Curso de Formación Especializada en Biogás para...

Curso de Formación Especializada en Biogás para Profesionales

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Módulo 2

Presentado por: EBP Autor: Pablo Bahamonde Burgos ([email protected])

Control de calidad y contenidos: Cristián de la Cerda (EBP) Andrea Moraga (Asesor EBP) Karin von Osten (SEC) Ignacio Sánchez (Ministerio de Energía) Website: www.biogasenergia.cl

Curso de Formación Especializada En Biogás para Profesionales

MÓDULO 2

Diseño de Plantas Pequeñas


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Módulo 2

Contenido 2. Diseño de Plantas Pequeñas ............................................................................................... 5

2.1. Introducción Plantas Pequeñas ........................................................................................... 5

2.1.1. Tipos de Digestores Pequeños ....................................................................................................... 5

2.2. Componentes de una planta pequeña .............................................................................. 10

2.2.1. Canalización de purines y aguas .................................................................................... 10

2.2.2. Separación de sólidos .................................................................................................... 11

2.2.3. Biodigestor ..................................................................................................................... 11

2.2.4. Acumulación o almacenamiento del digestato ........................................................................... 12

2.2.5. Conducción de biogás a equipos de consumo ............................................................................ 12

2.3. Estimación de RILes ........................................................................................................... 15

2.3.1. Estimación de Purines (teórico) ................................................................................................... 16

2.3.1.1. Fuente de Purines (Tipos de purines) .......................................................................................... 16

2.3.1.2. Co-digestión (2 o más tipos de biomasa) ..................................................................................... 16

2.3.1.3. Cálculo de Purines Mediante Ecuación ........................................................................................ 17

2.3.2. Estimación aguas de aporte ......................................................................................................... 18

2.3.2.1. Aguas Sucias .................................................................................................................................. 19

2.3.2.2. Aguas Lluvia ................................................................................................................................... 20

2.3.2.3. Aguas de Lavado ............................................................................................................................ 21

2.3.2.4. Ejemplo de estimación de aguas .................................................................................................. 22

2.3.3. Estimación de Sustrato ................................................................................................................. 23

2.4. Estimación del Potencial de Producción de Digestato ....................................................... 24

2.5. Estimación del potencial de producción de Biogás ............................................................ 25

2.5.1. Estimación por Método N°1, Teórico ........................................................................................... 25

2.5.2. Estimación por Método N°2, Práctico .......................................................................................... 28

2.5.3. Estimación por Método N°3, Práctico .......................................................................................... 29

2.6. Dimensionamiento de Unidades Principales de una Planta de Biogás .............................. 31

2.6.1. Sistemas de Digestión (tipos de biodigestores) ........................................................................... 31

2.6.1.1. Tipo o Sistema por Laguna Cubierta ........................................................................................ 31

2.6.1.2. Tipo o Sistema por Mezcla Completa ...................................................................................... 32

2.6.1.3. Selección del biodigestor ......................................................................................................... 33

2.6.2. Tipos de Unidades Básicas o Principales según Sistema de Digestión ....................................... 34

2.6.2.1 Sistema de Digestión Tipo Laguna Cubierta ............................................................................ 34

2.6.2.2 Sistema de Digestión Tipo Mezcla Completa .......................................................................... 36

2.6.3. Dimensionamiento de cada Unidad por TRH .............................................................................. 38


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Módulo 2

2.7. Estimación de Generación de Energía ............................................................................... 40

2.7.1. Cálculo de Energía Total Contenida y Potencia Nominal ............................................................ 41

2.7.2. Generación de Energía .................................................................................................................. 42

2.7.3. Determinación de Potencia Instalada .......................................................................................... 44

Figuras Figura 1-1: Sistema de Digestión Tipo Domo Flotante Hindú o Modelo Indiano ............................... 6

Figura 1-2: Sistema de Digestión Tipo Domo Fijo Chino o Modelo Chino .......................................... 7

Figura 1-3: Sistema de Digestión Tipo Estructura Rígida y Gasómetro Externo ................................. 8

Figura 1-4: Sistema de Digestión Tipo Batch o Discontinuo ............................................................... 9

Figura 2-1: Planta general de un Sistema Predial de Biodigestión.................................................... 13

Figura 3-1: Muestreo de Orina en Litros Diarios (Valdivia, Sandoval Castro) ................................... 16

Figura 5-1: Esquema de Ecuaciones Balance de Equilibrio de Masas ............................................... 26

Figura 5-2: Gráfico Eficiencia Bacteriológica o Actividad Relativa (Ar) ............................................. 27

Figura 5-3: Testeo de Muestras en Biodigestor Experimental (Laboratorio Biotecsur). .................. 30

Figura 6-1: Sistema de Digestión Tipo Laguna Cubierta .................................................................... 31

Figura 6-2: Sistema de Digestión Tipo Mezcla Completa .................................................................. 32

Figura 6-3: Sistema de Digestión Tipo Laguna Cubierta Sin Generación Eléctrica ............................ 36

Figura 6-4: Sistema de Digestión Tipo Laguna Cubierta Con Generación Eléctrica .......................... 36

Figura 6-5: Sistema de Digestión Tipo Mezcla Completa .................................................................. 38

Figura 6-6: Biodigestor circunferencial ............................................................................................. 40

Tablas Tabla 3-1: Resultados de Cálculos de Potencial Cantidad de Purines ............................................... 18

Tabla 3-2: Agua Utilizada para Lavado de Pisos y Equipos en Lecherías .......................................... 18

Tabla 3-3: Datos Utilizados para la Estimación de Aguas .................................................................. 22

Tabla 3-4: Resultados de la Estimación de Aguas Presente en Purín................................................ 23

Tabla 3-5: Resultados de Cálculos de Potencial Cantidad de RILES .................................................. 24

Tabla 4-1: Cálculos de Volumen del Digestato .................................................................................. 25

Tabla 5-1: Resultados Aplicación de Método N°1, Teórico ............................................................... 27

Tabla 5-2: Resultados Aplicación de Método N°2, Práctico .............................................................. 28

Tabla 5-3: Resultados Aplicación de Método N°3, Práctico .............................................................. 30

Tabla 6-1: Datos y Parámetros para Selección del Tipo de Biodigestor............................................ 33

Tabla 6-2: Evaluación para Selección del Tipo de Biodigestor .......................................................... 34

Tabla 6-3: Ejemplo Cálculo de Distribución de Volumen de Biogás .................................................. 35

Tabla 6-4: Ejemplo cálculo de volúmenes de Biodigestores para cada predio ................................. 39

Tabla 6-5: Esquema Concepto de Talud ............................................................................................ 39

Tabla 7-1: Ejemplo cálculo de Energía Total Contenida .................................................................... 41

Tabla 7-2: Ejemplo Cálculos de Potencia Nominal ............................................................................ 42

Tabla 7-3: Ejemplo cálculos de Energía y Potencia Eléctrica............................................................. 43

Tabla 7-4: Ejemplo cálculos de Energía y Potencia Térmica ............................................................. 44


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Módulo 2

2. Diseño de Plantas Pequeñas

2.1. Introducción Plantas Pequeñas

Para entender y asimilar lo que involucra la instalación de una Planta Pequeña, primero se debe

tener clara la definición de ciertos conceptos básicos y claves. A continuación se definen y aclaran

los siguientes conceptos según D.S. 119/2017:

Planta de Biogás: Entiéndase por toda instalación de producción, almacenamiento y

suministro de biogás, para uso y consumo del mismo, incluyendo todo equipamiento,

edificios e instalaciones complementarias que permiten la operación de dichas

instalaciones.

Instalaciones Pequeñas: Se define como, toda instalación de producción y suministro de

Biogás cuya Potencia Nominal es menor o igual 180kW.

Tipos de biodigestores más comunes y presentes en una Planta de Biogás Pequeña:

2.1.1. Tipos de Digestores Pequeños

A continuación se presentan los más comunes modelos de digestores a baja escala.

Tipo Domo Flotante Hindú1 o Modelo Indiano2: Se define como un estanque o piscina enterrada y

vertical, semejando a un pozo. Se cargan por gravedad una vez al día, con un volumen de mezcla

que depende del tiempo de fermentación o retención y producen una cantidad diaria más o menos

constante de biogás si se mantienen las condiciones de operación.

1 Manual de Biogás (MINENERGIA / PNUD / FAO / GEF), Proyecto CHI/00/G32, 2011. 2 Biogás de residuos agropecuarios en la Región de los Ríos (INDAP y GORE Los Ríos), 2017.


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Módulo 2

Figura 2-1: Sistema de Digestión Tipo Domo Flotante Hindú o Modelo Indiano

Fuente: Adaptado de Biogás de residuos agropecuarios en la Región de Los Ríos, INDAP-Gobierno Regional Región de Los Ríos- 2017.

El gasómetro está integrado al sistema, o sea que, en la parte superior del pozo flota una campana

donde se almacena el gas. De esta forma, la presión del gas sobre la superficie de la mezcla es muy

baja, de alrededor de 30 cm de columna de agua. Con esta campana se logra, además, una presión

constante, lo que permite una operación eficiente de los equipos a los que alimenta. La campana

también ayuda al rompimiento de la espuma que se forma en muchos biodigestores.

La entrada de la carga diaria por gravedad hasta el fondo del pozo, además de producir agitación,

provoca la salida de un volumen equivalente de lodos digeridos, desde la superficie o desde el fondo,

según el diseño del sistema, los que se hacen fluir hasta una pileta para su aplicación a los cultivos.

Para aumentar la retención de la materia prima, posee un tabique central. En este caso, los

materiales usados son preferentemente excretas, las que deben estar bien diluidas y mezcladas

homogéneamente.

Este tipo de digestor presenta una buena eficiencia de producción de biogás, generándose entre 0.5

y 1,0 volumen de gas por volumen de digestor por día.

Tipo Domo Fijo Chino3 o Modelo Chino4: Se define como un estanque o piscina cilíndrica con el

techo y el piso en forma de domo y se construyen totalmente enterrados.

3 Manual de Biogás (MINENERGIA / PNUD / FAO / GEF), Proyecto CHI/00/G32, 2011. 4 Biogás de residuos agropecuarios en la Región de los Ríos (INDAP y GORE Los Ríos), 2017.


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Módulo 2

Figura 2-2: Sistema de Digestión Tipo Domo Fijo Chino o Modelo Chino


Al iniciar el proceso, el digestor se llena con residuos agrícolas compostados mezclados con lodos

activos de otro digestor, a través de la cubierta superior, que es removible. Una vez cargado así, es

alimentado diariamente con los residuos que se encuentren disponibles, provenientes de la letrina

y de los animales domésticos, a través del tubo de carga el cual llega a la parte media del digestor.

En este tipo de digestores no existe gasómetro, almacenándose el biogás dentro del sistema. A

medida que aumenta el volumen del gas almacenado en el domo del digestor, aumenta su presión

forzando al líquido, en los tubos de entrada y salida a subir y llegándose a alcanzar presiones de

hasta 100 cm de columna de agua. Se generan entre 0.15 y 0.20 volúmenes de gas por volumen de

digestor/día. Como consecuencia de la variación de presión, la que aumenta al generarse el gas y

disminuye al consumirse éste, se reduce la eficiencia en los equipos consumidores.

Periódicamente se extrae una parte del líquido en fermentación a través del tubo de salida,

mediante una cubeta y una o dos veces al año el digestor se vacía completamente aplicando el

residuo (sólido) a los campos de cultivo. A pesar que el digestor chino es poco eficiente para generar

biogás, es excelente en la producción de bioabono, ya que los tiempos de retención son en general

largos y además se tiene gran cantidad de este material cuando se necesita para mezclar con el

suelo antes de la siembra. Los tiempos de retención de operación para los biodigestores tipo chino

son de 30 a 60 días, requiriéndose para alcanzar la misma eficiencia (máximo 50% de reducción de

la materia orgánica) de 1/2 a 1/3 de este tiempo de retención en los biodigestores tipo hindú.

Tipo Estructura Rígida y Gasómetro Externo5: Se define como un estanque o piscina sin forma

predominante (es decir, puede ser vertical, cilíndrica, rectangular u horizontal), pero todas con

cubierta rígida, lo que implica una capacidad de acumulación de biogás reducida. Es por ello la

5 Biogás de residuos agropecuarios en la Región de los Ríos (INDAP y GORE Los Ríos), 2017.


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Módulo 2

necesidad de contar con un equipo exclusivamente dedicado al almacenamiento de grandes

producciones de biogás en relación al consumo requerido por la misma planta o plantel donde es

instalado.

