Biogas. Curso energias renovables uocra

1

Carpeta de Biogas

Para cursos CFP 17

Profesor : Carlos Obregón

2

Biogas

Introducción:

Habitualmente se denomina biogás al producto que proviene de la digestión anaeróbica (sin aire) de residuo orgánico, tantos animales y vegetales, también obtenemos fertilizante y permite disminuir la cantidad de materia orgánica contaminante, estabilizándola (bioabonos) y al mismo tiempo, producir energía gaseosa (biogás)

Se lo conoce también como gas de granja o gas de los pantanos. Su característica es el gran porcentaje de gas metano que contiene (50 a 70 %) y un importante rendimiento calorífico estimado en 5000/5500 Kilocaloría (Kcal) por m³. 5000/5500 Kcal. m³, contiene además otros gases como ser hidrógeno (H), oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2) y anhídrido sulfúrico ó sulfuro de hidrógeno (SH2)

Se lo halla en 1977en la zona pantanosa de Shirley de allí de lo gas de lo pantano. En 1776 Alejandro Volta descubrió por primera vez el metano (CH4), como el gas inflamable en las burbujas que emergían de los pantanos.

En nuestro país se lo encuentra en cierta zona del delta del Paraná. En el siglo XVIII se descubre la propiedad combustible del gas de los pantanos, se lo denomina aire inflamable, en 1920 Karl Imhoff consigue poner a punto un sistema de fabricación de gas metano en forma continua al introducir periódicamente una determinada cantidad de sustancia orgánica en una sustancia de fermentación anaeróbica.

Por efecto de la descomposición anaeróbica la biomasa en fermentación pierde cerca del 30% de su materia sólida y según análisis controlado el líquido residual (fertilizante) contiene un promedio del 1,5 % de nitrógeno (N), 1,6 a 1,92% de fósforo (P) y 1 % de potasio (K).

Esta característica le otorga un valor fertilizante del doble del estiércol natural utilizado como abono. Por esta razón el material que se extrae de los biodigestores a pasado a tener mayor importancia que el valor de biogás debido a su múltiple uso y calidad.

Cerca de 1920 el señor Werner Von Stazewsky en el arroyo Felicitaría (en la zona del delta) él se dedicó a hacer una instalación regional justamente con otro vecino de pobladores del delta.

Gas del estado de aquel entonces se interesó por el sistema que el señor Werner, él le dio la información pero no toda la necesaria, cuando gas del estado realizó prueba se encontró con muchas dificultades para obtener gas metano y terminó contratando al señor Werner.

El metro

1 2 10 100

1 mm

1 cm = 10 mm

1 m = 10 dm = 1000 mm

Conversión de unidad de medida de longitud

1decimetro= 10 cm= 100mm

3

Metro

Decímetro

Centímetro

Milímetro

Conversión

1 0 0 0 1 m = 10 dm =100 cm = 1000 mm

0 0 5 0 5 cm = 50 mm

0 5 0 0 5 dm = 50 cm = 500 mm

0 0 0 2 2 mm

0 9 9 0 9,9 dm = 99 cm = 990 mm

Ejercicio n°1

Calcular el perímetro, longitud del aula que mide 6,40 m x 4,10 m, expresar el resultado en m y cm.

a (6,40 m)

b b (4,10 m )

a

El perímetro de rectángulo es = 2 .a + 2 . b 2 . 6,40 m + 2 . 4,10 m = 12,80 m + 8,20 m = 21,00 m

M = 21,00 m Cm = 2100 cm

Ejercicio n°2

Se tiene un mesa de 1.004 mm x 714 mm .Sacar el perímetro en m y cm.

1004 mm

714 mm

2 . 1004 mm + 2 . 714 mm = 2008 mm + 1428 mm = 3436 mm

M = 3,436 m Cm = 343,6 cm

4

Figura geométrica

Ángulos

a) recto = 90°

b) Agudo = < 90°

c) Obtuso = > 90°

d) Llano = 180°

Triángulos, cuadrado y rectángulo

a) Equilátero = tiene los 3 lados iguales b) Isósceles = tiene 2 lados iguales 1 desigual c) Escaleno = tiene los 3 lados desiguales d) Cuadrado = tiene los 4 lados iguales, los diagonales son iguales y se cortan en el centro formando 4

ángulos recto. e) Rectángulo = tiene 4 lados siendo iguales 2 a 2,los diagonales son iguales y se cortan en el centro de la

figura formando 2 ángulos agudos y 2 obtuso.

Cuadrado Rectángulo

a a

4 ángulos recto 2 ángulos obtusos

a b 2 ángulos agudos

Circunferencia

Es una curva cerrada en la que todos sus puntos están a las mismas distancias con respecto a su centro, la distancia del punto al centro se llama radio y tiene infinitos diagonales que llama diámetro.

Radio

Diámetro

Centro

5 Perímetro

Cuadrado = L+L+L+L = L . 4

Rectángulo =2 .a+ 2 . b

Circunferencia = 𝝅𝝅 .𝐃𝐃

(Pi) es una constante la cual siempre equivale a 3,14 , esta constante representa 3 diámetro y fracción.

Fracción

= 𝝅𝝅

Superficie

Es el espacio cerrado dentro de las líneas que forman una figura se expresa ó se mide en km², m² ,dm² ,cm²,mm² ,etc…

Superficie del cuadrado = a .a a a

Superficie del rectángulo = a .b a b radio

Superficie de una circunferencia = 𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐

Ejercicio n°3

Calcular el costo del material y mano de obra para revestir un piso de 6,40 m x 4,10 m .Sabiendo que la cerámica mide 30 x 30 cm con 10% de desperdicio.

Precio = 20 $ m² 6,40 m

Mano de obra = 15 $ m²

4 4,10 m

Superficie = a .b 6,40 m . 4,10 m = 26,40 m² redondeo = 27 m²

Sumar el desperdicio 10% 27m² . 10 = 2,7 m² 27 m² + 2,7 m² = 29,7m²

100

Precio = 20 $ 29,7m² . 20 $ = 594 m²/$

Mano de obra = 15 $ / m² 29,7 m²/$ . 15 $/m² = 445,5 m²/$

Total 594 m²/$ + 445,5 m²/$ = 1039,5 $/m²

6 Ejercicio n°4

Se desea pintar un lugar de agua de 0,80 m de diámetro x 1 m de H (altura) ¿cuánto litros de pintura serán necesario si para 2 manos, si el rendimiento de la pintura es de 2 m² por cada litros?

O 0,80 m

1m

Perímetro del cilindro = 𝜋𝜋 .D3,14 .0,80 m = 2,51 m

2,51 m

1 m

Superficie del rectángulo = a .b2,51 m . 1 m = 2,51 m²

Superficie del cilindro = 𝜋𝜋 . 𝑟𝑟23,14 . (0,40 m)² = 3,14 . 0,16 m² = 0,5 m²

2 tapas o sea 0,5 m². 2 = 1 m²

Total superficie del cilindro = 2,51 m² + 1 m²= 3,51 m²

Regla de 3 simple 1 litro 2 m² (dos manos de pintura)

x 3,51 m²

3,51 m² . 1 L = 1,75 L

2 m²

Serán necesaria 1,75 litros de pintura ósea 2 litros

7 Ejercicio n°5

Superficie de ataque

Hallar la superficie de ataque de un cubo de 1 m³ del volumen el cual es cortado en 3 veces. Para el caso observar las siguientes figuras y hallar para cada corte los m².

5

1 2

4 6

3 Este cubo tiene una superficie de 6 m² (6 caras de 1m²)

Entonces:

1er. corte 8 m²

2do. corte 10 m²

3er. corte 12 m² 1er corte 2do corte 3er corte

Triturando la materia orgánica y aumentando la superficie, las bacterias tienen mayor superficie para atacarla.

Volumen

Cubo

Volumen del cubo = a .a . a = a³

Lado del cubo = a .∛𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗 a a

a

Paralelepípedo

Volumen del paralelepípedo = a .b . h(altura)

h

b

a

8

Cilindro

Volumen del cilindro = 𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 .𝒉𝒉 radio

Altura del cilindro h = volumen h

𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐

Esfera

Volumen de la esfera = 4/3 .𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟑𝟑

Volumen de la esfera = 𝝅𝝅 .𝑫𝑫𝟑𝟑 fórmula de uso para biogás

6

Ejercicio N°6

Se tiene un recipiente esférico de 2,12 m de diámetro ¿cuál es el volumen de la esfera?

Volumen de la esfera = 𝜋𝜋 .𝐷𝐷3 = 3,14 . (2,12 m)³ = 3,14 . 9,53 m³ = 4,99 m³

6 6 6

El volumen de la esfera es de 4,99 m³

9

Presión hidráulica estática

La presión del agua no depende de la sección de columna de agua sino que depende de su altura.

La presión será mayor cuanto mayor sea la fuerza y/o menor sea la superficie. La presión será menor cuanto menor sea la fuerza y/o menor la superficie.

El agua ejerce presión sobre las paredes y el fondo del recipiente que la contiene, imaginemos un tubo vertical de 10 m de h (altura) y 1 cm² de sección (superficie ó área), con su boca superior abierta y su boca inferior o base tapada. Este tubo contendrá 1 L de agua.

1000 cm x 1 cm² = 1000 cm3 o sea 1L

Como el 1 L de agua pesa 1 Kg, la base del tubo tiene 1 cm² de superficie recibirá ese peso de 1 Kg. Eso nos dice que una columna de agua ,10 m de h (altura) y 1 cm² de área ejerce su base una presión de 1 Kg . cm3

1 cm

1 cm = 1 cm² = 1 g / 1 cm² 1 m 1 cm3 = 1 gr = 1 gr / cm3

1000 cm3 = 1 L de agua = 1Kg 2 cm3 = 2 gr = 2 gr / cm3

10 m

P = F / S vol. = 1000 cm3 = 1 L = 1 kg / cm3

Base se ejerce una presión de agua de 1 Kg .cm3 1Kg . 1 cm² = 1 Kg . cm²

La presión de gas de una casa es alrededor de 18 g, en biogás es de 10 g

10

Conversiones

Kilolitro

Kl

1000 L

1 Tn (tonelada )

Hectolitro

Hl

100 L

Decalitro

dal

10 L

Litro

L

1 L

Decilitro

dl

0,1 L

Centilitro

cl

0,01 L

Mililitro

ml

0,001 L

Partes que compone una instalación de biogás

La selección de los materiales de construcción tiene una gran importancia y por lo tanto deben satisfacer los siguientes requerimientos.

a) Resistencia a los esfuerzo orígenes térmicos. b) Resistencia a los ataques químicos. c) Posibilidad de ser moldeado y/o construido localmente. d) Disponibilidad local. e) Compatibilidad ambiental (ver recurso naturales del lugar)

Material plástico con filtro UV (ultravioleta) .El biodigestor se debe recubrir interiormente con pintura para pileta expo si ó pintura bituminosa. Según el lugar se debe construir en forma antisísmica (zapata, encadenado, etc…)

Las características físicas de los materiales son fácilmente calculables, no así el aspecto de disponibilidad y posibilidad de operar con ellos, varía según el país y la región.

