Manual Diseno Planta Piloto v02

7/22/2019 Manual Diseno Planta Piloto v02

http://slidepdf.com/reader/full/manual-diseno-planta-piloto-v02 1/15

Manual de diseño y manejo de biodigestores familiares

de bajo coste.

Instrucciones para la implementación y el manejo de

una planta piloto en Baños del Inca, Cajamarca.

Perú



1. Características de la planta piloto en Baños del Inca, Cajamarca.

La planta piloto que se implementará en la estación de experimentación de INIA (Instituto

Nacional para Innovación Agraria) de Baños del Inca, Cajamarca, constará de dos biodigestores

con las siguientes caracteristicas:

‐ Un biodigestor con invernadero con techo a una agua (modelo CEDECAP), de geomembrana

de PVC y alimentado con estiércol de cuyes.

‐ Un biodigestor (modelo CEDECAP) con pequeña variación del tipo de techo (techo a cúpula)

de geomembrana de PVC y alimentado con estiércol de cuyes.

2. UBICACIÓN

DEL

BIODIGESTOR

El biodigestor se suele ubicar cerca de la casa, de los pastos y del establo, para poder

cargar cada día con estiércol sin tener que recorrer largas distancias.

También se recomienda que esté cerca de la casa o del punto de utilizo del biogás,

para que la tubería no sea mas larga de 20 m. Es importante también tener un punto

de agua cerca del biodigestor para facilitar las operaciones de la carga diaria.

Para la construcción de los biodigestores se buscará un terreno relativamente llano, así

será

más

fácil

su

construcción

y

manejo.

Es importante que el biodigestor capte al máximo las radiaciones solares, así que se

construirá en dirección sur a norte, y sin árboles cerca que le hagan sombra, en un

sitio muy soleado. El lugar escogido no tiene que estar sujeto a inundaciones y no debe

acumular agua en los días de lluvia, ya que las paredes perderán estabilidad y las

inundaciones pueden provocar la disminución de la temperatura del biodigestor.

3. CONSTRUCCIÓN

DE

LA

ZANJA

Las Figura 1 y Figura 2 muestran las secciones de la zanja y los parámetros constructivos. Para

evitar que se desmororen las paredes la zanja tiene que contar con paredes inclinadas

(chaflán, paredes inclinadas en forma de v).



Figura 1 Parámetros técnicos de la zanja

Figura 2 Parámetros técnicos de la zanja



Figura 3 Zanja de un biodigestor de bajo coste

Dimensiones de la zanja

Las dimensiones de la zanja son las siguientes (Figura xx):

‐ a (ancho abajo) = 0,7 m.

‐ b (ancho arriba) = 0,9 m.

‐ h (altura): 1 m.

‐ L (longitud) = 8 m.

Pendiente de la zanja

Entre la entrada y la salida se necesita un pendiente de 1% para facilitar la salida de sólidos.

Esto quiere decir que para 8 m de longitud se necesitan 8 cm de diferencia entre la altura de la

entrada y de la salida.

Canal de entrada y salida

Para la entrada y la salida se deberá cavar un canal inclinado, con un ángulo de 45º con sus

correspondientes paredes (Figura 1).

Una vez construida la zanja se quitará las piedras y raíces para evitar que puedan dañar al

biodigestor.

4. CONSTRUCCIÓN DE LOS TAPIALES

Para aumentar el aislamiento del biodigestor será necesaria la construcción de paredes de

adobe alrededor de los biodigestores.

En el caso del altiplano, es necesaria la construcción de los tapiales de 40 cm de grosor y de 45

cm de alto.

A su vez estos tapiales sirven de base para la carpa solar.



Figura 4 Construcción del tapial

5. LECHO DEL BIODIGESTOR

Una vez sacadas las raíces y piedras de la zanja, que podrían dañar el biodigestor, procedemos

a cubrir la zanja con un plástico. Este plástico sirve para que la humedad no entre en contacto

con el aislante, comúnmente paja, evitando que se pudra.

Si el plástico llega a cubrir los muros de adobe hay que evitar que crezcan malas hierbas dentro

del fitotoldo.

Sobre el plástico se pondrá una cama de paja en la base y en las paredes, que tiene la función

de aislante. A mayor cantidad, más aislante, más temperatura del biodigestor y mayor

producción de biogás.



