(a) Calculo Demostrativo y Tutorial Para El Diseno de Un Sistema de Generacion de Energia Electrica Con Biogas Para Una Finca Rural 772 (1)

Clculo demostrativo y tutorial para el diseo de un sistema de generacin 29 May 2013

Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica Universidad Pontificia Bolivariana

Clculo Demostrativo y Tutorial Para el Diseo de un Sistema de Generacin de Energa Elctrica Con Biogs Para Una Finca Rural

Wilmar Eduardo HERNDEZ-FERREIRA, Vicente Carlos VILLALBA-MARIN

Universidad Pontificia Bolivariana; Cir. 1#70-01, B11, Medelln, Colombia. [email protected]

Resumen: En este artculo se describe el anlisis y diseo de un sistema de generacin de energa elctrica utilizando biogs para una finca rural. Siendo este un biocombustible generado por desechos orgnicos de los animales. Es por esto que se realiz un manual donde se muestran las caractersticas, procedimientos, clculos y la rentabilidad econmica en la construccin de este tipo de plantas. Copyright 2013 UPB

Abstract: This article describes the analysis and design of a system of electric power generation using biogas for a rural farm. This being a biofuel generated by organic waste from the animals. This is why it was a manual where are displayed the characteristics, procedures, calculations, and the economic profitability in the construction of this type of plant.

Keywords/ Palabras clave: Biogas, Biodigester/ Biogs, Biodigestor

1. INTRODUCCIN En este artculo se presenta la importancia que se tiene en el uso de energas renovables para nuestro medio, ya que este biocombustible (Biogs) es producido por desechos orgnicos

procedentes de animales. La elaboracin de este proyecto est motivado por los beneficios que ofrece la naturaleza para el bien del planeta de poder convertirse en una nueva fuente de energa, con el propsito de desarrollar un manual en el que se detalle el



proceso que conlleva implementar una planta de generacin elctrica en una finca rural con sus respectivos clculos.

El diseo tendr en cuenta la clase de tecnologa a emplear para realizar la transformacin qumica-mecnica-elctrica como la seleccin de la materia orgnica, los tratamientos previos del biogs, el clculo y tipo de almacenamiento del biogs, la cuantificacin del combustible, el anlisis matemtico y dimensional del sistema de generacin teniendo en cuenta los requerimientos para la remocin de agua y gases.

Es por esto que se plantea un caso particular de una finca ubicada en el departamento de Antioquia en el cual se maneja una granja de cerdos, donde nace la oportunidad de generar energa elctrica a travs de una nueva fuente de energa como es el biogs, en la cual se tiene estimado una produccin de estircol porcino de aproximadamente 115 kg con una generacin de biogs cercana a 7m para una potencia elctrica de 10 kW.

El articulo en la seccin 2 comenta sobre el estado del arte del biogs, en la seccin 3 trata de la generacin elctrica a partir del biogs, la 4 las caractersticas y parmetros bsicos de construccin, la 5 clculos para la generacin de energa elctrica y produccin de biogs, la 6 el caso de estudio, 7 anlisis de costo e inversin, 8 conclusiones y por ltimo las referencias y autores.

2. ESTADO DEL ARTE DEL BIOGS Para hacer viable la generacin de energa elctrica en las reas rurales; los desechos agrcolas y ganaderos hacen un aporte importante, ya que estos generan grandes cantidades de residuos de arroz, caf y azcar, entre otros, adems de residuos hmedos en forma de estircol generado por el ganado derivado de la descomposicin anaerobia.

2.1. Qu es la Biomasa? La biomasa se refiere a cualquier materia orgnica que se deriva de animales y vegetales como resultado del proceso de conversin fotosinttico. La energa de la biomasa proviene de la madera de los bosques, residuos de procesos agrcolas y forestales, basura industrial, y de los desechos orgnicos. Con esto podramos decir que la liberacin de energa de conversin de la biomasa en energa til imita procesos naturales pero en una tasa ms rpida. Donde la energa obtenida se convierte en una forma de energa renovable.