Por este motivo se debería analizar un analice particular para cada caso ente de tomar una determinación definitiva Este último punto es de decisiva importancia debido a que su construcción y la reparación deberán ser realizada por gente idónea de la zona.

Cámara de carga

El sustrato (residuo animales y vegetales) generalmente se almacenaría en una cámara de carga antes de su ingreso, dependiendo del digestor esta cámara deberá ser capaz de almacenar un volumen equivalente a 2 días ó 2½ de carga.

Estará provisto de un sistema de alimentación de agua, para poder realizar las diluciones del material y algún mecanismo ó instrumento de agitación para homogenizar las cargas.

11

Conductos

Deben ser de material liso por dentro, sin rugosidad, resistente a los sólidos y a los líquidos de los afluentes. Con un diámetro mínimo de 6” (6 pulgada = 150 mm) y hasta un diámetro de 12” (300 mm).

Biodigestor

Deberán cumplir los siguientes requisitos:

1) Impermeable al H2O y al gas Para evitar pérdida del líquido en digestión, con el consecuente peligro de contaminación y la pérdida de gas que disminuirá la eficiencia y provoca riesgo de explosiones en la cercanía del biodigestor.

2) Aislante. Las pérdidas de calor deben ser evitado al máximo, puesto que el mantenimiento de temperatura de digestión es logrado con el aporte externo de calor y por lo tanto todo ahorro en este sentido redundará en una mayor energía neta disponible. Este aspecto es particularmente importante para los digestores cuyas bacterias trabajan a temperatura mesófila (menos de 40°)y las bacterias termófilas (mayor a 40° a 70°).

3) Mínima relación volumen /superficie A fin de ahorrar material y mano de obra como así también reducir la superficie de intercambio de calor.

4) Estabilidad estructural Debe ser capaz de soportar cargas estáticas y dinámicas incluyendo un cuidadoso estudio del suelo (encadenado, base de hormigón).Especialmente los que serán construido bajo tierra donde se puede afectar alguna napa freática.

Cámara de descarga

Dependerá fundamentalmente del uso que se dará al efluente (salida del fertilizante) como mínimo deberá tener un volumen similar a la cámara de carga.

Agitador

Permite la mezcla de la materia en fermentación y contribuye a la liberación al biogás producido. Se construye colocando un caño camisa fijado a la pared o del biodigestor, dentro del mismo se coloca un caño eje de menor diámetro para que se mueva libremente. Por cuestione de duración mantenimiento conviene que se use acero inoxidable para el eje y la paleta y fijar esta al eje con bulones de acero inoxidable o soldadura de acero inoxidable (el caño camisa puede ser de plástico).

Agitador

Sedimento

12

d

Gasómetro

La producción de gas de un digestor (biogás) anaeróbico (sin oxigeno) es continua a lo largo de las 24 hs del día, no ocurre lo mismo con el consumo que por lo general está concentrado en una fracción corta del tiempo. Por este motivo será necesario almacenar el gas producido durante la hora en que no se lo consuma.

La dispersión del consumo y su intensidad determinará el volumen de almacenamiento requerido. Por lo tanto cuánto más concentrado esté el consumo en un periodo de tiempo corto, mayor será la necesidad almacenaje. Por lo general, el volumen de almacenamiento no baja de 50% de la producción diaria.

1) Los digestores totalmente cerrado almacena el gas a presión variable y volumen constante, su capacidad es reducida y son muy pocos usado.

Cerrado, económica pero no práctico 1”½ o 2” Gas

Materia prima y H2O El sulfhídrico se come al hierro A 40 o 60 día para su uso

2) Los digestores con campana gasómetro que puede flotar sobre liquido en fermentación o estar separado del digestor, flotando sobre agua formando un sello hidráulico, muy usado en los reactores de tipo hindú , en este caso el gas se almacena a presión constante (la que se puede variar colocando contrapeso sobre la campana ) , el volumen es variable.

13

Biodigestor hindú

Domo Cierre hidráulico

C.C campana C.D

Gas

C.C campana gasométrica C.D

Contrapesos

H2O

3) El tercer tipo posee una cúpula fija y una cámara de hidropresión que permite el desplazamiento de sustrato en fermentación a medida que se acumula el gas, este sistema es muy empleado en los digestores del tipo chino, en este caso el gas se almacena a volumen y presión variable.

H2O

Gas

14

Biodigestor chino

Absorbe la presión

C.C

C.D

Manómetro cañería de gas

C.C tapa removible C.D

Nivel más alto

Máxima diferencia entre Nivel más bajo

niveles de líquidos almacenamiento de gas Líquido fermentado

4) Por último se han difundido en año reciente almacenadores de gas de tipo gasómetro plástico inflable. Este contenedor plástico puede cubrir el digestor en su parte superior como una campana o estar separado a presión constante y volumen variable. En este tipo también se puede variar la presión de la misma forma que el de campana gasométrica.

15

Filtro gasógeno

Válvula de seguridad

C.C

C.D

Salida de sólido

Techo invernadero

Plástico protector

Plástico anti humedad

Bloques de barro paja aislante térmica

Mezcla de estiércol +H2O

16

Trampa de agua o válvula de seguridad

Para asegurar que la presión de gas de biodigestor no aumente demasiado, es importante contar con un mecanismo de escape simple que puede ser fabricado con facilidad a partir de los recursos locales, como ser una botella de plástico parcialmente llenada de H2O. Esta trampa deberá ser suspendida en un lugar conveniente de manera que sea posible observar con facilidad el nivel de agua y volverla a llenar cuando sea necesario.

Tubo drenaje

Botella de plástico

30 mm

50 mm

Regulación de presión

100 mm

*gas natural trabaja con 180 mm de presión.

*100 mm presión adecuada para proteger los equipos y para los mecheros del biodigestor.

*Con caída a la trampa de agua, purga gasómetro y biodigestor por condensación.

*1:100 o 1% hacia la trampa de agua. * Diente de sierra.

Gasógeno biodigestor

Trampa de agua purga

17

Trampa de llama o arestallama

El biogás producido mediante la puesta en marcha de un biodigestor o en algún momento de su operación puede tener algún porcentaje de aire, por lo tanto puede existir desde el punto de combustión (en algún quemador) un retroceso de llama por la cañería y eventualmente llegar hasta el gasómetro. Por lo tanto también se debe colocar ante de los artefacto de consumo y el gasógeno una trampa de llama que corte el retroceso de la misma por la cañería.

Trampa con malla o discos perforados

En este diseño también en un recipiente completamente hermético contiene varias mallas de acero metálico o disco de acero inoxidable perforado que se intercalan en el flujo de biogás de tal manera que si retrocede la llama al tocar la malla fría se apaga.

Reducción de 2”1/2 a ¾ Niple de 2” ½ epoxi (caño amarillo)

el gas circula hacia la derecha Rejilla de pileta de acero

Viruta no virulana

200 mm / 250 mm

*Colocar después del filtro de sulfhídrico.

Trampa con sello de agua

Consiste en un recipiente completamente cerrado conteniendo agua hasta la mitad. Una conducción de entrada alimenta de biogás a la cámara por debajo de nivel de agua 10 mm, 20 mm, 30 mm, burbujea en el agua y sale por la parte superior, si retrocede la llama se corta la continuidad por el burbujeo dentro del agua que contiene la trampa.

Tapa para reponer el H2O

Cámara de aire

Retorno de gas apagado por H2O

10 mm, 20mm, 30 mm

H2O

Burbujeo

18

Acondicionamiento del biogás

El gas tal cual sale del digestor debe ser acondicionado a fin de asegurar un permanente y buen funcionamiento de los equipos por que se alimentan de él a pesar de que de estos acondicionamiento no son necesario en todo los casos, otros como el drenaje de agua de condensación deberá realizarse siempre.

El biogás que sale de digestor esta saturado de vapor de agua, a medida que se enfría el vapor de agua se condesa en las cañerías y si no se evacúa adecuadamente puede bloquearse los conducto con agua. Por esta razón las cañerías deben ser instalada con una pendiente mínima de 1:100 (10 mm cada 1000 mm) o lo que es igual al 1% hacia un recipiente denominado trampa de agua (nos permitirá que tenga el mismo nivel) purga.

Filtro de sulfhídrico (SH2)

Determinados equipos requieren que el gas a utilizar se encuentre libre de anhídrido sulfhídrico o sulfuro (SH2) debido a que el mismo combinado con el agua da como resultado un ácido corrosivo (ácido sulfúrico) que corroe las partes metálicas y vitales de algunas instalaciones, el método más utilizado es hacer pasar el gas por un filtro que contiene virulana o viruta de acero que se consigue en almacenes o ferretería.

Virulana

Tapa Tee de Pvc o caño cámara Ø 110 mm

Tapa

Pasa tanque

Tapa

19

Cañería de consumo

Es la cañería que recibe el biogás a la salida del gasógeno y lo conduce hacia los artefactos.

Conviene utilizar termofusión y pintarla por fuera con epoxi amarrillo (que es el color con el cual se identifican las cañerías de gas).

Conexión de artefacto

Es el elemento que toma el biogás en el extremo terminal de la cañería de consumo y lo conduce hacia el interior del artefacto. Antes de la toma del artefacto se instala una llave de paso y una unión doble para permitir retirar el artefacto cuando sea necesario (para limpiar o reparar).

Llave de paso total

Están compuestas por un cuerpo de bronce o plástico que en su interior se aloja una esfera de acero inoxidable o plástico, la misma esta perforada y habilita o corta el flujo según coincida esta perforación con la línea de circulación. La hermeticidad se asegura con un asiento plástico, anillo de teflón u o’rings (anillo circular) el posicionamiento de la esfera se obtiene mediante una palanca de ¼ de vuelta.

Esta llave es más recomendable debido de su paso total evitando la caída de presión (Fuerza/Superficie) de la instalación de biogás, y que como vimos para una instalación normal (instalación de gas),la llave de paso es cónica o de tipo aguja que provoca más caída de presión, no olvidemos que la presión de trabajo es de muy bajo valor.

También se pueden usar llaves esféricas de termofusión o la de Tigre o Duke a rosca. Nunca usar llave de paso a válvula suelta. El gas va restando presión por el estrangulamiento que se produce en la llave de paso, a su vez debe levantar el peso de la válvula que tiene el cierre (cuerito, guarnición o cierre), lo mismo para la llave esclusa.

Llave de paso de gas natural

Llave esférica ideal para el digestor

20

Artefacto

Aparato en lo que se quema gas con fines específicos: cocción, calefacción, iluminación, refrigeración, motor generador, etc…

Ventilaciones

Tienen por objeto:

a) Proveer de abundante aire puro al ambiente. b) Evacuar los gases de combustión en sitios que no causen daño y molestia.

Los elementos básicos de estas instalación son los conducto y las abertura o rejilla de ventilación.

Presión de trabajo

La presión varía según el gasógeno utilizado, presión constante o presión variable. Generalmente los equipos rurales familiar trabajan:

Biogás 0,005 - 0,010 Kg/cm² = 5 – 10 gr/cm² = 5 – 10 mbar = 5 – 10 cm columna de agua = 10 gr/cm² C.A

Gas natural0,016 – 0,020 Kg/cm² = 16 - 20 gr/cm² = 16 – 20 mbar =16 – 20 cm C.A

GLP 0,026 – 0,030 Kg/cm² = 26 – 30 gr/cm² = 26 – 30 mbar = 26 – 30 cm C.A

G.L.P (gas envasado)

Poder calorífico

Es el poder o capacidad de dar calor, cuando una sustancia se combina con el oxígeno del aire, según sea la composición, la combustión es más lenta o más rápida. Oseas es la cantidad de calor que emite una unidad de volumen de un gas combustible al ser quemado totalmente.

