REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN

UNIDAD EDUCATIVA MAESTRO ORLANDO ENRIQUE RODRIGUEZ

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR PARA LA GENERACION DE GAS METANO (CH4) Y APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE

ELECTRICIDAD.

Autores:

Duarte Nelson C.I:25.801.453

Galué Roxibel C.I:24.952.547

Ovalles Miguel C.I:25.195.032

Tang Richely C.I:25.778.829

Uzcategui María C.I:25.407.309

Tutor de contenido: Lcdo. Alfonso vivas Tutor Metodológico: Msc. Tammy Rodríguez.

San Francisco, Mayo de 2012

II

INDICE GENERAL:

Veredicto........................................................................................................................III Dedicatoria......................................................................................................................IV

Agradecimiento................................................................................................................V

Resumen……………………………………………………………………………….…..…VI Introducción…………………………………………………………………..………….…...VII CAPITULO I. EL PROBLEMA…………………………………………………………….....1 Planteamiento del Problema.............................................................................................1 Formulación del problema………………………….……..……………..……….……...….1 Objetivos de la Investigación (Objetivo General, Objetivos Específicos)…………...…2 Justificación del Problema……………………………………………………………………2,3 Delimitación…………………………………………………….…………………………..…...3 CAPITULO II. MARCO TEORICO………………………..……..…….…………………..….4 Antecedentes de la Investigación………………………...…………………………….........4 Bases Teórica…………………………………………………………………………..……....5 Sistema de variables (Definición Conceptual, Definición Operacional)……………....6,7 Cuadro de Operacionalización De Variable……………………………………………….8 Hipótesis………………………………………………………………………………………..9 Términos básicos………………………………………………………………………….....9,10 CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO……………………………………………….11 Tipo de Investigación………………………………………………………………………....11 Diseño de Investigación………………………………………………………………...……11 Población……………………………………………………………………………………....12 Muestra…………………………………………………………...…………………...…….....12 Técnica e instrumento de recolección de datos……………………………………...…….12 Metodología experimental…………………………………………………………………12,15 CAPITULO IV. RESULTADOS DE LA INVESTIGACION………………………………...16 Resultados de la Investigación………………………………………….………..……...…...16 Conclusiones…………………………………………………………………………..……….17 Recomendaciones…………………………………………………………………………......18 Referencias bibliográficas………………………………………………………………..……19 Anexos………………………………………………………………………………………20,31

III

VEREDICTO

El jurado calificador nombrado por la Unidad Educativa “Maestro Orlando Enrique Rodríguez” aprueba el trabajo de grado titulado:

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR PARA GENERACION DE GAS METANO (CH4) Y APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE ELECTRICIDAD.

Requisitos para la aprobación de la asignatura Técnica de Investigación por los

alumnos:

Duarte Nelson Galue Roxibel Ovalles Miguel Tang Richely

Uzcategui Maria

El jurado emite el siguiente veredicto: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Los Cortijos ____ de ____ de 2012

IV

AGRADECIMIENTO

En primer lugar a Dios por habernos dado la vida e iluminado en la meta que nos

trazamos y permitirnos alcanzar con éxito nuestros propósitos.

A nuestros padres, hermanos y demás familiares, por haber estado con nosotros en

todo momento y quienes sin exigirnos nada, nos han proporcionado su tiempo y

conocimiento puesto que han sido de gran ayuda.

A nuestro tutor de contenido Alfonso Vivas, por ilustrarnos y dedicarnos su tiempo,

apoyo, conocimientos y las herramientas necesarias para la realización de este trabajo,

gracias a sus asesorías que fueron de gran ayuda.

A nuestros tutores metodológicos Tammy Rodriguez y Oswaldo Romero, por haber

estado allí para brindarnos sus conocimientos y paciencia en las diversas correcciones

de nuestro trabajo de investigación.

A la U. E: “Maestro Orlando E. Rodríguez” por brindarnos su apoyo.