2.2. Biogs

Derivacin. El origen del biogs proviene directamente del proceso biolgico que presenta la biomasa a razn de la descomposicin de los desechos orgnicos. Este gas esencialmente est compuesto por metano (CH4) y dixido de carbono (CO2). Con un 60% de metano y el restante por dixido



de carbono y otras pequeas porciones de hidrgeno (H), sulfuro de hidrgeno (H2S) y nitrgeno (N). Aplicacin. El biogs como generador de energa ha tenido gran importancia a nivel rural como agroindustrial aportando a la descontaminacin del medio ambiente al ser una forma de energa renovable tambin llamada energa verde.

En las zonas marginales el biogs se presenta como una solucin al difcil acceso de las fuentes convencionales de energa, proclamndose como una tecnologa til de bajo costo y fcil de manejar.

2.3. Produccin de Biogs

Esta fuente de energa renovable es el producto de la descomposicin o fermentacin anaerobia de la materia orgnica. La fermentacin anaerobia involucra necesariamente bacterias que se originan por la ausencia de oxigeno atmosfrico, como se haba comentado anteriormente es bsicamente gas metano y dixido de carbono, las caractersticas de estos gases se muestran en la Tabla 1, tomada de Sin autor (2005).

2.4. Biodigestores

Para la produccin de biogs, se usan reactores o contenedores llamados Biodigestores. Estos contenedores almacena la biomasa que ms tarde se convierte en biogs, el biogs generado se sita en la parte ms alta del digestor, donde se mantiene para luego poder ser extrado para su uso.

Los biodigestores de pequeas dimensiones son utilizados preferiblemente en zonas rurales por su bajo costo, se caracterizan por tener un diseo e instalacin sencilla como se muestra en la Figura 1.

Tabla 1. Composicin del Biogs Caractersticas CH4 CO2 H2S Otros Biogs

Proporciones (%) 55-75 27-44 1 3 100 Valor Calorfico (MJ/m) 35.8 - 10.8 22 21.5

Temperatura de Ignicin (C) 650-750 - - - 650-750 Presin critica (Mpa) 4.7 7.5 1.2 8.9 7.5-8.9

Densidad Relativa 0.55 2.5 0.07 1.2 0.83



3. GENERACIN ELCTRICA A PARTIR DEL BIOGS El biogs comnmente es utilizado en motores de combustin interna. La escogencia del tipo de motor depende de los siguientes factores: 1) Otto de 4 tiempos y 2 tiempos, si el abastecimiento del gas es continuo y 2) Diesel 4 tiempos y las variantes de 2 tiempos, si el abastecimiento del gas no es continuo y tenga operacin dual de combustible, este motor puede ser operado completamente con diesel cuando no haya disponibilidad de gas.

Adems de conocer los tipos de motores que funcionan con biogs, dicho gas tambin suele ser usado en plantas estacionarias de energa elctrica de las siguientes maneras: 1) utilizando un motor de combustin interna, usando una relacin de compresin ms alta con encendido magntico y modificando el sistema del

carburador, 2) utilizando un motor de encendido por compresin alimentado con inyeccin de gas o diesel. Este sistema requiere que el biogs se encuentre a altas presiones por lo cual es muy poco usado, 3) usando como combustible una combinacin del biogs y el diesel. Tambin se puede utilizar una combinacin de gasolina y biogs pero requerira mayores modificaciones al sistema, 4) usando turbinas a gas de dos combustibles.

3.1. Modificaciones de un motor de combustin interna La conversin de un motor de ciclo Otto para la operacin con biogs incluye disposiciones para la entrada del biogs, la regulacin del aire de admisin y la sincronizacin del encendido. El biogs puede ser admitido a un motor estacionario a travs del colector de admisin. Se puede usar una vlvula para el control de flujo de aire conectndola al filtro de aire y luego al carburador por medio de una tubera debidamente dimensionada para regular el ingreso de aire. En este caso el ingreso de aire requiere ser regulado manualmente en el estado inicial (Nijaguna, 2002).

