Proyecto de Investigacion- Urbini, Olivera Rev

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    FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA SUBSEDE

    GUALEGUAYCHÚ

    LICENCIATURA EN GESTION AMBIENTALMETODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

    PROFESOR: Rossini Gea!o

    ALUMNAS: U"ini Maia Ce#i$ia% O$i&ea Ma'(a

    TITULO DEL PROYECTO: Re#)*ea#i+n !e "iogás' *o!)##i+n !e eneg,a -./i#a en $a 0á"i#aR1P1B !e$ Pa2)e In!)s-ia$ G)a$eg)a'#3)1

    Índice

    Índice página 1

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    Introducción página 2

    Problema página 3

    Objetivo general página 3.1

    Objetivo específico página 3.2

    arco teórico página !

     "rea de estudio pagina 11

    #ipótesis página11.1

    aterial página11.2

    $todo página11.3

    %ecursos página12

    &onclusiones pagina 13.1

    'ibliografía pagina13

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    Introducción

    La producción mundial de energía constituye uno de los grandes retos de lacomunidad internacional, no solo porque comienzan a escasear los modos

    de obtención, sino que también porque los que existente resultan ser muycontaminantes e ineficientes a las realidades actuales. El gas metano, unode los componentes del gas natural, se a ganado una posición dominantedentro de la matriz energética mundial, porque sus característicasintrínsecas le permiten pasar todas las pruebas que oy en día debe tener una !energía óptima". La combustión del metano es la m#s limpia de todoslos combustibles fósiles, lo cual ayuda a me$orar la calidad del aire y delagua. En dica combustión se produce menor cantidad de emisión gasescontaminantes, los cuales son catalogados como %ases de EfectoIn&ernadero. 'or otra parte, puede ser utilizado para generar frío sinnecesidad de emplear compuestos químicos como los clorofluocarbonosdestructores de la capa de ozono ('rotocolo de )ontreal*.+sí mismo, es unexcelente sustituto de la gasolina en motores de combustión interna.+dem#s de lo descrito, este gas puede ser obtenido mediante ladescomposición de materia org#nica construyendo biodigestores. epueden dise-ar y construir sistemas de producción eléctrica funcionales agas, los cuales pueden ser simples y de f#cil mantenimiento. Esta ycaracterísticas m#s generales sobre el proceso constituyen el contexto de lapresente in&estigación.

    istas las distintas soluciones que nos puede dar la instalación de unbiodigestor, en este caso &amos a analizar el biodigestor que est# situado enla f#brica /.'.0 del 'arque Industrial %ualeguaycu.

    (a empresa %.P.' se encarga de la elaboración de jugos concentrados) jugos paradiluir) aguas * sodas) amargos) gaseosas) lácteos) snac+s. (a materia organica,ue alimenta el biodigestor proviene de aguas de lavado de las instalaciones por donde transcurrió el proceso de producción. -l biodigestor recibe un promediodiario de 2/ a 32/ m30día de lí,uidos ,ue contienen materia orgánica solubiliadaa raón de aproimadamente !.// a .// mg0l de 4O. 5eneraaproimadamente6 !// a //m30día de gas. -l gas ,ue sale del proceso se utiliapara calefaccionar el lí,uido ,ue ingresa al biodigestor) se produce un volumen de2/m307 de gas) la cantidad de gas ,ue utilia la caldera ,ue calienta el lí,uido esde 3/m307) el eceso se lo ,uema en una antorc7a.

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    http://www.slideshare.net/roxibelgalue/diseo-y-construccin-de-un-biodigestor-

    para-la-generacion-de-gas-metano-ch4-y-aprovechamiento-en-la-generacion-

    de-electricidad

    'roblema

    89e le puede dar otra finalidad al gas restante del proceso de biodigestión ,ue no

    se utilia para la caldera ,ue calienta el lí,uido:

    1b$eti&o %eneral

    &onvertir el gas metano en una fuente de energía alternativa para dic7a fábrica.