A nuestros compañeros por haber estado allí con nosotros apoyándonos cuando

pensábamos que no podíamos seguir.

Y a todas aquellas personas que de alguna u otra forma colaboraron con la culminación

de esta meta.

V

DEDICATORIA

Inequívocamente este logro es dedicado a Dios, quien nos dio la vida, quien es

nuestro inspirador principal; por iluminarnos en el camino que debemos seguir, por

enseñarnos que con fe y paciencia se logra todo lo que uno se propone en esta vida. A

nuestros padres, los cuales nos han dado la vida y la educación, y han hecho de

nosotros personas de bien, comprensivas, respetables y cuidadosas al momento de

enfrentarnos a cualquier clase de retos. A nuestro eje de formación académica la U. E.

“Maestro Orlando E. Rodríguez”. A nuestros amigos de todos los días y finalmente a

nuestros compañeros de clases que estuvieron siempre apoyándonos.

Atentamente:

Duarte Nelson.

Galué Roxibel.

Ovalles Miguel.

Tang Richely.

Uzcategui María.

VI

Duarte Nelson Enrique, Galue Roxibel Paola, Ovalles Miguel Angel, Tang Richely

Andreina, Uzcategui María de los Ángeles. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN

BIODIGESTOR PARA GENERACION DE GAS METANO (CH4) Y

APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE ELECTRICIDAD. U.E. “Maestro

Orlando Enrique Rodríguez”. San Francisco 2012

RESUMEN

Se diseñó y construyó un biodigestor con residuos orgánicos (desperdicios,

excremento y desechos sólidos) utilizando un recipiente de polietileno de alta densidad

y simulando las condiciones de un relleno sanitario típico, en este contenedor se

sometió un aproximado de 50 kilogramos de desechos sólidos con el correspondiente

tratamiento con capa vegetal. De este proceso se verificó la producción con éxito de

gas metano, esta se verifico mediante la producción de una combustión con “llama”

característica color azul, de una presión medida en 5 atmósferas. Conjuntamente se

instaló un sistema de producción de electricidad utilizando una turbina diseñada

especialmente para el caso que produce electricidad estática y de corriente continua de

5 amperios los cuales utilizando madera y polietileno de media densidad; se evidencian

en el funcionamiento y operatividad de un motor de 4 amperios así como el de una

lámpara común.

Palabras claves: Biodigestor, gas metano, combustión.

VII

INTRODUCCIÓN

La producción mundial de energía constituye uno de los grandes retos de la

comunidad internacional, no solo porque comienzan a escasear los modos de

obtención, sino que también porque los que existente resultan ser muy

contaminantes e ineficientes a las realidades actuales. El gas metano, uno de los

componentes del gas natural, se ha ganado una posición dominante dentro de la

matriz energética mundial, porque sus características intrínsecas le permiten

pasar todas las pruebas que hoy en día debe tener una “energía óptima”.

La combustión del metano es la más limpia de todos los combustibles fósiles,

lo cual ayuda a mejorar la calidad del aire y del agua. En dicha combustión se

produce menor cantidad de emisión gases contaminantes, los cuales son

catalogados como Gases de Efecto Invernadero. Por otra parte, puede ser

utilizado para generar frío sin necesidad de emplear compuestos químicos como

los clorofluocarbonos destructores de la capa de ozono (Protocolo de Montreal).

Así mismo, es un excelente sustituto de la gasolina en motores de combustión

interna.

Además de lo descrito, este gas puede ser obtenido mediante al

descomposición de materia orgánica construyendo biodigestores que además de

cumplir la función generadora de gas, pueden ser utilizados para reducir las

enormes cantidades de desechos sólidos producidas en las grandes ciudades.

Aunado a esto tal como lo describe este trabajo, se pueden diseñar y construir

sistemas de producción eléctrica funcionales a gas, los cuales pueden ser

simples y de fácil mantenimiento. Esta y características más generales sobre el

proceso constituyen el contexto de la presente investigación.

