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ESTUDIO DE LA MATERIA PRIMA
El complejo agropecuario de Yauris tiene una cantidad de ganado vacuno, que
año tras año se ha mantenido. Actualmente cuentan con 20 vacas, con lo que se
puede afirmar que la producción de biogás está garantizada.
Para el desarrollo del proyecto y el diseño del biodigestor, se tuvo que realizar el
peso bruto de estiércol que produce el ganado vacuno por día. Para ello se pesó
diariamente la cantidad de estiércol que producía una vaca. Este procedimiento
implicó recoger el estiércol del establo, lugar donde el ganado vacuno pasa la
mayor cantidad de tiempo, el otro porcentaje de estiércol que no se contabiliza es
aquel estiércol que se pierde cuando el ganado vacuno sale al pastoreo, por lo
que este material es difícil recolectar y no será usado en nuestro cálculos para la
producción de biogás. Los datos obtenidos se muestran en la siguiente Tabla N1.
Tabla N°1 Cantidad de estiércol por ganado vacuno
Día Kg estiércol
1 10,55
2 10,20
3 10,3
4 10,2
5 10,25
Promedio 10,300
Tabla N°1 Peso vivo promedio por animal
# Animal Peso Vivo, Kg # Animal Peso Vivo, Kg
1 112 12
3 134 14
5 15
6 16
7 17
8 18
9 19
10 20
Promedio
Luego de determinar la disponibilidad de materia prima, la cual nos presenta resultados óptimos. Ahora se procede a la caracterización, para ello se determinó el porcentaje de humedad, contenido sólido.
Determinación del porcentaje de humedad
Muestra
Peso de la muestra húmeda (g)
% Humedad
1 2.846 83.26 %2 2.626 78.22 %3 2.991 85.6 %4 2.89 86.12%5 2.921 80,21 %6 2.932 85.17 %
Determinación de solidos totales
Muestr PH % PS %ST
a1 2,846 83,260 1,552985 54,567282 2,626 78,220 1,47346 56,110433 2,991 85,600 1,61153 53,879314 2,890 86,120 1,552762 53,728785 2,921 80,210 1,620887 55,490826 2,932 85,170 1,58341 54,00443
ESTIERCOL
Donde:
E : Estiércol en kilogramos por día.
NA : Número de animales por una especie (vacas, cerdos, caballos, humanos, etc.).
PVP : Peso vivo promedio por animal.
PE : Producción de estiércol por animal por día en porcentaje de peso vivo.
E=20 x400 x 5100
=400Kg /día
a. Orín
Donde:
O : Orín día en kilogramos (se asume que 1 litro de orín pesa 1 kilogramo).
NA : Número de animales por una especie.
PVP :Peso vivo promedio por animal.
PO : Producción de orín por animal por día en porcentaje de peso vivo (se asumeque 1
litro de orín pesa 1 kilogramo).
E=20 x400 x 4100
=320 Kg /día
b. Materia prima para carga
¿3)
Donde:
MPC : Materia prima para carga en kilogramos por día.
E : Estiércol en kilogramos por día.
O : Orín en kilogramos por día.
MPC=400+320=520 Kg/dia
c. Sólidos totales
(4.4)
Donde:
%ST : Porcentaje de sólidos totales contenidos en la materia prima para carga.
MPC :Materia prima para carga en kilogramos por día.
%EST :Porcentaje de sólidos en el estiércol.
E :Estiércol en kilogramos por día
%ST=10,3 x54.5520
=1.07%
d. Sólidos Totales
Donde:
ST :Cantidad de sólidos contenidos en la materia prima para carga, en kilogramos por día.
%ST : Porcentaje de sólidos en la carga o materia prima, el cual debe ser inferior al 10%.
MPC : Materia prima para carga en kilogramos por día.
ST=1,07 x520100
=5.564 Kg /dia
e. Masa de agua para mezcla
Solamente se calcula cuando el porcentaje de sólidos totales (%ST) es superior al 10%.
(4.6)
Donde:
MH2O : Masa de agua para mezcla que disminuye hasta un 10% los sólidos orgánicos
contenidos en la materia prima, en kilogramos por día.
ST : Cantidad de sólidos orgánicos contenidos en la materia prima para carga, en
kilogramos por día.
MPC : Materia prima para carga en kilogramos por día.
MH 2O=520 x 5,56410
−520=5.564Kg /dia
f. Carga
(4.7)
Donde:
C : Carga diaria para alimentar el digestor en kilogramos por día o litros por día (sea
asume que un litro pesa un kilogramo).
MPC : Materia prima para carga en kilogramos por día.
MH2O : Masa de agua para mezcla que disminuye hasta un 10% los sólidos orgánicos
contenidos en la materia prima, en kilogramos por día.
g. Cálculo del tiempo de retención
El posible tamaño del digestor (volumen del digestor) es determinado por el tiempo de
retención (TR) y por la carga diaria. Se recomienda escoger el TR apropiado de acuerdo a la
temperatura promedio del sitio en el cual va a operar, utilizando la relación generada en:
TR=(−50.9027∗ln (TºC )+206.72) (4.8)
Donde:
TR : Tiempo de retención en días.
Ln : Logaritmo natural.
T°C : Temperatura promedio en grados centígrados del sitio donde se instalará el
biodigestor.
h. Volumen de digestor
(4.9)
Donde:
Vd :Volumen del digestor, en litros.
C : Carga diaria para alimentar el digestor en litros por día.
TR :Tiempo de retención en días.
i. Cálculo de la posible producción de biogás
(4.10)
Donde:
PG : Gas producido en litros por día.
MPC : Estiércol en kilogramos por día.
SO : Porcentaje de materia orgánica del estiércol según la especie.
P : Producción aproximada de m3 de gas/1 kg de masa orgánica seca total.