Figura 5 Cama del biodigestor

6. COLOCACIÓN DEL BIODIGESTOR Y PRIMERA CARGA

Este paso es muy importante porque en el transporte del biodigestor, y colocación dentro de

la zanja, se pueden producir rozaduras y desgaste del plástico. Para que no ocurra esto la

solución más sencilla es la de rellenar el biodigestor antes de colocarlo en la fosa.

Atamos entonces con jebe una manga de plástico, suficientemente larga, a una de las tuberías

de 4”. Luego cerramos la otra tubería de 4” y la salida del biogás con algún pedazo de plástico

y jebe.

Entonces se llena la manga de plástico con aire, mediante unos movimientos tipo olas del

extremo de la manga, y con la ayuda del viento cuando haya. Luego se empuja este aire dentro

el digestor. Se repite la operación varias veces hasta que la bolsa esté bien inflada, evitando

que al mismo tiempo el aire salga del digestor.

Inflar el biodigestor antes de colocarlo en la zanja tiene las siguientes ventajas:

‐ Posibilidad de detección de fugas. Si dejamos el digestor lleno de aire toda una noche

podemos controlar que no haya huecos o fugas de gas. Si el día siguiente el digestor se ha

desinflado, entonces tendremos que buscar la fuga y luego podemos intentar repararlo.

‐ La fase de llenado con estiércol y agua es más segura si el digestor esta lleno de aire. En caso

contrario si llenamos el digestor cuando está desinflado podrían crearse fastidiosas dobleces y

arrugas en el digestor.

Finalmente el biodigestor se transportará con varias personas y se evitará su contacto con el

suelo hasta que esté dentro de la zanja.



Figura 6 Inflado del biodigestor

Una vez colocado el biodigestor en la zanja será necesario asegurar que no existan arrugas en

la

base

del

biodigestor,

estirando

de

ambos

extremos

del

biodigestor.

Ya

que,

una

vez

lleno,

con el peso del biodigestor con agua y estiércol, no se podrá mover ni modificar.

El paso siguiente es determinar la posición y los niveles del tubo de salida, y de entrada del

biodigestor, y a amarrarlos bien para que no se muevan con la carga diaria del biodigestor (con

alambre y maderas).

El nivel del lodo, o sea el volumen de líquido del biodigestor, lo da la boca de salida, y tiene

que ser equivalente a la profundidad de la zanja. El tubo de entrada estará más elevado, y el

nivel del lodo tiene que quedar a unos 50 cm del amarre de la tubería de entrada.

Figura 7 Sección del biodigestor

Una vez hecho esto, es muy recomendable cubrir los 50 cm de amarre de los tubos de entrada

y salida con un saco viejo para que el sol no termine quemando las ligas neumáticas.

La primera carga se realizará con agua y estiércol. Lo más importante es echar una buena

cantidad

de

estiércol

fresco

y

llenar

hasta

que

las

bocas

interiores

de

los

tubos

de

entrada

y



salida queden tapadas por el lodo para que no entrare aire al biodigestor, y para que esté en

condiciones anaerobias.

Bastará con echar unas 7 carretillas de estiércol fresco y mezclarlo con agua suficiente para

que entre suelto al biodigestor y seguir llenando de agua hasta cubrir la parte interior del tubo

de entrada y de salida.

7. CONSTRUCCIÓN DEL INVERNADERO

La construcción de la estructura del invernadero es importante para ayudar a mantener una

temperatura constante y elevada dentro del biodigestor.

Techo a un agua

Para

la

realización

se

colocarán

los

soportes

de

madera

para

el

fitotoldo,

de

tapial

a

tapial.

Estos palos podrán ser redondos o planos de unos 2 metros de longitud.

Figura 8 Construcción del invernadero

En un biodigestor de 8 m con 9 palos tenemos suficiente (un palo a cada metro).

Conviene enterrar los palos en el tapial sobresaliendo en los extremos. Una vez colocados los

palos echaremos unos 2‐3 cm de barro fresco suelto, sobre este barro colocaremos tensa la

carpa solar, y volveremos a echar otros 5 cm de barro fresco, de manera de obtener casi un

cierre hermético.



Figura 9 Biodigestor y invernadero

La carpa solar debe quedar bien tensa para evitar acumulaciones del agua de lluvia.