    1b$eti&o Específicos ;umentar la eficiencia del biodigestor para utiliar el ecedente de gas en otros

    procesos.

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    http://www.slideshare.net/roxibelgalue/diseo-y-construccin-de-un-biodigestor-para-la-generacion-de-gas-metano-ch4-y-aprovechamiento-en-la-generacion-de-electricidadhttp://www.slideshare.net/roxibelgalue/diseo-y-construccin-de-un-biodigestor-para-la-generacion-de-gas-metano-ch4-y-aprovechamiento-en-la-generacion-de-electricidadhttp://www.slideshare.net/roxibelgalue/diseo-y-construccin-de-un-biodigestor-para-la-generacion-de-gas-metano-ch4-y-aprovechamiento-en-la-generacion-de-electricidadhttp://www.slideshare.net/roxibelgalue/diseo-y-construccin-de-un-biodigestor-para-la-generacion-de-gas-metano-ch4-y-aprovechamiento-en-la-generacion-de-electricidadhttp://www.slideshare.net/roxibelgalue/diseo-y-construccin-de-un-biodigestor-para-la-generacion-de-gas-metano-ch4-y-aprovechamiento-en-la-generacion-de-electricidadhttp://www.slideshare.net/roxibelgalue/diseo-y-construccin-de-un-biodigestor-para-la-generacion-de-gas-metano-ch4-y-aprovechamiento-en-la-generacion-de-electricidad

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    )arco teórico

    (os principales componentes del biogás son6

    Los principales componentes del biog#s son el metano (234* y el dióxido decarbono (215*. +unque la composición del biog#s &aría de acuerdo a labiomasa utilizada, su composición aproximada se presenta acontinuación (6erner et al 7898*:

    etano) ! !/ < =/> volumen

    ióido de carbono) &O2 3/ < ?/

    9ulfuro de 7idrógeno) #29 / < 3

    #idrógeno) #2 / < 1

    -l metano) principal componente del biogás) es el gas ,ue le confiere las

    características combustibles al mismo. -l valor energ$tico del biogás por lo tanto

    estará determinado por la concentración de metano < alrededor de 2/ @ 2 A0m3)

    comparado con 33 @ 3BA0m3 para el gas natural.

    'roducción de biog#s:

    -l denominado biogás es una mecla gaseosa ,ue se obtiene de ladescomposición de la materia orgánica en condiciones anaeróbicas * cu*osprincipales componentes son el metano C

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    http://www.naturalenergy.es/joomla/index.php?

    option=com_contentview=articleid=!!"temid=!#

    ;sos del biog#s6

    -n principio el biogás puede ser utiliado en cual,uier e,uipo comercial diseFadopara uso con gas natural. -l gráfico ,ue se encuentra a continuación resume lasposibles aplicaciones.

    'rincipios de la combustión

    El biog#s mezclado con aire puede ser quemado en un amplio espectro deartefactos descomponiéndose principalmente en 215 y 351. La combustióncompleta sin el exceso de aire y con oxígeno puro, puede ser representadapor las siguientes ecuaciones químicas:

    234 < 515 215 < 5 351

    35 < =>5 15 15 < 351

    215 215

    El requerimiento de aire mínimo sería del 57? pero esta cifra debe seraumentada para lograr una buena combustión.

    La relación aire@gas puede ser a$ustada aumentando la presión del aire,incrementando la apertura de la l&ula dosificadora de gas (el biog#s

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    http://www.naturalenergy.es/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=55&Itemid=59http://www.naturalenergy.es/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=55&Itemid=59http://www.naturalenergy.es/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=55&Itemid=59http://www.naturalenergy.es/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=55&Itemid=59

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    requiere de una apertura 5 a = &eces mayor a la utilizada por el metano puroy modificando la geometría del paso de aire desde el exterior*.

    Aebido al contenido de dióxido de carbono, el biog#s tiene una &elocidad depropagación de la llama lenta, 4= cm>seg y por lo tanto la llama tiende a

    escaparse de los quemadores.

