>ENERGÍA RENOVABLE EN EL ECUADOR <

Abstract— La Escuela Politécnica del Ejército Extensión Latacunga se encuentra en la actualidad promoviendo el uso de energías alternativas para su implementación en su nuevo campus, para esto se impulsan proyectos que apoyen a la investigación y difusión de nuevas tecnologías así como de vinculación con la comunidad. En este proceso, mediante la construcción de un prototipo de biodigestor se pueden realizar pruebas que permitan la adaptación de este tipo de tecnología para la producción de biogás a gran escala mediante la construcción de un biodigestor. El objetivo de este trabajo fue la producción de biogás, para esto se controlaron todos los parámetros necesarios, es decir se realizaron pruebas en condiciones óptimas de funcionamiento del digestor obteniendo así resultados favorables en la producción de biogás. El prototipo consta de un tanque de digestión de 120 litros. La carga máxima diaria soportada por el digestor es de 400 g. de masa seca, y la temperatura que se mantiene dentro del tanque de digestión varía entre 35 a 37 °C. Además posee un sistema de recirculación continua el cual se acciona 10 minutos cada dos horas. La línea de biogás también se la diseño con el objetivo de simular condiciones reales del tratamiento del biogás para su aprovechamiento, por tanto ésta consta de una válvula de seguridad y filtro de condensados, además de un filtro de H2S el cual evita la corrosión del quemador situado en la parte final de la línea de biogás. Mediante la instalación de un medidor de caudal de gas se pudo obtener la producción máxima de biogás con la carga total del digestor.

Palabras claves— Biomasa, Biodigestor, Biogás, Biol.

I. INTRODUCCIÓN

A necesidad cada vez más creciente en el Ecuador y en general en el mundo entero de evitar la contaminación

ambiental, permite la implementación de nuevos tipos de energía, las cuales evitan la utilización de combustibles fósiles. La biomasa es sin lugar a duda una de las mayores fuentes de energía existentes en nuestro país, pero que al no existir la suficiente difusión de este tipo de tecnologías no se la aplica a gran escala. El término biomasa se refiere a toda la materia orgánica que proviene de árboles, plantas y desechos de animales que pueden ser convertidos en energía; o las provenientes de la agricultura (residuos de maíz, café, arroz, papas, etc.), del aserradero (podas, ramas, aserrín, cortezas) y

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de los residuos urbanos (aguas residuales, basura orgánica y otros). Esta es la fuente de energía renovable más antigua conocida por el ser humano, pues ha sido usada desde que nuestros ancestros descubrieron el secreto del fuego.

Los avances tecnológicos han permitido el desarrollo de procesos más eficientes y limpios para la conversión de biomasa en energía; transformándola, por ejemplo, en combustibles líquidos o gaseosos, los cuáles son más convenientes y eficientes.

Un biodigestor en su forma más simple es un contenedor hermético en el cual se deposita la materia orgánica a fermentar y, mediante la digestión anaeróbica se obtiene biogás y biol.

Existen 4 grandes grupos de biomasa para su aprovechamiento en biodigestores:

Fig. 1 Fuentes de biomasa para su aprovechamiento en biodigestores.

Por tanto, debido a los grandes beneficios anteriormente mencionados se emprendió este proyecto diseñando el prototipo de biodigestor el cual nos permitirá realizar pruebas para así poder en un futuro implementar la construcción de biodigestores a gran escala.

II. MATERIALES Y MÉTODOS

El proyecto se lo desarrolló en la Escuela Politécnica del Ejército Extensión Latacunga con el objetivo de lograr

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE BIODIGESTOR PARA LA

OBTENCIÓN DE BIOGÁS.Juan Carlos Almeida Oñate.

Departamento de Eléctrica y Electrónica de la Escuela Politécnica del Ejército Extensión Latacunga

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condiciones óptimas de digestión para la producción de biogás. Para el diseño del prototipo se definieron las características de la materia orgánica a digerir y del producto que se obtendrá al finalizar el proceso (biogás y biol), a partir de ello y del estudio realizado de los requerimientos del proceso de digestión se establecieron las funciones que debe realizar el prototipo para alcanzar éste fin; lo que se resume en la tabla a continuación:

Tabla 1. Consideraciones definidas para el diseño.

Con base en lo indicado en la tabla 1 se establecieron las partes, mecanismos o sistemas principales con las cuales debe contar el prototipo, las cuales se enlistan a continuación:

Tanque de digestión anaeróbico de flujo continuo. Sistema de calentamiento automático que permita

mantener la mezcla a una temperatura de 37°C con una tolerancia de entre ±2°C.