Es interesante destacar que este tipo de biodigestores por lo general corresponden a otros tipos de

biodigestores de estructura rígida que son complementados con un gasómetro por diversos motivos

operacionales, como es el caso del Biodigestor Tipo Batch o Discontinuo. Si bies este tipo de

biodigestor es discontinuo en su carga de sustrato, es continuo en su producción de biogás, cuya

producción muchas veces supera el espacio disponible al interior del estanque reactor ya que está

diseñado para satisfacer un suministro constante para un consumo inmediato, cosa que no siempre

se cumple a cabalidad, debido a diversas causas operacionales, ya sean contempladas o no

contempladas.

En resumen, los sistemas de estaques digestores rígidos no poseen una buena reacción frente a una

sobreproducción de biogás, sea cual sea la circunstancia. Es por esto que surge de manera natural

la implementación de una unidad de almacenamiento externa a un sistema rígido.

Figura 2-3: Sistema de Digestión Tipo Estructura Rígida y Gasómetro Externo



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Módulo 2

Tipo Batch o Discontinuo6: Se define como un estanque rígido sobre terreno o semi-enterrado.

Figura 2-4: Sistema de Digestión Tipo Batch o Discontinuo

Fuente: Manual Biogás MINENERGIA – PNUD - FAO - GEF, Proyecto CHI/00/G32, 2011.

Este tipo también suele construirse en una batería de estanques o depósitos herméticos (digestores)

con una salida de gas conectada con un gasómetro, donde se almacena el biogás. El objetivo de

disponer de más un digestor es tener siempre uno de ellos en carga o en descarga, mientras el resto

se encuentra en producción de biogás.

La alimentación o carga del digestor con la materia prima, sólida, seca, se realiza por lotes

(discontinuamente) y la descarga de los residuos estabilizados se efectúa una vez que ha finalizado

la producción de biogás.

Este sistema discontinuo es aplicable en situaciones particulares, como sería la de materias primas

que presentan problemas de manejo en un sistema semi-continuo y continuo, o materiales difíciles

de digerir metanogénicamente o cuando las materias primas a procesar, están disponibles en forma

intermitente, como es el caso de los rastrojos de cosecha.

Está destinado a pequeñas y grandes explotaciones agropecuarias, su uso a escala doméstica es

poco práctico.

El volumen de digestor es pequeño en relación al volumen de biogás producido, debido a la alta

concentración de materia seca en el sustrato (40 – 60%), además de ocupar 60 – 80% menos de

agua que los digestores continuos y semi-continuo, junto con la escasa formación costra, lo que no

hace prescindible agitación diaria.

6 Manual de Biogás (MINENERGIA / PNUD / FAO / GEF), Proyecto CHI/00/G32, 2011.


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Módulo 2

Este sistema no sufre cambios de temperaturas violentos y la mayor parte del bioabono o

biofertilizante se obtiene en forma sólida, y la menor parte en forma líquida.

Tipo Laguna Cubierta: Se define como un estanque o piscina enterrada y/o de superficie con Tiempo

de Retención Hidráulica (TRH) superior a 40 días y que se encuentre cubierta con algún elemento

que genere un sellado hermético parcial o total, y por lo general flexible. Este tipo de biodigestores

generalmente operan con sustrato en fase líquida con escasa materia sólida orgánica. Además,

puede o no presentar sistema de agitación o sistema de calefacción y algunos casos ambos.

Tipo Mezcla Completa: Se define como, un estanque o piscina enterrada y/o de superficie con

Tiempo de Retención Hidráulica (TRH) inferior o igual a 40 días y que se encentre cubierta con algún

elemento que genere un sellado hermético total o parcial. Este tipo de biodigestores generalmente

operan con sustrato en fase líquida con toda la materia sólida orgánica disponible. Además, debe

presentar sistema de agitación y sistema de calefacción.

Estos últimos dos tipos de digestores, laguna cubierta y mezcla completa, serán abordados en

profundidad más adelante en el desarrollo del presente módulo.

2.2. Componentes de una planta pequeña

En general estos sistemas comprenden 5 etapas de desarrollo para la producción de biogás,

generación de energía y disminución del impacto medioambiental, las que se detallan a

continuación.

2.2.1. Canalización de purines y aguas

Canalización de purines (patio de espera, ordeña y alimentación) y aguas (lavado de la sala de

ordeña y patios, aguas lluvias) mediante canaletas abiertas para facilitar su limpieza normalmente

construidas de hormigón armado o tuberías de PVC.

Canalización con tubería 300mm. Canalización con hormigón tipo canal abierta.

Fuente: Biotecsur


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Módulo 2

2.2.2. Separación de sólidos

Realizada de forma mecánica o por gravedad, cuya función es atrapar materia no biodigerible.

Corresponden a arena, piedras, restos de fibra de alimentos, plásticos, maderas, entre otros, que

son arrastradas por los purines. Los dispositivos más comúnmente usados en plantas pequeñas y

medianas son los siguientes:

Decantador: Separación por efecto de la gravedad. Presenta menor inversión inicial y gasto

operacional, pero a mayores tiempos de retención hidráulica (TRH) y menores eficiencias de

operación.

Prensa electromecánica: El purín es sometido a presión y forzado a pasar por tamices que permiten

el paso únicamente de la fase liquida, reteniendo las partículas sólidas o gruesas (obtenidas con bajo

contenido de humedad). Requiere un mayor número de equipos, potencias de trabajo altas

(generalmente 6 a 10 kW), además de una bomba para suministrar la mezcla hacia el separador,

haciendo este sistema considerablemente más costoso, tanto en inversión como operación, pero

con alta eficiencia.

Decantadores para 100 vacas.

Fuente: Biotecsur

2.2.3. Biodigestor

Generalmente son construidos con geomembranas interiores ancladas a un muro perimetral en

estanques tipo laguna. Una vez instalada se genera un sello hermético con la geomembrana

superior. Como se utiliza la fase líquida, estos biodigestores pueden prescindir de sistemas de

agitación permanente y se pueden instalar sistemas de tubería para realizar agitación de forma

esporádica.


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Módulo 2

Instalación de Geomembrana inferior. Instalación de Geomembrana superior.

Fuente: Biotecsur

2.2.4. Acumulación o almacenamiento del digestato

Corresponde al acopio de los purines digeridos (digestato), desde donde se retira para ser usado

como fertilizante en las praderas o cultivos. Estos estanques pueden ser construidos con

geomembranas, hormigón o cualquier otro material resistente a la corrosión. El tamaño de este

acopio depende de las necesidades del propietario, es decir, si se utiliza el digestato para riego de

praderas, y el propietario riega cada tres meses, el diseño se hará en función de este tiempo.

Estanque de Acopio con Geomembrana PVC.

Fuente: Biotecsur

2.2.5. Conducción de biogás a equipos de consumo

Conducción, mediante tuberías, del biogás producido a los equipos de generación energética, ya

sean calderas (energía térmica), grupo electrógeno (energía eléctrica) o cogeneración (energía

térmica y eléctrica combinada). Estas tuberías deben ser resistentes a la corrosión generada por el

ácido sulfhídrico (H2S) y agua. Además, deben respetar una pendiente mínima que considere el

punto de recolección de agua condensada dentro de las mismas. Se recomienda pintar las tuberías

de color amarillo representando la conducción de gas e incluir señalética apropiada (letreros de


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Módulo 2

advertencia, cinta de peligro, etc.) en caso de estar enterradas, previniendo la rotura de estas una

vez instaladas.

Ejemplo de tubería PVC para transportar biogás.

Fuente: Biotecsur

El tratamiento con biodigestores es una alternativa eficiente para disminuir la Demanda Biológica

de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgánicos o, en otras palabras, reducir su contenido de materia

orgánica.

Figura 2-5: Planta general de un Sistema Predial de Biodigestión

Fuente: Biotecsur


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Módulo 2

En general para diseñar y llevar a cabo la construcción y puesta en marcha de una planta de biogás

se requiere:

Estudio Preliminar:

Indispensable para el éxito del proyecto. Corresponde a la fase de recolección de datos tales como

la cantidad de vacas, peso promedio, alimento suministrado, tiempo de estabulación, área

disponible para el diseño del biodigestor, tipo de suelo, existencias de napas subterráneas, demanda

de energía térmica y eléctrica, entre otras.

El estudio determina el sustrato producido y cantidad de agua añadida al sistema, ya sea asociado

al lavado de los patios y equipos o por lluvia. Además, determina el potencial de generación de

biogás y se evalúan los diferentes factores que pueden intervenir en la fase de diseño.

Diseño e ingeniería:

Corresponde al dimensionamiento de los elementos principales de una planta de biogás, tales como

el volumen del biodigestor, decantadores, estanque de acopio, entre otros. Además, se determina

el espacio necesario para la construcción de la Planta, definiendo la ubicación y posterior diseño de

red de tuberías, cámaras de registro y ubicación de los decantadores. Finalmente, se recalcula y/o

testea la cantidad de biogás a producir con el fin de evaluar su utilización y beneficios económicos

del proyecto. Algunos de los productos esperados de esta etapa son:

Planos de detalles constructivos

Especificaciones técnicas

Lista de materiales

Memorias de cálculo

Planos As-Built de la planta

Ministerio del Medio Ambiente

Una vez realizado lo anterior y construida la planta se debe ingresar la carpeta de inscripción de

proyecto a la Superintendencia de Electricidad y Combustibles.


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Módulo 2

2.3. Estimación de RILes

RILes: Corresponden a un Residuo Industrial Líquido (RIL)

RISes: Corresponden a un Residuo Industrial Sólido (RIS)

En el caso particular de este módulo, usaremos la definición anterior para referirnos a la materia

orgánica mezclada con agua, las que pueden provenir de los procesos propios e intrínsecos de cada

plantel, industria o sala de proceso y sus instalaciones.

RILES = (Materia Orgánica) + (Agua)

Resulta importante mencionar que los RILes se diferencian de los RISes por la cantidad de agua que

contenga su composición. Los RISES, no necesariamente son materia orgánica en ausencia de agua,

pese a que uno pudiese pensar lo contrario debido a su definición formal (Residuos Industriales

Solidos). La forma más sencilla de detectar si estamos en presencia de un RIS es cuando los desechos

industriales no pueden ser bombeados y requieren de equipamiento especializado y/o específico

para ser movilizados. De lo anteriormente expuesto se sub-entiende que la única forma de que un

RIS ingrese a un biodigestor es en forma sólida y no líquida, excepto si se produjera una trituración

y posterior mezcla con un líquido (con otro RIL, por ejemplo y/o directamente con agua) para

transformarlo en un RIL, proceso que se conoce como licuefacción.

Materia Orgánica (MO): Se define como la materia compuesta de productos orgánicos que

provienen de restos de organismos que alguna vez estuvieron vivos, tales como plantas y animales.

En el rubro del biogás, se suele hablar de que los RILes y RISes contienen materia orgánica con más

o menos agua según corresponda obviando el hecho de que, en gran parte de las ocasiones, estos

contienen una cantidad considerable de materia mineral que, por supuesto, no es digerible y que

no aporta en la producción de biogás. Es ahí el motivo de muchas veces ni siquiera se nombre.

Agua: Por definición, los RILES y RISES son MO + Agua, sin embargo esta agua no siempre es

simplemente agua (H2O), también puede ser agua de algún proceso en particular o una mezcla de

aguas provenientes de varios y diversos procesos y, por consecuencia, no es agua pura (H2O),

arrastrando con ella materia solida diluida o no diluida. Además, dicha materia sólida puede ser

orgánica, mineral o una combinación de ambas. Por tanto, el concepto de agua debe ser utilizado

únicamente para advertir la concentración de materia orgánica y mineral.

Finalmente, en particular para plantas de pequeña escala, su aplicación se encuentra acotada

principalmente a la agro-industria lechera, de crianza porcina y, en menor proporción, en el sector

industrial avícola. Bajo este contexto, el RIL corresponde a las excretas de dichos animales, conocido

como purín.

RILES = (Materia Orgánica) + (Agua)

RILES = (Purín) + (Agua)

En concordancia a esta expresión es que se hace indispensable la estimación de estas dos variables

y así abrir paso al diseño de una planta productora de biogás pequeña.


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Módulo 2

2.3.1. Estimación de Purines (teórico) La estimación se realiza de forma teórica, ya de forma empírica resulta impracticable en términos

técnicos y económicos. La forma empírica contempla instalar un artefacto de recolección de

residuos para su posterior medición, como se ilustra en la siguiente imagen.

Figura 2-6: Muestreo de Orina en Litros Diarios (Valdivia, Sandoval Castro)

2.3.1.1. Fuente de Purines (Tipos de purines)

En la agro-industria, los purines provienen de distintas fuentes, desde cultivos varios y ganado

bovino en el caso de los planteles lecheros, ganado porcino para el caso de los planteles de crianza

y engorde de cerdos, y desde una masa de aves y grano para el caso de planteles avícolas. Para la

recolección de estas fuentes es indispensable contar con un periodo diario de estabulación e

instalaciones que lo permitan. Este corresponde al tiempo en el cual los animales se encuentran

confinados dentro de un establecimiento cerrado, posibilitando la recolección de los purines. Las

principales fuentes de purines corresponden a:

Cultivos: Hojas y frutos derivados de plantaciones para alimentación humana y animal

(ganado) presente en predios donde se encuentran inmerso los planteles.