Finalmente podemos fijar el fitotoldo a los palos clavando tiras de jebe.

Techo en forma de cúpula

Figura 10 Invernadero a cupula

La estructura circular del invernadero irá clavada con tubos de plástico en las paredes del

tapial de 40 cm de altura



Figura 11 Tapial para el invernadero a cupula

El biodigestor quedará totalmente sellado por la parte delantera y la trasera con paredes de

adobe, como se indica en la Figura xx.

8. CONSTRUCCIÓN DE LA LÍNEA DE GAS

Salida De Biogás, Conducciones

Para la construcción de las conduciones de gas en la mayoria de las instalaciones se utiliza un

diámetro de ½”pulgada. La mejor solución en cuanto a seguridad y vida útil es utilizar tuberías

de

hierro

galvanizado,

pero

por

su

alto

coste,

utilizaremos

tubos

de

plástico.

Se pueden usar tubos de PVC para agua, o para sistemas de riego, pero de alta calidad, para

evitar que se hagan fisuras. También se deberán proteger del sol. Para las conexiones

utilizaremos el cemento de PVC de calidad, o mediante enroscado y teflón.

Para el diseño de las tuberías hay que tener en cuenta:

1. Disminuir la cantidad de tubos y codos usados.

2. Colocar como mínimo una válvula de seguridad.

3. Nunca instalar los tubos en horizontal, siempre en pendiente (en cada punto bajo

instalar una trampa de agua) para resolver los problemas de condensación del agua en

las tuberías.

Válvula Seguridad y Filtro de Hierro

A la salida de la conducción de biogás, después de la primera llave de bola, se coloca una tee, de manera que el biogás pueda seguir fluyendo hacia la cocina, pero a la tercera salida de la tee se le une una pieza de tubería y ésta se introduce en la botella de refresco llena de agua. La tubería debe quedar sumergida en el agua de 8 a 13 cm, dependiendo de la altura sobre el nivel del mar del lugar la distancia a la cocina, y el tipo de cocina. Cuanta mayor altura, menor presión se necesita, y menos tiene que estar sumergido el tubo en el agua. Cuanta mayor distancia a la cocina mayor presión se necesita y más sumergido ha de estar el tubo. Para



determinar la presión idónea es necesario ir realizando pruebas de la combustión de biogás en

al cocina hasta que el usuario éste conforme. En el caso de Cajamarca se prefiere poner la tubería sumergida unos 10 cm.

La válvula de seguridad permite al gas escaparse al aire cuando la presión del digestor llega a

un

valor

límite,

el

equivalente

a

la

columna

de

agua

que

sumerge

el

tubo

(10cm

de

columna

de

agua = 10 mbar = 0,98 kPa)

Figura 12 Valvula de seguridad

Como filtro de hierro utilizaremos virutas de hierro, las colocaremos dentro del tubo de salida de biogás, detrás de la válvula de seguridad, una longitud de unos 10 cm.

9. RESERVORIO

El biogás es un gas inflamable y tóxico. Siempre se debe verificar que se hayan cerrado las

llaves

de

paso

del

quemador

después

de

cocinar.

Una

válvula

abierta

produce

un

escape

de

gas que nos puede dar mareos y asfixias.

Una buena medida del reservorio es de un tercio de la capacidad del biodigestor. Así para 10

m3 de biodigestor, unos 3‐4 m3

de reservorio serán suficientes.

Construcción: sacamos dos trozos de manga de 1,5 m de ancho por 4 m de largo y los

insertamos uno dentro de otro. Cortamos dos pedazos de tubo de PVC de ½” de 65 cm de

largo. El primer trozo lo insertamos dentro de la manga unos 40 cm, al centro, quedando

afuera unos 25 cm. Vamos acomodando el plástico contra el tubo, haciendo pliegues en forma

de acordeón. Hecho esto se miden 35 cm a partir del origen del plástico, y a partir de aquí se



empieza a amarrar con la tira de jebe. Dentro de la manga quedarán 5 cm de tubería sin

amarrar.

En definitiva, cuando se va a comenzar a amarrar quedan 25 cm de tubo a la vista, 35 cm .que

serán amarrados sobre el plástico y 5 cm en el interior libres.