Poder calorífico de

Biogás 5.500 Kcal / m³

Gas natural 9.300 Kcal / m³

G.L.P grado 1 22.380 Kcal / m³ cilindro de 45 Kg – chancas

G.L.P grado 3 27.842 Kcal / m³ garrafas.

21

Potencia térmica

Es la capacidad que tiene un artefacto (quemador) de emitir calor cuando funciona correctamente con el tipo de gas para el que fue diseñado. La potencia térmica se mide en cantidad de calor por unidad de tiempo así decimos por ejemplo:

P.T de 6.000 Kcal / h (potencia térmica de 6.000 kilocalorías por hora)

Consumo

Es la cantidad de gas que quema un artefacto en la unidad de tiempo, para desarrollar toda su potencia térmica. El consumo se indica por la P.T(potencia térmica) del artefacto dividido el poder calorífico del gas usado ejemplo:

Una cocina aprobada para gas natural que tenga una P.T. de 9.000 Kcal / h tendrá un consumo de:

P.T. 9.000 Kcal / h Consumo gas = = = 0,968 m³ / h

Poder calorífico de gas 9.300 Kcal / m³

Si lo multiplicamos por 1000 que son los litros que hay en 1 m³ tendremos:

0,968 m³ / h . 1000 = 968 L / h (litros / hora)

El consumo para biogás del mismo aparato tendremos:

P.T 9000 Kcal / h consumo biogás de artefacto = . 1000 = . 1000 = 1636 L / h

Poder calorífico de gas 5500 Kcal / m³

Ejercicio N° 7

Calcular el consumo de biogás de los siguientes quemadores:

Q1: hornalla chica = 800 Kcal / h

Q2: hornalla mediana = 1200 Kcal / h

Q3. Hornalla grande = 2000 Kcal / h

Q4: mechero horno = 2500 Kcal / h

Q5: piloto de artefacto = 80 a 100 Kcal / h

22 Q1:

P.T 800 Kcal / h consumo biogás = . 1000 = . 1000 = 145,45 L / h


Q2:

P.T 1200 Kcal / h consumo biogás = . 1000 = . 1000 = 218 L / h


Q3:



Q4:



Q5:





Cocina 8000 Kcal / h

Termo tanque 5000 Kcal / h

Estufa 3500 Kcal / h

Cocina:



23 Termo tanque:



Estufa:



ARTEFACTO CONSUMO RENDIMIENTO (%)

Lámpara sol de noche

90 – 170 L / h

30 – 50 %

Heladera de 100 L -30 - 75 l/h 20 - 30

Motor a gas 0,5 m 3 /kwh o

Hph

25 - 30

quemador de 10 Kw 2 m 3 /h 80 - 90

Infrarrojo de 200 W 30 l/h 95 - 99

Co generador 1 Kw elect.

0,5 m/kwh

2kW térmica

hasta 90

Cocina industrial 1000 – 3000

Consumo por vivienda (5 persona 2

comida)

1500 – 2500 L/día

Las cocinas y calentadores son fácilmente modificable, agrandando el paso de gas de los quemadores (inyector 100% y robinete 80 %) el calisúa es la herramienta utilizada para agrandar los picos de gas natural ,para biogás se utilizará una mecha de 2,5 mm porque necesito mayor caudal ya que su presión es baja.

Las lámparas a gas tienen una muy baja eficiencia y el ambiente donde se lo utiliza debe estar adecuadamente ventilado para disipar el calor que genera.

Las heladeras domesticas a absorción constituye un interesante campo de aplicación directo del biodigestor, debido a que tienen un consumo parejo y distribuido a lo largo de las 24 hs. del día, lo cual minimiza la necesidad de almacenar el biogás.

Los quemadores infrarrojos (R.I I.R) comúnmente se utilizan en calefacción de ambientes (espacialmente en criaderos y parideras). Presentan como ventaja su alta eficiencia lo cual minimiza el consumo de biogás para un determinado requerimiento térmico.

24

Reglamentación para el dibujo de plano

Croquis: Dibujo ligero en vista y planta de obra, donde se indicará la ubicación de los objetos de la instalación. Es un dibujo a mano alzada.

Recuadro: Se deja margen de 25 mm izquierdo, 10 mm de margen derecho, 10 mm margen superior y 10 mm margen inferior.

Carátulas: Será la que determine la ilustración y se dibujará sobre el vértice superior derecho o inferior derecho, según lo indique la oficina técnica del lugar.

Plegado: Se realizará sobre un tamaño de 180 - 190 mm X 297 mm dejando a la vista la carátula o rótulo y el margen de 25 mm.

Rótulo o carátula: Sus medidas serán de 180 mm X 90 mm.

Formatos:

Formatos

A0

1189 mm x 841 mm

A1

841 mm x 594 mm

A2

594 mm x 420 mm

A3

420 mm x 297 mm

A4

210 mm x 297 mm

A5

148 mm x 210 mm

25

Ejemplo de rótulo

A Listado de materiales

Corte A – A´

Corte B – B´

B B´

A´

Instalación de biogás

B G entre Larraya y Chilavert

Localidad: lugano Cp.: 1439

Provincia: Buenos Aires Escala: 1:100

Proyecto: Fecha: 12/09/2012

Instalador: Propietario:

Cursos: Docente: Alumno: Lámina N°

Fecha:

Titulo

Firma:

Lugar

Escala:

26

Para los croquis usamos escala 1:20 o 1:50 en formato A4 haremos el planchado axonométrico.

T.T

Escala:

Las escala sirven para representar (dibujar) los objetos en tamaño reducidos, esto nos permite que realicemos un dibujo en pequeño con todas sus medidas.

Luego podemos construirlo en sus verdaderos tamaños, o bien tomar las medidas en el dibujo y saber cuál es el tamaño en la realidad o tomar las medidas de un objeto y dibujarlo en pequeña escala.

La escala es entonces la relación que hay entre la medida del dibujo de un objeto y la medida real del mismo.

Supongamos que medimos una altura de 3 m y la representamos en el papel por una recta de 3 cm, según lo dicho:

Medida del dibujo 3 cm 1 cm Escala = = = =1: 100

Medias natural 300 cm 100 cm

La escala sería 1:100 es decir que en 1 cm de dibujo representa 100 cm o 1m de la realidad(es cien veces mayor)

Ø 0,013

COCINA

HELADERA

TERMOTANQUE

SECARROPA

27

dibujo

escala

formato

Planos

1 : 100

A3

Replanteo

1 : 50

A3

Detalles

1 : 20 – 1 : 25

A3

croquis

1 : 20 – 1: 50

A4

Colores convencionales

Negro

Construcción, artefacto

Rojo

Cañería de gas

Verde

Ventilaciones (conductos y rejillas )

Punteado ……. --------

Instalaciones existente según su color

Azul

Agua corriente de red directa

Azul de trazo

Bajada de tanque

Carmín (rojo magenta)

Agua caliente

Bermellón

Desagüe primario

Siena

Desagüe secundario

Amarillo

Desagüe pluvial

28

Ejercicio 8

Calcular el diámetro de cañería de biogás del siguiente esquema confeccionando de planilla de dimensionamiento.

30 m

2 m

Gasógeno

Cocina

8500 Kcal

1545 L/h

32 m

1) Sacar el consumo de la cocina 2) Sumar la longitud real del gasógeno hasta la cocina.

Cocina: P.T 8500 Kcal / h consumo biogás = . 1000 = . 1000 = 1545,4 L / h Poder calorífico de gas 5500 Kcal / m³

LR = longitud real

LC = longitud cálculo

Planilla de dimensionamiento

• En la tabla para calcular la cañería buscamos la longitud real o el siguiente. en este caso es 32 m • En la fila de tabla buscamos su consumo igual o mayor para este caso es 1788 L/h • En la tabla del consumo encontrado seguimos la columna hacia arriba hasta la cañería encontrado que

para este caso es 0,019 m

Tramo

LR tramo

LC total

Consumo

Ø

Caudal

%

G – artefacto m m L/h m L/h porcentaje

G – cocina

32

32

1545

29

O sea:

Tabla Obregón para el cálculo de cañería

Metros

Ø ½ “

Ø ¾ “

Ø 1”

Ø 1 ¼ “

Ø 1 ½ “

Ø 2”

0,013 m 0,019 m 0,025 m 0,032 m 0,038 m 0,050 m 32 696 1.788 3.551 6.582 10.112 20.088

*una vez que tenemos estos datos lo volcamos a la planilla de dimensionamiento.


*ahora sacamos el porcentaje dividiendo el consumo sobre el caudal multiplicamos por 100 y la ubicamos en la columna de la planilla de dimensionamiento correspondiente.

consumo 1545 L / h porcentaje = . 100 = . 100 = 86,4 caudal 1788 L / m³

Nota : después del 79 % vamos a la medida mayor siguiente (referido a la cañería o sea si tengo una cañería de 0,019 m paso a la cañería 0,025 m)

Tramo

LR tramo

LC total

Consumo

Ø

Caudal

%


G – cocina

32

32

1545

0,019

1788

Tramo

LR tramo

LC total

Consumo

Ø

Caudal

%


G – cocina

32

32

1545

0,019

1788

86

30

Ejercicio N°9

Calcular la cañería para el siguiente esquema y confeccionar la planilla de dimensionamiento.

ERI = estufa rayo infrarrojo nodo o nudo

7 m A 8 m B 10 m

3 m 5m

Gasógeno cocina

8500 Kcal ERI T.T

1545 L/h 3000 Kcal 5000 Kcal

10 m 545 L/h 909 L/h

20 m 25 m

Cocina:



Termo tanque:



Estufa rayo infrarrojo:



*siempre se reduce en una “ T ”

*En la planilla de dimensionamiento comenzamos de atrás para adelante y siempre elegimos el tramo más largo.

31


*tenemos un nodo B –A, aquí tomaremos en cuenta la LC total y no el LR tramo, porque estamos en la parte que alimenta a todos los artefacto y es la cañería troncal.

*entonces buscamos en la tabla de cálculo de cañería en la columna de metros el nro. 25 y si no está pasamos al siguiente, en este caso es 26.

*ahora debemos determinar el consumo, debemos considerar el nodo B y sumar los consumos de los artefactos ósea T.T – B y ERI – B .

*TT _ B + ERI _B = 909 L/h + 545 L/h = 1454 L/h

*en la fila 26 buscamos un consumo igual o mayor a la misma en este caso es 1.983 y corresponde un caño de 0,019 m


• Trasladamos estos valores a la planilla de dimensionamiento correspondientes.