Ganado: Corresponde, en su mayoría aunque no exclusivamente, a planteles bovinos y

porcinos. Requiere contar con un periodo de estabulación que permita la recolección de la

materia orgánica.

Grano: Remanente de la alimentación que se le brinda a la masa animal. Esta fuente

representa una mayor fracción en sistemas de estabulación prolongada debido al uso de

comederos para la alimentación animal.

2.3.1.2. Co-digestión (2 o más tipos de biomasa)

Se denomina “co-digestión” al tratamiento conjunto de dos o más residuos. Esta alternativa

presenta un futuro prometedor por las grandes ventajas que presenta tanto en la afectación en

forma inmediata al proceso, como en el largo plazo como una búsqueda de mejorar el proceso.


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Módulo 2

Ventaja en el ámbito de la afectación inmediata al proceso:

La digestión anaerobia permite obtener una forma de energía renovable (biogás) y, además,

reciclar residuos agroindustriales para su uso como fertilizantes de uso agrícola. La co-

digestión anaerobia permite aprovechar la complementariedad de la composición de los

residuos para hacer procesos más eficientes. Además, unifica su gestión al compartir

instalaciones de tratamiento, reduciendo costos de inversión y operación.

Ventajas en el ámbito de la afectación al proceso, en el largo plazo:

Desarrollo de nuevos pre-tratamientos del tipo mecánico, térmico, enzimático,

microbiológico, entre otros, con el fin de reducir el tamaño de partícula y/o incrementar la

biodegradabilidad de los residuos menos atacables por los microorganismos durante la

digestión.

Valoración de nuevos sustratos de elevado potencial de biogás como la glicerina y otros

subproductos de la producción de biocombustibles líquidos, destríos de la producción

citrícola y hortofrutícola, cultivos energéticos específicos para producción de biogás, micro-

algas, etc.

A modo de aclaración, la co-digestión no sólo es la mezcla entre varios tipos de purines, sino que

también su mezcla con otros RILES o RISES, en un porcentaje considerable de aporte de todos los

sustratos involucrados en la mezcla, por ejemplo purín de vaca con suero de leche en un 75 y 25%,

respectivamente.

2.3.1.3. Cálculo de Purines Mediante Ecuación

Para este módulo se basa en el manejo del sector agro-industrial lechero, debido a que es el más

común, complejo y replicable para otros planteles del mismo sector. A continuación se ilustra la

expresión utilizada para la estimación de purines generados:

𝑃𝑢𝑟𝑖𝑛𝑒𝑠 [𝑘𝑔

𝑑í𝑎] = 𝑃𝑣 ∙ 10% ∙ 𝑁𝑣 ∙

𝑇𝑝

24

Dónde:

𝑃𝑣: Peso promedio de las vacas en (Kg). Se considera que el 10% del peso vivo es estiércol y orina

generada durante las 24 horas del día (kg/día).

𝑁𝑣: Número de vacas (unidad)

𝑇𝑝: Tiempo de permanencia en patios por día (hrs/día). Corresponde al porcentaje de estabulación.

Un ejemplo de cálculo se muestra en la siguiente tabla:


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Módulo 2

Tabla 2-1: Resultados de Cálculos de Potencial Cantidad de Purines

2.3.2. Estimación aguas de aporte

El aporte de aguas en la producción de purines por lo general proviene de tres orígenes:

Aguas sucias (del lavado de equipos de leche como: equipos de ordeña y estaque de frio)

Aguas lluvia (de techos sin canalizar, construcciones sin techar y superficie de pozos

purinero)

Aguas de lavado (agua lavado de pisos y patios, y agua de lavado de ubres en el caso del

sector lechero)

Los valores de estos dependen del sistema de producción y pueden ser modificados haciendo

mejoras en el predio, como por ejemplo en el manejo de aguas limpias de lavado y las aguas lluvia.

Al disminuir estas la dilución es menor y se obtiene una mayor concentración de materia orgánica,

y viceversa.

Algunos datos utilizados en las ecuaciones a describir más adelante provienen desde el “Manual de

Manejo y Utilización de Purines de Lechería”, capítulo 1, Cuadro 1.1 y se ilustran a continuación. El

dato usado para estimar la cantidad de agua de lavado de ubres se destaca en color rojo, y color

azul se destaca datos que corroboran el rango de utilización de aguas para lavado de pisos.

Tabla 2-2: Agua Utilizada para Lavado de Pisos y Equipos en Lecherías

Dato

Total

Kg/día

Pv Nv Tp Ag Dp/1000 m3/día m3/mes m3/año

3,832

2,045

2,935

2,050

4,051

1,555

2,832

1,045

3,050

5,051

12.040

Tota

l Can

tida

d Pu

rine

s

Gen

erad

os e

n (K

g/dí

a)

16.142

Feca

s y

Ori

nes

Segú

n (T

p)

7.8763.0211.143

Datos y Cálculos

Aportados

5,0 4.102

Total de

Aguas

Fact

or S

egún

Rel

ació

n A

guas

y

Feca

s co

n O

rine

s

3,935

Otr

os R

esid

uos

Apo

rte

de "

Suer

o" e

n (K

g/dí

a)

592 888 1.428

Predio

1 550 358

Total Purines

Generados

Peso

Pro

m.

Vac

as (

Kg)

N°

Vac

as

en O

rdeñ

a

Tiem

po e

n

Pati

os (

hr)

Gen

erac

ión

Dia

ria

Dat

os

16,14 484,26 5.811

Gen

erac

ión

Men

sual

Gen

erac

ión

Anu

al

Den

sida

d

del P

urín

(m3/K

g)

0,001

Datos y Cálculos Aportados

Cantidad de Agua que Posee la

Mezcla de Sustrato en (Kg/día)

Agu

as

Suci

as e

n

(Kg/

día)

Agu

as

Lluv

ia e

n

(Kg/

día)

Agu

as d

e

Lav.

Pis

os y

Ubr

es

0

Rel

ació

n de

Agu

a en

Func

ón d

e la

s Fe

cas

y

Ori

nes

Segú

n (T

p)

3 500 206 5,0 2.146 572 1.562 2.266 4.399 6.545 0,001 6,55 196,35 2.3560

4,78 143,32 1.720

3.473 0,001 3,477 550 150 2,0 688 710 875 1.200 2.785

2.907 4.7778 550 204 4,0 1.870 02,555

12 500 103 4,0 858 496 904 1.030 2.431 3.289 0,001 3,29

453 1.151 2.160 3.764 9.41414 600 90 16,0 3.600

98,666 1.184

2.050

0

0,001 9,41 282,41 3.389

104,18 1.2500

0,001

EDITOR: Francisco Salazar

Ingeniero Agronomo. INIA REMEHUE.

CONSORCIO LECHERO

La Cadena Lactra de Chile

ORIGEN

Agua Lavado Equipos Ordeña

Agua LavadoTK-Frío o Leche

Total =

Agua Lavado de Ubres

Agua Lavado de Pisos

5,0 s/inf. s/inf.

40,8 5,8 172,9

1,1 0,5 2,3

31,2 2,0 169,4

MínimoMedia

(Litros/vaca/día)

3,5 11,11,5

Máximo Este cuadro 1.1. Se desprende de

l ibro ti tulado: "Manual de Manejo y

Utilización de Purines de Lechería"


19

Módulo 2

Fuente: F. Salazar, INIA REMEHUE, "Manual de Manejo y Utilización de Purines de Lechería", Capítulo 1, Cuadro 1.1,

página 14

2.3.2.1. Aguas Sucias

Corresponde al lavado de equipos de leche, como lo son los equipos de ordeña y estaque de frío o

leche.

Aguas de lavado de equipos de ordeña: Corresponde a una mezcla de agua además de detergente

y desinfectantes en baja concentración utilizados para el lavado y desinfección del equipo de

ordeña. Esta agua, dependiendo del manejo, puede ser canalizada a un pozo purinero u a otro

especialmente habilitado para ello, no debiendo ser evacuadas a cursos de agua sin tratamiento

previo de depuración. El volumen de agua limpia utilizada para lavado de equipos está

estandarizado para los distintos tipos de sala de ordeña, dependiendo también de las distintas

rutinas manuales o automáticas que son entregadas por el proveedor de los equipos e insumos de

ordeña. Para calcular el agua a utilizar se puede utilizar la siguiente ecuación:

𝐴𝑔𝑢𝑎𝑙𝑎𝑣𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑠 𝑜𝑟𝑑𝑒ñ𝑎[𝑙

𝑑í𝑎] = 27,75 ∙ 𝑈𝐸𝑂 + 134,4 7

Donde 𝑈𝐸𝑂 corresponde a las unidades de equipos de ordeña

Aguas de lavado de estanque de frío o leche: Corresponde a una mezcla de agua limpia y de

detergentes utilizados para el lavado y desinfección del estanque de frío. En general, las empresas

recomiendan utilizar una cantidad de agua de lavado equivalente al 1% de la capacidad total del

estanque, las cuales deben ser ponderadas por las fases de lavado de acuerdo a la rutina

recomendada. Para calcular el agua a utilizar se puede utilizar la siguiente ecuación:

𝐴𝑔𝑢𝑎𝑙𝑎𝑣𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑓𝑟í𝑜[𝑙

𝑑í𝑎] = 0,0403 ∙ 𝐶𝑒 + 11,153 8

Donde 𝐶𝑒 corresponde a la capacidad del estanque en litros

7 Fuente: F. Salazar, INIA REMEHUE, "Manual de Manejo y Utilización de Purines de Lechería",

Capítulo 1, página 10




20

Módulo 2

2.3.2.2. Aguas Lluvia

Aguas lluvia de techos sin canalizar: Corresponde a aguas lluvia que reciben los techos de las

distintas construcciones de la sala de ordeña, patios de alimentación, confinamiento u otros. En un

gran porcentaje, estos techos se encuentran sin canaletas y sistemas de conducción de aguas en

forma independiente y son descargadas a los pisos, siendo contaminados con las fecas y/u orina,

formando parte de los purines. El volumen de agua colectado dependerá directamente de la

superficie de techos sin canalizar y la pluviometría del emplazamiento. Para calcular el agua a recibir

se puede utilizar la siguiente ecuación:

𝐴𝑔𝑢𝑎𝑙𝑙𝑢𝑣𝑖𝑎 𝑠𝑖𝑛 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑟[𝑙

𝑑í𝑎] =

𝑆𝑡𝑒𝑐ℎ𝑜𝑠∙𝑃

365 9

Donde,

𝑆𝑡𝑒𝑐ℎ𝑜𝑠 ∙corresponde a la superficie de los techos en [m2]

𝑃 corresponde a la pluviometría en mmagua/año equivalente a litros/(m2·año)

Aguas lluvia de construcciones sin techar: Corresponde a aguas lluvia que reciben los patios y pisos

de las distintas construcciones de los patios de espera, patios de alimentación y pisos de las

instalaciones que están descubiertos y que normalmente son superficies cementadas. Al

contaminarse con las fecas y/u orina, forman parte de los purines y deben ser conducidos al pozo

purinero para ser almacenados. El volumen de agua colectado dependerá directamente de las

superficies cementadas y la pluviometría del emplazamiento. Para calcular el agua a recibir se puede

utilizar la siguiente ecuación:

𝐴𝑔𝑢𝑎𝑙𝑙𝑢𝑣𝑖𝑎𝑠 𝑠𝑖𝑛 𝑡𝑒𝑐ℎ𝑎𝑟[𝑙

𝑑í𝑎] =

𝑆𝑝𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠∙𝑃

365 10

Donde,

𝑆𝑝𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠 corresponde a la superficie de los patios sin techar en [m2]


Aguas lluvia en el pozo purinero: Corresponde a aguas lluvia que recibe directamente el pozo

purinero, por lo tanto el volumen de agua colectado dependerá directamente de la superficie






21

Módulo 2

expuesta del pozo y la pluviometría del emplazamiento. Para calcular el agua a recibir se puede


𝐴𝑔𝑢𝑎𝑝𝑜𝑧𝑜[𝑙

𝑑í𝑎] =

𝑆𝑝𝑜𝑧𝑜∙𝑃

36511

Donde,

𝑆𝑝𝑜𝑧𝑜 corresponde a la superficie expuesta del pozo en [m2]


2.3.2.3. Aguas de Lavado

Aguas de lavado de pisos y patios: Corresponde a agua utilizada para la limpieza de pisos, patios

y/o construcciones en general, tanto en sala de ordeña, como en instalaciones anexas como patios

de estabulación espera o alimentación. El uso de agua limpia tiene una gran variación entre predios

y dentro del mismo predio, dependiendo de la época del año. El factor humano es relevante dado

que es el operador quien decide la cantidad de agua a utilizar. Para calcular el agua a usada se puede


𝐴𝑔𝑢𝑎𝑙𝑎𝑣𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑠𝑜𝑠 𝑦 𝑝𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠[𝑙

𝑑í𝑎] = 𝑁𝑣 ∙ 31,212

Donde 𝑁𝑣 corresponde al número promedio de vacas en ordeña. El valor 31,2 corresponde a la

estimación de litros de agua utilizada para limpieza por vaca al día.