3.2. Modificacin de los motores a gasolina El motor a gasolina puede ser modificado para trabajar con biogs perforando un orificio en el carburador cerca a la admisin. Luego se inserta una tubera la cual es conectada al gas a travs de una vlvula de control. El motor se arranca con gasolina y luego se alimenta con biogs.

Figura 1. Esquema biodigestor convencional modelo horizontal. Elaboracin Propia



3.3. Rendimiento de un motor diesel al cual se le suministra biogs

La operacin de un motor diesel trabajando con biogs ha sido investigada tanto en motores de velocidad variable como constante y de uno o varios cilindros. Los estudios arrojan caractersticas determinantes como: hacer funcionar el motor con 2 combustibles diesel y biogs, como tambin el efecto de la vida til del motor utilizando solo biogs, el calentamiento de las partes del motor, el deterioro en la lubricacin del aceite, la comparacin de costos de operacin con diesel y la comparacin de costos de operacin utilizando mezcla diesel-biogs.

3.4. Plantas de energa mviles

Para aplicaciones en automviles, el biogs debe ser almacenado en el vehculo y la mejor forma de hacerlo es a travs de botellas bajo presin. La mejor forma de empleo, es el uso de biogs generado en la planta, limpio de H2S para proteger el motor. La separacin del metano y del dixido de carbono de la mezcla del gas, da como resultado un combustible de mejor calidad, pero este proceso es costoso y complicado.

4. CARACTERSTICAS Y PARMETROS BSICOS DE CONSTRUCCIN

Las caractersticas ms importantes en la implementacin de esta tecnologa verde son: a) obtener una fuente de energa econmica que permita disminuir costos asociados al consumo de la energa elctrica o sistemas de gas convencionales, b) reduccin de olores, los sistemas de biogs reducen estos olores debido a que los cidos orgnicos voltiles causantes del mal olor son consumidos por las bacterias, c) fertilizante de alta calidad, en el proceso de digestin anaerobia, el nitrgeno orgnico en el estircol, se convierte en gran proporcin en amoniaco, el constituyente bsico de fertilizante comercial, d) reduccin de la contaminacin de aguas superficiales y subterrneas, el efluente del digestor es un producto ms uniforme y manejable que el estircol no tratado (Silva, 2002).

4.1. Procesos de construccin de la planta de biogs

Son los procesos a tener en cuenta en la planta como son: continuidad y calidad del biogs (utilidad), operacin y mantenimiento del sistema. Los dos primeros son los aspectos ms importantes en la produccin de biogs, ya que estos estn directamente relacionados con la eficiencia de la planta en donde se maneja los parmetros de tipo, cantidad y calidad de biomasa. El proceso de operacin y mantenimiento del sistema deber tener un monitoreo diario de la planta.



Estos procesos cuenta con subprocesos como: lugar del montaje, la coleccin, mezcla, almacenamiento y aprovechamiento de la biomasa, conduccin y manipulacin del gas. El buen manejo de estos subprocesos garantiza el correcto funcionamiento del generador elctrico.

4.2. Lugar del montaje La primera etapa de construccin es determinar la ubicacin del biodigestor, los siguientes aspectos se debern tener en cuenta y cumplir en su mayora: 1) debe estar cerca del lugar donde se utilizar el gas, evitando largas distancias debido a las presiones que presenta el biogs durante su conduccin, 2) ubicarlo en un terreno cerca al sitio donde se recogen los desechos, 3) construir tanto el afluente como el efluente con una pendiente adecuada para facilitar el transporte para el ingreso y salida de biomasa respectivamente, 4) respetar una distancia de 15 metros o ms de pozos o nacientes de agua potable para evitar posibles contaminaciones, 5) mantenerlo a una temperatura ideal con la ayuda de la luz solar y mantenerlo protegido de los vientos fros (Ramrez, 2004).

4.3. Seleccin del Digestor.

Para seleccionar el tipo de biodigestor a usar se deben estudiar las siguientes variables: inversin, potencia a instalar, materia prima disponible o requerida, tamao requerido del biodigestor, el terreno y temperatura del lugar.

