Digestores Flujo Pistón - DFP (Cubiertos con Membrana)
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Libreta 2020
12/06/2020 12:48 p.m.
Actualiza… 03/08/2020 08:16 p.m.
Roberto Gonzalez
Agitación en digestores, agitación y mezclado, Agitadores, Aguas Residuales, Aguas res…
file:///H:/Empresa/1.%20Estudio%20de%20Factibilidad%20para%20SNV/4.%20Hojas…
Trabajo Pionero de W. J. Jewell desde la década
del 70, tomado de "Reflections on an Academic and
Commercial Career", W. J. Jewell. March 2015, página
I-
Jewell
feedlots
El estudio del equipo multidisciplinario de
se centró en
pequeñas lecherías y corrales de engorde (
) de tamaño
mediano (1,000 cabezas). Primero realizaron un Estudio de
Factibilidad que sirvió de base para un proyecto para "
". A inicios de
desarrollo del proyecto, Jewell conoció la existencia del Primer
Digestor Flujo Pistón de USA, desarrollado e instalado en un
en
un digestor rentable para pequeñas granjas
desarrollar
Feedlot
Ludington, Michigan, a principios de la década de 1970, que sirvió de
inspiración para que el Prof. Jewell enfocara el diseño del digestor desde
una dirección completamente diferente de todas las demás.
Figura 10. Imagen del primer Digestor de Flujo Pistón desarrollado e
instalado en un Feedlot en Ludington, Michigan, a principios de la década de
1970.
A partir de conocer la experiencia pionera en Ludington, comenzó la
investigación a
, durante un año, con el modelo que se
muestra enla parte izquierda de la figura siguiente. A ese modelo siguió
el
, para tres vacas, con el cual se
investigó durante tres años para documentar las limitaciones del
de estiércol de vacas lecheras sin mezclar. La construcción de
dicha unidad de laboratorio piloto utilizó material de revestimiento flexible de
bajo costo que finalmente se utilizó en sistemas a gran escala.
Escala de Laboratorio
Digestor de Flujo Pistón a Escala Piloto
Flujo Pistón
Bioreactor de
Figura 11. El Bioreactor de Flujo Pistón a Escala de Laboratorio
(izquierda) de Jewell, que en teoría se compone de una gran cantidad de
Reactores Completamente Mezclados en serie, con el que se empezó el
estudio de los Digestores Flujo Pistón ; Figura 12: Modelo de Digestor de
Flujo Pistón a Escala Piloto, para tres vacas (derecha), estudiado durante tres
años para documentar las limitaciones del Bioreactor de Flujo Pistón de
estiércol de vacas lecheras sin mezclar. La construcción de dicha unidad de
laboratorio piloto utilizó material de revestimiento flexible de bajo costo que
finalmente se utilizó en sistemas a gran escala.
llegaron a la conclusión de que los digestores de
desechos animales, principalmente los digestores de desechos
lácteos, podrían tener mucho éxito con el sistema más simple:
digestores no mezclados, sin dilución, utilizando una mayor
cantidad de sólidos que nunca antes (12 a 15 por ciento de
Con esos estudios
materia seca a diferencia de las decenas de miles de digestores de
lodo que funcionaban con una décima parte de esta cantidad de
sólidos) y con una carga de 60 a 80 gramos de materia seca por
litro de reactor.
Debido a que los desechos lácteos están bien inoculados con
microbios metanogénicos, el Diseño de Flujo Pistón, que no
requiere mezcla. fue el reactor de elección obvio, y que las
dificultades de funcionamiento se evitarían fácilmente con los
controles de carga adecuados. Eso condujo a la propuesta de
construir y demostrar, a gran escala, un
Sistema Familiar de
Digestor de Flujo Pistón para los residuos de 50 vacas lactantes.
Para probar la efectividad de dicho diseño, la nueva instalación se
ejecutó en paralelo con un Digestor Convencional Completamente
Mezclado, construido de concreto y acero [Figuras 13, 14 y 15].
Esta comparación de sistemas a gran escala funcionó
durante más de siete años. Esa fue la comparación de diseño
a gran escala más grande y más completa jamás realizada entre
un diseño innovador de Flujo Pistón y el diseño convencional
Completamente Mezclado. El largo periodo de pruebas permitió
probar muchas condiciones meteorológicas diversas, incluyendo un
fuerte invierno. Durante el período de comparación, el diseño
de
funcionó de manera más eficiente y con menos
problemas que el diseño más costoso
.
Flujo Pistón
Completamente Mezclado
Figuras 13, 14 y 15: Comparación de Digestores
Completamente Mezclados y de Flujo Pistón en Cornell. Digestor
de Mezcla Completa (izquierda, arriba); Digestor Flujo Pistón
(derecha, arriba); Etapa de construcción del
(abajo).
DPF
Durante los 7 años de pruebas se pudo comparar el
rendimiento de las instalaciones de
y una
y el resultado se muestra más abajo
(
). De la misma se aprecia el elevado
Escala Piloto
vacas lecheras
Figura 16
Escala de Laboratorio,
Planta de Escala Completa para 100
rendimiento de este tipo de plantas y como aumenta con
la escala de operación.
Figura 16. Comparación de los datos de la digestión anaeróbica de estiércol
de 100 vacas a escala piloto de laboratorio a escala piloto a escala completa
en un programa de prueba de siete años.
Otro aspecto de la comparación a gran escala fue la
documentación de la confiabilidad de los pequeños sistemas de
digestión. Durante el período de siete años, el "tiempo de
inactividad" para el sistema Flujo Pistón innovador fue
excepcionalmente pequeño, lo que enfatizó la solidez del sistema.
Posteriormente, cuando se amplió la escala del sistema, la
fiabilidad se demostró mayor.
Al principio de la operación del sistema a gran escala, estaba claro
que los agricultores eran escépticos sobre el delgado material
similar al caucho que formó el reactor. El digestor estaba ubicado a
solo unos metros de una estructura de madera que albergaba
instrumentos y controles del digestor y un motor combinado de
calor y potencia de combustión interna. Las primeras preguntas de
los visitantes generalmente estaban relacionadas con la seguridad
de dicho diseño y el peligro de explosión o incendio. Para abordar
esos problemas de seguridad e incendios, se decidió crear el peor
de los casos arrojando un trapo humedecido en gasolina encima
del revestimiento de caucho (el contenido de energía del gas
metano contenido debajo del revestimiento de caucho se calculó
que era equivalente a tres cartuchos de dinamita).
Se esperaba que el material del revestimiento del digestor se
quemara rápidamente, encendiera el biogás y colapsara la
cubierta sobre el estiércol húmedo, y que ese sería el final del
accidente. como realmente ocurrió [
] Se produjo una
película que documentó esa prueba de seguridad para las
compañías de seguros.
,
pero
Figura 17
Las llamas alcanzaron 40 pies de altura
los 3.000 pies cúbicos de biogás almacenados sobre el
estiércol digerido se consumieron rápidamente y las llamas se
extinguieron. Desde que se planificó la prueba se sabía no
ocurriría una explosión a menos que hubiera una mezcla crítica de
metano/oxígeno, y esto no sucedía con un digestor en
funcionamiento.