Aguas de lavado de ubres: Corresponde a agua limpia utilizada para la limpieza de la ubre de las

vacas a ordeñar y el piso de sala de ordeña de forma focalizada. El factor humano es relevante dado

que es el operador quien decide la cantidad de agua a utilizar. Para calcular el agua a usada se puede


𝐴𝑔𝑢𝑎𝑙𝑎𝑣𝑎𝑑𝑜 𝑢𝑏𝑟𝑒𝑠 [𝑙

𝑑í𝑎] = 𝑁𝑣 ∙ 513

Donde 𝑁𝑣 corresponde al número promedio de vacas en ordeña. El valor 5 corresponde a la

estimación de litros de agua utilizada para limpieza de las ubres por vaca al día.


Capítulo 1, Cuadro 1.2, página 15






22

Módulo 2

2.3.2.4. Ejemplo de estimación de aguas

Tabla 2-3: Datos Utilizados para la Estimación de Aguas

Una vez agrupados los datos e identificadas las ecuaciones, se da curso a los cálculos respectivos

que son expresados a través de una tabla junto a los resultados obtenidos en el proceso como lo

son la cantidad de aguas sucias, aguas lluvia, aguas para lavado de pisos y ubres y, en particular, el

parámetro o variable relacionada a la cantidad total de aguas en sus distintas unidades ya sean estas

(kg/día); (Lts/día); (Lts/año) y (m3/día). Expresión atingente al total de aguas de aporte se ilustra a

continuación.

𝐴𝑔𝑢𝑎𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐴𝑔𝑢𝑎𝑠𝑢𝑐𝑖𝑎 + 𝐴𝑔𝑢𝑎𝑙𝑙𝑢𝑣𝑖𝑎 + 𝐴𝑔𝑢𝑎𝑙𝑎𝑣𝑎𝑑𝑜14



Extrac.

Cua.1.1Dato

Adicio.

Dato

Adicio.

2161.500Abierto01.500NoNo

Predio Áre

a Te

cho

Leva

ntam

ie

nto

Terr

eno

Si Si No Abiertos Si

No

No Techado Si

No

No No Abierto Si

No No

No No Si Abierto Si

1.500

0

10.987

3.000

70

0

Alimen.

TechadoSi0

Lavado y

canalizadoRaspado y

lavado

3.200

Utiliza

las

aguas

Lluvias

Si/No

Caidas

agua en

direc-

ción a

patios

Si/No

Canali-

zado

de

aguas

Lluvias

Si/No

Patios

Abiertos

o

techados

Datos

Adicionales(L

itro

s ag

ua

lluví

a. /

m2)

al a

ño.

1.500

1.500

1.500

Dat

os

1

3

1.500 138

Extracto Tabla N°4: (Tabulación Datos Específicos 1)

Datos

Adicionales

(Lit

ros

agua

lluví

a. /

m2)

al a

ño.

Áre

a Pa

tios

Leva

ntam

ie

nto

Terr

eno

1.500 665

Lavado

de

patios

Si/No

Raspado y

lavadoRaspado y

lavado

12

14

7

8

1.500

Si

1.500 380

75

1.500 280Si No Si

1.500 220

5,0

5,0

5,0

Lav.

Ubr

es

(Lts

./va

ca/

día)

5,0

5,0

3,0

2,0

Raspado, lavado

y canalizado

Lav.

Pis

os

(Lts

./va

ca/

día)

17,0

3.500

Capa

cida

d

TK-F

río

en

(Lts

.)

Extracto Tabla N°5:

Tipo de Sist. de

Recoleción de los

Purines a Pozo

Purinero

5,0

5,019,0Raspado y

lavado

6,0

Datos Adicionales

Encuesta y Visitas

8

6

Levantamiento

Visitas Terreno

15

11

Uni

dade

s

Equi

po d

e

Ord

eña

20

11

3.675

3.500


23

Módulo 2

Tabla 2-4: Resultados de la Estimación de Aguas Presente en Purín

2.3.3. Estimación de Sustrato

A partir de lo anterior, es posible estimar la cantidad de RILES generados por cada predio en estudio,

que finalmente será la el sustrato (lo que ingresa al sistema). A continuación se ilustra la expresión

utilizada para el cálculo de la cantidad de RILES generados:

𝑅𝐼𝐿𝐸𝑆 [𝑚3

𝑑í𝑎] =

(𝑃𝑣∙10%∙𝑁𝑣∙𝐴𝑔∙𝑇𝑝

24)

(Dp)15

Dónde:

𝑃𝑣: Peso promedio de las vacas en (Kg). Se considera que el 10% del peso vivo es estiércol y orina

generada durante las 24 horas del día.

𝑁𝑣: Número de vacas (unidad)

𝑇𝑝: Tiempo de permanencia en patios en (hrs/día)

𝐴𝑔: Factor Ag = 1 + [Total de Aguas / Cantidad Fecas y Orines]

𝐷𝑝: Densidad del Purín (kg/m3) = 1000 (kg/m3)

15 Fuente de la fórmula o expresión matemática proviene de la empresa consultora Biotecsur.

Tp NvLav. eq.

Ordeña

Lav. TK-

Frio

∑ de

Aguas

Patio Sin

Techar

Techo Sin

Canalizar

En Pozo

Purinero

∑ de

Aguas

Lavado

Pisos

Lavado

Ubres

∑ de

Aguas(Lts/año) (m

3/año)

16,0 90

4.395

1.606

1.017

1.374

1.2361.562572

Extracto

Tabla N°4:Ti

empo

en

Pati

os (

hrs)

N°

Vac

as

en O

rdeñ

a

5,0 358

5,0 206

Predio

Aguas Sucias en (Kg/día)

o (Lts/día)

Dat

os


Cantidad de Agua que Posee la Mezcla de Sustrato en (Kg/día)

Aguas Lluvia en (Kg/día) o (Lts/día)Aguas Lavado de Pisos y

Ubres en (kg o Lts/día)

4.394.519288 1.790 12.0400,0 7.8761 689 454 2.733 6.0863.0211.143

Aporte Total

Anual de Aguas Total de

Aguas

(kg/día)

(Lts/día)

3 440 1.605.7250 1.030 4.3990,0 2.266132 1.562

7 551150 1.016.5792,0 308 750 2.7850,0 450875 1.200567710

0 1.020 2.907 1.0610,0 408888 1.4288885928 440 1.061.2104,0 204

0 515 2.431 8870,0 904 1.03051512 356 887.1414,0 103 140

450 3.7640,0 1.151 2.1601.710 1.373.746

152

159

14 301

904

0453

496

1.151152


24

Módulo 2

El desarrollo de estos cálculos se expresan a continuación:

Tabla 2-5: Resultados de Cálculos de Potencial Cantidad de RILES

2.4. Estimación del Potencial de Producción de Digestato

La estimación del Digestato se realiza a partir de la estimación de sustrato que ingresará al

Biodigestor. Se considera la masa del afluente igual a la masa del efluente, por lo menos en primera

instancia y considerando que su densidad es igual a 1 [kg/l]:

𝑆𝑢𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡𝑜 [𝑚3] = 𝐷𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑜[𝑚3] = 𝐴𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒[𝑚3] = 𝐸𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒[𝑚3]

De acuerdo al tipo de Biodigestor (laguna cubierta o mezcla completa), se determina si el caudal de

entrada (𝑄𝑒) es igual al caudal de salida (𝑄𝑠) ya que, en ambos sistemas, se retira la fibra gruesa y

elementos pesados no biodigeribles que representan entre un 3% a 5% del sustrato. 𝑄0 representa

el caudal de entrada efectivo luego de eliminar los elementos no biodigeribles. En el caso de los

digestores tipo laguna, se estipula un 1% de retención y estratificación superficial de la fibra más

corta, además de la decantación de partículas sólidas más pesadas al interior del digestor16. Para el

caso particular de los digestores de mezcla completa, la retención de elementos al interior del

mismo no existe debido a la presencia de agitación, evitando la estratificación superficial y

decantación de material particulado. En definitiva el cálculo del digestato para estos dos sistemas

se determina por las siguientes expresiones:

Para Donde Se tiene

𝑸𝒆 ≠ 𝑸𝒔 𝑄𝑒 = 𝑄0 · 97% 𝑄𝑠 = (𝑄0 ∙ 97%) ∙ 99%

𝑸𝒆 = 𝑸𝒔 𝑄𝑒 = 𝑄0 · 97% 𝑄𝑠 = (𝑄0 ∙ 97%)

16 En base a la experiencia de Biotecsur con digestores construidos

Dato

Total

Kg/día

Pv Nv Tp Ag Dp/1000 m3/día m3/mes m3/año

3,832

2,045

2,935

2,050

4,051

1,555

2,832

1,045

3,050

5,051

12.040

Tota

l Can

tida

d Pu

rine

s

Gen

erad

os e

n (K

g/dí

a)

16.142

Feca

s y

Ori

nes

Segú

n (T

p)

7.8763.0211.143

Datos y Cálculos

Aportados

5,0 4.102

Total de

Aguas

Fact

or S

egún

Rel

ació

n A

guas

y

Feca

s co

n O

rine

s

3,935

Otr

os R

esid

uos

Apo

rte

de "

Suer

o" e

n (K

g/dí

a)

592 888 1.428

Predio

1 550 358

Total Purines

Generados

Peso

Pro

m.

Vac

as (

Kg)

N°

Vac

as

en O

rdeñ

a

Tiem

po e

n

Pati

os (

hr)

Gen

erac

ión

Dia

ria

Dat

os

16,14 484,26 5.811

Gen

erac

ión

Men

sual

Gen

erac

ión

Anu

al

Den

sida

d

del P

urín

(m3/K

g)

0,001


Cantidad de Agua que Posee la

Mezcla de Sustrato en (Kg/día)

Agu

as

Suci

as e

n

(Kg/

día)

Agu

as

Lluv

ia e

n

(Kg/

día)

Agu

as d

e

Lav.

Pis

os y

Ubr

es

0

Rel

ació

n de

Agu

a en

Func

ón d

e la

s Fe

cas

y

Ori

nes

Segú

n (T

p)

3 500 206 5,0 2.146 572 1.562 2.266 4.399 6.545 0,001 6,55 196,35 2.3560

4,78 143,32 1.720

3.473 0,001 3,477 550 150 2,0 688 710 875 1.200 2.785

2.907 4.7778 550 204 4,0 1.870 02,555

12 500 103 4,0 858 496 904 1.030 2.431 3.289 0,001 3,29

453 1.151 2.160 3.764 9.41414 600 90 16,0 3.600

98,666 1.184

2.050

0

0,001 9,41 282,41 3.389

104,18 1.2500

0,001


25

Módulo 2

Tabla 2-6: Cálculos de Volumen del Digestato

2.5. Estimación del potencial de producción de Biogás

El potencial de producción de biogás se puede realizar mediante una diversidad de métodos teóricos

descritos en la literatura relacionada a estudios de Biogás, sin dejar de lado unos cuantos más del

orden de los métodos prácticos entre los que destacan ensayos de la laboratorio y plantas piloto

construidas. En este módulo se explicaran solo tres métodos, uno teórico y otros 2 prácticos, a fin

de poder dar una resolución en base a sus diferencias de parámetros y datos que cada uno considera

para su desarrollo.