4.4. Dimensin de tuberas para la conduccin del gas

Para conocer los dimetros de las tuberas en donde circular el biogs hay que saber el flujo del gas y la distancia del lugar de uso. Es sabido que el biogs y el gas natural presenta caractersticas similares en su composicin qumica es por esto que se puede manejar la misma informacin que se tiene para una red de GN en el montaje de la lnea de transporte del biogs. La Tabla 2, consultada en Forero (2009) muestra las distintas medidas.

Tabla 2. Flujo y distancia del gas Flujo de Biogs

(m/h) 25 m 50 m 100 m 150 m

0,35 1

Hasta 25 m; ,

Desde 25 m hasta 50 m;

0,58 Hasta 100 m; 1,


0,9 1 Hasta 100 m; 1,




4.5. Control de mando generador-motor

La unidad generadora se compone de un motor que esta acoplado a un generador elctrico, para su buena operacin se debe tener en cuenta sus especificaciones, algunas de ellas son: potencia y voltaje de salida, tipo de alimentacin y nmero de fases con que trabaja. Igualmente debe contar con su debida proteccin (grupo electrgeno).

5. CLCULOS PARA LA GENERACIN DE ENERGA ELCTRICA Y PRODUCCIN DE BIOGS

5.1. El biogs y sus propiedades como combustible para un motor de combustin interna

Una de las partes ms tiles del biogs es su poder calorfico de contenido en CH4. Los otros componentes tambin contienen energa pero no participan en el proceso de combustin. A pesar de contribuir, ellos absorben energa de la combustin del CH4 cuando se termina el proceso a una ms alta temperatura (gases de escape) de la que se tena al inicio del proceso (normalmente temperatura ambiente). El poder calorfico del biogs es funcin del porcentaje, la temperatura y la presin absoluta de CH4, de los cuales todos difieren dependiendo del caso. El poder calorfico del biogs es un parmetro vital para el rendimiento de un motor (Mitzlaff, 1988). Para su clculo se tiene que hallar primero la densidad del biogs:

donde y son la densidad actual del biogs y la densidad estndar del biogs, respectivamente, la y son la presin atmosfrica actual y presin estndar del gas y y son la temperatura estndar y la temperatura actual.

Ahora hallando el poder calorfico:

en la cul 4 es el volumen del metano en porcentaje, la densidad del biogs y , es el poder calorfico estndar. 5.2. Modificacin de un motor de combustible (diesel-biogs) Las cmaras de mezclado proveen una buena combinacin de aire y biogs. En la tubera donde se transporta dicha mezcla, debe existir una diferencia proporcional entre la admisin del gas y el distribuidor del motor para permitir que una mezcla homognea y no haya una reparticin desigual de los dos combustibles. Para mantener una diferencia mnima entre la admisin del gas y la admisin al distribuidor del motor debe considerarse el mismo dimetro de tubera.

Para determinar la demanda volumtrica de biogs (flujo) para el motor se tiene que:

= 0,8 13600 !, (3)

= , (1)

, = 4 ,, (2)



donde es el consumo volumtrico de combustible y la potencia nominal.

Para dimensionar la tubera donde circula el biogs para la alimentacin del motor, se tiene que hallar primero el volumen del tubo de admisin del aire:

donde " es la eficiencia del motor, #$ la capacidad cbica del motor y % las rpm del motor. Luego, se calcula el rea de la seccin del tubo de admisin (&'):

se asume d como el dimetro de conexin.

Ahora calculando la velocidad de flujo a la entrada del motor (Vfgm):

Finalmente se calcula el rea de la seccin &( y el dimetro )( de la tubera:

5.3. Estudio de la demanda de energa y biogs

Previo al dimensionamiento del digestor es necesario conocer los requerimientos de energa elctrica y determinar la potencia a instalar (kW). Para la determinacin de la potencia se deben analizar los requerimientos de energa de todos los equipos elctricos, verificando sus consumos (Moncayo, 2008). Anlisis de demanda. El primer paso para dimensionar el sistema es haciendo un anlisis de demanda de energa. Averiguando con anticipacin los requerimientos en energa del proyecto y elaborando un cuadro que contenga todas las cargas de la instalacin.