Figura 17: Digestor de Flujo Pistón con revestimiento flexible similar al
caucho, en llamas, como resultado de la prueba del "peor de los casos",
cuando se arrojó un trapo encendido, en la parte superior del reactor.
Quizás lo más importante con cualquier diseño de bajo costo es el
grado en que interrupciones severas interrumpirán la operación.
Como ejemplo, dentro de las 24 horas posteriores al incendio en
la prueba antes mencionada, se instaló un nuevo techo y la
producción de energía del digestor volvió a la normalidad [
].
18
Figura
Figura 18: Daño de fuego al Digestor de Flujo Pistón
de la Universidad de
Cornell después de que se extinguió el incendio intencional "accidental". Se
reemplazó la parte superior y en 24 horas la producción de biogás volvió a la
normalidad.
Es importante comparar esta situación con lo que sucede cuando
un Digestor de Tanque Rígido experimenta implosiones en el
reactor o daños a la estructura. En varias unidades
experimentales y comerciales donde se han producido daños,
reparar y volver a poner en funcionamiento el sistema tomó
meses o años, y a menudo resultó en el abandono del sistema
debido a los altos costos de reemplazo.
En 1982, con la ayuda de ingenieros de combustión, se agregó
una pequeña unidad combinada de calor y energía (también
llamada "
") para consumir el biogás, que consistía
en un motor
encendido por chispa y un Generador
Eléctrico de
, con recuperación de calor.
cogeneración
Cummings
10 kW
Este esfuerzo de varios años generó mucha información a gran
escala: la generación de electricidad contenía más del
de la
energía de entrada en el biogás; la energía recuperada en el agua
caliente del motor representaba más del
del aporte bruto
de energía; y un
de la energía de entrada se perdió como
calor.
25%
50%
25%
La conclusión principal de ese experimento en ese momento fue
que la tecnología estaba disponible, pero que no era robusta a
pequeña escala. Miles de sistemas de cogeneración a gran escala
funcionaban con biogás en PTAR, pero eran de diez a cien veces
más grandes que la unidad de prueba. Aún en la actualidad, la
falta de disponibilidad de unidades a pequeña escala todavía
limita la viabilidad de la tecnología para granjas más pequeñas.
----------------
Plug Flow Reactor, tomado de "Anaerobic
Digestion Principles & Practices for Biogas
Systems", C. G. Gunnerson & D. C. Stuckey, World Bank,
1986, página 36
II -
Reactor de Flujo Pistón
Reactor de Flujo Pistón
Reactor de Bolsa
El
, si bien es similar al
,
está construido con diferentes materiales y se clasifica por
separado. Un
típico consiste en una zanja
revestida con concreto o una membrana impermeable (ver Figura
4.5). Para garantizar verdaderas condiciones de flujo pistón, la
longitud debe ser considerablemente mayor que el ancho y la
profundidad. El reactor está cubierto con un soporte de gas de
cubierta flexible anclado al suelo o con una parte superior de
hormigón o hierro galvanizado. En este este último tipo, se
requiere un recipiente de almacenamiento de gas adicional. La
entrada y la salida al reactor están en extremos opuestos, y la
alimentación se realiza de forma semicontinua, con la
alimentación desplazando una cantidad igual de efluente en el
otro extremo.
Figura 4.5. Digestor de flujo de pistón
El primer uso documentado de este tipo de reactor fue en la
en
(Fry, 1975), donde fue aislado y
calentado a 35 ° C. Se obtuvieron tasas volumétricas de gas de
con
de
y tasas de carga de
República de Sudáfrica 1957
1
a 1.5 TRH 40 días
3.4 kilogramos
de sólidos totales (ST) por metro cúbico por día.
Jewell y sus compañeros de trabajo en la Universidad de Cornell
han realizado una cantidad considerable de trabajo en este diseño
en los últimos ocho años. Hayes y col. (1979) describen una
comparación entre un
revestido de caucho
y un
. Ambos tenían un
volumen total de
, y fueron alimentados con
estiércol lácteo con
de
( ). Sus
resultados se resumen en la
. No se indicaron las
temperaturas del digestor, pero se supone que ambas se
mantuvieron a
.
Reactor de Flujo Pistón
Digestor Completamente Mezclado
38 metros cúbicos
12.9% Sólidos Totales ST
Tabla 4.1
35°C
Tabla 4.1. Comparación de un Digestor Completamente Mezclado con un
Digestor de Flujo de Pistón.
Reactor de Flujo Pistón
El
dio mayores tasas de producción de gas
que el completamente mezclado. Esto es predecible usando
cinética. Las altas tasas volumétricas de producción de gas en
relación con las cifras del Domo Fijo y del Domo Flotante típicos
típico (de 0.1 a 0.3) se deben a una mayor temperatura y
mayores tasas de carga. A 20 ° C, el
rinde
aproximadamente
. A las tasas de carga más bajas que se usan en
muchas ocasiones (
versus
de sólidos totales) esta
cifra disminuiría a alrededor de
.
Reactor de Flujo Pistón
0.42 volúmenes de gas por volumen de
digestor por día
9%
12.9%
0.29
----------------
Aplicación de modelos cinéticos al diseño de
varios tipos de digestores, tomado de "Anaerobic
Digestion Principles & Practices for Biogas
Systems", C. G. Gunnerson & D. C. Stuckey, World Bank,
1986, página 129)
IIa -
... Las discusiones anteriores se han dirigido principalmente al
dimensionamiento de digestores de flujo continuo sin reciclaje de
sólidos. Esta sección discute brevemente ejemplos de enfoques
de diseño que se pueden usar para dimensionar otros tipos de
sistemas anaeróbicos.
Reactor de Flujo Pistón
Reactores
Completamente Mezclados en serie
...El rendimiento de un
es
aproximadamente igual al obtenido por varios
, como muestran Jewell et al.
(1980) utilizando un modelo cinético de primer orden. Para
reactores en serie, se puede mostrar de la ecuación (33) que la
concentración de sustrato en el reactor final viene dada por:
n
De donde se llega a la ecuación cinética para Flujo Pistón:
----------------
A plug-flow digester for semi-solid wastes in
Ivory Coast, tomado de "The arbi Plug-Flow Digester
in Tanzania", W. Edelmann & H. Engelly, 2015, página
20
III-
Reinhard Henning
1982
Digestor de Flujo Pistón
Biogas Plant in Ivory Coast
Proceedings
de la Conferencia Internacional El Cairo 1984
Programa de Biogás
GTZ OEKOTOP
Agencia Alemana de Cooperación Técnica GTZ
GIZ
El especialista alemán
construyó en el año
un gran
en un matadero regional
combinado con un Feedlot, en Ferkéssédougou, Costa de
Marfil (
, R. Henning,
, editado en
1986). El proyecto formó parte del
que
llevaron a cabo la
y
en Costa de Marfil, financiado
por la
(
,
actualmente
). El objetivo principal del proyecto era generar
electricidad para el matadero por cogeneración. Se cavó un hoyo
largo en el suelo sin ningún recubrimiento o enlucido aparte de la
corona, donde se fijó la cubierta (con sello de agua). La pérdida de
líquido se volvió marginal después de un corto tiempo, por el auto
sellado biológico con las fibras presentes dentro en el sustrato.