2.5.1. Estimación por Método N°1, Teórico

Potencial de producción de biogás en base a los purines generados y la Demanda Química de

Oxígeno (DQO) en el mismo. Se basa en un balance de masas entre la materia orgánica que entra al

digestor y la que sale de él. En la estimación, se consideran diversos parámetros, que son ilustrados

en la siguiente figura

Laguna Cubierta

Mezcla Completa

4,63

_

Laguna Cubierta

Mezcla Completa

OBSERVACIONES

Tipo de

Biodigestor

Tipo Laguna

Cubierta o Tipo

Mezcla Completa

Laguna Cubierta

Mezcla Completa

14 9,41 9,13 _ 9,13 9,13 3.333

3,16 1.15312 3,29 3,19 3,16

4,63 1.6918 4,78 4,63 _

7 3,47 3,37 3,33 _ 3,33 1.217

2.317

5.6581 16,14 15,66 _15,50 15,50

3 6,55 6,35 _ 6,35 6,35

Caud

al d

e Sa

lida

del B

iodi

gest

or c

on

1% M

enos

Tip

o

Lagu

na C

ubie

rta

Prod

ucci

ón d

e

Dig

esta

to e

n

(m3 /

día)

Prod

ucci

ón d

e

Dig

esta

to e

n

(m3 /

año)

PredioQ0 Qe Qs=Qe

Dat

os

Caudal Entrada

(Sustrato) (m3/día)

Caudal Salida (Digestato)

(m3/día) (m3/día) (m3/año)

Caud

al A

flue

nte

de

Entr

ada

a

Dec

anta

dor

Caud

al d

e En

trad

a

a B

iodi

gest

or c

on

3% M

enos

Caud

al d

e Sa

lida

del B

iodi

gest

or

Mez

cla

Com

plet

a

Qs≠Qe PPDD PPDA


26

Módulo 2

Figura 2-7: Esquema de Ecuaciones Balance de Equilibrio de Masas

Entrada (𝑄0 - Sustrato): Materia efectiva saliente del proceso de decantación y entrante al proceso

de digestión. Los parámetros DQO y 𝑄0 son conocidos y definen la 𝐶𝐷0 (carga diaria de entrada), la

cual sufre cambios en el digestor.

Digestión: Proceso en el cual se produce la remoción de la DQO en base al rendimiento (70 %)17.

Como subproductos de la digestión, se obtienen una fase líquida conocida como digestato y una

gaseosa, conocida como biogás.

Salida (Digestato): Materia resultante en fase líquida del proceso de digestión e independiente de

la eficiencia del proceso. En general no presenta mayores cambios en términos de volumen y masa

(propiedades físicas), aunque sí variaciones en su aspecto (color, olor y propiedades químicas como

concentraciones de DQO, ST y SV, entre otras). En definitiva, solo afecta aspectos en torno a su

calidad.

Salida (Biogás): Materia resultante en fase gaseosa del proceso de digestión, la cual es altamente

dependiente de la eficiencia del proceso. Dejando fuera factores constructivos asociados al diseño

del digestor, el factor temperatura es uno de los más influyentes y es quien determina la eficiencia

bacteriológica o actividad relativa (Ar), directamente relacionada al rendimiento de remoción (Y).

Factor (Ar): Actividad bacteriológica (mesofílica) encargada de la producción de metano. Refleja la

relatividad de la producción en base a la temperatura del medio en que se desenvuelve. El Factor

Ar se puede entender como la eficiencia bacteriológica (%EB) de producción de metano, donde 100%

corresponde a la eficiencia a 35°C. La figura N°02 muestra la pérdida de rendimiento en la actividad

metanogénica fuera del rango de 32°C a 40°C. Un ejemplo de cálculo mediante este método se

muestra en la tabla N°07.

17 En base al rendimiento estándar de los biodigestores construidos por Biotecsur en la Región de Los Lagos


27

Módulo 2

Figura 2-8: Gráfico Eficiencia Bacteriológica o Actividad Relativa (Ar)

Fuente: (Adaptado de Henze, Harremoes, 1983).

Tabla 2-7: Resultados Aplicación de Método N°1, Teórico

Mezcla Completa104,463,6 60,98 104,4 35,0 100

60,98 54,2 13,0 20,0 10,83 Laguna Cubierta

181,8 0,3514 9,41 9,13 20,529 187,5 70,0

12 3,29 3,19 30,500 97,3 70,0 94,4 0,35 33,0

60,98 246,4 35,0 1000,35 150,3 246,4 Mezcla Completa8 4,78 4,63 95,512 442,6 70,0 429,3

7 3,47 3,37 25,604 86,2 70,0 83,7 0,35 29,3 60,98 48,0 13,0 20,0 9,60 Laguna Cubierta

266,03 6,55 6,35 75,244 477,7 70,0 463,4 0,35 162,2

Q0 Q0 S0 CD0 Y (%) CD0*Y

Cálc

ulo

Rem

oció

n

de (

DQ

O)

Ren

dim

ient

o

Prod

ucci

ón M

etan

o

(Nm

3CH

4/K

g D

QO

)

Prod

ucci

ón d

e

Met

ano

(CH

4)

Rdt Nm3CH4

/día

OBSERVACIONES

Laguna Cubierta

Mezcla Completa

Nm3/día

Ren

dim

ient

o de

Rem

oció

n

porc

entu

al

Porc

enta

je d

e

Met

ano

Pres

ente

en e

l Bio

gás

Prod

ucci

ón d

e

Bio

gás

% CH4 Nm3/día °T (°C)

20,0 63,45552,7 0,35 193,4 60,98 317,2 13,0

60,98 266,0 35,0 100

Estimaciones de Entrada

(Sustrato)

Estimaciones en

BiodigestorDat

os

Caud

al A

flue

nte

de

Entr

ada

a

Dec

anta

dor

Ca

udal

de

Entr

ada

a B

iodi

gest

or c

on

3% M

enos

C

once

ntra

ción

del

Sust

rato

en

(Kg

DQ

O/m

3)

Carg

a O

rgán

ica

Dia

ria

en

(Kg

DQ

O/d

ía)

Predio

Tem

pera

tura

Prom

edio

de

Ope

raci

ón

(%)

Porc

enta

je

Efec

ienc

ia

Bac

teri

ana

Pr

oduc

ción

de

Bio

gás

Aju

stad

a

al (

%E

B)

o (A

r)

Estimaciones de Salida (Biogás)

Tipo de

Biodigestor

Tipo Laguna

Cubierta o Tipo

Mezcla

Completa(%Ar)

1 16,14 15,66 50,428 789,6 70,0


28

Módulo 2

2.5.2. Estimación por Método N°2, Práctico

Potencial de producción de biogás a partir de un proyecto de referencia existente18, consistente en

un biodigestor del tipo laguna cubierta. Los datos recogidos de dicho proyecto se resumen a

continuación.

Factor de producción real - 𝐹𝑝𝑟 = 7,3 [𝑚𝑏𝑖𝑜𝑔á𝑠

3

𝑚𝑠𝑢𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡𝑜3 ]

Tiempo de retención hidráulica - TRH=100 días.

En la estimación se consideraron los siguientes parámetros:

Temperatura (T): El biodigestor de referencia presenta una temperatura de operación aproximada

en primavera de 13°C. Se establece un rango aplicable según la temperatura de operación entre:

(11 < T°C < 17).

Número de Vacas: Purines generados por un promedio anual de 100 vacas en ordeña y de los

procesos de higienización del lavado de equipos y sala de ordeña.

Solidos Totales (ST): En base a la toma de muestras. Sólidos totales - ST=17.320,0mg/L.=1,732%. Se

establece un rango aplicable según la concentración de sólidos entre: (5.000 < ST (mg/L) < 45.000)

o (0,5 < ST (%) < 4,5).

Este método no aplica a sustratos mezclados y co-digeridos con otros residuos como es el caso de

predios con aporte de Suero y tampoco a sustratos con altas concentraciones de sólidos (ST), como

lo son los candidatos a digestores de tipo mezcla completa, ya que los valores resultan poco

representativos. Los resultados obtenidos con este método se a continuación.

Tabla 2-8: Resultados Aplicación de Método N°2, Práctico

18 Este método considera una condición potencial de producción de biogás basada en un factor resultante de una toma de mediciones en la estación primaveral de la Región de Los Lagos.

APLICAN

No Aplica _35,0 Mezcla CompletaSí No Aplica14 9,41 9,13 7,3 66,7 2,26

No12 3,29 3,19 7,3 23,3 4,24 Aplica 23,3 Laguna Cubierta13,0Aplica

Laguna Cubierta

8 4,78 4,63 7,3 33,8 15,35

13,0

No Aplica _ Mezcla Completa

Aplica7 3,47 3,37 7,3 24,6 1,42

35,0No Aplica

No

No

Aplica 24,6

35,0No Aplica No AplicaNo3 6,55 6,35 7,3 46,3 10,27 _ Mezcla Completa

Laguna Cubierta13,0Aplica AplicaNo1 16,14 15,66 7,3 114,3 3,64

T (°C)

RES

ULT

AD

OS

Prod

ucci

ón d

e

Bio

gás

al D

ía.

114,3

Rango de

concentración de

sólidos totales en

Porcentaje

[0,5 < ST(%) < 4,5]

Rango de

Temperatura de

Operación en

Porcentaje

[11,0 < T(°C) < 17,0]

Apo

rte

a la

Mez

cla

de O

tros

Res

iduo

s

SUERO

Análisis Comparativo y Aplicabilidad del Método

Dat

os

Estimaciones Producción de

Biogás OBSERVACIONES

Caud

al A

flue

nte

de

Dec

anta

dor

(m3 Su

stra

to/d

ía)

Caud

al d

e En

trad

a

a B

iodi

gest

or c

on

3% M

enos

Fact

or P

rodu

cció

n

en (

m3 B

iogá

s

/m3 Su

stra

to)

Prod

ucci

ón d

e

Bio

gás

al d

ía

Conc

entr

ació

n de

Sólid

os T

otal

es e

n

(mg/

L)

Tipo de

Biodigestor

Predio

Tipo Laguna

Cubierta o Tipo

Mezcla CompletaQ0 Q0 FpR (m

3/día) ST(%)

Tem

pera

tura

Prom

edio

de

Ope

raci

ón

(m3/día)


29

Módulo 2

2.5.3. Estimación por Método N°3, Práctico

Potencial de producción de biogás a partir de la cantidad de purines pre-definida por una mezcla

constituida por (% de fecas y orines más un % agua) y la aplicación de un factor de producción de

testeo experimental de un biodigestor de laboratorio tipo batch de mezcla completa.

Factor de producción real - 𝐹𝑝𝑟 = 15 − 30 [𝑚𝑏𝑖𝑜𝑔á𝑠

3

𝑚𝑠𝑢𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡𝑜3 ]

Tiempo de retención hidráulica - TRH=40 días.

Es de mencionar que este método en particular considera un potencial de producción de biogás

basado en un factor resultante de una toma de mediciones en dos digestores experimentales, uno

para simular biodigestores con mezcla de materia orgánica fecal más agua, y otro para simular uno

con mezcla de materia fecal co-digerida con suero más agua. Con ello, se logra representar un año

promedio, al ponderar por la producción estimada de fecas y orines en una mezcla igual o similar a

la antes descrita.

En la estimación se consideraron los siguientes parámetros:

Temperatura (T°C): 35°C. Se establece un rango aplicable según la temperatura de operación entre:

(33,0 < T°C <37,0).

Solidos Totales (ST): Se establece un rango aplicable a partir de una muestra de referencia . 45.000

< ST (mg/L) < 200.000 o 4,5 < ST (%) < 20,0.

Porcentaje Mezclas: A partir de dos testeos simulados para biodigestores de tipo mezcla completa,

uno para predios con altas concentraciones de sólidos (ST) y otro para predios con co-digestión de

Suero.

Este método no aplica a sustratos con temperaturas no controladas y estabilizadas, y mucho menos

a temperaturas bajas, como la de los sistemas psicrofílicos y tampoco a sustratos con baja

concentraciones de sólidos (ST) como lo son los candidatos a digestores de tipo laguna cubierta, ya

que los valores resultan poco representativos.


30

Módulo 2

Figura 2-9: Testeo de Muestras en Biodigestor Experimental (Laboratorio Biotecsur).

Fuente: Biotecsur

Los resultados de las estimaciones vía este método se ilustran a continuación.

Tabla 2-9: Resultados Aplicación de Método N°3, Práctico

APLICAN

Apo

rte

a la

Mez

cla

de S

uero

(m

3 /día

)

Suero

0,0

0,0

2,26 Aplica 35,0

4,24 No Aplica 13,0

Aplica 169,5 Mezcla Completa14 3,600 6,78 25,0 169,5 Sí2,05

No Aplica _ Laguna Cubierta12 0,858 1,03 20,0 20,6 No0,0

15,35 Aplica 35,0 Aplica 44,9 Mezcla Completa8 1,870 2,24 20,0 44,9 No0,0

1,42 No Aplica 13,0 No Aplica _ Laguna Cubierta7 0,688 0,83 20,0 16,5 No0,0

3 2,146 2,58 20,0 51,5 No

13,0 No Aplica _ Laguna Cubierta

10,27 Aplica 35,0 Aplica 51,5 Mezcla Completa

Tipo de

Biodigestor

RES

ULT

AD

OS

Prod

ucci

ón d

e

Bio

gás

al D

ía.

