proyecto de biodigestores mjc

Proyecto “energía para siempre” de Mario Jorge Campetelli

1.1. Biodigestor y productor de bio fertilizante MJC 200 experimental FMW. A continuación se explican detalladamente, en forma de manual, los pasos que se deben seguir al

momento de proceder a la construcción de este biodigestor. 1.1.1. Proceso del biodigestor 1- Se obtiene biogás a partir de fermentación anaeróbica (sin presencia de aire) de materia orgánica

de origen animal (estiércol) o vegetal (desechos vegetales), colocando en un recipiente o tacho cerrado herméticamente (biodigestor discontinuo), una mezcla de materia orgánica, agua, en proporción conveniente.

2- Al cabo de unos 10 o 15 días y con una temperatura ambiente mayor a 15º C la mezcla del

recipiente alcanza temperatura superiores a esta, con la que se iniciara la fermentación por ende la producción de biogás, compuesto por: metano y dióxido de carbono, con pequeñas proporciones de ácido sulfhídrico y aire que, luego de una purga inicial mediante válvulas y filtros se obtiene el gas metano purificado, que es conducido por medio de mangueras hacia depósitos de almacenamiento o cañerías conectadas con artefactos (cocina, estufas, lámparas, incandescentes, etc.) para ser utilizado en la vivienda. En nuestro caso se conectó el digestor directamente a una campana de almacenamiento y luego mediante una manguera de conducción a los artefactos de la vivienda, purgando el aire con la llave de los mismos artefactos.

3- Como residuo posterior a la fermentación anaeróbica completa, queda en el recipiente del

biodigestor un efluente o barro, con un alto contenido de nitrógeno, fósforo y potasio que se debe retirar del mismo y podrá utilizarse como un excelente fertilizante, mezclado con el agua para regadío de las plantaciones o bien pude ser desecado y embolsado para su uso posterior.

1.1.2. Ubicación y construcción 4- La unidad debe ubicarse en un lugar apropiado y en las inmediaciones de las zonas de consumo

(cerca de la casa); no deberá estar demasiado cerca del lugar donde se cocina. Entre la casa y el biodigestor no deberá existir una distancia menor a de 10 m., para que los desechos utilizados no se encuentren cerca de las habitaciones ni de la cocina.

5- Esta distancia no deberá ser muy grande para evitar el uso de cañerías muy extensas. Además la

unidad debe instalarse a unos 15 m. del lugar de abastecimiento de agua potable para que los desechos no la contaminen.

6- Dado que la temperatura óptima de fermentación para producir biogás es de aproximadamente 30º

a 35º C, el tambor deberá pintarse de negro e instalarse expuesto al sol y a veces recubierto con ramas y arbustos secos u otra cobertura a los efectos que se mantengan caliente, sobre todo en zonas de bajas temperaturas en el invierno.

7- Para la construcción de los digestores se utilizaron dos tambores de 200 litros de los que se usan

para expendio de combustible y lubricante a granel en las estaciones de servicios. En ellos se introdujeron los desechos y la parte proporcional de agua, al principio y de una sola vez cargando un tambor primero y el otro un tiempo después debiendo quedar los mismos herméticamente cerrados utilizando dos tapas superiores roscadas donde: por una introduce la mezcla y por la otra más pequeña se le coloca los accesorios, válvula de paso y la manguera para la salida del biogás.

8- Deben elegirse tambores que tengan los dos agujeros con tapa a rosca en buen estado así se logra

una buena hermeticidad. Estos tachos, a ser cerrados no despedirán olor después de introducido los desechos y al ser el cierre hermético no habrá pérdida de gas y podrá recogerse todo lo producido.

Energía Limpia y pura fmw Ingeniería Solar

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9- En la figura puede observarse la forma de instalación y la descripción de cada uno de los elementos

que lo componen. El tambor deberá llenarse, como máximo, hasta unos 20 cm del borde superior, dejando un pequeño espacio para que comience a generarse el gas. Para acumular la producción se necesita un depósito: para ello sé construyó un gasómetro constituido por un tanque de fibrocemento de 300 litros de capacidad limitado invertido como campana, sumergido dentro de un tanque similar de 500 litros el cual se llena para producir un sello hidráulico alrededor de la campana y evitar el escape de gas. Es necesario más de una cámara se colocaran también más piezas en T para conectarlas en serie, unidas a una misma manguera proveniente de biodigestores. En nuestro caso se utilizaron 2 (dos) tambores de 200 litros, como digestores y una campana receptora del gas.