1

CAPITULO I. EL PROBLEMA.

1.1 Planteamiento del problema.

En los últimos años es evidente la crisis energética y la acumulación descontrolada

de desechos sólidos. Más de 18.600 millones de kg en residuos orgánicos e

inorgánicos son desperdiciados en diferentes países, lo que significa que cada país

produce al menos 660.0000 kg de basura al año, más de 16.500 Kg al día.

En Venezuela esta realidad se manifiesta por simple indiferencia gubernamental

donde no se presentan soluciones factibles para disminuir o mejorar este problema; es

muy común, que las instituciones encargadas de recoger la basura del país, no

asumen bien su papel (recoger basura), puesto que no es sólo en Margarita, o zonas

turísticas e importantes sino también en todos los centros urbanos y rurales entre otras;

estén afectadas por el mencionado problema. En Maracaibo este lamentable hecho se

manifiesta de manera dramática. Igualmente desde hace dos años se ha verificado en

la región un racionamiento de energía eléctrica con consecuencias que incluye el daño

de algunos artefactos eléctricos y el desmejoramiento de la calidad de vida de las

personas.

Es por lo tanto una necesidad imperante evaluar alternativas que permitan la

generación de electricidad con residuos para contribuir su reducción y además sea

continua y no dependa directamente de combustibles fósiles (carbón y petróleo). En

cuanto a estos problemas se ha determinado realizar un generador de energía eléctrica

a partir de dichos desechos.

1.2 Formulación Del Problema

Una vez formulado el planteamiento del problema, se formula la siguiente

interrogante ¿Es posible realizar un biodigestor de desechos orgánicos que produzca

suficiente gas metano para producir electricidad?

2

1.3 Objetivos De La Investigación

Objetivo General:

Construir un biodigestor para producir gas metano (CH4) a partir del cual se produzca

una combustión suficiente para generar electricidad.

Objetivos Específicos:

1- Diseñar un biodigestor para producir gas metano (CH4) por descomposición

de materia orgánica.

2- Construir un generador de electricidad adecuado al biodigestor obtenido.

3- Verificar el voltaje producido por el generador desarrollado.

4- Evaluar la operatividad del generador mediante el uso de aparatos de bajo

voltaje.

1.4. Justificación De La Investigación

El presente trabajo tiene la virtud de que maneja dos importantes vertientes que

constituyen problemas en la actualidad, estos son la exagerada acumulación de

desechos responsable de numerosas enfermedades de la piel y de tipo respiratorio,

además de elevar los niveles de contaminación ambiental; y por otro lado la escasez

de fuentes energéticas, que en la actualidad afectan considerablemente al país

trayendo como consecuencia el daño de artefactos eléctricos, que viene a sumarse a

una disminución en la calidad de vida de los individuos; con este trabajo se pretende en

todo caso disminuir la acumulación de basura, mediante un sistema que a la vez trae el

beneficio de servir para generar energía eléctrica.

3

Por lo antes mencionado es preciso destacar que se trata de algo

completamente novedoso, es decir realizar un biodigestor que producirá gas y a su

vez se generara electricidad; lo cual sugiere que no se producen desechos en la

generación de electricidad al contrario se disminuye el volumen de los mismos. De

resultar la construcción de este sistema, constituirían un punto de partida para una

nueva generación de aparatos que produzcan electricidad. Esto con los

correspondientes aportes de tipo social generaran un ambiente más saludable y

limpio por disminución de desechos sólidos; con un significativo aporte tecnológico y

metodológico representado en el esquema funcional de la trasformación de basura a

gas natural aprovechable que puede ser realizado incluso a gran escala

considerando el enorme potencial de los rellenos sanitarios.

1.5 Delimitación

Esta investigación se realizara en la localidad de los cortijos Municipio San

Francisco Estado Zulia. Utilizando los desechos propios de la comunidad siguiendo

tres fases operativas:

1- Revisión de antecedentes.

Entre Octubre y Diciembre del 2011

2- Diseño experimental.