[33,0< T(°C) <37,0] (m3/día)

1 4,102 4,92 20,0 98,5 No 3,64 No Aplica

Predio

Dat

os

Estimaciones Producción de Biogás Análisis Comparativo y Aplicabilidad del Método OBSERVACIONES

Prod

ucci

ón F

ecas

y

Ori

nes

(m3 /d

ía)

Cant

idad

Mez

cla

con

un 2

0% M

ás

de A

gua

Fact

or P

rodu

cció

n

en (

m3 B

iogá

s

/m3 M

ezcl

a)

Prod

ucci

ón d

e

Bio

gás

al d

ía

Tipo Laguna

Cubierta o Tipo

Mezcla CompletaFecas y

Orines (m3/día) FpTE (m

3/día) SUERO ST(%) [4,5< ST(%) <20,0] T (°C)

Apo

rte

a la

Mez

cla

de O

tros

Res

iduo

s

Conc

entr

ació

n de

Sólid

os T

otal

es e

n

(mg/

L)

Rango de

concentración de

sólidos totales en

Porcentaje

Tem

pera

tura

Prom

. Ope

raci

ón

Rango de

Temperatura de

Operación en

Porcentaje


31

Módulo 2

2.6. Dimensionamiento de Unidades Principales de una Planta de Biogás

Antes de iniciar cualquier tipo de cálculo, estimación o dimensionamiento, se debe determinar el

sistema de digestión que se utilizará o tipo de biodigestor. Este se selecciona mediante un diseño

adecuado y ajustado a su propio potencial, necesidades reales y normativa vigente y aplicable a

cada caso de estudio. Entre los parámetros fundamentales se destaca el porcentaje de Sólidos

Totales (ST) o (materia seca) y Sólidos Volátiles (SV).

2.6.1. Sistemas de Digestión (tipos de biodigestores)

En reducidas cuentas los dos tipos más frecuentemente encontrados en instalaciones de plantas

pequeñas son dos y se enumeran a continuación:

2.6.1.1. Tipo o Sistema por Laguna Cubierta

Este tipo de sistemas se caracteriza por ser efectivos en el tratamiento de purines y por operar con

un sustrato líquido con bajas concentraciones de materia sólida, permitiendo una operación en

mayoría de los casos. Esto lo hace un sistema de bajo costo debido principalmente a la ausencia de

un sistema de calefacción y agitación. Presenta condiciones psicrofílicas en un rango de

temperaturas de entre 10°C a 25°C (Temperatura ambiente).

Mientras más baja la temperatura, mayor será el TRH, algunos autores recomiendan TRH superior

a 50 o 60 días para condiciones psicrofílicas y, aunque en particular no existe límite superior, no se

recomienda TRH superiores a 100 días ya que la producción de biogás cae considerablemente. Estos

sistemas no contemplan sistema de agitación a causa de la inexistencia de un sistema de calefacción,

por ende, no hay necesidad de homogenizar la temperatura de la mezcla con agitación.

Figura 2-10: Sistema de Digestión Tipo Laguna Cubierta



32

Módulo 2

2.6.1.2. Tipo o Sistema por Mezcla Completa

Este tipo de sistemas se caracterizan por ser efectivos en la producción de biogás y por operar con

sustrato líquido con considerables concentraciones de materia sólida, restringiendo su operación.

Es un sistema de alto costo que requiere un sistema de calefacción, agitación e impulsión. Presenta

condiciones mesofílicas entre un rango de 25 a 37°C (Temperatura controlada).

La operación a mayores temperaturas posibilita la reducción del Tiempo de Retención Hidráulica

(TRH). Mientras más alta la temperatura, menor será el TRH. Se recomienda un TRH de entre 25 a

30 días para condiciones mesofílicas y, aunque en particular no existe límite superior, no se

recomienda TRH superiores a 40 días, ya que la producción de biogás cae considerablemente.

Figura 2-11: Sistema de Digestión Tipo Mezcla Completa


En la selección de uno u otro se debe considerar lo siguiente:

Sólidos totales (materia seca) y sólidos volátiles19: De acuerdo al contenido de materia seca del

purín en cada predio, se debe considerar el ajuste de ST a un valor adecuado para los diferentes

tipos de biodigestor, siendo 2% para laguna cubierta y 6% para mezcla completa (USDA, 2009),

considerando que el porcentaje de SV no varía. De esta manera, en los casos que presenten valores

altos (mayores a 4,5%) de materia seca, se seleccionaron para mezcla completa, mientras que los

de bajo porcentaje de materia seca (menores a 4,5%), para laguna cubierta. Cuando los ST son

superiores al valor objetivo, el ajuste de ST se logra diluyendo el purín con agua, y no utilizando un

separador para reducir la cantidad de sólidos, ya que se pretende utilizar la mayor cantidad de

sólidos posibles, aumentando la producción de biogás. En caso contrario, cuando el purín está muy

19 De acuerdo a la metodología descrita por Salazar y Saldaña (2007)


33

Módulo 2

diluido, se ajusta el contenido de ST reduciendo el uso de agua mediante, por ejemplo, un mejor

uso y gestión de este recurso. Estos ajustes afectan el volumen de purines generados, aumentando

o disminuyendo dicho volumen según sea el caso.

2.6.1.3. Selección del biodigestor

En complemento con lo anterior, es posible determinar de manera teórica20 el tipo de biodigestor a

utilizar. Para ello se debe:

Estimación preliminar del tamaño del biodigestor asumiendo para todos los casos un

digestor de laguna cubierta trabajando en el rango psicrofílico de temperatura.

Selección del TRH acorde al rango psicrofílico, por ejemplo, 90 días.

Análisis sobre la factibilidad en la implementación de un digestor de mezcla completa en

base a tres parámetros: la cantidad de ST en el sustrato (Alta o Baja Concentración), tipo de

sustrato a utilizar (aporte de otros residuos con altos niveles de metanización, co-digestión)

y el tamaño del biodigestor (alta o baja capacidad volumétrica).

A continuación, se presenta un ejemplo:

Tabla 2-10: Datos y Parámetros para Selección del Tipo de Biodigestor

Evaluación: El cumplimiento de tan solo un parámetro para un biodigestor del tipo laguna cubierta

conlleva a la clasificación para mezcla completa. Cabe destacar que la evaluación de cada caso

involucra la puntuación de cada concordancia (cumple) con un valor numérico =1 y la

inconcordancia =0 (no cumple). La evaluación tras este análisis queda de manifiesto a continuación.

20 “Fortalecimiento del marco regulatorio, capacidades técnicas y cartera de proyectos para el desarrollo de una industria local de biogás en el sector lechero”. Informe de Avance – Noviembre 2016. Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA).

Suero

Quesos

ST (mg/L) ST (%)Tipo Laguna

< 4,5%

Mezcla C.

> 4,5% (Kg/día)

Tipo Laguna

(No aporta)

Mezcla C.

(Sí aporta)

Generación

día (m3/día)

Capacidad

(m3)

Tipo Laguna

< 2000m3

Mezcla C.

> 2000m3

36.415

153.450

14.180

102.650

22.583

42.370

3,642

10,265

1,418

15,345

4,237

2,258

Cumple

Cumple

Cumple

Alta o Baja Concentración Solidos Totales

Parametro Restrictivo

(Lag. =No ; Sí= Mezc. C.)

Cumple

Aporte de Otros Residuos

Cumple


(Lag. < 4,5% > Mezc. C.)

Cumple

Cumple

Concentración

Solidos Totales

Cumple

Cumple

Cumple

Cumple

0

0

0

0

0

2.050

Cumple

Alta o Baja Capacidad Volumetrica Biodigestor

Capacidad Biodigestor

(Considera TRH=90días)


(Lag. <2000m3> Mezc. C.)

16,1419 1.452,8 Cumple

6,5451 589,1 Cumple

3,4726 312,5 Cumple

4,7774 430,0 Cumple

Cumple

9,4137 847,2 Cumple

Dat

os

Predio

1

3

7

8

12

14

Selección de Sistema, Tipo: (Laguna o Mezcla Completa)

3,2889 296,0


34

Módulo 2

Tabla 2-11: Evaluación para Selección del Tipo de Biodigestor

2.6.2. Tipos de Unidades Básicas o Principales según Sistema de Digestión

2.6.2.1 Sistema de Digestión Tipo Laguna Cubierta

Se describe como un sistema de 4 etapas: separación, digestión, almacenamiento y

aprovechamiento.

1. Separación: Método físico por decantación en el cual se realiza una retención hidráulica de

RILES por un determinado periodo con el fin de separar las fases y eliminar los elementos

no deseados para la biodigestión. Como resultado del proceso se obtienen 3 fases, dos

sólidas (superior e inferior) y una líquida (intermedia). Proceso realizado en un estanque

decantador.

2. Digestión: Proceso de metanización mediante bacterias psicrófilas a temperaturas de

operación entre 10°C a 25°C, dependiendo de las condiciones climáticas particulares de la

zona y estación del año. Se realiza al interior de un biodigestor anaerobio sellado

herméticamente considerando Tiempos de Retención Hidráulica (TRH) extensos (>50 días).

3. Almacenamiento: Para cada uno de los productos resultantes.

a. Sustrato (subproducto): Se almacena en un estanque de acopio contiguo al biodigestor con un volumen dado por un TRH de entre 30 a 60 días. Una vez alcanzada la capacidad máxima, debe ser vaciado y regado en praderas para dar paso a una nueva producción.

b. Biogás (producto): Acumulado en el mismo biodigestor mediante su cubierta flexible que opera como gasómetro. Su capacidad es limitada, posibilitando el almacenamiento de 2 a 3 días de producción.

4. Aprovechamiento: Consumo de los productos de la digestión.

a. Sustrato: Utilizado como bio-fertilizante.

Tip. Lagun.

< 4,5%

Mezcla C.

> 4,5%

Tip. Laguna

(No aporta)

Mezcla C.

(Sí aporta)

Tipo Laguna

< 2000m3

Mezcla C.

> 2000m3

Dat

os

Resumen Selección de Sist. Tipo: (Laguna o Mezcla Compl.)

Alta o Baja

Concentración (ST)

Aporte de Otros

Residuos (SUERO)

Alta o Baja Capacidad

Volumétrica

Predio


(Lag. <4,5% > Mezc. C.)


(Lag. =No ; Sí= Mezc. C.)


(Lag. <2000m3>Mezc. C.)

Cumple1 Cumple Cumple

Cumple3 Cumple Cumple

Cumple

8 Cumple Cumple Cumple

7 Cumple Cumple

0

12 Cumple Cumple Cumple 1 1

14 Cumple Cumple Cumple

1 1

0 1

1 1

0 1

1

Alt

o o

Baj

o

(ST)

Tipo Laguna Tipo Mezcla Completa

Evaluación de los Sististemas

Apo

rte

de

(SU

ERO

) ∑ de

Para-

metros

Alt

a o

Baj

a

Capa

cida

d

Apo

rte

de

(SU

ERO

)

Alt

o o

Baj

o

(ST)

∑ de

Para-

metros

Alt

a o

Baj

a

Capa

cida

d

1 3 0 0 0 0

1 2 1 0 0 1

1 3 0 0 0 0

1 2 1 0 0 1

1 3 0 0 0 0

1 2 0 1 0 1

Co

ncl

usi

ón

Laguna

Mezcla C.

Laguna

Mezcla C.

Laguna

Mezcla C.


35

Módulo 2

b. Biogás: Aprovechamiento para generación térmica, eléctrica o ambas en simultáneo (co-generación) dependiendo del potencial de generación de biogás para cada predio en particular.

Criterio de utilización de biogás

Aprovechamiento térmico: Uso del biogás en una caldera para reemplazar de forma total o

parcial los consumos de agua caliente principalmente para higienización de salas y equipos.

Aprovechamiento eléctrico: Utilización de equipos de generación de eléctrica para

autoabastecer los consumos existentes y, en caso de presentar excedentes, inyectar a la

red.

Producción de biogás Utilización del biogás

≤ 25 [m3/día] Térmico

> 25 [m3/día] Potencial para generación eléctrica. Evaluación caso a caso dependiendo de los consumos existentes y el nivel de inversión requerido.

Tabla 2-12: Ejemplo Cálculo de Distribución de Volumen de Biogás

Equipos principales sistema de Laguna Cubierta

Nombre equipo Cantidad Observaciones

Estanque Decantador 2

Biodigestor 1

Cámara de Registro 4 a 5

Estanque de Acopio 1

Caldera a biogás 1

Recuperador de calor (intercambiador) 1 Solo para generación eléctrica

_ _ 0,03 _

_ _ 0,03 _

200 1 0,03 6,0

_ _ 0,03 _

Cant

idad

de

Bio

gás

a U

sar

en (

m3 /d

ía)

Cald

era

Agu

a

Calie

nte

Núm

ero

de

Vec

es e

n U

so

Bio

gas

para

cale

ntar

1 L

t.

