera de

cuantificarse debido a que los beneficios de sustentabilidad no pueden evaluarse con costo

tangibles. De igual manera, los costos de los biofertilizante obtenidos no pueden equiparse en

su totalidad con n los fertilizantes utilizado en las tierras de cultivo, mostrarían a futuro los

verdaderos valores reflejos en la producción de las tierras y la tierras y la calidad de los cultivos

obtenidos. De alguna manera, a los biofertilizante se les puede dar un valor aproximado ya que

se dice el biofertilizante brinda mejores características que los fertilizantes de origen químico.

Por otro lado, no se contabiliza un avaluación de situación de fuentes energéticas

convencionales por el biogás, ya que el biogás provienen de una fuente de sustancias orgánica

que de otra forma se descompondrían de manera natural, la cual es en sí misma un foco de

infección un fuente de malos olores y su de degradación es más tardad al aire libre Estos

Beneficios que presentan un biodigestor al digerir sustancias no se puede cuantificar, ya que se

desconoce cuántas y que tipo de enfermedades en las personas ocasionada por este focos de

infecciones. El mal olor, de la misma manera , no tiene un valor económico estipulado, siendo

que el efluente obtenido (biofertilizante) por un biodigestor es casi inodoro, libre de más de

80% de las sustancias patógenas, entre ellas hueva de moscas y otras forma de vida dañina para

el ser humano.

Por el análisis de factibilidad de un proyecto de sustitución por medio de biogás no es un

análisis total y sin embargo, los resultados, así como se obtenido sigue siendo más favorables

para una tecnología renovable de este tipo que seguir utilizando tecnologías convencionales.



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4 CONDICIONES DE DISEÑO Y SELECCIÓN

Esta sección presenta algunas condiciones que deben tenerse en cuenta para la selección

preliminar de un sistema de producción de biogás.

4.1 REQUERIMIENTOS

Los principales requerimientos para un buen diseño de estos sistemas incluyen:

a) El diseño debe ser simple tanto para la construcción como para la operación y

mantenimiento.

b) Materiales. Se deben utilizar materiales que estén disponibles localmente. Se debe

emplear un tipo de material resistente a la corrosión, con propiedades de aislamiento

efectivas.

c) Duración. La construcción de una planta de biogás requiere cierto grado de práctica.

Una planta de corta vida podría ser económicamente rentable pero puede no ser

reconstruida una vez su vida útil termine. Sería necesario construir plantas más

durables, pero esto puede aumentar los costos en la inversión.

d) Se deben implementar dispositivos de seguridad.

e) Utilizar el mínimo de equipo mecánico y eléctrico.

f) Implementar control ambiental en la disposición y uso del efluente.

g) Un sistema de producción de biogás ideal debe ser de bajo costo tanto como sea posible

(en términos del costo de producción por unidad de volumen de biogás).

Particularmente y dependiendo de la escala del sistema para el diseño se tendrá en cuenta

.

a) Recepción apropiada de residuos e instalaciones de carga.

b) Digestor, tanque de carga, dispositivos de mezcla, almacenamiento de biogás, tanque de

descarga y calderas para proveer calor al digestor (si se requiere).

c) Equipo de transporte que puede incluir tubería, válvulas, tea, descarga de calor, tubería

para remover el agua condensada

d) Utilización del biogás: Equipos de combustión y/o de generación eléctrica.

4.2 CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE RESIDUOS ORGÁNICOS

Con el potencial de residuos producidos por animal y su peso vivo promedio, puede estimarse la

cantidad de desechos orgánicos producidos diariamente en la finca y los requerimientos de

adición de agua para mezcla y homogenización. Cuando no es posible obtener datos exactos

sobre ésta en kg./día, puede estimarse utilizando la siguiente tabla.

Tabla 2: Valores y características del estiércol de algunos animales.



19

4.2.1 ESTIÉRCOL

Dónde:

E =Estiércol en kilogramos por día

NA =Número de animales por una especie (vacas, cerdos, caballos, humanos, etc.)

PVP = Peso vivo promedio por animal

PE = Producción de estiércol por animal por día en porcentaje de peso vivo.

4.2.2 ORÍN

Donde,

O = Orín día en kilogramos (se asume que 1 litro de orín pesa 1 kilogramo)

NA = Número de animales por una especie

PVP = Peso vivo promedio por animal

PO = Producción de orín por animal por día en porcentaje de peso vivo (se asume que 1 litro de

orín pesa 1 kilogramo).

4.2.3 MATERIA PRIMA PARA CARGA

Dónde:

MPC = Materia prima para carga en kilogramos por día.

E = Estiércol en kilogramos por día

O = Orín en kilogramos por día.

4.2.4 SÓLIDOS TOTALES

Dónde:

%ST = Porcentaje de sólidos totales contenidos en la materia prima para carga


%EST = Porcentaje de sólidos en el estiércol.

E = Estiércol en kilogramos por día.

4.2.5 SÓLIDOS TOTALES

Dónde:

ST = Cantidad de sólidos contenidos en la materia prima para carga, en kilogramos por día.

%ST = Porcentaje de sólidos en la carga o materia prima, el cual debe ser inferior al

10%.



20


4.2.6 MASA DE AGUA PARA MEZCLA

Solamente se calcula cuando el porcentaje de sólidos totales (%ST) es superior al

10%.

Dónde:

MH2O = Masa de agua para mezcla que disminuye hasta un 10% los sólidos orgánicos

contenidos en la materia prima, en kilogramos por día.

ST = Cantidad de sólidos orgánicos contenidos en la materia prima para carga, en kilogramos

por día.