1.1.3. Limpieza del recipiente del biodigestor 10- Este se efectúa interior y exteriormente con agua tibia jabonosa, detergente, nafta o con soda

cáustica, para eliminar combustibles, aceites o grasas del tambor. Se le coloca el agua jabonosa o nafta, agregando un poco de grancilla o piedritas chicas a los efectos de producir un raspado interior, haciéndolo girar hacia atrás y adelante en posición horizontal y cerrada. Se repite la operación 2 a 3 veces hasta observar que el agua jabonosa salga limpia cuando se vacía el tacho, y luego se procede a enjuagar con agua limpia, repitiendo los movimientos descriptos hasta eliminar todo resto de jabón o detergente. Luego se limpia exteriormente con un cepillo y agua jabonosa o nafta y se enjuaga con agua limpia hasta eliminar todo resto graso. Finalmente se destapan los agujeros superiores colocándoselo invertido sobre unas maderas o ladrillos para que escurra y seque. Cuando el recipiente esta seco debe pintarse con pintura asfáltico o sintética, para evitar oxidaciones. Luego se procede a cargarlo.

1.1.4. Carga y funcionamiento 11- En la ilustración anterior mostraba como debe conectarse la Campana gasómetro (deposito de

gas) a la unidad de generación o Biodigestor. El extremo superior de las columnas armadas en los digestores (dos tambores) con las llaves de paso y piezas en T fijadas, se conectan a la manguera de salida de gas, por medio de enchufes, luego esta se enchufa con la entrada del deposito de fibrocemento o Campana.

12- Una vez realizada la conexión, se procede a introducir los desechos al Biodigestor. El estiércol de

vaca, cerdo o gallina, o los desechos vegetales y de cosecha, son buenos materiales para la producción de biogás. Puede utilizarse solo estiércol, solo desechos o una mezcla de ambos, siendo conveniente triturarlos bien antes de ser utilizados.


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13- En un principio aquí se utilizo solo estiércol, mas adelante cuando se conozca a fondo el

funcionamiento de la unidad se puede ir variando la mezcla, con una cierta cantidad de desechos vegetales. Cabe acotar que si estos desechos están secos deben triturarse bien antes de colocarlos en el Biodigestor, y si están frescos, se deberán secar al intemperie por lo menos durante 10 días y una vez triturados y mezclados con agua puedan fermentar.

14- Para preparar la carga, tanto estiércol como desechos vegetales, deberán estar mezclados con

agua, a razón de un balde de agua por cada balde de estiércol .La materia que no haya sido bien mezclada puede no llegar a producir gas, por lo tanto el estiércol, al mezclarlo con agua, se debe revolver bien hasta obtener una mezcla homogénea y resulte una pasta de consistencia fina, fácil de verter. En este caso se hubo que adicionar un10 a 15 % mas de agua porque la mezcla resulto muy espesa dentro del tambor, dependiendo del tipo y características del estiércol usado.

15- Unos cuarenta y cinco días antes de comenzar a utilizar la unidad de biogás por primera vez, se

deberá colocar 2 litros de agua y 2 litros de estiércol en un balde y mezclar bien, se vierte en una damajuana o bidón de mas de 4 litros de capacidad, dejándose abierta y en un ambiente cálido para que fermente, agitando el recipiente tres a cuatro veces por semana para mezclar bien su contenido. En unos cuarenta días estará listo para ser usado. Esta mezcla se llama cebador, se le agrega a la carga del Biodigestor, y contribuye a que la unidad tarde menos en comenzar a producir gas.

16- Hay que asegurar de homogeneizar bien la mezcla, porque una vez que se ha cerrado la unidad,

no se debe hasta que se haya producido todo el gas. Por lo tanto, si la mezcla se espesa demasiado, no se podrán revolver los desechos ni añadir mas agua.

17- La carga del biodigestor se realiza por la boca de carga con un embudo, tal como lo indica la

figura. Se vierten 3 baldes de estiércol y 3 de agua en un recipiente aparte, se revuelve bien y luego se vierte en el tambor. Se repite la operación vertiendo 3 baldes de cada componente por vez, revolviendo nuevamente y echando a través del embudo para completar la carga, hasta que la mezcla se encuentre en el nivel superior (a 20 cm. del borde), luego se vierte el cebador y se revuelve para que ayude al arranque del proceso y así producir el biogás mas rápidamente.


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18- Pueden pasar 120 días o mas para que la mezcla introducido en la unidad comience a desprender

el gas, dependiendo de la temperatura ambiente y de la mezcla. A partir de ese momento, se seguirá produciendo gas durante unas ocho semanas más. En ese periodo, la mitad se produce durante las primeras dos o tres semanas y el resto en las últimas cinco o seis.

19- Ahora se puede abrir la válvula de paso de gas y dejar que pase por la manguera conectada al

Gasómetro, que sirve como deposito de gas, cuando se vea que la campana comienza a subir es que se esta acumulando gas.

20- Cuando la campana haya comenzado a llenarse, abra la válvula y deje salir todo el gas acumulado

en esos primeros días, el cual contendrá aire. Hay que expulsarlo, cuando todo el gas haya salido, cierre la válvula y la unidad comenzara a acumular gas nuevamente, pero ahora mas puro. Se fabrico un contrapeso de hormigón sobre la campana mediante un encofrado de chapa, este tiene 14 cm. de altura y del diámetro del tanque de 300 litros, pesando aproximadamente 140 Kg., lo que da al sistema una presión de 40 gr./cm.2.