Agu

a a

80°C

(Lts)N°

/día (m3/Lt) BELÉc.

_ _ 0,03 _

Bio

gás

Des

tina

do

Gen

erac

ión

de

Ener

gía

(m

3/dí

a)

(%)

Porc

enta

je d

e

Prod

ucci

ón q

ue s

e

Usa

en

Gen

erac

ión

PredioPPPBD Kcal/Kg Kcal/m

3 BGLP

Dat

os

Biogás para

Generador Eléc.

Pro

ducc

ión

de

Bio

gás

(m3 /d

ía)

Cant

idad

de

Bio

gás

a U

sar

en (

m3 /d

ía)

BGEBGE

/PPPBD

OBS.

Tipo de Biodigestor

Tipo Laguna

Cubierta o

Tipo Mezcla

Completa

(%)

Porc

enta

je d

e

Prod

ucci

ón d

e

Bio

gás

%PPPBD

DATOS

Ener

gía

que

Entr

ega

un

1m3

Bio

gás

Estimaciones Biogás

Reemplazo Eléctrico

DATOS

1 88,9 12.000 5600 _ 88,9 100%

_ 143,7 90,5%

Laguna C.

Mezcla C.3 158,7 12.000

100%

_ 11,1 65%7 17,1 12.000100% _ 5600

100%8 145,6 12.000 5600 _ 145,6100% _ _ _ 0,03 _

62,3%12 17,1 12.000 5600 6,4 10,6Laguna C. 3,000 _ 0,03

14 136,9 12.000 5600 _ 112,9 82,5%Mezcla C. _ 200 0,03 24,04

Laguna C.

Mezcla C.

Estimaciones Biogás para

Reemplazo GLP

Producción

Promedio

Ener

gía

que

Entr

ega

un

1Kg

GLP

Cons

umo

GLP

Gen

erac

ión

Agu

a Ca

lient

e

Kg/día

_

_

100%

100%

100% 5600

(Lts) (m3/Lt) BLEÑA

_ 0,03 _

Estimaciones Biogás

para Reemplazo LEÑA

DATOSCa

ntid

ad d

e B

iogá

s

a U

sar

en (

m3 /d

ía)

Cald

era

Vap

or

o A

gua

Cal.

Bio

gas

para

cale

ntar

1 L

t.

Agu

a a

80°C

Núm

ero

de

Vec

es e

n U

so

N°

/día

_

250 0,03 15,0

_ 0,03 _

_ 0,03 _

2

__

_

_


36

Módulo 2

Generador de Energía Eléctrica 1 Solo para generación eléctrica

Estación de Filtrado 1 Solo para generación eléctrica

Sala de Máquinas 1 Solo para generación eléctrica

Sala Tableros de Fuerza 1 Solo para generación eléctrica

Figura 2-12: Sistema de Digestión Tipo Laguna Cubierta Sin Generación Eléctrica

Fuente: Biotecsur

Figura 2-13: Sistema de Digestión Tipo Laguna Cubierta Con Generación Eléctrica

Fuente: Adaptado de http://www.farmersjoint.com

2.6.2.2 Sistema de Digestión Tipo Mezcla Completa

Se describe como un sistema de 5 etapas, recepción, digestión, almacenamiento, filtrado, y

aprovechamiento.


37

Módulo 2

1. Recepción: Se realiza en un estanque que contempla agitación periódica y suave,

permitiendo solo una leve separación de 3 fases, resultando una fase superior e inferior

sólidas y una intermedia líquida. A diferencia del proceso de separación por decantación,

en la recepción se busca solo la separación de la materia solida más gruesa y producir un

mezclado de la materia sólida diluible u homogenizable en la fase líquida a fin de que sea

ingresada en el biodigestor como sustrato.

2. Digestión: Proceso de metanización mediante bacterias mesófilas a temperaturas de

operación entre los 25°C a 45°C. Se realiza en el interior de un digestor anaerobio

herméticamente sellado con Tiempos de Retención Hidráulica de entre 20 a 40 días, razón

por la cual su volumen es menor que los de laguna cubierta, pero requiere una estructura

de soporte debido a que contempla agitación.

3. Almacenamiento: Para cada uno de los productos resultantes.

a. Sustrato (subproducto): Se almacena en un estanque de acopio contiguo al biodigestor con un volumen dado por un TRH de entre 30 a 60 días. Una vez alcanzada la capacidad máxima, debe ser vaciado y regado en praderas para dar paso a una nueva producción.

b. Biogás (producto): Acumulado en el mismo biodigestor mediante su cubierta flexible que opera como gasómetro. Su capacidad es limitada, posibilitando el almacenamiento de 2 a 3 días de producción.

4. Filtrado: Proceso en el cual se retienen las trazas de gases no deseados en el biogás con el

propósito de:

a. Eliminar ciertas trazas que son corrosivas para el equipo de generación eléctrica (grupo electrógeno).

b. Aumentar la concentración de metano al eliminar gases inertes o no deseados, aumentando el poder calorífico del biogás y, por ende, su calidad.

5. Aprovechamiento: Consumo de los productos de la digestión.

a. Sustrato: Utilizado como bio-fertilizante. b. Biogás: Aprovechamiento para generación eléctrica o co-generación. Dependiendo

de los consumos particulares de cada caso, puede considerar adicionalmente la generación de energía térmica.

Equipos principales sistema de Mezcla Completa


38

Módulo 2

Nombre equipo Cantidad Observaciones

Estanque de Recepción 1

Biodigestor 1

Cámara de Registro 4 a 5

Estanque de Acopio 1

Recuperador de calor (intercambiador) 1

Generador de Energía Eléctrica 1

Estación de Filtrado 1

Sala de Máquinas 1

Sala Tableros de Fuerza 1

Sistema de agitación 1

Sistema de calefacción por loza radiante 1 Dependiendo de los consumos térmicos

Caldera a biogás 1 Dependiendo de los consumos térmicos

Figura 2-14: Sistema de Digestión Tipo Mezcla Completa

Fuente: Biotecsur

2.6.3. Dimensionamiento de cada Unidad por TRH Una vez seleccionado el sistema a utilizar, se puede estimar el volumen del biodigestor en función

del TRH.


39

Módulo 2

Tipo de Sistema Tiempo de Retención Hidráulica (TRH)

Laguna Cubierta 100 días

Mezcla Completa 40 días

𝑇𝑅𝐻 = (𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟

𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎) = (

𝑉

𝑄𝑒)

Tabla 2-13: Ejemplo cálculo de volúmenes de Biodigestores para cada predio

En este manual se ejemplifican las dimensiones del biodigestor para dos casos: piscinas o estanques

enterrados de forma circunferencial y rectangular. Para ello, es necesario conocer previamente el

concepto de Talud.

Talud: Se define matemáticamente como la relación entre la altura y la basa de una pendiente

𝑻𝒂𝒍𝒖𝒅 = 𝑻 =𝑩𝒂𝒔𝒆

𝑨𝒍𝒕𝒖𝒓𝒂=

𝒃

𝒉= 𝒃: 𝒉

Tabla 2-14: Esquema Concepto de Talud

DATO

(L x A)S

(m)

(52x10)

(L x A)I

(m)

(55x13)

(13x11,5)

(14x13)

(13x9)

(11x10)

(12x10)

(10x8,5)

122

ф M : (m) ф S : (m) ф I : (m)

25,8 28,8

62

106

85

3,0 (9x7)14 Mezcla Com. 9,41 9,13 40 365 12,5 15,5 9,5 (15x13)

3,0 (8x7)12 Laguna Cub. 3,29 3,19 100 319 11,6 14,6 8,6 (14x13)

3,0 (7x3)8 Mezcla Com. 4,78 4,63 40 185 8,9 11,9 5,9 (10x6)

7 Laguna Cub. 3,47 3,37 100 337 3,0 (8x17)112 12,0 15,0 9,0 (11x10)

3 Mezcla Com. 6,55 6,35 40 254 3,0 (7x5,5)10,4 13,4 7,4

1 Laguna Cub. 16,14 15,66 100 1.566 3,0 (49x7)

Capa

cida

d

Vol

umét

rica

de

los

BIo

dige

stor

es

Predio

Tipo Laguna

Cubierta

o

Tipo Mezcla

CompletaQ0 Qe TRH V : (m

3) h : (m)

Prof

undi

dad

Esta

ndar

Bio

dige

stor

Áre

a M

edia

Supe

rfic

ie e

n (m

2)

Bio

dige

stor

es

A : (m2)

522 22,8

Biodigestor REDONDO

Larg

o y

Anc

ho

Med

io

Bio

dige

stor

(L x A)M

(m)

Dat

os

OBS.Caudal Entrada

(Sustrato)

Tipo de

Biodigestor

Caud

al A

flue

nte

de

Entr

ada

a

Dec

anta

dor

Caud

al d

e En

trad

a

a B

iodi

gest

or c

on

3% M

enos

Tiem

o en

(dí

as)

de r

eten

ción

Hid

rául

ica

Volumen

(Biodigestor)Dimensiones de los (Biodigestores)

Diá

met

ro

Med

io

Bio

dige

stor

Diá

met

ro

Supe

rior

Bio

dige

stor

Diá

met

ro

Infe

rior

Bio

dige

stor

Biodigestor RECTANGULAR

Larg

o y

Anc

ho

Infe

rior

Bio

dige

stor

Larg

o y

Anc

ho

Supe

rior

Bio

dige

stor


40

Módulo 2

Forma rectangular

El cálculo puede ser realizado por la siguiente expresión:

𝑉 =ℎ

3· [(𝐿 · 𝐴) + ⟨𝐿 − (2 · ℎ · 𝑇)⟩ · ⟨𝐴 − (2 · ℎ · 𝑇)⟩] + √(𝐿 · 𝐴) · ⟨𝐿 − (2 · ℎ · 𝑇)⟩ · ⟨𝐴 − (2 · ℎ · 𝑇⟩

Forma circunferencial

𝑉 = 𝑉∅𝑆 − ((𝑉∅𝑆 − 𝑉∅𝐼)

2) = 𝜋 · 𝑟∅𝑆

2 · ℎ − [(𝜋 · 𝑟∅𝑆

2 · ℎ) − (𝜋 · 𝑟∅𝐼2 · ℎ)

2]

Donde,

𝑉∅𝑆: Volumen del cilindro según diámetro superior sin talud

𝑉∅𝐼: Volumen del cilindro según diámetro inferior sin talud

Talud = 1:1

Figura 2-15: Biodigestor circunferencial

Para el cálculo o dimensionamiento de los estanques de acopio se debe realizar el mismo

procedimiento.

2.7. Estimación de Generación de Energía

Esta Guía contempla el cálculo o la estimación de variables como la energía total contenida, potencia

nominal, generación eléctrica y generación térmica, dichas variables serán individualizadas a

continuación.


41

Módulo 2

2.7.1. Cálculo de Energía Total Contenida y Potencia Nominal

Se debe entender por Energía Total Contenida (𝐸𝑇𝐶) como la energía total disponible con la que

cuenta un combustible antes de ser combustionado. Dicha energía es la máxima teórica, la cual será

aprovechada parcialmente dependiendo de la eficiencia del equipo. Por lo tanto, para 1m3 biogás

con 61% de metano (CH4) tendremos el desarrollo de la siguiente expresión Expresión para la

Energía Total Contenida en el Biogás, ilustrada a continuación:

𝐸𝑇𝐶[𝑘𝑊ℎ

𝑑í𝑎] = 𝑄𝐵𝑖𝑜𝑔á𝑠 [

𝑚3

𝑑í𝑎] · 𝑚[%𝐶𝐻4] · 𝑃𝐶𝐼 [

𝑘𝑊ℎ

𝑁𝑚3 𝐶𝐻4]

Donde,

𝐸𝑇𝐶: Energía Total Contenida en el biogás

𝑄𝐵𝑖𝑜𝑔á𝑠: Caudal diario de producción de biogás

𝑚: Porcentaje de metano contenido en el biogás

𝑃𝐶𝐼: Poder calorífico inferior del metano

Tabla 2-15: Ejemplo cálculo de Energía Total Contenida

A partir de la Energía Total Contenida es posible calcular la Potencia Nominal Teórica de la

instalación:

𝑃𝑛𝑜𝑚 [𝑘𝑊] =𝐸𝑇𝐶 [

𝑘𝑊ℎ𝑑í𝑎

]

24 [ℎ𝑟𝑠𝑑í𝑎

]=

𝑄𝐵𝑖𝑜𝑔á𝑠 [𝑚3

𝑑í𝑎] · 𝑚[%𝐶𝐻4] · 𝑃𝐶𝐼 [

𝑘𝑊ℎ𝑁𝑚3 𝐶𝐻4

]


]

DATOS

Sí

No

Sí

PRO

YECT

OS

QU

E A

PLIC

AN

PAR

A G

ENER

ACI

ÓN

ELÉ

C.