Entre Enero y Marzo del 2012

3-Verificación y Resultados.

Entre Abril y Mayo del 2012

4

CAPITULO II. MARCO TEÓRICO

2.1 Antecedentes de la Investigación

Los generadores eléctricos alimentados por combustión de biomasa son

relativamente nuevos, la revisión de fuentes indican que los más antiguos se registraron

en 1998 cuando H. Vogel y S.Kedrers publicaron en “sciencie” un artículo sobre la

conversión de biomasa en Watts de energía eléctrica; para esto utilizaron material de

excremento de ganado bovino sometido a presión y temperatura hasta la generación

de combustión con la respectiva conversión mediante bobinas de cobre. Desde

entonces innumerables grupos de trabajo han realizado investigaciones similares, entre

los cuales destacan:

R. Vals y H.vogel en Alemania 2001, desarrollaron un sistema dual de energía

eólica y biomasa de desechos orgánicos; la mayoría provenía de la energía eólica sin

embargo la combustión de biomasa mantenían un voltaje constante aun en ausencia de

vientos, esto hizo que en el 2002 el mismo equipo de trabajo construyeran el primer

generador eléctrico con biomasa usando como principal materia prima residuos de

alimentos y excrementos de animales de granja.

En Australia k.Smith y L Worked en 2003 diseñaron un sistema para aprovechar los

gases producidos en el relleno sanitario en Syneid con la finalidad de utilizarlos como

fuente energética alterna, este sistema en efecto producía electricidad pero era muy

inestable, hasta la fecha aún se hacen estudios para mejorar este sistema

Toscano Luis, de la Universidad central de Venezuela, 2009, realizo un trabajo

denominado “análisis de los parámetros y selección de hornos de combustión de

biomasa” en él se describía básicamente la selección de los materiales más

convenientes a ser utilizados como biomasa.

En la universidad del Zulia Maracaibo, Venezuela el licenciado en física Gonzáles

Alexander en el 2008 realizo un trabajo titulado reactores gaseosos de presión variable

para generación de energía eléctrica. En él explica de manera detallada de la variación

5

del voltaje en un generador eléctrico en función de la presión de gas suministrada. Esto

con la finalidad de evaluar el comportamiento de diferentes tipos de gases en

condiciones controladas.

2.2. Bases teóricas

2.2.1 Biodigestor

Según laurousse 2010 Un biodigestor es un contenedor cerrado, hermético e

impermeable (llamado reactor) dentro del cual se deposita el material orgánico a

fermentar (excrementos de animales y humanos, desechos vegetales-no se incluyen

cítricos ya que acidifican-, etcétera) en determinada dilución de agua para que a través

de la fermentación.

2.2.2 Biomasa:

Según (Lexus 2008, página 248) es la materia orgánica originada en un proceso

biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía según el

Diccionario de la Real Academia española (2010).

2.2.3. Generador eléctrico

Según (Larousse 2008, pag 258) un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de

mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos,

positivo y negativo) transformando la energía mecánica en eléctrica. Aunque la

corriente generada es alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente

continua.

2.2.4. Partes de un generador eléctrico

Según (Enciclopedia mecánica popular, capitulo 8 página 1025) En las centrales de

generación de energía eléctrica (nucleares, térmicas, hidráulicas...) la energía mecánica

que el generador transforma en energía eléctrica proviene del movimiento de una

turbina, accionada dependiendo del tipo de central por vapor de agua, aire, gas o agua.

En la figura 1 se ha representado esquemáticamente el sistema de generación de

energía eléctrica de una central hidráulica. En la parte inferior de la figura se observan

6

las palas de la turbina (accionada por agua) y las compuertas verticales que sirven para

regular el caudal de agua que entra a la turbina. En la parte superior está representado

el generador de energía eléctrica. Dicho generador consta de dos partes: El estátor,

que es la parte estática del generador. Actúa como inducido y el el rotor, que es la parte

móvil conectada al eje de la turbina. Es el que actúa como inductor. (ver figura 1)

Fig. 1. Partes del generador eléctrico.