Tramo

LR tramo

LC total

Consumo

Ø

Caudal

%


T.T - B

10

25

909

0,013

1983

46

ERI –B

5

20

545

0,013

875

62

B – A

8

25

1454

0.019

1983

73

Metros

Ø ½ “

Ø ¾ “

Ø 1”

Ø 1 ¼ “

Ø 1 ½ “

Ø 2”

0,013 m 0,019 m 0,025 m 0,032 m 0,038 m 0,050 m 26 767 1.983 3.939 7.302 11.221 22.285

32


• Aquí nuevamente elegiremos el tramo mas largo porque este caño alimenta a todos los artefacto es el ramal principal o troncal.

• Ahora nuevamente debemos buscar el consumo que es la suma de todos los artefactos que es : B_A + cocina _A = 1454 L/h + 1545 L/h = 2999 L/h

Tramo

LR tramo

LC total

Consumo

Ø

Caudal

%


T.T - B

10

25

909

0,013

1236

73

ERI –B

5

20

545

0,013

1751

31

B – A

8

25

1454

0,019

1983

73

Cocina - A

3

10

1545

0,013

2260

68

A – G

7

25

Tramo

LR tramo

LC total

Consumo

Ø

Caudal

%


T.T - B

10

25

909

0,013

1236

73

ERI –B

5

20

545

0,013

1751

31

B – A

8

25

1454

0,019

1983

73

Cocina - A

3

10

1545

0,013

2260

68

A – G

7

25

2999

0,025

3939

76

33

Ejercicio 10

5 m A 3 m C 6 m D 2,5 m

8 m

B 6 m 4 m 3 m

6 m 9 m 3 m

12 m ERI 2

1800 Kcal T.T seca ropa

Gasógeno ERI 1 8200 Kcal 1500 Kcal

3800 Kcal

1 m E 2 m

1 m 1 m

Cocina heladera

11000 Kcal 120 L/h

• Primero calculamos el consumo de cada artefacto. • Segundo anotamos la longitud real de cada artefacto.

5 m A 3 m C 6 m D 2,5 m 8 m

B 6 m 4 m 3 m 6 m 9 m 3 m

12 m ERI 2 1800 Kcal T.T seca ropa

ERI 1 8200 Kcal 1500 Kcal

3800 Kcal 327 L/h Gasógeno 34 m 1 m E 2 m 1490 L/h 272 L/h

690 L/h 25,5 m 1 m 1 m 24 m 31 m Cocina heladera 11000 Kcal 120 L/h 2000 L/h 20 m

19 m

34

• Empiezo con el tramo más largo de atrás hacia adelante y de consumo mayor a menor en decreciente.

• No confundirse en los nodos siempre resolvemos un nodo de a vez y empezamos por el nodo de atrás nunca hacemos dos nodos de a vez, ejemplo: D – C ,aquí resolvemos el consumo del nodo D , si fuera E – C resolveríamos el consumo del nodo E.


Tramo

LR tramo

LC total

Consumo

Ø

Caudal

%


ERI 2 –B

15

34

327

0,013

978

33

ERI 1 –B

12

31

690

0,013

1130

61

B –A

8

34

1017

0,019

1734

59

Secarropa - D

5,5

25,5

272

0,013

1598

17

T.T - D

4

24

1490

0,013

1957

76

D – C

6

34

1762

0,025

3444

51

Heladera - E

3

20

120

0,013

2260

5

Cocina – E

2

19

2000

0,013

2768

72

E – C

3

34

2120

0,025

3444

62

C – A

3

34

3882

0,032

6573

59

A – Gasógeno

11

34

4899

0,032

6573

75

35

Ejercicio 11

Calcular la cañería para el siguiente esquema y confeccionar la planilla de dimensionamiento.

4 m A 8 m B 6 m

2 m 6 m

3,5 m 5 m

Gasógeno T.T

Cocina 6400 Kcal ERI

10800 Kcal 5800 Kcal

* Sacar el consumo de la cocina

* Sumar la longitud real del gasógeno hasta la cocina.

4 m A 8 m B 6 m

2 m 6 m

3,5 m 5 m

Gasógeno T.T


10800 Kcal 1164 L/h 5800 Kcal

1964 L/h 17,5 m 1054 L/h

12 m 25 m

36

• Ahora realizamos la planilla de dimensionamiento


• Ahora estamos en condicione de colocar al diagrama el Ø de la cañería.

4 m Ø 0,025 m A 8 m Ø 0,019 m B 6 m Ø 0,013 m

2 m Ø 0,013 m Ø 0,013 m

6 m 3,5 m 5 m

Gasógeno T.T


10800 Kcal 1164 L/h 5800 Kcal

1964 L/h 17,5 m 1054 L/h

12 m 25 m

Tramo

LR tramo

LC total

Consumo

Ø

Caudal

%


ERI - B

11

25

1054

0,013

1130

93

T.T –B

5

20

545

0,013

1751

31

B – A

8

25

1454

0,019

1983

73

Cocina - A

3

10

1545

0,013

2260

68

A – G

7

25

2999

0,025

3939

76

37

Pérdida de carga

T flujo a través

T flujo a 90° ≅ 𝑻𝑻 𝒂𝒂 𝟗𝟗𝟗𝟗°

*Tener en cuenta su trayecto desde el gasógeno hasta los artefactos o viceversa, para clasificarlo si es T a T o T a 90°.

Q = caudal

L.E = longitud equivalente

L.F = longitud final

Ø F = cañería final

L.C = longitud cálculo

Descripción

Equivalencia en veces de diámetro Ø

Codo 90°

30

Curva 45°

14

Tee flujo través

20

Tee flujo 90°

60

Curva 90°

20

38

Ejercicio 12

( del ejercicio 8 )

30 m Ø 0,019 m

Gasógeno 2 m

Cocina

8500 Kcal

1545 L/h

32 m

• Ahora colocamos la pérdidas de cargas

Ø 0,019 m 30 m 2 m Gasógeno Cocina

Pérdidas de cargas

Tramo cocina – G 3 codos 90° = (30.3) . 0,019 m =1,71 m y la colocamos en la columna de longitud final (L.E) de la planilla de dimensionamiento.

39


L.C + L.E = L.F

* G – cocina está en la cañería troncal por eso sumamos la L.C + L.E = L.F

* ahora buscamos en la tabla un valor igual o superior en este caso de 33,71 es el 34

* recordemos si nuestro porcentaje es mayor de 79% pasamos a la cañería siguiente


Ø 0,025 m 30 m 2 m Gasógeno Cocina

• Cañería final y accesorio = 32 m de Ø1” más 3 codos de 1”

Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.Final

Ø final

Q

final G –

artefacto m m L/h m L/h porcentaje m

m m L/h

G – cocina

32

32

1545

0,019

1788

86

1,71

33,71

↑0,019+1 0,025

1734

Metros

Ø ½ “

Ø ¾ “

Ø 1”

Ø 1 ¼ “

Ø 1 ½ “

Ø 2”

0,013 m 0,019 m 0,025 m 0,032 m 0,038 m 0,050 m 34 671 1.734 3.444 6.573 9.813 19.488

40

Ejercicio 13 (del ejercicio 9)

7 m Ø 0,025 m A Ø 0,019 m 8 m B Ø 0,013 m 10 m

3 m Ø 0,013 m 5m

Ø 0,013 m

Gasógeno cocina

8500 Kcal ERI T.T

1545 L/h 3000 Kcal 5000 Kcal

10 m 545 L/h 909 L/h

20 m 25 m

• Las pérdidas de descargas comienza a resolverse siempre del artefacto más alejado hacia el gasógeno en todo su recorrido teniendo en cuentas sus accesorios que se presentaran generalmente de diferente Ø de accesorio y también teniendo presente el Ø de su cañería de cada tramo.

Pérdidas de cargas

Pérdida de cargas = Cantidad de equivalencia de pérdida . Ø de cañería

Tramo T.T – B:

2 codos 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,019 m = 0,38 m

1 T. través = 1 . 20 . 0,025 m = 0,5 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,025 m = 0,75 m

Total tramo T.T – B 2,41 m

*utilizamos este valor en los nodos, y para este tramo , la ubicaremos en la columna de L.E

41 Tramo ERI – B:

1 codo 90° = 30 . 0,013 m = 0,39 m

1 Tee a 90° = 60 . 0,019 m = 1,14 m

1 T.T = 20 . 0,025 m = 0,50 m

1 codo 90° = 30 . 0,025 m = 0,75 m

Total tramo ERI – B 2,78 m

Tramo cocina – A:

1 codo 90° = 30 . 0,013 m = 0,39 m

1 T a 90° = 60 . 0,025 m = 1,50 m

1 codo 90° = 30 . 0,025 m = 0,75 m

Total tramo cocina – A 2,64 m

Ejercicio 14

Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.Final

Ø final

Q Final

G – artefacto m m L/h m L/h m

m m L/h

T.T - B

10

25

909

0,013

1238

73

2,41

27.41

¾ “

1046

ERI –B

5

20

545

0,013

1751

31

2,78

22.78

¾”

1384

B – A

8

25

1454

0,019

1983

73

2,41

27,41

¾”

1911

Cocina - A

3

10

1545

0,013

2260

68

2,64

12,64

½”

1598

A – G

7

25

2999

0,025

3939

76

2,41

27,41

1”

3796

42 ( del ejercicio 10 ) 5 m A 3 m C 6 m D 2,5 m

8 m

B 6 m 4 m 3 m

6 m 9 m 3 m

12 m ERI 2

1800 Kcal T.T seca ropa

Gasógeno ERI 1 8200 Kcal 1500 Kcal

3800 Kcal

1 m E 2 m

1 m 1 m

Cocina heladera

11000 Kcal 120 L/h

• Primero calculamos el consumo de cada artefacto. • Segundo anotamos la longitud real de cada artefacto. Ø 0,025 m

5 m Ø 0,032 m A 3 m Ø 0,032 m C 6 m D 2,5 m Ø 0,013 m 8 m Ø 0,019 m Ø0,013 m

B 6 m Ø 0,013 m Ø 0,025 m 4 m 3 m 6 m 9 m 3 m

12 m Ø 0,013 m ERI 2 1800 Kcal T.T seca ropa

ERI 1 8200 Kcal 1500 Kcal 3800 Kcal 327 L/h

Gasógeno 34 m 1 m E 2 m Ø 0,013 m 1490 L/h 272 L/h 690 L/h Ø 0,013 m 25,5 m 1 m 1 m 24 m 31 m Cocina heladera 11000 Kcal 120 L/h 2000 L/h 20 m

19 m

Pérdidas de cargas

43

Pérdida de cargas = Cantidad de equivalencia de pérdida . Ø de cañería

Tramo ERI 2 – B:

2 codos 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 Tee a 90° = 1 . 60 . 0,019 m = 1,14 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,032 m = 1,92 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo ERI 2 – B 4,80 m


Tramo ERI 1 – B:

1 codo 90° = 30 . 0,013 m = 0,39 m

1 Tee a T = 20 . 0,019 m = 0,38 m

1 T. a 90° = 60 . 0,032 m = 1,92 m

1 codo 90° = 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo ERI 1 – B 3,65 m

Tramo seca ropa – D:

2 codos 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 T. a T = 1 . 20 . 0,025 m = 0,50 m

2 T. a T = 2 . 20 . 0,032 m = 1,28 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo seca ropa – D 3,52 m

Tramo T.T – D:

44 1 codo 90° = 1 . 30 . 0,013 m = 0,39 m

1 T a 90° = 1 . 60 . 0,025 m = 1,50 m

2 T. a T = 2 . 20 . 0,032 m = 1,28 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo T.T – D 4,13 m

Tramo heladera – E:

2 codo 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,025 m = 1,50 m

1 T a 90° = 1 . 60 . 0,032 m = 1,92 m

1 T a T = 1 . 20 . 0,032 m = 0,64 m

1 codo 90°= 1 . 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo h – E 5,80 m

Tramo cocina – E:

2 codo 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,025 m = 1,50 m

1 T a 90° = 1 . 60 . 0,032 m = 1,92 m

1 T a T = 1 . 20 . 0,032 m = 0,64 m

1 codo 90°= 1 . 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo cocina – E 5,80 m

45


Ejercicio 15

Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.F

Ø F

Q.F

G – artefactos

m m L/h m L/h m m m L/h

ERI 2 –B

15

34

327

0,013

978

33

4,80

19,80

½”

875

ERI 1 –B

12

31

690

0,013

1130

61

3,65

15,65

½”

978

B –A

8

34

1017

0,019

1734

59

4,80

38,80

¾”

1599

S .ropa - D

5,5

25,5

272

0,013

1598

17

3,52

9,02

½”

1238

T.T - D

4

24

1490

0,013

1957

76

4,13

8,13

¾”

3371

D – C

6

34

1762

0,025

3444

51

4,80

38,80

1”

3176

H - E

3

20

120

0,013

2260

5

5,80

8,80

½”

1305

Cocina – E

2

19

2000

0,013

2768

72

5,80

7,80

¾”

3576

E – C

3

34

2120

0,025

3444

62

4,80

38,80

1”

3176

C – A

3

34

3882

0,032

6573

59

4,80

38,80

1 ¼”

5887

A – G

11

34

4899

0,032

6573

75

4,80

38,80

1 ¼”

5887

46

4 m A 7 m 4 m 3

2 m 5 m 3 m 3 m 6 m 5500 Kcal

4 m

Gasógeno

1 4 m 5 m

12000 Kcal

3 m B C 2,5 m

2 m 3 m

5 m 6 m 4 m 2 m

1 m 2 m 2 m

2 3 m 3 m 2 m 1 m

8900 Kcal 2 m

4

3000 Kcal


1 :



2 :



3 :



47 4 :



Ø 0,038 m Ø 0,032 m

4 m A 7 m 4 m Ø 0,013 m 3

2 m 5 m 3 m 3 m 6 m 5500 Kcal

Ø 0,019 m 4 m 1000 L/h

Gasógeno 63 m

1 4 m 5 m

12000 Kcal

2182 L/h 3 m B C 2,5 m

11 m 2 m Ø 0,025 m Ø 0,013 m

5 m 6 m 4 m 2 m 3 m

1 m 2 m 2 m

2 3 m Ø 0,019 m 3 m 2 m 1 m

8900 Kcal 2 m

1618 L/h 4

45 m 3000 Kcal

545 L/h

60,5 m

48


Tramo 3 – C:

2 codos 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,025 m = 0,50 m

6 codos 90° = 6 . 30 . 0,025 m = 4,50 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,032 m = 0,64 m

5 codo 90° = 5 . 30 . 0,032 m = 4,80 m

1 T. a T = 1 . 20 . 0,038 m =0,76 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,038 m = 1,14 m

Total tramo 3 – C 13,12 m


Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.F

Ø F

Q.F

G – artefactos


3 – C

11

63

1000

0,013

1130

88

4 – C

8,5

60,5

545

0,013

1305

42

C –B

21

63

1545

0,025

2308

67

2 – B

14

63

1618

0,019

2703

60

B –A

4

63

3163

0,032

4618

68

1 – A

5

11

2182

0,019

4523

48

A – G

6

63

5345

0,038

7097

75

49

Tramo 4 – C:

4 codo 90° = 4 . 30 . 0,013 m = 1,56 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,025 m = 1,50 m

6 codos 90° = 6 . 30 . 0,025 m = 4,50 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,032 m = 0,64 m

5 codo 90° = 5 . 30 . 0,032 m = 4,80 m

1 T. a T = 1 . 20 . 0,038 m = 0,76 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,038 m = 1,14 m

Total tramo 4 – C 14,9 m

Tramo 2 – B:

5 codos 90° = 5 . 30 . 0,019 m = 2,85 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,032 m = 1,92 m

5 codo 90° = 5 . 30 . 0,032 m = 4,80 m

1 T. a T = 1 . 20 . 0,038 m = 0,76 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,038 m = 1,14 m

Total tramo 2 – B 11,47 m

Tramo 1 – A:

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,019 m = 0,57 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,038 m = 2,28 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,038 m = 1,14 m

Total tramo 1 – A 3,99 m


50

Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.F

Ø F

Q.F

G – artefactos

m M L/h m L/h m m m L/h

3 – C

11

63

1000

0,013

1130

88

13,12

24,12

¾

1983

4 – C

8,5

60,5

545

0,013

1305

42

14,9

23,4

½

799

C –B

21

63

1545

0,025

2308

67

13,12

76,12

1

2080

2 – B

14

63

1618

0,019

2703

60

11,47

25,47

¾

1983

B –A

4

63

3163

0,032

4618

68

13,12

76,12

1 ¼

4162

1 – A

5

11

2182

0,019

4523

48

3,99

8,99

¾

3371

A – G

6

63

5345

0,038

7097

75

13,12

76,12

1 ½

6397

51

Tabla de materia prima

Tipos de residuos

Producción de

biogás Lts/Kg. Sólidos fresco

Contenido. Sólidos %

Sólidos totales (evaporación de agua)

Contenido de materia

orgánico. % sólido volátil (ceniza)

Estiércol vacuno

15 – 40

18 – 20

83

Estiércol porcino

50 – 70

18

80

E. aviar parrillero

30 – 50

53

66

E. aviar ponedora

35 – 63

35

90

Desecho huerta

39 – 63

11

94

Residuos amiláceos y azucarados, papa, batata, mandioca

100

18

94

Residuos de comida (menos huesos)

75 – 120

19,6

90,6

Sorgo granífero

550

96

98

Excreta humana

70

20

15

52

Proyectos de cañerías de consumos

Existen actitudes distintas que debe asumir el instalador proyectista, según se trate de una obra en construcción o de una casa habitada.

1) Obra en construcción : El proyecto debe apuntar a reducir al mínimo en gasto de material y el empleo de mano de obra, para ellos se estudian los planos ,se verifican ( en lo posible en la obra misma ) y se adopta las disposiciones de las cañerías que impliquen recorrido más cortos, menor cantidad de desvío y menor tiempo de trabajo.

2) Casa habitada : En este caso la premisa destacada en el punto anterior pasa a segundo plano, la importancia prioritaria la tienen: a) Dañar lo menos posibles los revestimientos de pisos y paredes , también de cielorraso. b) Reducir al mínimo las molestias para los habitantes de la casa . En todo los casos deben regir los

principios de : 1) Proveer la seguridad de las personas y de las cosas. 2) Aplicar en forma absoluta las normas reglamentarías respectos a las ventilaciones e

instalaciones domiciliarias de gas ( rejilla es de 150 mm x 150 mm )

Cocina ,termo tanque

rejillas

≥ 1800 𝑚𝑚𝑚𝑚² (mayor o igual)

≤ 350 𝑚𝑚𝑚𝑚²

Cañería de consumo

53

1) Bajo tierra : Se adopta cuando hay que atravesar espacios de terreno libre (jardines, fondos, zonas propensas a accidentes con las instalaciones). Deben ir a 400 mm de profundidad protegida con malla en su parte superior del caño ,con una pendiente del 1% hacia la válvula de seguridad tendrá un drenaje por el piso relleno de piedra para absorber el terreno el escape de agua. malla tapa

400 mm

1% cada 1000 mm

2) Adosado y/o suspendida : En lugares abiertos y ambientes no habitables, como cocina, lavadero,garaje,etc..en cruces aéreos que deben encontrarse como mínimo a 2200 mm 2500 mm de altura con pendiente hacia al gasógeno , válvula de seguridad o concepto según el modelo del biodigestor si está suspendida adosarla a un elemento rígido.

3) Embutido en paredes : Esta forma de instalación es obligatoria en ambiente habitables, mono ambiente, sala estar ,cocina , dormitorio etc.. El recubrimiento mínimo debe tener 50 mm de espesor ,después de haberla protegido con media caña o planchuela metálica , pasa evitar que al clavar o perforar se dañe el caño de plástico.

54

pared

caño de plástico

Planchuela ∡

Los revestimientos cerámicos , graníticos ,etc. deben presentar al ras de ellos, las bocas de consumos las llaves de pasos deben quedar fuera del paramento , accesible y a una altura correspondientes según el artefacto. Esta forma de instalación requiere consultar con la dirección de obra sobre el tipo de revestimiento , espesor del mismo ,mezcla de asiento a utilizar.

Cuando se debe embutir la cañería en obra previamente deben estar las fajas que defina el paramento de revoque grueso y siempre tomar un cuenta la pendiente hacia el dispositivo de drenaje ( válvula de seguridad, gasógeno , biodigestor ).

4) Sobre techo : Cubiertas inaccesible , si el caño está suspendido o apoyados en puntos , debe estar apoyado sobre o adherido con grampas a un elementos rígido con pendiente para evitar el pandeo que puede llegar a formar un sifón con el vapor de agua de condensación y el drenado hacia el dispositivo o elemento de la instalación para su drenado.

Ejercicio 16

55

Hallar el diámetro de la cañería por tabla averiguar los consumo diarios de los artefactos y quemadores confeccionando un cálculo de consumo ,calcular cuantos kilogramos de residuos vacunos son necesarias para el consumo de biogás diario , usando los datos y esquemas de las siguientes instalación.

Hacer el mismo cálculo para hallar los kilogramos de residuos de comida.

28 m

A 8 m cocina

0,5 m 7500 kcal.

Gasógeno T.T 2m B

8000 Kcal. 5 m

ERI

3000 kcal.

• Primero calculamos el consumo de cada artefacto. • Segundo anotamos la longitud real de cada artefacto

Cocina :

7500 kcal/h consumo biogás = . 1000 = 1364 L/h

5500 kcal/m³

ERI :

56 3000 kcal/h consumo biogás = . 1000 = 545 L/h

5500 kcal/m³

TT :

8000 kcal/h consumo biogás = . 1000 = 1455 L/h

5500 kcal/m³

28 m

A 8 m cocina

0,5 m 7500 kcal.

Gasógeno T.T 2m B 1364 L/h

8000 Kcal. 5 m 36 m

1455 L/h

30,5 m ERI

3000 kcal.

545 L/h

33,5 m


57

28 m Ø 0,032 m

A 8 m Ø 0,013 m cocina

0,5 m 7500 kcal.

Gasógeno T.T Ø 0,013 m Ø 0,025 m 1364 L/h

8000 Kcal. 2m B 36 m

1455 L/h 5 m

30,5 m Ø 0,013 m ERI

3000 kcal.