Este método proporcionó una reducción significativa de los costos
de construcción de la planta (Figura 11). La cubierta del digestor
estaba hecha de lámina de caucho sintético expansible, que actuó
como un soporte de gas de tamaño variable. En
, en el
momento del informe presentado en la
, el material de cubierta todavía en buenas condiciones,
después de dos años de operación.
de El Cairo
1984
Conferencia Internacional
La instalación se alimentó, además de algún estiércol del ganado
que espera ser sacrificado, con Contenido Ruminal y otros
desechos del matadero, es decir, una mezcla con un contenido
bastante alto de
(
). La planta balón del tipo
, tenía un
, un
y era capaz de
producir
y se desarrolló como una
Materia Seca MS
OEKOTOP
volumen de fermentación de 400 m3
volumen de almacenamiento de biogás de 80 m3
230 m3 de biogás/día
alternativa a las Plantas de Domo Fijo, cuando la necesidad de
volumen sobrepasa los 100 m3. Más abajo se muestra (Figura 1)
el dibujo de dicha planta y una imagen de su instalación final
(Figura 2), en la que se aprecia el tanque de entrada con la malla
de cribado para eliminar los sólidos gruesos.
Figura 1. Corte transversal y longitudinal y detalle del agarre de la membrana
en el DFP de 400 m3 instalado en 1982 por la GTZ en Costa de Marfil.
Dibujo tomado de "Difusión de la tecnología de biogás en Colombia",
GTZ, 1987, página 23
Figura 2: Cubierta de membrana para almacenamiento de gas encima de la
planta de biogás construida por GTZ en Ferkessedougou, Costa de Marfil.
Fotografía tomada de "Difusión de la tecnología de biogás en
Colombia", GTZ, 1987, página 23
Nota mía: 1. Tiene una estructura de soporte para la membrana,
formada por tubos que cruzan a través de la laguna, aunque no
está claro de que material están construidos; 2. La sección
transversal es tronco piramidal, pero la inclinación de las paredes
no es muy acusada; 3. El fondo tiene forma de parábola, muy
parecido a una laguna natural. No obstante este diseño evolucionó,
como se verá más adelante, en el
en Tailandia. Pero es
muy importante el hecho novedoso de que
.
parte hidráulica del digestor
----------------
TG-BP
no se hermetizó la
Introducing Plug-Flow Biogas Digesters design
in Italy, tomado de An improved Plug-Flow Design
for the Anaerobic Digestion of Dairy Castle Waste.
A. Tilche et al, 1986
Introducción
IV -
La difusión de la tecnología de biogás en la agricultura se ve
obstaculizada por varios factores. Los más importantes entre
estos son: altos costos; poca confiabilidad del equipamiento;
dificultades en el manejo de la planta y en el uso del biogás. En
para superar algunos de estos cuellos de botella, se realizó
una planta experimental de flujo de tapón a gran escala para la
digestión del estiércol del ganado lechero. Los objetivos
principales del proyecto fueron minimizar los costos de
construcción y simplificar la administración de la planta. Para
alcanzar estos objetivos, se utilizaron materiales de bajo costo y
técnicas de construcción simples, y se han incluido todos los tipos
de mezcla interna.
1983,
Diseño de Flujo Pistón DFP
Plantas de Biogás de Alta Tasa
Universidad de Cornell
Instituto Landal en
California
El
(
) se ha elegido como la solución de
menor costo entre las
, como lo
demostró la
(Jewell et al., 1978), y por
una experiencia paralela a la nuestra del
(Howard y De La Fuente, 1983). Hemos estado
intercambiando proyectos, ideas e información con Landal desde
1980. La planta se financió por el Departamento de Agricultura y
Alimentos de la Región Emilia Romagna dentro del programa
regional de investigación y demostración sobre energías
integradoras en la cría de animales (Bonazzi, et al., 1984 ) La
planta se diseñó por
y se construyó en la
en Nonantola por
. La campaña experimental se
llevó a cabo por
y el
. Esta colaboración entre la
y
es parte de un campo más amplio de
trabajo común sobre energía.
ENEA
Granja Pellerano
Lusetti Studi S.p.n
ENEA Centro de Investigación en Producción
Animal de Reggio Emilia
Región
EmiIia-Romagna ENEA
Descripción de la planta
120 vacas
La planta trata los desechos de
lactantes Holstein
Friesian en establo libre. Dos rascadores eliminan diariamente los
desechos del interior del establo, lo que representa más del 50%
de todos los desechos producidos por las vacas. El agua contiene
una pequeña cantidad de paja que sale de la cama de los
cubículos. La planta es del tipo de
. Este tipo de
reactor, alimentado con un desperdicio de alto contenido sólido,
no necesita ninguna mezcla interna. La formación natural de
burbujas de gas y el movimiento convectivo debido al
calentamiento interno en el fondo del reactor, causan una mezcla
muy suave. La planta está compuesta por: l) Tanque de Mezcla y
Alimentación; 3) Digestor; 3) Tuberías y Almacenamiento de
Flujo Pistón
Biogás y 4) Estación de Calefacción. La
de la planta.
Figura 1 es un diagrama
Tanque de mezcla y alimentación.
Tanque de Mezcla y Alimentación es un tanque de concreto de
4 m3 donde el sistema de limpieza recoge los residuos. Una
bomba eléctrica de corte ("chopping") de marca "Cavalmoretti",
de 11 kW, homogeneizó las grandes partículas sólidas de los
residuos, cortándolas en trozos de 2-3 cm de largo antes de
El
bombearlos al digestor. En los primeros meses de operación, la
planta estuvo equipada con una bomba inadecuada que no
permitía alimentar la planta a una velocidad de carga constante.
Digestor anaeróbico:
13
El reactor es un tanque de concreto de forma rectangular de
,
cubierto con un revestimiento de caucho butílico que tiene una
capacidad de retención de aproximadamente
. El volumen
de trabajo de la planta es de entre ¿
, dependiendo
de la presión interna del gas. Tres deflectores trasversales
internos de fibra de vidrio obligan a los desechos a pasar por
encima o debajo de ellos. Su tarea principal es igualar el empuje
de los residuos a lo largo de la sección transversal del reactor
durante el bombeo, a fin de proporcionar el mismo tiempo de
retención para cada carga. El deflector más cerca de la entrada
de desechos une una cámara en la cual el estiércol se calienta
rápidamente a la temperatura de proceso de 36-37 oC por medio
m de largo, 3 m de ancho y 1.75 m de profundidad
30 m3
60 y 65 m3?
de una tubería de hierro de 100 m de longitud y 1 1/2 "de
diámetro en la que circula agua caliente.