4.2.7 CARGA

Dónde:

C = carga diaria para alimentar el digestor en kilogramos por día o litros por día (sea asume que

un litro pesa un kilogramo).


MH2O = Masa de agua para mezcla que disminuye hasta un 10% los sólidos orgánicos

contenidos en la materia prima, en kilogramos por día.

4.3 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETENCIÓN

El posible tamaño del digestor (volumen del digestor) es determinado por el tiempo de retención

(TR) y por la carga diaria. Se recomienda escoger el TR apropiado de acuerdo a la temperatura

promedio del sitio en el cual va a operar, utilizando la relación generada en la

Dónde:

TR= Tiempo de retención en días

Ln= Logaritmo natural

T°C= Temperatura promedio en grados centígrados del sitio donde se instalará el biodigestor.

4.3.1 Temperado Semihúmedo.

Forman parte de este clima los valles interandinos comprendidos entre los 1200 y 2500 m de

altura y ciudades como Ibarra, Paute, Gualaceo, Loja. Tiene escasa pluviosidad que no pasa de

los 1000 mm. La temperatura varía entre 15 y 20 ºC.



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4.4 VOLUMEN DEL DIGESTOR

Dónde:

Vd = Volumen del digestor, en litros

C = Carga diaria para alimentar el digestor en litros por día

TR = Tiempo de retención en días.

1,2 = Volumen adicional para el almacenamiento del biogás

4.5 CÁLCULO DE LA POSIBLE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS

Dónde:

PG = Gas producido en litros por día

MPC = Estiércol en kilogramos por día

SO = Porcentaje de materia orgánica del estiércol según la especie.

P = Producción aproximada de m3de gas/1 kg de masa orgánica seca total

4.6 RIESGOS EN LA OPERACIÓN

Una buena práctica requiere una planeación y manejo cuidadosos para asegurar que el beneficio

de los productos de la digestión anaerobia, incluyendo la producción sostenible de energía, sea

acorde con el manejo sensitivo y efectivo del sistema. Como en todo desarrollo industrial

agrícola o pequeño, la operación del esquema tendrá algún riesgo de impacto ambiental

negativo. Todos estos aspectos necesitarán ser direccionados con el fin de obtener permisos y

para que puedan ser realizados bajo las condiciones planeadas. Algunos de estos impactos, y por

lo tanto cualquier actividad de mitigación, pueden ser despreciables en esquemas pequeños. Sin

embargo, incluso los sistemas a mayor escala pueden compararse más fácilmente con otros

desarrollos agrícolas que con instalaciones industriales. En general, y especialmente en

esquemas a mayor escala, se necesita atención en los siguientes aspectos:

Emisiones al aire. Existe el potencial de emisiones de metano (gas de efecto

invernadero) a la atmósfera por fugas del sistema. Es importante asegurar la combustión

eficiente ya que el monóxido de carbono (por riesgos a la salud humana), los óxidos de

nitrógeno (precursor de la lluvia ácida) y los componentes orgánicos volátiles

(contaminantes tóxicos del aire) son liberados a niveles inaceptables sí el biogás no se

quema completamente.

Emisiones al suelo y cursos de agua. Los cursos de agua podrían ser afectados por

descargas, resultado de un almacenamiento deficiente de la materia prima, de un

inapropiado almacenamiento del efluente o derrames del efluente. Se requerirán

contenedores en el sitio. Si se presentan derrames accidentales o escapes que afecten los

cuerpos de agua, debe notificarse inmediatamente a la autoridad ambiental. Las medidas

de prevención de la contaminación de suelos deben tomarse en la etapa de planeación.

Trazas de amoniaco y de ácido sulfhídrico pueden surgir durante la producción del gas,

del almacenamiento de las materias primas y en los recipientes de mezcla o tanques

transportadores. La exposición a cualquiera de estos gases puede ocasionar

enfermedades o la muerte, y los niveles presentes en el biogás pueden variar amplia y



22

cíclicamente. El dióxido de carbono, el amoniaco y el ácido sulfhídrico son todos gases

tóxicos y están sujetos a regulaciones como sustancias peligrosas para la salud.

Las personas que trabajan con sistemas de biogás deben conocer el riesgo de exposición

a estos gases (y a otras sustancias peligrosas como patógenos), y tomar medidas para

controlar este riesgo.

Identificar los riesgos en el diseño del sistema, o en la etapa de construcción, que se

presenten durante la operación normal o durante el mantenimiento y reparación, hará

que la operación subsecuente de la planta sea más fácil.

5 GENERADORES A BIOGÁS

Figura. 1: Generadores de eléctricos con biogás



23

6 RECOMENDACIONES

Se determina que para obtener el biogás depende de la temperatura el lugar donde está ubicado

el biodigestor depende de tipo e desecho orgánico el tiempo de duración que este pudrición los

elementos.

Que para que el gas sea de buena utilidad se recomienda que se tenga por lo menos en el

biodigestor uno 22 días ya que en este tiempo se produce la mayor cantidad del biogás el gas es

de una calidad mejor.

Calculando los datos de acuerdo a las fórmulas que se investigó se da que si se podría obtener

una gran cantidad de biogás de las granjas por se tendría que analizar costo beneficio de los

biodigestores para determinar si el proyecto es viable de acuerdo al análisis costo beneficio.



24

7 BIBLIOGRAFÍA

(s.f.). Obtenido de

https://www.globalmethane.org/documents/events_land_20100817_conceptos_basic

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ANEXOS A

Figura 2: Diseño de un biodigestor.



26

ANEXOS B



27

ANEXO C



28

ANEXOS D

Análisis de la factibilidad de un proyecto de un microgeneración utilizando biogás de una granja...

Engineering

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