    La presión para un correcto uso del gas oscila entre los B y los 5C mbar. edebe tener especial cuidado en este aspecto debido a que se deber#ncalcular las pérdidas de presión de salida del gasómetro (adicion#ndolecontrapesos en el caso de gasómetros flotantes*.

    Aiferentes aplicaciones del biog#s

    Las cocinas y calentadores son f#cilmente modificables, agrandando el pasodel gas de los quemadores. La amplia disponibilidad de este tipo de equipos

    ace promisoria e interesante su utilización a gran escala. Las l#mparas agas tienen una muy ba$a eficiencia y el ambiente donde se las utilice debeestar adecuadamente &entilado para disipar el calor que generan. Laseladeras domésticas constituyen un interesante campo de aplicacióndirecto del biog#s debido a que tienen un consumo pare$o y distribuido a lolargo de las 54 oras del día lo cual minimiza la necesidad de almacena$e delgas. Estos equipos funcionan ba$o el principio de la absorción(generalmente de ciclo amoníaco refrigerante @ agua absorbente*./ecientemente se an desarrollado equipos para el enfriamiento de lece y>uotros productos agrícolas lo que abre un importante campo de aplicacióndirecta y rentable del mismo. Los quemadores infrarro$os comDnmenteutilizados en la calefacción de ambientes (especialmente en criadores yparideras* presentan como &enta$a su alta eficiencia lo cual minimiza elconsumo de gas para un determinado requerimiento térmico.

    El biog#s puede ser utilizado en motores de combustión interna tanto agasolina como diesel. El gas obtenido por fermentación tiene un octana$eque oscila entre 7CC y 77C.

    ttp:>>e@arci&o.uc=m.es>bitstream>andle>7CC7>7C9CB>'F2?5C+le$andro

    ?5C0autista?5C0uigas.pdfG$sessionidH0BC797EBF8A0C708257E7=47F4=0FJsequenceH7

    -tapas de la fermentación metanog$nica

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    http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1

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    La descomposición de la materia org#nica en el proceso de digestiónanaerobia se di&ide en = etapas: idrólisis, acidogénesis ymetanogénesis. En cada una de las etapas de descomposiciónanaeróbica actDan distintas bacterias, estas transforman la materiaorg#nica en diferentes compuestos como azDcares, #cidos grasos,

    #cido acético, asta llegar a un producto final como el metano. +continuación se presenta un esquema del proceso.

    (a descomposición anaeróbica convierte los compuestos complejos encompuestos simples) dando como resultado final la liberación de una mecla degases. e esa mecla) el gas ,ue representa el ma*or porcentaje es el metanoCuno de los principales gases ,ue ocasiona el efecto invernaderoD.

    -l biogás) además de producirse en procesos naturales) puede generarse demanera controlada en los denominados sistemas de biodigestión. -stos son

    contenedores cerrados) 7erm$ticos e impermeables) ,ue permiten ,ue la materiaorgánica se degrade * tienen como característica la circunstancia de ,ue elproceso se desarrolla bajo condiciones t$cnicamente controladas. -stos sistemaspermiten aprovec7ar los productos generados en el proceso de degradación de lamateria orgánica) como el biogás * el biofertiliante.

    9iendo la digestión anaerobia un proceso bio,uímico complejo) es necesariomantener las condiciones óptimas ,ue permitan la realiación tanto de las

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    reacciones ,uímicas dentro de la matri lí,uida del reactor) como las reaccionesbio,uímicas intracelulares ,ue dan vida a los organismos en juego.