La temperatura del proceso en el resto de la planta se mantiene
por medio de una tubería de polietileno de baja densidad y 2
pulgadas de diámetro, de 85 m de largo, colocada a 10 cm del
fondo del reactor. El reactor está a 160 cm por debajo del nivel
del suelo. No está aislado o bien drenado. Se coloca un
aislamiento de lana de roca de 8 cm sobre el revestimiento de
goma. El revestimiento se engancha en el fondo de un estrecho
canal de hormigón de 50 cm de profundidad que rodea el reactor.
Este canal se llena con agua para impedir la fuga de gas. Un
invernadero de túnel de plástico cubre todo el reactor. En una
realización comercial, esto puede sustituirse por una simple
lámina de plástico sobre el aislamiento de la lineal, que protege la
planta de la lluvia. Al final del reactor, el lodo digerido se
desborda en un
.
Tanque de Descarga
Nota: Sobre el revestimiento de goma se instalaron tres ojos de
buey para observar el estado de la superficie del material de
fermentación.
Tuberías y almacenamiento de biogás:
El biogás, antes de ser medido, es deshidratado por medio de una
cámara de expansión simple (Figura 2). Después del medidor de
gas, una válvula de seguridad hidráulica evita la formación de alta
presión dentro del reactor. Para aumentar el almacenamiento de
gas, se ha instalado un globo de goma de 40 m3 de capacidad.
Un pequeño compresor mantiene la presión del gas alrededor de
200 mm H2O.
Estación de calentamiento del digestor:
Parte del biogás producido se quema en una caldera de energía
de 25,000 kcal/h para producir agua caliente a 50-52 oC que se
usa en la tubería de intercambio de calor interno para mantener
la temperatura del proceso a 36-37 oC. Siempre es necesario
mantener la caldera por encima de la temperatura del punto de
rocío, para evitar la condensación y la formación de ácido debido
a la presencia de H2S en el biogás. Para lograr este objetivo, una
válvula de cuatro vías conducida por un termostato mantiene la
temperatura del agua de calentamiento a 50 oC y la temperatura
de la caldera a 80 oC, con lo que se evita que el agua fría regrese
a la caldera. El tiro de escape está construido con un material
resistente al ácido.
Costos de capital:
Los costos de capital de esta planta, excluyendo los dispositivos
no esenciales necesarios para la investigación, se muestran en la
Tabla 1. Los costos no incluyen ingeniería y almacenamiento
adicional de gas o gas, energía eléctrica y agua que se conecta a
la red eléctrica.
Figura 2: Esquema de la trampa de condensado de la Planta Piloto con
Digestor Flujo Pistón (DFP)
Operación:
La operación de la planta comenzó el 15 de junio de 1983.
Después de un período de ajuste tecnológico, la campaña
experimental comenzó a principios de octubre. La planta se
alimentó una vez al día (excepto los domingos). El 1 de junio de
1985, la planta se abrió y se vació para una inspección
programada de las condiciones internas del reactor después de un
año de trabajo. Quince días antes de esta fecha, se interrumpió la
alimentación para seguir la tendencia de la producción de bioga y
la destrucción de sólidos volátiles en la situación de lote, que es
un tiempo de retención muy largo. Después de algunos cambios
menores, el plan a fines de agosto de 1985 se puso en marcha
nuevamente.
Resultados y discusión
Los datos recopilados se utilizaron para diseñar un modelo de
computadora que sea capaz de simular, para plantas en varias
dimensiones, el comportamiento térmico de una planta bajo
diferentes tasas de carga. Esto se hace para estimar el consumo
de biogás para el mantenimiento, al calcular la superficie de los
intercambios internos y la temperatura en el agua de
calentamiento para mantener estable la temperatura del proceso.
Ya estamos utilizando este modelo para diseñar plantas de flujo
de conexión.
Datos muy importantes son los relativos a las capacidades del
intercambiador de calor de tuberías sumergidas en estiércol, que
varían de
para esta experiencia. El serpentín
de hierro mostró una capacidad de intercambio de calor inferior a
la tubería de polietileno. Esto significa que en tales condiciones el
material de intercambio es relativamente menos importante,
porque la resistencia al calor del estiércol es muy alta. El
coeficiente relativamente más bajo encontrado para la tubería de
hierro puede explicarse por el hecho de que en esa primera etapa
el estiércol es más concentrado y el burbujeo de biogás es más
bajo. La eficiencia general del sistema de calefacción es entre
. El consumo de biogás para el mantenimiento de la
temperatura va del
del biogás producido,
dependiendo de la velocidad de carga y la temperatura del
ambiente (Tilche et al., 1985).
23 a 46 W/m2oC
y 85%
80
25 al 55%
En cuanto a la necesidad de energía eléctrica, es muy baja, solo
alrededor de
: el
se utiliza para cortar y para las
bombas de descarga. El gráfico de la
presenta la
producción de biogás, la tasa de carga y la temperatura de
digestión promedio durante el
. La figura muestra la relación entre las tasas de carga y
la producción de biogás. La experiencia muestra que una
temperatura de proceso inferior a
determina un
rendimiento de biogás específico mucho más bajo.
18 kWh/d 50%
de 1984
Figura 4
período de octubre de 1983 a junio
35 °C
Figura 4 Diagrama de la temperatura de digestión promedio (0 c), la
producción bruta de biogás (Nm / d) y la carga (kg VS / d) desde el 1 de
octubre de 1983 hasta el último de junio de 1984.
El estiércol de la materia prima tiene un contenido promedio de
( ) de
(107.0 - 143.4 g/l) y un
contenido promedio total de
( ) de
(85.6 - 116.1 g/l) correspondiente a aproximadamente el
. La muestra la disminución de la concentración
de
,
y
( ) relacionada con el
. El
gráfico muestra claramente el comportamiento del
de la planta y señala que los
pueden
explotar más del
del potencial de biogás de la materia
prima.
Sólidos Totales ST 131.3 g/l
Sólidos Volátiles SV 107.0
g/l
80% de los ST
ST SV Ácidos Volátiles AV
TRH
Flujo Pistón
TRH por debajo de 20 días
90%
Figura 5: Tendencia de la concentración de Sólidos Totales (ST); Sólidos
Volátiles (SV) y Ácidos Volátiles (AV) en función del TRH, en un DFP
funcionando en forma batch.
Nota Mía: Esto ratifica la conveniencia de utilizar un TRH de 20
días para los DFP, sobre todo si se logra mantener una
temperatura superior a 25 oC y preferentemente superior a 30 oC.
Si la temperatura es menor de 25 oC,, entonces es más seguro
trabajar con 2
5 días de TRH.
La tasa promedio de producción de gas durante todo el período
de prueba, desde octubre de 1983 hasta junio de 1984, fue de
0.365 Nm3/kg de SV agregado. En los últimos 115 días,
después de la estabilización del alto rendimiento de producción de
gas, la tasa promedio fue de 0.41 Nm3/kg SV agregado. El
total promedio de la Eficiencia de Destrucción de Sólidos Volátiles
fue de aproximadamente 40%, con tasas de carga que varían de
3 a 4,5 kg VS/m3. La tasa de producción de gas específica
alcanzó un pico de 1.5 vol/vol de digestor calculado en base
semanal. Los valores de pH oscilan entre 7.1 y 7.6 sin
diferencias significativas entre las longitudes del reactor. Por lo
tanto, incluso con contenidos altos de Ácidos Volátiles (AV), como
en la primera parte del reactor, no cambia el pH debido a la
alcalinidad muy alta, que varía entre 20,000 y 16,000 mg/l de
CaCO3.