Sí o No

Sí

Sí

No

DATOS

232,8 55% 432,1 49,5%26,7%3 Mezcla C. 87,65 1,8 90%

144,0

67,4

884,6

873,0

9,96

9,96

9,96

182,9 55%

17,2 55%

143,7

64,6

685,9 339,5 49,5%26,7% 90%14 Mezcla C. 112,9 68,87 1,8 90%9,96

32,0 49,5%26,7% 90%12 Laguna C. 10,6 6,48 1,8 90%9,96

437,9 49,5%26,7% 90%8 Mezcla C. 145,6 88,82 1,8 90% 236,0 55%

33,4 49,5%26,7% 90%7 Laguna C. 11,1 6,77 1,8 90% 18,0 55%

90% 49,5%26,7%

90%

1 Laguna C. 88,9 54,19 1,8 90%

%

(GT/ETC)BGE

Con %CH4

(60,98%)KWh/m

3 (%)PE GE%

(GT/ETC)GTETC

KWh/N

m3CH4

(%)PE

55% 267,2539,89,96

(%)

Porc

enta

je e

n

Rel

ació

n a

Ener

gía

Tota

l Con

teni

da

Dat

os

OBS.Estimaciones de Generación

TérmicaR

ango

de

Prod

ucci

ón

Eléc

tric

a (%

)Por

cent

aje

Prod

ucci

ón

Efec

tiva

(%)P

orce

ntaj

e

Gen

erac

ión

Térm

ica

(%)P

orce

ntaj

e

Prod

ucci

ón

Efec

tiva

Predio

Tipo

Laguna

Cubierta o

Tipo

Mezcla (%

) Po

rcen

taje

en

Rel

ació

n a

Ener

gía

Tota

l Con

teni

da

%

(GE/ETC)

Tipo de Biodigestor

Bio

gás

Des

tina

do

Gen

erac

ión

de

Ener

gía

(m

3/d

ía)

Met

ano

Pres

ente

en la

Pro

ducc

ión

de B

iogá

s D

iari

a DATOS

Gen

erac

ión

Eléc

tric

a en

(Kw

he/

día)

Biogás Destinado Generación

Ener

gía

Tota

l

Cont

enid

a B

iogá

s

en (

KW

h/dí

a)

(PCI

) Po

der

Calo

rífi

co

Infe

rior

(CH

4)

Estimaciones de Generación

Eléctrica

Gen

erac

ión

Térm

ica

en

(Kw

ht/

día)


42

Módulo 2

Donde,

𝑃𝑛𝑜𝑚: Potencia nominal

Tabla 2-16: Ejemplo Cálculos de Potencia Nominal

2.7.2. Generación de Energía

Para calcular la energía teórica total generada, ya sea eléctrica o térmica, se debe incorporar el

concepto de eficiencia de los equipos. En generación eléctrica, la eficiencia de generación

corresponde a aproximadamente un 30%, mientras que para la térmica, corresponde a cerca de un

85%. En el caso de cogeneración, la eficiencia global del sistema es cercana al 85%, donde la eléctrica

representa un 30%, mientras que la térmica un 45% adicional. Resulta importante mencionar que

dicha eficiencia depende exclusivamente de los equipos utilizados y es entregada por el fabricante

en las especificaciones técnicas.

𝐸𝑒 [𝑘𝑊ℎ

𝑑í𝑎] = 𝐸𝑇𝐶 [

𝑘𝑊ℎ

𝑑í𝑎] · 𝜂𝑒[%]

𝐸𝑡 [𝑘𝑊ℎ

𝑑í𝑎] = 𝐸𝑇𝐶 [

𝑘𝑊ℎ

𝑑í𝑎] · 𝜂𝑡[%]

Donde,

𝐸𝑒: Energía eléctrica teórica generada

𝐸𝑡: Energía térmica teórica generada

𝜂𝑒: Eficiencia equipo de generación eléctrica

𝜂𝑡: Eficiencia equipo de generación térmica

DATOS

Sopl

ador

de

Bio

gás

Predio

Laguna

Cubierta o

Mezcla

Completa BGE%CH4

(60,98%)

KWh/N

m3CH4

Pnom.

KWh

/m3

PRO

YECT

OS

QU

E A

PLIC

AN

(PA

RA

AU

TOCO

NSU

MO

)

Tipo de Biodigestor

Bio

gás

Des

tina

do

Gen

erac

ión

de

Ener

gía

(m

3/dí

a)

Met

ano

Pres

ente

en la

Pro

ducc

ión

de B

iogá

s D

iari

a

Pote

ncia

Nom

inal

Cont

enid

a B

iogá

s

en (

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)

DATOS

Gen

erac

ión

Eléc

tric

a (K

wh

e/h

r)

(%)

Porc

enta

je e

n

Rel

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n a

Pote

nc.

Nom

inal

Con

teni

da

DATOS (Potencias)

Tota

l Pot

enci

a en

Aut

ocon

sum

o K

W

Dat

os

OBS. Biogás Destinado Generación Estimaciones de

Generación Eléctrica

Estimaciones de Potencia

Eléctrica para Autoconsumo

(%)

en R

elac

ión

a

Elec

tric

. Gen

erad

a

%(PEA

/GEH)

Sí/N

o

1 Laguna C. 88,9 2,26 9,96 22,5 1,8 90%

(%)PE GEH

%

GEH/PNCKW KW PEA

No6,0 26,7% 0 0 0 0%

6,9 71,1% Sí1,8 90% 9,7 26,7% 6,0 0,53 Mezcla C. 143,7 3,65 9,96 36,4

0 0% No

8 Mezcla C. 145,6 3,70 9,96 36,9 1,8

1,8 90% 0,7 26,7% 0 007 Laguna C. 11,1 0,28 9,96 2,8

70,2% Sí90% 9,8 26,7% 6,0 0,5 6,90,4

12 Laguna C. 10,6 0,27 9,96 2,7 1,8 0% No90% 0,7 26,7% 0 0 00

5,0 0,5 5,9 77% Sí0,414 Mezcla C. 112,9 2,87 9,96 28,6 1,8 90% 7,6

Bio

gás

Des

tina

do

Gen

erac

ión

de

Ener

gía

(m

3/hr

.)

BGE

por hora

3,7

6,0

26,7%4,7

0,5

6,1

Bom

ba e

n

sist

ema

de

cale

facc

ión

KW

0

0,4

0,4

(%)P

orce

ntaj

e

Prod

ucci

ón

Efec

tiva

Agi

taci

ón e

n

Dec

anta

dor

y

Bio

dige

stor

(PCI

) Po

der

Calo

rífi

co

Infe

rior

(CH

4)

Ran

go d

e

Prod

ucci

ón

Eléc

tric

a


43

Módulo 2

Luego, tanto la potencia eléctrica y térmica se pueden expresar mediante las siguientes expresiones:

𝑃𝑒[𝑘𝑊] =𝐸𝑇𝐶 [


] · 𝜂𝑒[%]


]

𝑃𝑡[𝑘𝑊] =𝐸𝑇𝐶 [


] · 𝜂𝑡[%]


]

Donde,

𝑃𝑒: Potencia eléctrica del equipo de generación

𝑃𝑡: Potencia térmica del equipo de generación

Tabla 2-17: Ejemplo cálculos de Energía y Potencia Eléctrica

DATOS

Sí205,8 8,6 55% 90% 339,5 49,5%14 Mezcla C. 112,9 68,87 9,96 685,9 24,0 30%

32,0 49,5% No24,0 30% 19,4 0,8 55% 90%12 Laguna C. 10,6 6,48 9,96 64,6

437,9 49,5% Sí24,0 30% 265,4 11,1 55% 90%8 Mezcla C. 145,6 88,82 9,96 884,6

0,8 55% 90% 33,4 49,5% No7 Laguna C. 11,1 6,77 9,96 67,4 24,0 30% 20,2

10,9 55% 90% 432,1 49,5% Sí3 Mezcla C. 143,7 87,65 9,96 873,0 24,0 30% 261,9

49,5% Sí30% 161,9 6,7 55% 90% 267,2

GT%

(GT/ETC)Sí o No

1 Laguna C. 88,9 54,19 9,96 539,8 24,0

hrs/día (%)Ne Ee Pe

%

(GT/ETC)(%)PE

Predio

Tipo

Laguna

Cubierta o

Tipo

Mezcla BGE

Con %CH4

(60,98%)

KWh/N

m3CH4

ETC

Gen

erac

ión

Térm

ica

en

(Kw

ht/

día)

(%)

Porc

enta

je e

n

Rel

ació

n a

Ener

gía

Tota

l Con

teni

da

(PCI

) Po

der

Calo

rífi

co

Infe

rior

(CH

4)

Hor

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el D

ía

(%)P

orce

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a

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tric

a

(%)P

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e

Gen

erac

ión

Térm

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(%)P

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e

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Efec

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Met

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en la

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s D

iari

a

Ener

gía

Tota

l

Cont

enid

a B

iogá

s

en (

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h/dí

a)

DATOS

Gen

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ión

de

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gía

Eléc

tric

a

en (

Kw

he/

día)

Esti

mac

ión

de

Pote

ncia

Elé

ctri

ca

en (

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)

DATOS

Dat

os

OBS. Biogás Destinado Generación Estimaciones de Generación

Eléctrica


Térmica

PRO

YECT

OS

QU

E A

PLIC

AN

PAR

A G

ENER

ACI

ÓN

ELÉ

C.

Tipo de Biodigestor

Bio

gás

Des

tina

do

Gen

erac

ión

de

Ener

gía

(m

3/d

ía)


44

Módulo 2

Tabla 2-18: Ejemplo cálculos de Energía y Potencia Térmica

2.7.3. Determinación de Potencia Instalada

Para determinar la potencia instalada, se debe considerar el tiempo de operación de los equipos.

Ello viene dado por diversos factores, entre los que se encuentra la demanda total de energía,

periodos punta que se busca reducir, sistemas de almacenamiento de energía (térmica

principalmente), entre otros.

𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎[𝑘𝑊] =𝐸𝑇𝐶 [


] · 𝜂𝑡[%]

𝑇𝑓 [ℎ𝑟𝑠𝑑í𝑎

]

Donde,

𝑇𝑓: Tiempo de funcionamiento diario.

DATOS

Sí308,7 12,9 55% 90% 339,5 49,5%14 Mezcla C. 112,9 68,87 9,96 685,9 24,0 45%

32,0 49,5% No24,0 45% 29,1 1,2 55% 90%12 Laguna C. 10,6 6,48 9,96 64,6

437,9 49,5% Sí24,0 45% 398,1 16,6 55% 90%8 Mezcla C. 145,6 88,82 9,96 884,6

1,3 55% 90% 33,4 49,5% No7 Laguna C. 11,1 6,77 9,96 67,4 24,0 45% 30,3

16,4 55% 90% 432,1 49,5% Sí3 Mezcla C. 143,7 87,65 9,96 873,0 24,0 45% 392,8

49,5% Sí45% 242,9 10,1 55% 90% 267,2

GT%

(GT/ETC)Sí o No

1 Laguna C. 88,9 54,19 9,96 539,8 24,0

hrs/día (%)Nt Et Pt

%

(GT/ETC)(%)PE

Predio

Tipo

Laguna

Cubierta o

Tipo

Mezcla BGE

Con %CH4

(60,98%)

KWh/N

m3CH4

ETC

Gen

erac

ión

Térm

ica

en

(Kw

ht/

día)

(%)

Porc

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je e

n

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Ener

gía

Tota

l Con

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(PCI

) Po

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rífi

co

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(CH

4)

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(%)P

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(%)P

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e

Gen

erac

ión

Térm

ica

(%)P

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e

Prod

ucci

ón

Efec

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Met

ano

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Pro

ducc

ión

de B

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s D

iari

a

Ener

gía

Tota

l

Cont

enid

a B

iogá

s

en (

KW

h/dí

a)

DATOS

Gen

erac

ión

de

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gía

Térm

ica

en (

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ht/

día)

Esti

mac

ión

de

Pote

ncia

Tér

mic

a

en (

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)

DATOS

Dat

os

OBS. Biogás Destinado Generación Estimaciones de Generación

Térmica


Térmica

PRO

YECT

OS

QU

E A

PLIC

AN

PAR

A G

ENER

ACI

ÓN

ELÉ

C.

Tipo de Biodigestor

Bio

gás

Des

tina

do

Gen

erac

ión

de

Ener

gía

(m

3/d

ía)

Curso de Formación Especializada en Biogás para...

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