Cuando amarramos con el jebe cada vuelta debe solaparse por encima de la anterior. De esta

manera se va ascendiendo por el tubo 35 cm de plástico, y se continua sobre la tubería 5 cm

más. Y de allí regresamos de vuelta hasta el comienzo (hacemos una ida‐vuelta con el jebe).

El segundo trozo de tubo se amarra al otro cabo del reservorio pero solo como punto de

apoyo. El tubo no se insertará dentro del gasómetro sino que se quedará apoyado encima de

los plásticos. Además se puede colgar una cuerda en el interior del tubo para poder colgar el

biodigestor.

Para su mejor utilizo se puede colocar el reservorio en una tabla de madera horizontal.

El reservorio y el biogás no son juegos para niños, solo para adultos.

10. COCINA

11. INSTRUMENTACIÓN, UBICACIÓN Y MEDICIONES

∙ Medidor caudal

∙ Medidor de pH y T

∙ Medidor de H2S



12. MANEJO DE LOS BIODIGESTORES

12.1 CARGA DIARIA DEL REACTOR:

Para un buen funcionamiento del biodigestor es necesario que el estiércol esté bien

disuelto antes de introducirlo al reactor.

‐ 1 balde de estiércol (20l.)

‐ 4 baldes de agua (80l.)

12.2 MANEJO ESTIÉRCOL DE CUYES:

El estiércol de cuyes se encuentra mezclado con hierba y paja en las jaulas de los cuyes.

Para conseguir una buena digestión tenemos que alimentar básicamente con estiércol y

agua. En consecuencia, será necesario cumplir los siguientes pasos antes de introducir el

estiércol en el biodigestor:

‐ Tamizaje del estiércol (con un tamiz separaremos el estiércol de las

otras impurezas como hojas, hierbas…)

‐ Mezcla de las heces de cuy con agua en un recipiente y dejarlas 5 horas

al sol para que se ablanden (utilizar el agua del tubo que se encuentra

debajo del fitotoldo; una vez vaciado se tiene que volver a rellenar con

agua para que se vaya calentando).

‐ Agitar fuertemente el estiércol con el agua para una buena disolución.

‐

Introducir

la

mezcla

dentro

del

biodigestor.

12.3 PRECAUCIONES:

∙ VÁLVULA BIOGÁS: tiene que estar siempre con agua hasta cubrir un poco más del tubo

(hasta la marca), al contrario se nos escapa biogás.

∙ LLAVES DE PASO A LA SALIDA DEL REACTOR: tienen que estar abiertas sino el biogás no

puede salir y puede explotar el biodigestor.

∙ LLAVES DE PASO DENTRO DE LA COCINA: cuando se termine de cocinar se tienen que dejar

siempre cerradas. Sino se escapa el biogás.

El biogás es un gas inflamable y tóxico. Siempre se debe verificar que se han cerrado las llaves de paso del quemador después de cocinar. Una válvula abierta produce un escape de gas que nos puede dar mareos y asfixias.



12.4 PROBLEMAS Y SOLUCIONES:

PROBLEMAS SOLUCIONES

Huele a biogás Hay pérdida de gas. Alguna conexión abiertao dañada, algún agujero..

Poco gas en el reservorio

Comprobar que hay agua en la válvula deseguridad para que no se escape el gas. Sihay un agujero en el reservorio es queexisten roedores (ratas) en la cocina. Ponerveneno.

No llega gas a la cocina Abrir la llave para purgar el agua de la tuberíade salida del biodigestor.

El biol presenta nata (una capasuperficial dura)

Hace falta mezclar mejor el estiércol y el aguaantes de introducirlos en el biodigestor paraque sea una mezcla totalmente líquida.

Hay poca presión de gas en lacocina

Se puede dar presión al reservorioapretándolo con el cordón y colocando unpeso en el final.

Hay agujeros en el invernadero Investigar si han vuelto a entrar animalescerca del biodigestor y cercarlo bien para queno entren.

El biodigestor no produce más gas

Se añadió estiércol de vacas vacunadas oque han tomado antibióticos. Dejar dealimentar el reactor con estiércol con vacunasy buscar estiércol de vacas sanas. Si no hay,no alimentar el biodigestor hasta 15 días.

Manual Diseno Planta Piloto v02

Documents

Transcript of Manual Diseno Planta Piloto v02