2.2.5 Principio de generación de gas natural por descomposición de residuos

(Handbook de Química, 2008. Universidad de Pensilvania) La transformación de

energía calórica a energía eléctrica, está fundamentado en la primera ley de la

termodinámica. Tomando en consideración el carácter combustionante de los residuos

orgánicos, capaces de producir Metano (CH4), Etano (CH3-CH3) y Propano (CH3-CH2-

CH3) gases que fácilmente pueden ser utilizados para alimentar turbinas generadoras

de electricidad.

2.3. Sistema de Variables

Variable Dependiente: Generador eléctrico a base del gas metano.

Variable Independiente: Biodigestor de Materia orgánica.

7

2.3.1 Definición conceptual.

Variable dependiente

Generador eléctrico a base del gas metano :Según (Larousse 2009) Se define como

todo aparato capaz de producir electricidad mediante sistema de bovinas

acumuladoras de calor, que usa el gas metano ya que es el gas más liviano de los

hidrocarburos se forma por descomposición gradual de urea a alta presión que se da

por digestión de materia orgánica o acumulación de gases en el subsuelo.

Variable Independiente

Biodigestor de Materia orgánica: Según (Larousse 2009). Es un contenedor cerrado,

hermético e impermeable llamado (reactor) dentro del cual se deposita la materia

orgánica que se define como residuo orgánico que resulta de la descomposición de

material animal o vegetal.

2.3.2 Definición Operacional.

Variable dependiente

Generador eléctrico a base de gas metano: Es un sistema o aparato constituido por

varias turbinas de rotación continua que transforman el flujo discontinuo de la energía

calórica en corriente continua, es decir electricidad. El calor de esto se alimenta puede

ser por diversas fuentes: calórica, eólica, cinética o por combustión de material fósil o

biomasa, para medir el potencial eléctrico se utilizara un voltímetro. Y también la

composición de gas metano (CH4) que es el producto principal de la digestión de

materia orgánica, altamente inestable y de rápida combustión, puede ser usado como

generador de calor para construir múltiples sistemas que ameriten esta energía.

Variable Independiente

Biodigestor de Materia orgánica: por ser un contenedor cerrado herméticamente en el

cual se van a depositar desechos como (excremento y materiales solidos) con su

proceso espontáneo de descomposición va producir gas natural y amoniaco (NH3) los

cuales se acumulan, Razón por la cual pudiesen ser aprovechados para la generación

8

de electricidad y así el flujo de gas se determinara mediante un flujo de metro digital

acoplado a el sistema.

2.3.3 Cuadro de operacionalizacion de la variable

Objetivo General: Construir un biodigestor para producir gas metano (CH4)

a partir del cual se produzca una combustión suficiente para generar electricidad.

Fuente: Duarte, Galue, Ovalles, Tang, Uzcategui. (2012)

Objetivos

Específico

Variable Dimensiones

Indicadores

Diseñar y

construir un

biodigestor

para producir

gas metano

(CH4) por

descomposición

de materia

orgánica.

Dependiente:

Generador

eléctrico a

base de gas

metano.

Sistema de

generación de

gases

autosustentable

Combustión de

gas metano

Construir un

generador de

electricidad

adecuado al

biodigestor

obtenido.

Independiente:

Biodigestor de

Materia

orgánica

Aparato de

conversión de

energía

discontinua.

Flujo de

energía

continua,

medible con

voltímetro

Verificar el

voltaje

producido por

el generador

desarrollado.

Sistema

continúo de

energía

eléctrica.

Medición de

voltaje

continúo.

Evaluar la

operatividad del

generador

mediante el uso

de aparatos de

bajo voltaje.

Verificación de

electricidad

constante.

Funcionamiento

operativo del

generador.