545 L/h

33,5 m

Pérdidas de cargas

Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.F

Ø F

Q.F

G – artefactos m m L/h m L/h m m m L/h

Cocina - A

8

36

1364

0,013

1384

98

ERI - B

5

33,5

545

0,013

1751

31

TT - B

2

30,5

1455

0,013

2768

53

B - A

0,5

36

2000

0,025

3347

60

A – G

28

36

3364

0,032

6206

54

58

Tramo cocina – A:

1 codos 90° = 1 . 30 . 0,013 m = 0,39 m

1 Tee a 90° = 1 . 60 . 0,032 m = 1,92 m

2 codo 90° = 2 . 30 . 0,032 m = 1,92 m



Tramo ERI – B:

2 codo 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,025 m = 0,50 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,032 m = 0,64 m

2 codo 90° = 2 . 30 . 0,032 m = 1,92 m

Total tramo ERI – B 3,84 m

Tramo T.T – B:

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,013 m = 0,39 m

1 T a 90° = 1 . 60 . 0,025 m = 1,50 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,032 m = 0,64 m

2 codo 90° = 2 . 30 . 0,032 m = 1,92 m

Total tramo T.T – B 4,45 m

59


Cuadro de consumos

Ambiente

Artefactos Potencia Instalada

Kcal.

Consumo de

Biogás L/h

Horas de

Usos

Consumo Diario L/h

uso % uso

cocina

Quemadores m. Quemadores g. Mechero horno Hornalla chica

1300 2000 2500 800

236,4 364 454 145

3 4 2 5

709 1454 908 725

Cocción Cocción Cocción cocción

3,0 6,3 3,9

3,1

Living

ERI

3000

545

8

4363

Calefacción

18,9

Lavadero

T.T Piloto

8000 80

1455 14,5

10 24

14545 349

Calentamiento calen.de agua

63,0 1,5

Total consumo diario L/h

23053

% total

100

Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.F

Ø F

Q.F


Cocina - A

8

36

1364

0,013

1384

98

4,23

12,23

¾

2703

ERI - B

5

33,5

545

0,013

1751

31

3,84

8,84

½

1305

TT - B

2

30,5

1455

0,013

2768

53

4,45

6,45

½

1479

B - A

0,5

36

2000

0,025

3347

60

4,23

40,23

1

3099

A – G

28

36

3364

0,032

6206

54

4,23

40,23

1 ¼

5745

60

• Para hallar el % uso de cada artefacto se divide el consumo diario de cada artefacto sobre el total del consumo diario, luego multiplicarlo por 100.

• Para hallar la cantidad de kg. Diario se divide el total del consumo diario sobre producción de biogás.

Total consumo diario = 23053 L/h

Total consumo diario

Para 23053 L /h

Tipo de residuos Producción de biogás L/kg.

Sólidos frescos

Cantidad de kg. diario

Estiércol vacuno 30 768 Estiércol porcino 60 384 E . aviar parrillero 40 576 E . aviar ponedora 50 461 Desecho huerta 50 461 Amiláceos y azucarados 100 230 Residuos de comidas 110 209 Sorgo granífero 550 42 Excreto humano 70 329

61 Ejercicio 17

Calcular la cañería para el siguiente esquema, hacer el cuadro de consumo y calcular la cantidad de residuo para biogás de: estiércol vacuno que es 30 L/kg estiércol porcino 70 L/kg sorgo granífero 550 L/kg etc. hacer un cómputo de materiales.

2 m farol

1 m 120 L/h

30 m 5 m

2 m 2 m

Gasógeno cocina heladera

3100 Kcal. 80 L/h

• Primero calculamos el consumo de cada artefacto. • Segundo anotamos la longitud real de cada artefacto

Cocina : 3100 kcal/h consumo biogás = . 1000 = 563,6 L/h

5500 kcal/m³

2 m farol

1 m 120 L/h

30 m A 5 m B 38 m

2 m 2 m


3100 Kcal. 80 L/h

563,6 L/h 37 m

32 m

62


Ø 0,013 m

2 m farol

Ø 0,019 m Ø 0.013 m 1m 120 L/h

30 m A 5 m B 38 m

2 m 2 m

Ø 0,013 m Ø 0,013 m


3100 Kcal. 80 L/h

563,6 L/h 37 m

32 m

Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.F

Ø F

Q.F


farol - B

3

38

120

0,013

2260

5,3

heladera - B

2

38

80

0,013

2768

3

B - A

5

38

200

0,013

635

31,5

Cocina - A

2

32

564

0,013

2768

20,4

A – G

30

38

764

0,019

1640

46,6

63

Pérdidas de cargas

Tramo farol – B:

2 codo 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 Tee a 90° = 1 . 60 . 0,013 m = 0,78 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,019 m = 0,38 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,019 m = 0,57 m

Total tramo farol – B 2,51 m

*utilizamos este valor en los nodos, y para este tramo , y la ubicaremos en la columna de L.E (longitud equivalente)

Tramo heladera – B:

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,013 m = 0,39 m

1 Tee a 90° = 1 . 60 . 0,013 m = 0,78 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,019 m = 0,38 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,019 m = 0,57 m

Total tramo heladera – B 2,17 m

Tramo cocina – A:

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,013 m = 0,39 m

1 T a 90° = 1 . 60 . 0,019 m = 1,14 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,019 m = 0,57 m


64


Cuadro de consumos

Ambiente


Kcal.

Consumo de

Biogás L/h

Horas de

Usos

Consumo Diario L/h

uso % uso

cocina

Quemadores 1 Quemadores 2

1800 1300

3

2,5

Cocción Cocción

Farol

120

4

iluminación

Heladera

80

24

refrigeración


% total

100

Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.F

Ø F

Q.F


farol - B

3

38

120

0,013

2260

5,3

2,51

5,51

½

1598

heladera - B

2

37

80

0,013

2768

3

2,17

4,17

½

1751

B - A

5

38

200

0,013

635

31,5

2,51

40,51

½

604

Cocina - A

2

32

564

0,013

2768

20,4

2,1

4,1

½

1751

A – G

30

38

764

0,019

1640

46,6

2,51

40,51

¾

1560

66

Quemador 1:

1800 kcal/h consumo biogás = . 1000 = 327,3 L/h

5500 kcal/m³

Quemador 2:

1300 kcal/h consumo biogás = . 1000 = 236,4 L/h

5500 kcal/m³

Farol:

Kcal/h consumo biogás = . 1000 = 120 L/h Kcal/h = 120 L/h . 5500 Kcal/m3 = 660 Kcal/h

5500 kcal/m³ 1000

Heladera:


5500 kcal/m³ 1000

• Ahora estamos en condiciones de llenar los datos faltante en la planilla de cuadro de consumo

Cuadro de consumos

Ambiente


Kcal.

Consumo de

Biogás L/h

Horas de

Usos

Consumo Diario L/h

uso % uso

cocina

Quemadores 1 Quemadores 2

1800 1300

327,3 236,4

3

2,5

982 591

Cocción Cocción

25 15

Farol

660

120

4

480

iluminación

12

Heladera

440

80

24

1920

refrigeración

48


3973

% total

100

67

• Para hallar el % uso de cada artefacto se divide el consumo diario de cada artefacto sobre el total del consumo diario, luego multiplicarlo por 100.

• Para hallar la cantidad de kg. Diario se divide el total del consumo diario sobre producción de biogás.

Total consumo diario = 3973 L/h


Para 3973 L /h


Sólidos frescos



Cómputo de materiales

Descripción Longitud m

tiras Cantidad Unidad precio

Caño Ø ½ 12 3 m Caño Ø ¾ 30 8 m Codos Ø ½ 4 Codos Ø ¾ 1 Tee Ø ½ 1 Tee Ø ¾ 1

Precio total

69

Bacteria en fermentación

Fermentación

Mínimo

Óptimo

Máximo

Tiempo de fermentación

Psycrophilica

4 – 10°C

15 – 18°C

20 – 25°C

Sobre 100 días

Mesophilica 15 – 20°C 25 – 35°C 35 – 45°C 30 – 60 días Thermophilica 25 – 45°C 50 – 60°C 75 – 80°C 10 – 15 días

Factor de dilución

Tipos de residuos Relación volumen – vol. Residuos : agua Litros cargas diarias ,sólido fresco

Factor de dilución (Suma de los vol.)

Estiércol vacuno

1 : 1 - 1,5 (muy seco)

2 - 2,5

Estiércol porcino 1 : 1 2

Aviar parrillero 1 : 2 - 2,5 3 - 5,5

Aviar ponedora 1 : 2 - 2,5 3 - 5,5

Desechos huerta 1 : 1 2

Residuos Amiláceos 1 : 1 2

Residuos de comidas 1 : 1 2

Estiércol de caballo 1 : 2,1 3,1

Sorgo granífero 1 : 5 6

Heces humana 1 : 1,1 2,1

Estiércol conejo

Materia prima

TRH = tiempo de retención hídrica

Estiércol vacuno

40 – 50 días

Estiércol porcino 30 – 40 días

Estiércol aviar 30 – 40 días

Estiércol conejo 40 – 50 días

Residuo de comida 40 – 50 días

Sorgo granífero 40 días

70 A temperatura ambiente (20°)

71 Condiciones para la biodigestión Las condiciones para la obtención de metano en el digestor son las siguientes: 1. Temperatura entre los 15°C y 60°C 2. pH (nivel de acidez/ alcalinidad) alrededor de siete. 3. Ausencia de oxigeno. 4. Gran nivel de humedad. 5. Materia orgánica 6. Que la materia prima se encuentra en trozo más pequeños posible. 7. Equilibrio de carbono/ nitrógeno. Temperatura Factor importante en la producción de biogás, dado que debemos simular las condiciones optimas para minimizar los tiempos de producción. La temperatura óptima es de 30° a 35°C aproximadamente. Acidez Este factor indica cómo se desenvuelve la fermentación. Se mide con un valor numérico Llamado pH, que en este el valor es 7, o sea es neutro. Por encima de este número significa alcalinidad; por debajo, acidez. Cuando los valores superan el pH 8, esto indica una acumulación excesiva de compuesto alcalino. Y la carga corre riesgo de putrefacción. Los valores inferiores a 6 indican una descompensación entre las fases ÁCIDAS y METANOGENICA, pudiendo bloquearse esta última. Si está alcalino agregarle algo ,ácido o vinagre ;si está ácido echarle algo alcalino o agua con cal

Cálculo del volumen del biodigestor

Residuos animales

% C

%N

C/N

Bovinos 30 1. 30 25 :1 Equinos 40 0.80 50 :1 ovinos 35 1.00 35 :1 Porcinos 25 1.50 16 :1 Caprinos 40 1.00 40 :1 Conejos 35 1.50 23 :1 gallinas 35 1.50 23 :1 Patos 38 0.80 47 :1 Pavos 35 0.70 50 :1 Excretas humanas 2.5 0.85 3 :1

Residuos vegetales

% C

%N

C/N

Paja trigo 46 0.53 87 :1 Paja cebada 58 0.64 90 :1 Paja arroz 42 0.63 67 :1 Paja avena 29 0.53 55 :1 Rastrojos maíz 40 0.75 53 :1 Leguminosas 38 1.50 28 :1 Hortalizas 30 1.80 17 :1 Tubérculos 30 1.50 20 :1 Hojas secas 41 1.00 41 :1 Aserrín 44 0.06 730 :1

72

Es el volumen total de un biodigestor que está integrado por el volumen líquido (efluente) y el volumen que ocupa el gas producido

Para el Total consumo diario de 3973 L/h es necesario 133 Kg diario de estiércol de vacuno entonces:

Volumen líquido = cantidad en Kg diario * Tiempo de retención hídrica (TRH)* Factor de Dilución

VL = 133 kg diario . 50 días = 6650 L

1000 Litros equivalen a 1 m3 entonces:

Volúmen L = 6650 L / 1000 L m3 = 6,65 m3

Ahora debemos averiguar la altura del biodigestor:

𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗 = 𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 .𝐡𝐡 ⇒ h = Volúmen h = 7 m3 = 7 m3 = 2,230 m

𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 3,14 . (1)2 3,14

Biodigestor 2230 mm

• Para 133 Kg diario de estiércol vacuno

2000 mm

Para el Total consumo diario de 3973 L/h es necesario 8 Kg diario de sorgo granífero entonces:

VL = 8 kg diario de sorgo . 40 días = 320 L

1000 Litro equivale a 1 m3 entonces: * Para 8 Kg diario de sorgo

Volumen L = 320 L / 1000 L m3 = 0,31 m3 biodigestor 395 mm

h = volumen h = 0,31 m3 = 0,31m3 = 0,395 m

𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 3,14 . (0,50)2 0,785 1000 mm

74

Proyecto

Consideraciones para un proyecto de biogás

1) Ubicación Si es posible latitud, longitud, partido, localidad, calle y número.