Mecanismo para la carga y descarga de la mezcla. Sistema de agitación (recirculación) para mejorar la

producción de biogás. Línea de conducción de biogás que cuenta con una

válvula de seguridad que impide la salida de biogás (además de realizar la función de corta llamas) y filtro de H2S para evitar la corrosión en el quemador.

Una vez construido el digestor con las partes mencionadas anteriormente se empezó el proceso de pruebas y análisis para lograr una producción óptima de biogás.

Las experiencias obtenidas dentro del proceso se detallan a continuación:Durante los primeros días se realizaron pruebas de estanqueidad y fugas para así tener la certeza de que no entre oxígeno al digestor. Otras pruebas realizadas fueron para lograr mantener una temperatura de entre 35 a 37 °C debido a

que las bacterias metanogénicas necesitan esta temperatura para poder reproducirse.Tras superar estas pruebas se empezó la carga del digestor utilizando el criterio del 10% de masa seca, para esto antes se realizó la prueba de masa seca a la materia orgánica a cargarse concluyendo que esta tenía un 15 % de masa seca debiendo realizarse la dilución con agua para llegar al 10% de masa seca. La carga se la realizó utilizando una bitácora de carga para de esta manera irlo cargando diariamente hasta llegar a la carga máxima soportada por el digestor (el 3% de su volumen total), además de mantener un control de los parámetros más importantes en el proceso de digestión como ph, presión y temperatura, y lograr la producción máxima de biogás.Dentro de este proceso se encontraron varias dificultades, una de estas fue que no se producía biogás en el tiempo deseado, por tanto se evaluó los resultados obtenidas en la bitácora de carga y se concluyó que hubo una aparente muerte de bacterias, además de notar una deficiencia en el inóculo introducido al digestor.Debido a lo expuesto se tomó la decisión de introducir 30 litros de inóculo proveniente de un digestor en funcionamiento para así tener la colonia de bacterias necesaria para lograr la producción de biogás esperada.Una vez arrancado el digestor con la ayuda de este inóculo se empezó a realizar la carga diaria nuevamente. Los resultados esta vez fueron favorables, se obtuvo una producción máxima de 0.020 m3 de biogás en aproximadamente 3 minutos con una presión de hasta 2 mbar.La producción de biogás es estable y se lo quema periódicamente para comprobar su producción.

Fig. 2 Biodigestor en funcionamiento. Producción de biogás estable.

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III. CONCLUSIONES

La producción de biogás se logró tras realizar varias pruebas en un periodo de 2 meses. Se comprobó la necesidad de mantener los parámetros de temperatura y ph dentro de los límites permisibles ya que si uno se estos falla, se afecta gravemente la producción de biogás. El uso de la agitación forzada ayuda en gran parte a remover los sólidos que se precipitan al fondo del digestor permitiendo de esta forma que se pueda digerir la materia orgánica de una mejor manera, además de ayudar a evitar la formación de costras, las cuales impiden la producción de biogás.

La evaluación realizada para obtener una producción de biogás estable permite poder utilizar este prototipo para realizar pruebas que en un futuro ayudaran a construir biodigestores a gran escala que permitan la generación de biogás en grandes proporciones y además se evite los problemas habituales en los digestores ya que mediante la utilización de este prototipo se pueden simular todos los escenarios posibles que se podrían dar en la implementación de un biodigestor.

IV. RECOMENDACIONES

Para el arranque del prototipo se debe prever la utilización de una gran cantidad de inóculo (la tercera parte del volumen del digestor) para lograr resultados óptimos ya que arrancar un digestor de este tipo y además con los recursos limitados para la obtención de la materia orgánica fresca puede resultar como un gran inconveniente en el objetivo de obtener biogás.

Incentivar la iniciación científica de tal manera que se puedan realizar más proyectos de esta índole dentro de la institución asignando recursos a tiempo, evitando las trabas administrativas y permitiendo así al investigador dedicarse por completo a lo que es su

estudio.

REFERENCIAS

[1]Dimensionamiento, diseño y construcción de plantas de biogás. Ing. Gabriel Moncayo Romero Aqualimpia Beratende Ingenieure, 2012.

[2]Guardado Chacón, J. A. “Diseño, Construcción, Operación y Mantenimiento de Pequeñas Plantas de Biogás”. Curso Postgrado. UNAICC. Villa Clara. 2000.[3]http://www.fundesyram.info/biblioteca/displayFicha.php?

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