El Nitrógeno Total en la materia prima varía de 3 a 4 g/l con
30% de N-NH4+. En el efluente no hay cambios en la
concentración de NTK, pero el Amoníaco crece hasta un 50%.
Después de la apertura de la cubierta de goma, se confirmaron
las observaciones realizadas desde los "Ojos de Buey". No se
encontró corteza o espuma en la superficie del líquido, excepto
por una cantidad muy pequeña de material flotante en la primera
parte del reactor (solo 50 kg después de un año). La presencia
de una fina capa de sedimento se observó solo debajo de las
tuberías de calentamiento. Su espesor disminuyó en los puntos
menos profundos de las tuberías, un fenómeno probablemente
debido a lo movimientos de convección. Los resultados obtenidos
a través de la prolongación de la
permitieron calcular la
fracción biodegradable de los
(
), que
promedia alrededor del
con este tipo de desechos.
43%
TRH
Sólidos Volátiles Totales VSt
En base a lo anterior, suponiendo un comportamiento de flujo de
conexión ideal, se puede aplicar la siguiente ecuación cinética.
VSb (efluente) = VSb (influyente) *e- (k * TRH)
El valor calculado de la Constante Cinética (k), conTRH de 30
días, es de 0.077;, lo que está muy cerca del valor de 0.073
encontrado por Jewell et al. (1978) para el Sistema Flujo Pistón
de Cornell. Pero si se calcula el valor de k con TRH cortos o muy
cortos, se obtienen valores mucho más altos (0.11 con TRH de 5
días). Por lo tanto, esta ecuación no se ajusta muy bien a
nuestro proceso.
Parece probable que el proceso debe dividirse en 2 etapas
separadas, la primera muy rápida y la segunda más lenta. Estos
datos corresponden a la observación realizada sobre los retrasos
de producción correspondientes a la carga dada. El primer efecto
se pudo notar después de unos días (
), y el segundo,
después de un período más largo (
). Se necesitan más
análisis y cifras más detalladas para confirmar estas
observaciones.
1-5 d
10-15 d
CONCLUSIONES
El primer año de operación de la planta de flujo de tapón en la
granja Pellerano nos dio buenos resultados que nos permitieron
avanzar en la optimización del diseño, la confiabilidad y la
eficiencia de la planta.
Los costos de capital podrían reducirse nuevamente utilizando la
autoconstrucción en lugar de comprar una planta llave en mano.
En países más cálidos que el norte de Italia, los costos pueden
reducirse aún más disminuyendo el aislamiento, la dimensión de
los intercambios de calor y la potencia de la caldera.
Ahora se estaá diseñando un nuevo proyecto, para un
alojamiento diario para el ganado, en el que ya está ubicada una
. Este diseño de
podría ser
adecuado para países en desarrollo, para plantas comunitarias o
para granjas modernas equipadas con sistemas de recolección de
estiércol, por su bajo costo de capital y su tasa de producción de
gas relativamente alta. En estos países, el
puede
representar un desarrollo tecnológico sustancial en comparación
con las plantas de biogás simplificadas tradicionales.
Planta de Flujo Pistón
Flujo Pistón
Flujo Pistón
A pesar de las mayores dificultades tecnológicas en la fase de
construcción, esta planta puede superar algunos de los problemas
que limitaban hasta ahora la difusión de la tecnología de biogás.
ENEA publicará manuales de diseño y construcción con diseños
generales, maquinaria de construcción recomendada y materiales.
Otras dos plantas de flujo de flujo similares proyectadas por ENEA
ahora están bajo construcción en Italia.
----------------
Fincas de Mediana Escala (de 500 a 5000
cerdos) y de Gran Escala (>5000 cerdos), tomado
de, ""Development of Biogas Technology for
Livestock Farms in Thailand", Ch. Mikled, Chiang Mai
University
V-
Digestores de Canal
Mediana y Gran Escala
Digestores UASB
Planta Piloto con Digestores DC de 100 m3
Para estas fincas se diseñaron los
(DC) de
, seguidos (o no) de
.A
continuación se muestran, primero, los dibujos generales de diseño
de la
. En estos dibujos
no se aprecia la parte líquida inferior en forma de pirámide
truncada muy estrecha (prácticamente de sección triangular) en el
fondo, lo que se aprecia mejor en los esquemas que se muestran
más adelante, de los
para las
.
Gran Escala
Sistemas de DT
Fincas de Mediana y
Figura 1: Diagrama de Flujo de una Planta con Digestor Canal,
incluyendo los Lechos de Secado de Lodo.
Figura 2: Estructura de un Digestor Canal (DC)
Figura 3 : Vista aérea de un Sistema completo de Digestor Canal
Esquema (elaboración propia) del corte BB de un Digestor
Canal:
------------------------
II - Caso de Estudio: Digestor Canal en una Finca,
en Tailandia, de Mediana Escala
Pisit Farm
mediana
500 y 5,000
72
m3/día DBO 4.500 mg/l
Tanque Colector
Trampa de Arena Digestor de Canal TRH
Lagunas en Tierra
Tratamiento Posterior TRH
60
días
DC
576 m3
La finca se denomina
y es una granja
(entre
), con 3.000 cerdos de engorde. El agua
residual descargada diariamente es de aproximadamente
con
5 de
. El sistema de aguas
residuales estaba compuesto por un
, una
, un
(
= 8 días) y dos
para el
(
total =
). Por lo tanto, planta de
instalada es de
.
No se tienen los datos de diseño de este digestor pero, a partir de
los datos del Estudio de Caso, se hace un diseño de un
(
), con una relación Ancho/altura= 2, que es un
valor medio en el rango recomendado y Longitud/Ancho = 3, que
es un poco por debajo del rango recomendado. Los resultados
obtenidos en una Hoja de Cálculo de Excel, se muestran en la
tabla a continuación:
Flujo Pistón DFP
Digestor
Eficiencias de Remoción
80% DQO 88%
Las
reportadas en el Estudio de Caso se
aprecian elevadas:
para
y
para
5. Sobre
todo se considera elevada por tratarse de residuales porcinos
diluidos, que no es el sustrato ideal para un
,
que trabaja mejor con residuales más concentrados, como el
estiércol bovino. Ahora bien, en esto hay que considerar que las
que se pueden obtener con el estiércol
porcino es mayor que la del estiércol bovino, debido al menor
contenido de lignina del estiércol porcino, según se define en
DBO
Reactor Flujo Pistón
Eficiencias de Remoción
"Overview of AD Systems for Dairy Farms", P.
Wright, NRAES, 2001 y se resume en la tabla que se
muestra a continuación, aunque las Eficiencias obtenidas
superan el rango mostrado en la tabla.