2) Temperatura media Datos del lugar, amplitud térmica, temperatura media.

3) Suelo Arcilloso, humifero, rocosa, etc.

4) Característica del terreno Edáfica, como está el terreno, firme, compacto, relleno, arenoso, pantanoso, etc.

5) Usos del biogás Calefacción, cocción, calentamiento de agua, refrigeración, etc.

6) Materia prima a disponer. 7) Diseño y dimensionamiento de la instalación 8) Planos

Plantas, cortes y vistas necesarias para una correcta interpretación. 9) Utilización del efluente

Inmediata a secar y embolsar (cuando secamos queda sólido como el humus, solo que más concentrado) 10) Costos, presupuestos detallados

Combustión Todo combustible es una fuente importante de energía ya que su función es generar calor aprovechable para usos domésticos en la cocción de alimentos y calentamiento de agua entre otro, mediante un proceso denominado combustión. Estos consisten en mezclar el combustible con el oxígeno del aire en presencia de una fuente de calor o chispa para producir calor aprovechable a partir de la siguiente reacción química. Combustible + comburente + fuente de calor calor + otros Biogás + O2 (oxígeno) + fósforo, chispas, candela calor + CO2, vapor de agua, CO (monóxido)

De la combustión podemos decir que es una oxidación: lenta, rápida (que se propaga el fuego rápidamente) o violenta (cuando hay una explosión)

Zona oxidante 1300°C zona luminosa 1100°C

Zona fría 500°C (azul muy brillante, celestón)

75

Combustión con entrada de aire

Amarillento, anaranjado porque le falta el oxígeno, (deberíamos regular el pico para que haiga más caudal)

900 / 850°C

600°C 350°C

300°C

Combustión con entrada sin aire

Zona de combustión

Regula el paso de aire (solo hay que modificar el inyector)

Zona de mezcla

Aire primario aire secundario

* Quemador de termotanque viejo, ideal para biogás.

76

Combustión completa

Si a un gas combustible se lo mezcla con aire en adecuada proporción y luego se hace fluir la mezcla al aire y se la enciende, se forma una llama azulada, el desprendimiento de calor será el máximo según el pode calorífico del gas y la trasmisión del calor será agresivamente dirigida. De acuerdo por lo descubierto por Roberto Bunsen en 1855,el gas al atravesar un pequeño orificio llamado pico o inyector ,produce un chorro de gas que pasa por una abertura llamada toma de aire, por efecto de vacio una porción de aire es arrastrada hacia el interior del quemador, esta mezcla de aire y gas se equilibrará al salir por el interior del casquete ,produciendo la combustión completa sin residuos de hollín, la maza de aire que rodea el casquete se llama aire secundario y de él proviene el oxígeno (una parte) empleado en la combustión.

Se gasta aproximadamente 1 m3 de aire x cada 1000 Kcal.

Relación combustible – aire

1 : 10

Para cada metro cúbico de gas natural se necesita 10 m3 de aire

1 : 24 Para gas envasado 1 : 7

Para cada metro cúbico de biogás se necesita 7 m3 de aire (5,5 m3)

77

Desperfecto del quemador (detectable por llama)

Llama

Ondulante, amarillenta, luminosa: regulador de aire muy cerrado o entrada de aire atascada por suciedad.

Solución: limpieza si está sucio o regular la entrada de aire.

• Regula la pre cámara, el aire permite que circule el gas con mayor facilidad. • Como limpiador y lubricante se puede usar querosén.

Llama muy débil: tienden a apagarse, entonces el diagnóstico es un inyector obstruido, limpiamos con solvente (thinner) ,retirar y soplar ,no pasar calisuá para no agrandarlo. Cuando se agranda el diámetro del inyector se produce monóxido de carbono (gas peligroso) ,esto es porque hay una deformación en la combinación del gas combustible y el volumen de aire, por ello no limpiar con aguja o calisuá u objeto punzante metálico el inyector.

Llama azul que tienden a despegarse del casquete: Exceso de aire primario, entra más aire de la cuenta, hay que regular la entrada de aire. La llama se forma dentro de la cámara de mezcla, pasa porque los agujeros del casquete están deformados o se cambia todo el quemador si la pieza es estampada o fundida.

Manejo seguro y eficiente de combustible gaseoso

Contar con un suministro energético confiable y de buena calidad que esté marcado dentro de un proceso de desarrollo en constante armonía con el medio ambiente dependiendo en gran medida del manejo eficiente y seguro de la instalación, la cual ..

Abarca : Generación ( biodigestor ) , transmisión ( cañería ), almacenamiento ( gasógeno ), distribución hacia los artefactos y los dispositivos de seguridad ( válvula de seguridad, filtro de sulfhídrico y trampa de llama) , siendo realizado por un instalador autorizado.

78 Notas: No utilizar una llama para localizar una fuga de gas, utilizar agua jabonosa o detergente, también existe en el mercado detectores de fugas de metano. No colocar cerca de los artefactos materiales que puedan arder con facilidad tapicería y mueble de madera.

En caso fuga de gas, no hacer fuego, chispas, ni fumar. No accionar interruptores de electricidad. Desacoplar o cerrar las llaves de pasos, ventilar la habitación, revisar periódicamente los artefactos de consumos.

Las cañerías y dispositivos de seguridad deben estar separados como mínimo 500 mm de la cañería de electricidad, así se obtendrá seguridad.

La llama viva de color azulado indica buena combustión y por lo tanto seguridad, economía y limpieza.

Campaña educativa

• Dar a conocer las principales característica del combustible como uso doméstico. • Presentar a la comunidad los beneficios que ofrece el biogás como energético. • Instruir a la comunidad usuaria sobre las precauciones que se deben tener para garantizar el uso seguro y

eficiente de los combustibles gaseosos. • Informar a los usuarios sobre las acciones a tomar en caso de presentarse una emergencia o una situación

imprevista.

Característica del biogás

Es un gas incoloro constituido esencialmente por metano ( CH4 ).Este es producido por bacteria metano génica dentro de un digestor anaeróbico. Por las propiedades físicas que posee lo hacen más fácil de transportar como gas atreves de tuberías a diferencia de otros gases que no se almacenan en tanque, como los líquidos porque estos requieren condiciones especiales de presión y temperatura. Para usarlo es necesario tener una adecuada presión de trabajo para la operación de los gasodomésticos. El biogás (Biometano), es más liviano que el aire por lo que se disipa fácilmente al ascender a la atmósfera. Cuando es quemado libera gran cantidad de calor que es aprovechado para el calentamiento de agua, cocción, calefacción etc..

79 Repaso

• Para hallar la cantidad de kg. Diario se divide el total del consumo diario sobre producción de biogás. • Total consumo diario = 3000 L/h

Volumen líquido = cantidad en Kg diario . Tiempo de retención hídrica (TRH)


1000 Litro equivale a 1 m3 entonces:

Volúmen L = 5000 L / 1000 L m3 = 5 m3


𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗 = 𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 .𝐡𝐡 ⇒ h = Volúmen h = 5 m3 = 5 m3 = 1,592 m

𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 3,14 . (1)2 3,14

Biodigestor 1592 mm


2000 mm


Para 3000 L /h


Sólidos frescos


Estiércol vacuno 30 100 Estiércol porcino 60 50 E . aviar parrillero 40 75 E . aviar ponedora 50 60 Desecho huerta 50 60 Amiláceos y azucarados 100 30 Residuos de comidas 110 27 Sorgo granífero 550 5,5 Excreto humano 70 42,9

80 Gasógeno: su dimensionamiento es la mitad del consumo diario.

• Para hallar la cantidad de kg. Diario se divide el total del consumo diario sobre producción de biogás. • Mitad de consumo diario =

1500 L/h

Volumen líquido = cantidad en Kg diario . Tiempo de retención hídrica (TRH)


1000 Litro equivale a 1 m3 entonces:

Volumen L = 2500 L / 1000 L m3 = 2,5 m3

Ahora debemos averiguar la altura del gasógeno :

𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗 = 𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 .𝐡𝐡 ⇒ h = Volúmen h = 2,5 m3 = 2,5 m3 = 0,796 m

𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 3,14 . (1)2 3,14

• Verificar su cálculo de dimensionamiento 796 mm • Para 50 Kg diario de estiércol vacuno Gasógeno

2000 mm

• El cálculo del dimensionamiento del gasógeno es sin el kg diario ni la retención hídrica ( TRH )

Mitad del consumo diario

Para 1500 L /h


Sólidos frescos


Estiércol vacuno 30 50 Estiércol porcino 60 25 E . aviar parrillero 40 37,5 E . aviar ponedora 50 30 Desecho huerta 50 30 Amiláceos y azucarados 100 15 Residuos de comidas 110 13,6 Sorgo granífero 550 2,73 Excreto humano 70 21,4

81 Ejercicio 18

5 m A 6 m C 5 m

2 m

3 m T.T 3 m 2 m

6450 kcal piloto D 4 m ERI 1

Gasógeno 3 m B 2 m 3 hs 3000 kcal

24 hs 3 m 3 hs

2 m 80 L

4 m

Cocina 5 m ERI 2

10800 kcal heladera 3800 kcal

4 hs 4 hs

24 hs

250 L


ERI 2 :



ERI 1 :



T.T :



82

Piloto :


5500 kcal/m³ 1000

Heladera :


5500 kcal/m³ 1000

cocina :