La estimacin de demanda energtica se considera a cada consumidor individual y se calcula su mxima demanda elctrica (demanda pico). El estudio del suministro energtico a partir de una planta de energa con biogs se hace para cubrir las necesidades de mltiples consumidores y por eso se toma en cuenta los periodos/tiempos y lapsos de conexin del consumidor con la red elctrica, teniendo entonces:

)( = *4 &(, (8)

-'. = " #$ %2000 60, (4)

&' = )0 ,4 , (5)

1 = -'.&' (6)

&( = 234 (7) !57 =89 ; 89, (9)



donde fs(), Pmax y ; 89 representan, respectivamente, el factor de simultaneidad para un nmero infinito de consumidores, valores picos por consumo y la suma de conexiones.

Segn el clculo de probabilidad resulta para n consumidores el periodo relativo de conexin, un factor de simultaneidad (con la probabilidad mxima w< 0.9999):

y con eso resulta la demanda pico:

la cual sirve de base para el dimensionamiento de la planta elctrica, siempre y cuando sea necesario cubrir la totalidad de la demanda por la operacin aislada de la planta.

Dimensionamiento de la planta de biogs. Bajo condiciones ambientales ptimas para la digestin, la cantidad de biogs producido es proporcional a la cantidad de residuos agregados. Los materiales que pueden ser desagregados fcilmente se estabilizarn ms rpido que los resistentes, necesitando un tiempo de retencin ms corto y un digestor de menor tamao. El volumen del digestor necesariamente est dado por el volumen de la biomasa multiplicado por el tiempo de retencin conveniente segn el tipo y tomando en cuenta el tamao de los desechos, la temperatura de operacin y la carga orgnica volumtrica.

Volumen del digestor. La frmula para hallar el volumen del digestor es la siguiente:

donde Vbiod es el volumen del digestor, MO es la materia orgnica, ML la materia liquida, TRH tiempo de retencin hidrulica y K es la constante de produccin de gas (1,35). Ahora para hallar el dimetro de la bolsa (biodigestor) se tiene:

donde = es el largo del digestor. Volumen del nicho. El clculo para hallarlo es:

El volumen del nicho para este caso debe presentar unas dimensiones donde la profundidad es de 0,75m (h) y su ancho menor de 1,5m (b), para el clculo de la base mayor (B) del nicho se tiene:

!5"7 = !57 + 1 !57" , (10)

AB = " !5"7 C ;89, (11)

bhL

VB nicho = 2 (15)

D;#) = 5EF + 4E=7 G H, (12)

) = IJKL'MNO , (13)

biodVVnicho 75.0= (14)



Produccin de biogs. Para conocer la produccin de biogs se tiene:

5.4. Clculos para la acometida elctrica

Es necesario realizar una instalacin elctrica a la finca para el suministro de energa de todos los equipos alojados en ella de manera segura y eficiente. Esta acometida manejar instalaciones tanto abiertas (conductores visibles), aparentes (en ductos o tubos), ocultas (dentro de paneles o falsos plafones) y ahogados (en muros, techos o pisos). Dimensionamientos de las protecciones. Todos los conductores no puestos a tierra deben tener proteccin contra sobre-carga, dicha proteccin debe consistir en un dispositivo de sobre-corriente en serie con el conductor de acometida no puesto a tierra, este dispositivo debe tener una capacidad nominal o de ajuste no superior a la del conductor a proteger (NTC, 2001). El valor de la corriente de diseo para la seleccin de protecciones esta dado por:

donde Inom es la corriente nominal, S es la potencia aparente, VLL el voltaje lnea a lnea de conexin.