-----------------
III - Programa de Diseminación (difusión)
El programa de difusión se operó de acuerdo con el presupuesto
apoyado en diferentes fases de la siguiente manera:
: de 1995 a 1998 con 6 granjas porcinas de mediana y
gran escala y un volumen total de digestores de 10,000 m3.
Fase I
Fase II: de 1997 a 2003 con 14 granjas porcinas de mediana y
gran escala, y un volumen total de digestores de 46,000 m3.
Fase III: de 2002-2010 que se dividió en 2 secciones de la
siguiente manera: Sección 1: con 215 granjas porcinas de tamaño mediano y un
volumen total de digestores de 150,000 m3.
Sección 2: con 34 granjas porcinas a gran escala y un volumen
total de biodigestores de 130,000 m3.
Fase IV: de 2008-2013 que también se dividió en 2 secciones de
la siguiente manera:
Sección 1: con granjas porcinas de tamaño mediano y granjas
porcinas a gran escala.
Sección 2: con granjas de cerdos de tamaño pequeño (<60 LSU)
se utilizarían CD-Junior (Channel Digester-Junior) más
biodigestores de domo fijo.
Figura: Combinación de un digestor CFP (CPF en inglés) de gran tamaño,
seguido de un UASB
------------------
Plug-Flow Anaerobic Digester Systems , tomado
de "Dairy Power New York Summit Participant Brief
Reference Document", C. A. Gooch, J. L. Pronto, 2009
(página 58)
III -
Los primeros digestores anaerobios construidos en granjas
lecheras en los USA fueron
(
), y
posteriormente se han construido muchas sistemas y están
operativos en Nueva York, todos básicamente como el que se
muestra en la Figura 11. La razón principal de su adopción
competitiva de amplio alcance es que son comparativamente
bajos en costos de equipos y operativos (no necesariamente en
costos generales) en comparación con los
(
), que es el otro modelo más extendido en USA.
Digestores de Flujo Pistón DFP
Completa CSTR
Digestores de Mezcla
Figura 11. Digestor horizontal de Flujo Pistón, con una membrana superior
flexible, ubicado en el condado de Cortland, Estado de Nueva York.
Digestores de Flujo Pistón DFP
La teoría de los
(
) es tal como lo
sugiere su nombre: el material influyente se introduce en un
extremo del digestor y fluye linealmente, como un
, a través
del digestor y sale en un momento en el futuro que iguala el
(
) del digestor. El
de
diseño en la mayoría de los digestores de flujo de enchufe es de
aproximadamente
. El
se calcula dividiendo el
volumen de tratamiento del digestor por el volumen promedio
diario de afluente digerido. La relación de aspecto para los
normalmente varía de
, siendo muy utilizada la
relación
.Una clave para el éxito de este sistema es el
contenido correcto de humedad en el afluente (
o
muy cerca del mismo). Un
a través del digestor y el
Tiempo de Retención Hidráulica TRH
21 días TRH
5:1
4: 1 a 6: 1
pistón
TRH
DFP
12-13% de ST
afluente demasiado seco no fluirá
correctamente
material que está
demasiado húmedo dará como resultado la partición de algunos
sólidos (algunos se asentarán y otros flotarán). Los Digestores de
Flujo Pistón generalmente se construyen por debajo del nivel del
suelo utilizando concreto vertido en el lugar para construir el
recipiente del digestor. Se agrega aislamiento a las paredes
exteriores del recipiente antes del relleno para reducir la carga de
calor parasitario del sistema. Las partes superiores son de
hormigón (prefabricadas o vertidas en el lugar) o de membrana
flexible, que es la más utilizada.
---------------------------
Plug-flow Digester, tomado de "AgSTAR
(Biogas) Project Development Handbook", EPA, 3
Ed., 2020, página 3-11
Características:
IV -
Un digestor de flujo de tapón es un tanque largo y estrecho
reconocible con una proporción aproximada de
. Los digestores enchufables generalmente se
calientan e instalan bajo tierra para aislamiento, y tienen una
cubierta impermeable de recolección de gas. Los sistemas de
digestión de Flujo Pistón normalmente no incluyen la mezcla. Sin
embargo, este enfoque tradicional se ha modificado para incluir
técnicas de mezcla horizontales o verticales mediante ofertas de
empresas propietarias. Estos sistemas funcionan mejor con el
estiércol lácteo que se recolecta raspando y que contiene un
mínimo de lecho. El estiércol porcino no puede tratarse con un
digestor de flujo de tapón debido a su falta de fibra (y, por lo
tanto, tiene un bajo contenido de materia prima de
). Los
digestores de flujo de flujo son propensos a la acumulación de
sólidos en el fondo, y eventualmente deberán limpiarse. Esto
puede ser costoso y perjudicial para las tareas agrícolas típicas,
particularmente cuando los tanques están construidos de concreto.
alto a largo
1: 5 de ancho o
TS
Tabla 3.2 proporciona un resumen de las características del
Digestor de Flujo Pistón (DFP). En la Figura 3.8 se presenta un
diagrama de un Digestor Flujo Pistón, y en la Figura 3.9 se
La
muestran ejemplos de cómo se ve este digestor.
Tabla 3.2: Características de Digestores Flujo Pistón (DFP)
Figura 3.8: Diagrama de un Digestor Flujo Pistón
Figura 3.9: Ejemplos de Digestores Túnel Flujo Pistón
Nota mía 1: Interesante comparar como estos digestores están
en un rango intermedio (o superior) con respecto a las otras dos
Tecnologías de Digestores sin Retención de Biomasa: 1. Lagunas
Cubiertas (LAC), consideradas de baja tecnología, válidas para
% sólidos entre 0.5 y 5%, con TRH entre >30 y>60 días;
2. Digestores Mezcla Completa: considerados de tecnología
media, válidos para 5 - 10% de sólidos y con TRH > 15 días
Nota mía 2: Se que que normalmente son sin agitación, aunque
se usan mucho tecnologías"propietarias" para asegurar el
mezclado. Por ejemplo, la GTZ usó, en los digestores pequeños
de manpostería, bafles horizontales para asegurar el mezclado,
aunque al parecer no utilizó los bafles en los diseños de
digestores grandes en Tailandia.
------------------------
Digestor Flujo Pistón de la empresa RCM
Digesters, tomado de "RCM-Plug-Flow-TechnicalDetails-RCM, dirección web:
http://www.rcmdigesters.com/wpcontent/uploads/2013/04/RCM-Plug-Flow-TechnicalDetails-RCM.pdf
IV (b) -
Dimensiones:
La profundidad de un digestor de flujo de tapón puede estar entre
(de
) dependiendo de las condiciones
del suelo y el volumen requerido del tanque. La
suele ser
La
debe estar
.