9

2.4 Hipotesis.

Tomando en cuenta la capacidad de la materia orgánica en su proceso de

descomposición la producción de gas natural, se puede Considerar el aprovechamiento

de dichos compuestos, los cuales sometidos a alta presión pueden producir gas

metano (CH4) suficiente para producir electricidad. se asume que dicha potencia puede

ser utilizada para alimentar aparatos de bajo consumo.

2.5 Términos básicos

2.5.1 Bobinas: Según (Lexus 2008, página 287), es componente de un circuito

eléctrico formado por un alambre aislado que se arrolla en forma de hélice con paso

igual al diámetro del alambre.

2.5.2 Combustión: Según (química general, Boyd 2002), es una reacción química en la

cual generalmente se desprende una gran cantidad de calor y luz.

2.5.3 Electricidad: Según (Mecánica popular 2008), es el flujo por un conductor de lo

que se ha denominado electrones, una de las partes más pequeñas del átomo, que a

su vez forman la materia.

2.5.4 Metano: según (química general, Boyd 2005), es el hidrocarburo alcano más

sencillo, cuya fórmula química es CH4, resulta ser muy volátil y reactivo.

2.5.5 Propano: según (química general, Boyd 2005), es el primer hidrocarburo de

cadena con dos atamos de carbono, considerado el precursor de los alquenos,

alcoholes y derivados, muy ligero y formas parte del gas natural.

2.5.6 Residuo orgánico: Según (Lexus 2010), es todo desecho de origen biológico,

que alguna vez estuvo vivo o fue parte de un ser vivo, por ejemplo: hojas, ramas,

cáscaras y residuos de la fabricación de alimentos en el hogar

10

2.5.7 Turbina: Según (Enciclopedia libre 2011), es el nombre genérico que se da a la

mayoría de las turbo máquinas motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de las

cuales pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un

rodete con paletas o álabes.

2.5.8 Voltaje: Según (Lexus 2008, página 288), se puede definir como el trabajo por

unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para

moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.

11

CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO.

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN.

Según el propósito de la investigación es aplicada ya que obtiene su información de

la actividad intencional la cual fue realizada en corto tiempo, según la profundidad de la

investigación esta es explicativa ya que muestra preocupación en determinar los

orígenes o las causas de los fenómenos que suceden, según como se codifica la

información es cuantitativa ya que permite analizar la información codificada de manera

numérica sin que intervengan juicios de valor específicamente trata de un trabajo de

ingeniería, con bases a principios de diseño en generación de combustión a partir del

gas metano.

Está destinada a la demostración de leyes, propias de esta área del conocimiento

para obtener un artefacto o sistema con características preestablecidas en la hipótesis

planteada.

En este contexto supone la recolección y selección de desechos sólidos usados

como muestra que constituyen un indicador de variable, en función de esto se deberá el

éxito del sistema a elaborar en este trabajo.

3. 2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN.

Este trabajo es de tipología experimental pura (según Chávez 1992), está

fundamentada en un diseño de ingeniería, y es de campo pues se recurre a una

evaluación de espacio y condiciones que permitan desarrollar de la manera más

eficiente la investigación. Cuenta con una metodología propia, con procedimientos

novedosos que están en la línea de investigación del área de la electricidad en función

de los fundamentos teóricos establecidos en la bibliografía en cuanto a la generación de

electricidad mediante la combustión de gases.

En líneas generales este trabajo esta fomentado en la generación de electricidad

mediante la combustión de gas metano (CH4) producido por la biodigestion de materia

orgánica (basura), simulando para ello las condiciones de un relleno sanitario típico.

12

3.3. POBLACIÓN.

Está definida por la materia orgánica generada en las adyacencias del sector los

Cortijos, Municipio San Francisco del estado Zulia; y consta por todos aquellos

desechos sólidos característicos de la basura urbana, es decir un universo de diez

toneladas acumulada por espacio de tiempo de quince días.

3.3.1. MUESTRA.

Corresponde a una porción de población tomada de manera intencional y aleatoria,

con un muestreo no probabilístico, equivalente a cien kilogramos de desechos sólidos,

sin un patrón especifico.