5 m A 6 m C 5 m

2 m

3 m T.T 3 m 2 m

6450 kcal piloto D 4 m ERI 1

Gasógeno 3 m B 2 m 3 hs 440 Kcal/h 3000 kcal

1173 L / h 24 hs 3 m 3 hs

2 m 16 m 80 L 545,45 L / h

4 m 22 m

Cocina 5 m ERI 2


4 hs 1375 Kcal/h 4 hs

1964 L / h 24 hs 690,9 L / h

13 m 250 L/h 26 m

14 m

83


Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.F

Ø F

Q.F

G – artefactos


ERI2 – D

8

26

691

0,013

1384

50

ERI1 – D

4

22

545

0,013

1957

28

D -C

7

26

1236

0,019

1983

62

T.T – C

5

16

1253

0,013

1751

71,5

C – A

6

26

2489

0,025

3939

63

heladera – B

6

14

250

0,013

1598

16

cocina – B

5

13

1964

0,019

4523

43

B – A

3

26

2214

0,025

3939

56

A – G

5

26

4703

0,032

7302

644

84

0,032 m 0,025 m

5 m A 6 m C 5 m 0,019 m

2 m

3 m T.T 3 m 0,013 m 2 m

0,025 m 6450 kcal piloto D 4 m ERI 1

Gasógeno 3 m B 2 m 3 hs 440 Kcal/h 3000 kcal

0,019 m 1173 L / h 24 hs 3 m 3 hs

2 m 0,013 m 16 m 80 L 0,013 m 545,45 L / h

4 m 22 m

Cocina 5 m ERI 2


4 hs 1375 Kcal/h 4 hs

1964 L / h 24 hs 690,9 L / h

13 m 250 L/h 26 m

14 m

Pérdidas de cargas

Tramo ERI2 – D :

2 codos 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,019 m = 0,38 m

1 codos 90° = 1 . 30 . 0,019 m = 0,57 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,025 m = 0,5 m

1 T. a T = 1 . 20 . 0,032 m =0,64 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo ERI2 – D 3,83 m


85 Tramo ERI1 – D :

1 codos 90° = 1 . 30 . 0,013 m = 0,39 m

1 Tee a 90° = 1 . 60 . 0,019 m = 1,14 m

1 codos 90° = 1 . 30 . 0,019 m = 0,57 m

1 Tee a T = 1 . 20 . 0,025 m = 0,5 m

1 T. a T = 1 . 20 . 0,032 m =0,64 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo ERI1 – D 4,2 m

Tramo T.T – C :

2 codos 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,025 m = 1,5 m

1 T. a T = 1 . 20 . 0,032 m =0,64 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo T.T – C 3,88 m

Tramo heladera – B :

2 codo 90° = 2 . 30 . 0,013 m = 0,78 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,025 m = 1,5 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,032 m = 1,92 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo heladera – B 5,16 m

Tramo cocina – B :

2 codo 90° = 2 . 30 . 0,019 m = 1,14 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,025 m = 1,5 m

1 T. a 90° = 1 . 60 . 0,032 m = 1,92 m

1 codo 90° = 1 . 30 . 0,032 m = 0,96 m

Total tramo cocina – B 5,52 m


86

Cuadro de consumos

Tramo

LR

tramo

LC

total

Consumo

Ø

Caudal

%

L.E

L.F

Ø F

Q.F

G – artefactos


ERI2 – D

8

26

691

0,013

1384

50

3,83

11,83

½ “

1130

ERI1 – D

4

22

545

0,013

1957

28

4,2

8,2

½”

1305

D -C

7

26

1236

0,019

1983

62

3,83

29,83

¾”

1846

T.T – C

5

16

1253

0,013

1751

71,5

3,88

8,88

½”

1305

C – A

6

26

2489

0,025

3939

63

3,83

29,83

1”

3667

heladera – B

6

14

250

0,013

1598

16

5,16

11,16

½”

1130

cocina – B

5

13

1964

0,019

4523

43

5,52

10,52

¾”

2919

B – A

3

26

2214

0,025

3939

56

3,83

29,83

1”

3667

A – G

5

26

4703

0,032

7302

644

3,83

29,83

1 ¼”

6798

87

Ambiente


Kcal.

Consumo de

Biogás L/h

Horas de

Usos

Consumo Diario L/h

uso % uso

Living

ERI2

3800

690,9

4

4363

Calefacción

17,2

Living

ERI1

3000

545,45

3

1636,35

Calefacción

6,5

Lavadero

T.T Piloto

6450 440

1173 80

3 24

3519 1920

Calentamiento calen.de agua

14 7,6

Cocina

heladera

1375

250

24

6000

refrigeración

24

Cocina

cocina

10800

1964

4

7856

refrigeración

31


25294,35

% total

100

Cálculo del biodigestor :

Volumen líquido = cantidad en Kg diario . Tiempo de retención hídrica (TRH) / 1000 L m3


Para 25294,35 L /h


Sólidos frescos



88 VL = 843 kg diario . 50 días / 1000 L m3 = 42,150 m3


𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗 = 𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 .𝐡𝐡 ⇒ h = Volúmen h = 42,15 m3 = 42,15 m3 = 4,1433 m

𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 3,14 . (1,8)2 10,1736

Biodigestor 4143 mm


3600 mm

Cálculo del Gasógeno:

• Mitad de consumo diario = 25294,35 L/h / 2 =12647 L/h * recuerde el cálculo es sin el kg diario

1000 Litro equivale a 1 m3 entonces: y sin el tiempo de retención hídrica

Volumen L = 12647 L / 1000 L m3 = 12,647 m3

Ahora debemos averiguar la altura del gasógeno:

𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗𝒗 = 𝝅𝝅 .𝒓𝒓𝟐𝟐 .𝐡𝐡 ⇒ h = Volúmen h = 12,647 m3 = 12,647 m3 = 2,797 m

𝝅𝝅 . 𝒓𝒓𝟐𝟐 3,14 . (1,2)2 4,5216

2797mm

Gasógeno

2400 mm

89

Tabla de conversión

Cálculo por la Fórmula Dr. Poole

Q = Caudal a considerar en m3/h δ = Densidad del gas (GLP 3 = 1,9 gr/l – GLP1 = 1,52 gr/l – GN = 0,65 gr/l – BG = 1,21 gr/l) H = Caída de presión del tramo en mm CA (10 mm = 1 cm) L = Longitud del tramo en m D = Diámetro interno de la cañería en cm

D = 5 Q2 . 2 . δ . L Q = 2 D5 . H δ = D5 . H H= 2 . Q . δ . L

H 2 . δ . L 2 . Q2 . L D5

Con estas formula podremos verificar o averiguar un caudal aún inexistente en la tabla por ejemplo:

Queremos averiguar el caudal de un caño de 2 ¼ “ de una distancia de 220 m, aquí utilizaremos la fórmula del caudal utilizando la densidad 1,21

Pulgada a mm

pulgada

3/16

1/4

5/16

3/8

7/16

1/2

3/4

1

1 ¼

1 ½

2

mm

5

6

8

9

11

13

19

25

32

38

50

Pulgada a mm

pulgada

2 ¼

2 ½

2 ¾

3

3 ½

3 ¾

4

4 ¼

4 ½

4 ¾

5

mm

57

63

69

76

89

95

101

108

114

120

127

90

Q = 2 D5 . H Q = 2 ( 5,7 ) 5 . 10 Q = 3249 6270 Q = 10.63085

2 . δ . L 2 . 1,21 . 220 24200

Verificamos una existente en la tabla Obregón por ejemplo 42 m de 1 ¼ “m, recuerde que la conversión del diámetro interno de la cañería será de pulgada a cm para utilizarla en esta fórmula, cuyo valor será:

Q = 2 D5 . H Q = 2 ( 3.2 ) 5 . 10 Q = 1024 42 Q = 5.7456956

2 . δ . L 2 . 1,21 . 42 1155

Con la fórmula del Dr. Poole podemos averiguar su densidad, diámetro interno del caño su caída de presión, longitud y caudal a considerar.

Tabla de Obregón para el cálculo de cañerías

Densidad 1,21

91

• El valor de Ø 3/8” es solamente para cálculo de pequeña construcciones de biodigestores

Metros

Ø 3/8”

0,009 m

Ø ½”

0,013 m

Ø ¾”

0,019 m

Ø 1”

0,025 m

Ø 1 ¼” 0,032 m

Ø 1 ½” 0,038 m

Ø 2”

0,050 m

2 1.104 2.768 7.152 14.204 26.329 40.460 80.353 3 901 2.260 5.839 11.597 21.498 33.036 65.607 4 781 1.957 5.057 10.043 18.618 28.610 56.818 5 698 1.751 4.523 8.321 16.652 25.589 50.819 6 637 1.598 4.129 8.200 15.201 23.360 46.391 7 590 1.479 3.823 7.592 14.073 21.627 42.950 8 552 1.384 3.576 7.102 13.164 20.230 40.176 9 520 1.305 3.371 6.695 12.412 19.073 37.878

10 493 1.238 3.194 5.884 11.775 18.094 35.934 12 450 1.130 2.919 5.798 10.749 16.518 32.803 14 417 1.046 2.703 5.368 9.951 15.292 30.370 16 390 978 2.528 5.021 9.309 14.305 28.409 18 368 922 2.384 4.734 8.776 13.486 26.784 20 349 875 2.261 4.491 8.326 12.794 25.409 22 333 834 2.156 4.282 7.938 12.199 24.227 24 318 799 2.064 4.100 7.600 11.680 23.195 26 306 767 1.983 3.939 7.302 11.221 22.285 28 295 739 1.911 3.796 7.036 10.813 21.475 30 285 714 1.846 3.667 6.798 10.446 20.747 32 276 692 1.788 3.551 6.582 10.112 20.088 34 267 671 1.734 3.444 6.573 9.813 19.488 36 260 652 1.685 3.347 6.206 9.536 18.939 38 253 635 1.640 3.258 6.040 9.282 18.434 40 246 619 1.599 3.176 5.887 9.047 17.967 42 241 604 1.560 3.099 5.745 8.829 17.534 44 235 590 1.524 3.028 5.613 8.626 17.131 46 230 577 1.491 2.961 5.490 8.436 16.754 48 225 565 1.459 2.899 5.374 8.259 16.401 50 220 553 1.430 2.631 5.265 8.092 16.070 55 210 527 1.363 2.509 5.020 7.715 15.322 60 201 505 1.305 2.402 4.806 7.387 14.670 65 193 485 1.254 2.308 4.618 7.097 14.094 70 186 467 1.208 2.224 4.450 6.839 13.582 75 180 452 1.167 2.148 4.229 6.607 13.121 80 174 437 1.130 2.080 4.162 6.397 12.704 85 169 424 1.097 2.018 4.038 6.206 12.325 90 165 412 1.066 1.961 3.924 6.031 11.978 95 160 401 1.037 1.909 3.820 5.870 11.658 100 156 391 1.011 1.915 3.723 7.722 11.363 110 149 373 964 1.860 5.550 5.455 10.834 120 142 357 923 1.833 3.399 5.223 10.373 130 137 343 887 1.761 3.265 5.018 9.966 140 132 330 854 1.697 3.147 4.836 9.604 150 127 319 825 1.640 3.040 4.672 9.278 160 123 309 799 1.588 2.943 4.523 8.983 170 119 300 775 1.540 2.855 4.388 8.715 180 116 291 753 1.497 2.775 4.264 8.469 190 113 284 733 1.457 2.701 4.151 8.244 200 110 276 715 1.420 2.632 4.096 8-035

92

GASOGENO

Biogas. Curso energias renovables uocra

Documents

Transcript of Biogas. Curso energias renovables uocra