8 y 16 pies 2.44 a 4.88 m
relación ancho:
profundidad
mayor que 1 y menor que 2.5.
relación longitud: ancho
entre 3.5 y 5
-----------------
Ejemplo de Dimensiones de Digestores
Flujo Pistón en granjas en USA, tomado de "Biogas
Casebook. NYS On-farm AD's", N. Scott et al., Cornell
Univ., 2010
IV (c) -
Del conjunto de plantas analizadas en las granjas ganaderas del
Estado de Nueva York, se seleccionaron las Flujo Pistón y sus
características principales se resumen en la Tabla que se muestra
a continuación:
Biogas Casebook. NYS On-farm AD's, N. Scott et al., Cornell Univ.,
2010
Comentarios:
a. Un elemento importante a tener en cuenta en las
comparaciones de estas granjas con las de Nicaragua es que el
(mucho mayor en USA) y
de igual forma l
. Además, en estas granjas
, mientras que en Nicaragua puede ser sólo
una cuarta parte o la mitad del tiempo, para la mayor parte del
ganado y solamente una parte del ganado (generalmente los
terneros) pueden permanecer en establo las 24 horas del día,
aunque muchas veces incluso los terneros se sacan un número de
horas a pastorear libres.
peso del ganado es muy diferente
a cantidad de estiércol por cabeza de
ganado
el ganado está todo el
tiempo estabulado
Relación Longitud/Ancho
promedio (3.5) con el valor mínimo del rango
recomendado
5.8
2.4
4.8
b. En el caso de la
, como se puede
apreciar, el
y que solamente en un caso sobrepasa el máximo
recomendado en un caso (
). Por otra parte, el el valor mínimo
hallado ( ) es un caso con dos digestores en paralelo, por lo
tanto, ajustando al ancho total, la relación llega a
, que está
cerca de la relación máxima.
2.9
c. Para la relación Ancho/altura, el prometido obtenido (
)
resulta mayor que el máximo recomendado (
) pero se
encuentran valores mucho más altos, destacando dos plantas con
un valor de
en dicha relación. No obstante, para nuestros
diseños no consideramos sobrepasar el promedio que se alcanza
con estos datos y por lo tanto se ampliará el límite de esta
relación hasta 3.0, o sea será
.
4.5
2.5
>1 y <3
d. Configuración de la granja Twin Birch Farm:
En esa granja el digestor "tiene una pared divisoria orientada
longitudinalmente que da como resultado una configuración de
horquilla: el anfluente y el efluente del digestor entran y salen en
la misma pared del extremo del digestor". Comentario: Eso hace
que en la práctica, el ancho efectivo sea la mitad del total y que
la longitud efectiva sea el doble.
Más abajo se muestra el esquema de gestión de residuos de
, que consta del digestor anaeróbico y los
sistemas combinados de generación y uso de calor y energía. En
el esquema, los flujos para
están en
, el
está en
y el calor recuperado está en
rojo.
Twin Birch Farms
negro biogás
los desechos orgánicos
azul
freestall
Las área que en el gráfico se denominan "
", son
estructuras permanentes diseñadas, en las que se aloja al ganado
lechero y se les proporcionan sus necesidades dietéticas diarias y
agua. Pueden ser al aire libre, parcial o totalmente cerrados. Los
generalmente se usan para alojar ganado lechero
durante períodos prolongados e incluyen un área de cama para
que el ganado rumine y descanse.
freestalls
freestall
En resumen, el término '
' se refiere al área de cama
donde se proporciona el ganado cubículos (puestos), donde
pueden acostarse. Los callejones de alimentación y vacas, así
como las áreas de camas se limpian diariamente para mantener la
comodidad, la salud y el rendimiento de la producción de las
vacas. Las áreas de descanso interno o externo también se
pueden incluir en el diseño para proporcionar un área adicional
para que el ganado se mueva.
Comentario: Es muy interesante la configuración mostrada, ya
que eso hace mejor el flujo pistón en el digestor. Además, el
calentamiento en la entrada es mucho más simple que incluir
tubos de calentamiento a lo largo del digestor y el flujo a
contracorriente que se logra evita pérdidas de calor y mejora la
transferencia. Por supuesto que en el caso de Nicaragua el
calentamiento sólo es imprescindible en algunas ocasiones, pero
siempre que haya calor disponible, es conveniente considerar el
control de la temperatura a un valor óptimo fijo, porque de esa
forma se incrementa la producción de biogás.
------------------------
Mixed Plug Flow Digester, tomado de "AD of
Animal Manures. Types of Digesters", D. W.
Hamilton, Extension Fact Sheet BAE 1764, 2017
IV (e) -
Digestor de Flujo
Esta es una variación patentada del
(
) en el que el estiércol fluye por una pista de
rodadura (Figura 6). El contenido se calienta a lo largo del divisor
central para que el estiércol se mezcle en un patrón de
sacacorchos.
Pistón DFP
Figura 6. Esquema general de un Digestor Flujo Pistón Mixto (DPF-M),
tomado de la patente de los Estados Unidos 8.202.721).
Nota mía: La concepción general es aplicable, como en el caso
de Twin Birch Farm, con la configuración de Flujo en Horquilla,
sin que sea necesario incluir el calentamiento en la pared
intermedia, limitando el calentamiento (cuando el clima lo haga
necesario, que no es el caso de la mayoría de los proyectos en
Nicaragua) al
.
, aunque sin
calentamiento.
Tanque de Entrada En los modelos de CCA Biogás
más grandes se incluirá también esta modificación
------------------------
Plug Flow Process, tomado de "Biogas Recovery",
de (última actualización el 28 de abril de 2016)
https://energypedia.info/wiki/Biogas_Recovery
V-
Flujo Pistón
Flujo a Través del Tanque
Flujo Tipo Pistón
Las plantas de biogás con
(la versión de digestión
húmeda también se conoce como
)
utilizan el efecto expulsor de la alimentación de sustrato fresco
para crear un
a través de un digestor de sección
redonda o de caja. La mezcla transversal a la dirección del flujo
generalmente se logra mediante ejes de paletas o deflectores
especialmente diseñados. En términos generales, hay
y
, aunque prácticamente
de Flujo Pistón Horizontales Verticales
Digestores
todos los digestores utilizados en plantas agrícolas son del tipo
horizontal. En este momento, los digestores verticales que
funcionan según el principio de
son raros y no se
consideran en este estudio.
Flujo Pistón
Los digestores son generalmente tanques de acero horizontales,
construidos en fábrica y luego entregados al sitio. Esto requiere el
transporte de los digestores al sitio, lo cual es posible solo hasta
cierto tamaño de tanque.
Los usos posibles son como digestores
principales para plantas a pequeña escala o como digestores
preliminares para plantas más grandes con reactores de
tanque agitado (tanques redondos). Los digestores horizontales
dispuestos en baterías para operación en paralelo pueden
aumentar el rendimiento. El principio de Flujo Pistón reduce la
posibilidad de descargar involuntariamente sustrato no digerido
del reactor, y el Tiempo de Permanencia o Retención (TRH)
puede mantenerse de manera muy confiable para todo el
material.
Figura 1: Vista de digestores Flujo Pistón metálicos
(pendiente traducir)
------------------------
Planning and construction of the Mivumoni
“U”-shaped plug flow digester, tomado de "The arbi
Plug-Flow Digester in Tanzania", W. Edelmann & H.