3.4. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS.

Dado que el trabajo corresponde a un diseño experimental puro, según Chávez

(1992), se basa en la observación directa del fenómeno ocurrido, por lo tanto esta es

una de las técnica e instrumento para la recolección de información que se presenta,

así como la observación participante y el dialogo explicativo. Los cuales sirvieron para

la interpretación y verificación del hecho registrado.

3.5. METODOLOGIA EXPERIMENTAL.

3.5.1 DISEÑO DEL BIODIGESTOR.

Se diseñó el biodigestor de manera que apreciara con más claridad su estructura.

Fig. 2 diseño del generador.

13

3.5.2. SELECCIÓN Y TRATAMIENTO PRIMARIO DE LA MATERIA ORGANICA.

Se selecciona un aproximado a 100 kilogramos de materia orgánica, separando de

esta material no biodegradable como: plástico, metal y vidrio. Se dispone de este

material depositándolo en bolsas plásticas por diez días. Paralelamente se dispondrán

de unos 30 litros de excremento porcino el cual se dejara en reposo con una mezcla de

capa vegetal por diez días.

.

Fig. 3 seleccionando los materiales Fig. 4 Seleccionando los 30 litros de

sólidos. excremento.

3.5.3. OBTENCIÓN DEL RELLENO SANITARIO O BIODIGESTOR (SIMULADO).

Se acondiciona un envase de polietileno, al cual se agrega en primer lugar una

capa vegetal (para retención de humedad) y sobre este se deposita los desechos

orgánicos, eliminando todo tipo de materia no biodegradable (bolsas plásticas); junto

con el excremento porcino. Sobre este material se agrega una capa de arena de por lo

menos 50 centímetros; colocando un tubo cilíndrico, que este en contacto con los

desechos y permita el escape de gases hacia la parte superior del recipiente. Se sella

el recipiente y se deja el material en descomposición por veinte días.

Fig. 5 Obtención del relleno sanitario. Fig. 6 Colocando un tubo cilíndrico en el

biodigestor.

14

3.5.4. CONSTRUCCION DEL SISTEMA GENERADOR DE ELECTRICIDAD.

Se coloca una llave de paso a las conexiones de liberación de gas del biodigestor

construido, sobre esta se instala una reducción que ira unida a un tubo de cobre de 1/8

de diámetro (para aumentar la presión de gas) el gas fluirá a un receptor de presión al

cual se le conecta un sistema simple de turbina que se activa por combustión de gas,

este ira directo a un capacitador o condensador que permitirá el aprovechamiento de la

energía eléctrica producida.

Fig. 7 El biodigestor con las conexiones de liberación de gas.

3.5.5. PRUEBAS DE VERIFICACION DE PRESIÓN.

Se somete el biodigestor a la prueba de presión, esto es liberar mediante la llave

instalada pequeñas cantidades de gas sobre un envase con agua oxigenada (H2O2) el

burbujeo intenso y consecutivo por treinta segundos garantiza la presencia de gas

metano (CH4) a presión adecuada.

Fig. 8 Prueba de verificación de presión.

15

3.5.6. PRUEBAS DE GENERACION DE VOLTAJE DE CORRIENTE CONTINUA.

El voltaje es verificado mediante un amperímetro el cual realiza una lectura de la

intensidad producida, la cual es continua solo si la lectura es inferior a los 3 amperios.

Si el voltaje es discontinuo se puede instalar una resistencia de 20 ohmios para

solucionar el problema.

Fig. 9 Aparato para pruebas de presión del biodigestor.

3.5.7. VERIFICACION DE LA CAPACIDAD OPERATIVA DEL GENERADOR.

Para realizarse esta, se procede a inspeccionar la conexión que conforman el

sistema, asegurando en líneas generales que no existan errores en ella, tales como:

escape de gas, tanto del biodigestor como en las conexiones; voltaje continuo,

ausencia de corrosión en el sistema y regulación en la combustión de gas metano CH4).