    Kemperatura y tiempo de retención:

    (a temperatura determina el tiempo de retención para la digestión * degradaciónde la materia orgánica dentro del digestor) la degradación se incrementa en formageom$trica con los aumentos de la temperatura de trabajo) además se incrementala producción de biogás. Puesto ,ue la digestión es un proceso tan lento) confrecuencia es necesario aplicar calor para acelerar las reacciones bio,uímicas

    implicadas. (a ma*oría de los digestores convencionales funcionan en la gamamesofílica) es decir) entre 12 * 3G &) optimiándose el proceso entre los 2H *33G&. ;un,ue la digestión anaerobia puede ocurrir en la gama termofílica de entre3=

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    -l p# representa el grado de acide presente en el biodigestor ) su valor óptimooscila entre ?)? * =)? cu*o rango es el adecuado para ,ue el reactor operecorrectamente) valores de p# por debajo de * por encima de B se corre el riesgode in7ibir el proceso de fermentación o incluso detenerlo.

    (os organismos ,ue intervienen en cada frase son diferentes) * debe establecerseun e,uilibrio entre la producción de ácidos * su regresión) para ,ue ambos tiposde organismos puedan coeistir dentro del digestor * encuentren las posibilidadesambientales para su desarrollo.

    (os valores de p# pueden ser corregidos para mantenerlo dentro del rangoadecuado para el proceso de fermentación) cuando el p# es alto se puede sacar frecuentemente una pe,ueFa cantidad de efluente * agregar materia orgánicafresca en la misma cantidad o bien) &uando el p# es bajo se puede agregar cal)soda caustica) si el p# sigue bajando dentro del biodigestor) lo ,ue 7a* ,ue 7acer es bajar la entrada de efluente) por,ue los ácidos grasos ,ue se están formandodentro del biodigestor no están siendo neutraliados) * corre peligro de inactivarselas bacterias.

    +lcalinidad:

    Aunto con el p#) la alcalinidad es el parámetro práctico más importante paradetectar problemas en el funcionamiento de un biodigestor. (a alcalinidaddetermina la capacidad del biodigestor de poder neutraliar un aumento eventual

    de ácidos grasos en el medio. &on una alcalinidad baja) un pe,ueFo aumento deácidos provoca una disminución significativa del p#.

    El factor de mezclado:

    (as instalaciones de digestión convencionales consistían eclusivamente en undepósito de fangos cerrado a la atmósfera. -n $l se producía una estratificación,ue de abajo 7acia arriba se puede interpretar de la siguiente manera6 fangodigerido) fango de digestión) sobrenadante) capa de espumas * gases dedigestión.

     ;l desarrollarse el proceso * llegar a la denominada digestión de alta carga) seestableció ,ue era fundamental ,ue el contenido del digestor fuera mecladocompletamente de una forma más o menos continua. &on ello) se conseguíareducir sustancialmente el tiempo de digestión.

    cidos &ol#tiles:

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    (os ácidos grasos) ac$tico) propiónico * butírico son precursores directos delmetano dentro del biodigestor) mediante la conversión directa del acetato omediante los pasos intermedios de formación de #idrógeno * dióido de &arbono.

     ;l estar presentes en eceso dentro del biodigestor) se inicia un dese,uilibriobiológico ,ue ocasiona una disminución del p# * de la producción de biogás con

    ma*or cantidad de &O2. ;un,ue la determinación cualitativa * cuantitativa de losácidos grasos es mu* importante) por lo general es difícil conseguir los mediospara poder realiar los análisis necesarios.

    +gentes promotores e inibidores de la fermentación:

    (os agentes promotores son materiales ,ue fomentan la degradación de la

    materia orgánica * aumentar la producción de biogás) entre ellos eisten enimas)sales inorgánicas) se puede emplear urea para acelerar la producción de metano *la degradación del material) &arbonato de &alcio para la generación de gas * paraaumentar el contenido de metano en el gas.

    &oncentraciones elevadas de amoníaco * nitrógeno) sales minerales como losiones metálicos * algunas sustancias orgánicas como detergentes) desinfectantes* ,uímicos agrícolas) ,ue aparte del oígeno) in7iben la digestión por ,uedestru*en las bacterias metanog$nicas.

     ;parte de la in7ibición a causa de los ácidos) la fase metanog$nica es in7ibida por varias sustancias tóicas. Mstos inclu*en los metales pesados) el cadmio) el cobre)el cromo) el ní,uel) el plomo * el inc.