1.1.5. Precauciones y advertencias 21- No encienda el primer gas producido en la unidad, puede contener aire y producir explosiones

intermitentes. Para ello deje salir unos segundos el aire de la cañería. 22- Mientras sale el gas, hay que evitar tener un fuego encendido cerca de la unidad. No fumar y ni

siquiera encender un fósforo cerca de la unidad, puesto que si hubiese una fuga el gas podría inflamarse.


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23- Si ha realizado cuidadosamente estas operaciones, el próximo gas producido no tendrá aire y

podrá ser utilizado sin peligro. A partir de entonces se podrá encender y utilizar todo el biogás producido.

24- No vuelva abrir el biodigestor hasta que haya dejado de producir gas, lo que ocurrirá al cabo de

aproximadamente unos tres meses. 25- En algunos casos puede llegar a formarse una costra de espuma endurecida en la superficie de la

mezcla dentro del biodigestor; si esto sucede, disminuirá la producción de biogás y éste no se acumulará en la campana. Por esta razón es conveniente mezclar bien los desechos antes de introducirlo en la unidad. Si se utilizan materia vegetales, son mayores las posibilidades de que se forme espuma que si se emplea sólo estiércol. Esta capa de espuma al cabo de unos días formará una costra que evitará el pasaje de gas a la superficie, por lo que se cortará el proceso.

26- Para evitar la transformación de costra, hay que agitar la unidad todos los días, en forma

basculante, sin tocar la manguera ni la válvula mientras se realiza esta operación. 27- Una de las razones por lo cual la unidad no debe colocarse bajo tierra o semienterrada, debido a

que no podrá agitarse durante el proceso para romper la costra. 28- Como el biogás se produce con mayor facilidad entre los 30º y 37º C de temperatura y cuando

baja de 15º C casi no se produce gas, es conveniente mantener la mezcla caliente, cubriendo la unidad con polietileno transparente, hojas, hierbas o paja seca colocada alrededor de los tambores, tratando de producir un efecto invernadero, sobre todo cundo nos encontramos en zonas frías en la que el sol es débil y el aire frío.

29- Luego de terminado el proceso hay que vaciar el biodigestor, y extraer el residuos o barro

acumulado (fertilizantes), asegurándose de conservar unos cuatro litros para utilizarlo de cebador en la próxima carga, efectuar el lavado de la instalación y comenzar de nuevo las operaciones.

30- Para evitar la interrupción del proceso de obtención de gas, será por lo tanto necesario la

utilización de 2 o 3 tambores, para la producción alternativa de biogás. 31- En el supuesto caso de utilizar 2 tambores, deberá cargarse uno y después de 45 días recién

cargar el otro, a los efectos de que siempre este saliendo gas por la cañería, ya que el proceso total de cada uno es de aproximadamente 90 días.

32- Tenga siempre cuidado cuando se aproxime a la unidad de biogás, ya que puede haber un escape

de gas imperceptible. Si hubiese perdidas y Ud. respira el gas en cantidad excesiva podría sentir nauseas o mareos.

33- Si nos damos cuenta que hay un escape de gas en la parte superior del tambor, válvulas, piezas

de unión o llaves, una vez que la unidad esta en funcionamiento hay que ajustar nuevamente a fondo las instalaciones y tapar posibles orificios con: alquitrán, grasa, pintura o algún producto sella grietas. Un buen método para descubrir perdidas es colocar agua jabonosa alrededor de todas las juntas de las distintas piezas y tubos. Si aparecen burbujas es que allí esta localizada una perdida.

Características del Biogás El biogás es un poco mas liviano que el aire y posee una temperatura de inflamación de alrededor de

700º C (Diesel 350º C, gasolina y propano cerca de los 500º C) la temperatura de la llama alcanza unos


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870º C. El biogás esta compuesto por alrededor de 60% de Metano (CH4) y 40% de Dióxido de Carbono (CO2). El biogás contiene la mínima cantidad de otros gases, entre otros, 1% de ácido sulfhídrico (H2S).

Entre mayor es el tiempo de retención mas alto es el contenido de metano, y con esto el poder calorífico, con tiempo de retención cortos del contenido de metano puede disminuir hasta un 50%. Con un contenido de metano mucho menor del 50%, el biogás deja de ser inflamable.

El contenido de metano depende de la temperatura de fermentación. Con bajas temperatura de fermentación se obtiene un alto porcentaje de gas metano, pero las cantidades de gas son menores.

El porcentaje de metano depende del material de fermentación, alcanzando los siguientes valores aproximadamente:

Estiércol de gallina...........................60%Estiércol de cerdo............................ 67%Estiércol de establo..........................55%Pasto................................................70%Desperdicios de cocina....................50%

El metano, principal componente del biogás, es el gas que le confiere las características combustibles al mismo. El valor energético del biogás por lo tanto estará determinado por la concentración de metano alrededor de 20 - 25 MJ/m3, comparado con 33 - 38MJ/m3 para el gas natural.


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