Fig. 10 Verificación de la capacidad operativa del generador.

16

3.5.8. PRUEBAS FINALES DE VOLTAJE.

Se realiza simplemente conectando aparatos sencillos como: lámparas, ventiladores

u otros aparatos de bajo consumo eléctrico, observando en todo caso las variaciones

de presión de gas, amperaje del sistema y funcionamiento de los aparatos conectados.

Fig.11, 12 Pruebas finales de verificación de electricidad con aparatos eléctricos.

17

CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

4.1 OBTENCIÓN DEL RELLENO SANITARIO O BIODIGESTOR.

Luego de seleccionar la materia orgánica, acondicionarla y separar materiales no

biodegradables se mezcló en un recipiente de polietileno de alta densidad con

capacidad para cien litros. Una vez depositada esta de manera adecuada, se mezcló

con capa vegetal, simulando la remoción característica de los rellenos sanitarios.

Completando el proceso con arena seca que permitiese la estabilización del medio.

Finalmente se selló el recipiente para simular las condiciones de reacción cuando se

entierra la materia orgánica, convirtiendo este sistema en el biodigestor que se

esperaba.

4.2 CONSTRUCCION DEL SISTEMA GENERADOR DE ELECTRICIDAD.

En esta fase, se construyó un sistema simple de generación, utilizando un dinamo

elaborado con polietileno de baja densidad, magnetizado con un imán estándar, el cual

es activado por calentamiento de aire y flujo de gas, este se adaptó al sistema

biodigestor construido, produciendo un voltaje de 4.5 voltios de corriente alterna.

4.3 PRUEBAS DE VERIFICACION DE PRESION.

Las pruebas de presión fueron realizadas fuera del biodigestor, usando una muestra

de ochenta gramos (80 g) de material del sistema y sometiéndolos a la prueba de

conductividad específica, la cual permitió evidenciar que el proceso de biodegradación

aún no estaba completo, además la presión del sistema es de apenas 1,2 atmósferas;

es decir que aún no hay suficiente metano para que el aparato sea óptimo. Debe

esperarse al menos quince días para verificar nuevamente. Sin embargo luego del

tiempo pautado, se verifico nuevamente la presión la cual resulto ser de 5 atmósferas.

Lo cual garantiza que el sistema ya es completamente operativo.

18

CONCLUSIONES

1. Se diseño un sistema biodigestor, mediante el tratamiento de desechos sometidos a

presión, el cual, en efecto produjo cantidades verificables de gas metano (CH4).

2. Se construyó un sistema de generación eléctrica por magnetización de hierro y

sistema estático él es adaptable al sistema del biodigestor obtenido previamente.

3. Se comprobó la formación de flujo eléctrico este es discontinuo sin embargo, en

efecto el sistema genera electricidad.

4. Se genero un voltaje suficiente para encender un bombillo y otros aparatos de

consumo moderado de electricidad.

Cabe destacar que el sistema de digestión de materia orgánica para conversión

de gases representa un potencial ilimitado de desarrollo para generar energía

alternativa, no solo para producir electricidad, sino que también para otros fines,

tales como redes de gases domestico.

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RECOMENDACIONES

Este tipo de trabajos requieren tiempo y numerosos ensayos, sin embargo

persiguen una finalidad muy importante, desarrollar energías alternativas y

reducir la contaminación, por lo que vale la pena el esfuerzo invertido.

Las instituciones públicas y privadas deben procurar desarrollar trabajos para

mejorar los resultados de esta investigación, empleando tiempo y recursos, en

las debilidades de este, como lo fue la estabilización de la presión.

Los resultados aquí obtenidos, no son definitivos pero pueden utilizarse para

mejorar procedimientos y obtener mejores sistemas de generación de

electricidad alternativa.

20

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

Alexander González “Reactores gaseosos”.

Enciclopedia libre 2011.

Enciclopedia mecanica popular, cap 8 pagina 1025.

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