    AM1: Cemanda ,uímica de oígenoD

    -s un parámetro ,ue mide la cantidad de sustancias susceptibles de ser oidadas por medios ,uímicos ,ue 7a* disueltas o en suspensión en una muestra li,uida.

    ttp:>>e@arci&o.uc=m.es>bitstream>andle>7CC7>7C9CB>'F2?5C+le$andro?5C0autista?5C0uigas.pdfG$sessionidH0BC797EBF8A0C708257E7=47F4=0FJ

    sequenceH7

    obre 0aggio:

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    http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10807/PFC%20Alejandro%20Bautista%20Buhigas.pdf;jsessionid=6B70181E7F95DB01B9C21E1341F543BF?sequence=1

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    entro del Par,ue Industrial 5ualegua*c7u se encuentra una empresa terceriadallamada %ecic ,ue se encarga de almacenar todo el material ,ue se pueda reciclar comoel cartón) plástico)etc) de los productos de reclamo ,ue llegan a la empresa) productos,ue salen mal.

    -sta empresa se encarga de moler todos los envases con producto ,ue llegan en mal

    estado) * con defectos de producción) todos los lí,uidos procesados se depositan entan,ues de reserva.

    ic7o lí,uido pose valores de 11//// mg0l 4O

    4ea !e es-)!io

    Par,ue Industrial 5ualegua*c7u) -mpresa 'aggio) 'iodigestor anaeróbico -59'

    Clec7o granular anaeróbico epandidoD

    -s un recipiente cilíndrico cu*as dimensiones son6

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    #a* dos calderas ,ue consumen 1//m3 de gas natural ,ue trabajan en paralelo)se podría usar una con el ecedente de gas metano producido) * la otra con el gasnatural. ;sí la empresa reduciría su gasto energ$tico.

    Ma-eia$$ncuesta impresa en papel

    -&apiceras

    -'notador

    -(alculadora

    -)rabador para la entrevista

    -*ojas

    M.-o!o

    (a recolección de datos se 7ace por observación del digestor * los resultados de

    la entrevista realiada al personal ,ue administra el dispositivo. -studio de caso.

    Re#)sos

    -+ersonal capacitado para reali,ar la encuesta

    Preguntas6

    1< 84u$ clase de biodigestor es:

    2< 8&uáles son las dimensiones:

    3< 8&uál es la materia orgánica con la ,ue se lo alimenta:

    !< 8&uál es el volumen de materia orgánica ,ue está recibiendo el biodigestor 

    * en ,u$ periodo de tiempo:

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    < 84u$ producción de gas tiene:

    ?< 8&uál es el uso ,ue se le da a la materia orgánica ecedente del proceso

    luego del paso por el biodigestor:

    =< 8&uál es el volumen * con ,u$ presión sale el gas producido por el

    digestor:

    B< 84u$ uso se le da al gas producido:

    H< 8&uál es el proceso de mantenimiento * periodicidad:

    0- (ules son las variables ms importantes a estudiarpara anali,ar el proceso?

    Con#$)si+n:

    &ontrolando los parámetros del biodigestor) viendo ,ue estos se mantienen envalores óptimos se podría aumentar la carga orgánica a este) sin ,ue pierdaeficiencia el proceso) * así obtendríamos ma*or generación de biogás.

    Bi"$ioga0,a

    http://www.slideshare.net/roxibelgalue/diseo-y-construccin-de-un-biodigestor-

    para-la-generacion-de-gas-metano-ch4-y-aprovechamiento-en-la-generacion-

    de-electricidad

    http://bio-digestores.blogspot.com.ar/0/01/importancia-de-los-

    biodigestores.html

    http://es.wi2ipedia.org/wi2i/3iodigestor

     http://www.aacporcinos.com.ar/articulos/internacionales_porcinas_0-0_benecios_en_el_uso_de_biodigestores.html

    http://es.wi2ipedia.org/wi2i/+*

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  • 8/17/2019 Proyecto de Investigacion- Urbini, Olivera Rev

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