Engelly, 2015, página 22 en adelante
VI -
------------------------
Modelos de Digestores de Flujo Pistón (DFP)
para Escala Productiva ofertados por CCA Biogás
para el periodo 2020-2021, tomado de "Catálogo
CCA Biogás", agosto 2020
VII -
CCA Biogás es el
50 m3 volumen líquido efectivo, para
Sólidos Totales
TS entre 10 y 15%,
El modelo más pequeño desarrollado por
, de
de
procesar preferente residuos con contenido de
( )>
, ya que deben trabajar con
CCABSA-DFP-50
ST 10%
aunque pueden trabajar también con residuos de la agricultura
más diluidos como el estiércol porcino.
400 m3
El diseño de estos equipos, hasta un volumen líquido de
),
se basa en los modelos desarrollados por la empresa china
, con sección transversal rectangular y fondo plano. Los
detalles para un
de
volumen líquido se muestran a continuación, primero con un dibujo
que ejemplifica la utilidad del conducto de descarga de líquido, al
fondo de la pared de la cámara de biol. Después se muestra otro
dibujo, donde se incluyen fotos que muestra en detalles dicho
conducto y se precisan sus dimensiones.
Teenwin
Digestor Flujo Pistón (DFP) de 40 m3
Finalmente, se aclara el proceso de montaje de la membrana de
cubierta, mostrando primero el lecho de un digestor terminado,
antes de llenarlo de líquido y cubrirlo con la membrana. Después
se muestra una foto de la membrana colocada, donde se aprecia
como desciende por una parte de la pared, la misma distancia
que será la parte que asciende, al llenarse de biogás. Después de
lleno físicamente, se produce el proceso de inflado, que se limita
para que no ocurra la ruptura de la membrana, fijando la máxima
presión que puede alcanzar el interior de la membrana.
Figura 1: Vista del interior del digestor, terminada la construcción civil pero
sin llenado de líquido ni colocación de la membrana de cubierta, en la que se
aprecia la canal alrededor de la parte superior del digestor, que sirve para
agarrar la membrana mediante ojales y ganchos.
Nota mía: Esa forma de sujeción es muy útil y depende de la
posibilidad de colocar los ojales a las membranas. Si no se pueden
colocar ojales, se utilzia entonces el método de AquaLimpia, con
muros y sujeción con láminas metílicas atornilladas.
Le sigue la fotografía del digestor con la membrana colocada, que
muestra que una parte queda colgante, que es la misma que se
infla con el biogás:
Figura 2: Fotografía de la membrana colocada, en la que se aprecia como se
sujeta en la canal y como una parte queda colgando, que es la que se elevará
con el biogás, hasta llenarse primero y después comenzar a inflarse, con el
consecuente incremento de la presión interior.
A continuación, el dibujo del diseño del modelo más pequeño de
(DFP), que oferta
, el
:
Digestor Flujo Pistón
DFP-50
CCA Biogás CCA-
Una característica especial de este modelo es que el área
de membrana necesaria, considerando el espacio adicional
para la elevación posterior (pero sin considerar el doblez
de seguridad para la sujeción de la membrana, ya que esa
parte se obtiene de recortes sobrantes) es de
=
, como máximo. equivale a tres "pulmones" tipo
almohada, de
de BIOBOLSA, abiertas a la mitad
y combinados de manera de obtener
y que cuestan
US$ 804.00, más el costo de
prepararlas, o sea , cortar las "almohadas" y pegarlas de la
forma adecuada.
47 m2
4mx5m
US$ 288.00 * 3=
4.2*11.2
8*12
El presupuesto estimado para este digestor, en el año
2016, fue de
, considerando un costo de
membrana de
compuesto, de 1 mm de espesor, en
(
). Como elemento de
comparación está el costo que tendría la membrana si
fuera de
que es de US $804.00 (más el corte
y pegado). Si se uitilizara el
que comercializa
en Managua y si se selecciona
de
espesor, el costo es de
. Para tener una
idea, con ese material el costo de la cubierta del
sería
=
, que
es mucho más que lo que cuesta el
a partir de
pulmones de
y mas también lo que se estimó
hace años que costaría la membrana en
.
US$ 8,044.00
PVC
CAUPOLICAN US$ 1,035.00
BIOBOLSA
HDPE
AMANCO
1.0 mm
US$ 35.40 / m2
CCABSA DFP-50 47*35.4 US$ 1,663.80
LLDPE
BIOBIOLSA
CAUPOLICAN
Teniendo en cuenta que el presupuesto del Digestor DDF
de 58 m3 era sólo ligeramente inferior al DFP, para el
costo de la membrana en CAUPOLICAN, si se utiliza una
variante más económica, como los pulmones de
BIOBOLSA, serían mucho más baratos, lo que los hace
más atractivos, además de las ventajas tecnológicas de
los digestores
. En el caso de los otros dos
modelos (
y
) que ya tienen
presupuesto (aunque del año 2016), no hay comparación
posible con los
, porque los DDF no están disponible
por encima de
de volumen líquido total (que
puede ser efectivo o no, en dependencia de si se le añade
o no). A continuación,
las
y los
de los
modelos
Flujo Pistón
CCA-DFP-200 CCA-DFP-400
DDF
125 m3
Cámara de Compensación
Vistas en Planta Cortes Longitudinales
CCA-DFP-200 y CCA-DFP-400
a.
Vista en Planta Simplificada del CCA-DFP-200
b.
Corte Longitudinal Simplificado del CCA-DFP-200
c.
Vista en Planta Simplificada del CCA-DFP-400
d.
Corte Longitudinal Simplificada del CCA-DFP-400
CCA Biogás
Digestor Flujo
Pistón DFP
dibujados,
50, 200 y 400 m3
presupuestos no actualizados
50 y 200 m3
En total,
ofertará 7 modelos de
(
), aunque hasta la fecha sólo están
con
diverso grado de detalle, los modelos de
y sólo
están hechos los
(
) de los
digestores de
. El resumen de los modelos que
CCA Biogás para este tipo de digestor, se muestra
oferta
a continuación:
Nota mía: Es posible que se pueda reducir
apreciablemente el TRH, por lo cual asumir inicialmente
20 días da una considerable reserva de capacidad, la que
pudiera ser el doble, ya que 10 días puede ser un TRH
aceptable, si se tiene en cuenta que la GTZ utilizó en
Tailandia, para estiércol porcino, un TRH de 8 días y
obtuvo <80% de Eficiencia de Remoción de DQO y
DBO5.
--------------------
Utilización del material de las Bolsas de
BIOBOLSA para confeccionar las membranas de los
DFP-C (Cubiertos), tomado de la información del
Catálogo de BIOBOLSA y de los datos del artículo "A
combined digester & gas holder PVC plastic tube
biogas unit", Davis & Preston, 1983
VIII -
A continuación se presenta la tabla que resume la dimensiones de
los Modelos
que oferta
, incluyendo el Pulmón de
Almacenaje de Biogás y las dimensiones correspondientes cuando
se abren para ser utilizados como membranas de cubierta.
DBP
--------------------
BIOBOLSA