Dimensionamientos de los conductores. El clculo de la corriente de diseo para la seleccin de los conductores es:

en la cual Inom es la corriente nominal, S es la potencia aparente, VLL es el voltaje de conexin fase-fase. Clculo de la regulacin. El valor de la regulacin de los conductores para la alimentacin del tablero principal est basado en lo siguiente: la impedancia de los conductores de fase viene dada por Z = R + jXL y la constante de regulacin K es:

donde R y XL son los valores dados por la impedancia y P es el ngulo entre los vectores de voltaje y corriente. Con un factor de potencia de 0.8 se calcula el ngulo entre los vectores de corriente y voltaje as:

ahora para calcular la cada de tensin trifsica se tiene la siguiente frmula:

biodVPbiogs 25.0= (16)

P = cosTU50.87 5180, 7, (20) W4 = X3 OO , (17)

W4 = X3 OO 1.35 , (18)

Z = G cos P + [= sin P, (19)

3 = 3 Z W =, (21)



donde Z es la impedancia del cable, I es la corriente calculada para la carga y L es la longitud del circuito de alimentacin dada en kilmetros.

6. CASO DE ESTUDIO

La implantacin ser en una finca rural de departamento de Antioquia. El clculo del aprovechamiento de la biomasa para la generacin de energa elctrica, se realiza en la finca El Paraso del municipio de Sonsn.

Los estudios realizados en la finca El Paraso del corregimiento de Jerusaln, permitieron determinar que la explotacin porccola que se adelanta en la zona, mostrado en la Fig. 2, se hace sin control generando vertimientos (excretas), los cuales se depositan en las fuentes de agua que pasan por los predios, generando la contaminacin por nitruracin (alto porcentaje de nitrato) de las mismas.

El respectivo estudio, arroja como conclusin que se requiere de una solucin a corto plazo del problema ambiental actual, que permita mitigar sustancialmente el efecto contaminante de las explotaciones porccolas. Para lo cual se propone el montaje de un sistema de tratamiento de las excretas en el predio.

La medida recomendada para este sistema, es el diseo, instalacin y puesta en marcha de un biodigestor anaerbico tipo salchicha, en el cual se obtendr bioabono, para ser utilizado como fertilizante para los cultivos frutales y de pastos y con la generacin de biogs se tendr la produccin de energa elctrica para abastecer la casa de la finca.

Clculo demanda elctrica. Para el caso del suministro de la energa se debe realizar el plano para el montaje de la carga a instalar en la casa y el cobertizo en donde se tendr un motor que consume 13 HP a 220VAC.

Para el dimensionamiento de la carga se requiere una planta de energa elctrica alimentada con biogs que alimente diversas cargas elctricas que se encuentran en la finca en donde no hay operadores de red que suministre el servicio de energa. Para el diseo se contempla los siguientes datos: tensin nominal de 208/120 voltios, de tres fases (3), nmero de conductores (5hilos) y una frecuencia de 60Hz. La demanda a instalar es de 10 kW para una produccin de biogs alrededor de los 7 m.

Figura 2. Porquinaza. Tomado Escobar (2007)



Clculos para dimensionar la planta de biogs. El biodigestor recomendado en la instalacin ser del tipo baln plstico o salchicha fabricado con una geo-membrana de PVC de alta resistencia y fabricado por termo sellado, visto en la Fig. 3, al que le ingresar diariamente la mezcla de estircol y agua en una proporcin de 1 a 4 y que tendr una retencin hidrulica de 34 das.

Las especificaciones del sistema son: produccin diaria de excretas estimada de 115 kg diarios generado por 40 cerdos con un peso promedio de 60 kg cada uno y volumen del biodigestor aproximadamente de 27 m. Relacin de dilucin: 1:4 (estircol agua). El plano general de la planta en la finca con sus respectivas dimensiones y distribuciones, est en la Figura 4.

7. ANALISIS DE COSTOS E INVERSIN Al realizar el estudio financiero del consumo de energa mensual ($ 592.734) y la inversin total de la planta ($ 36.644.398) se llega a la conclusin que la rentabilidad de dicho proyecto es a partir del sexto ao, como lo muestra la Tabla 3:

Figura 3. Biodigestor. Tomado Escobar (2007)

Figura 4. Distribucin de la planta. Elaboracin Propia



Ahora para poder hallar el VPN y TIR del proyecto se tiene que:

donde representa los flujos de cada periodo t, W` es el valor del desembolso inicial de la inversin, " es el nmero de perodos considerado. El tipo de inters es k.

Si el proyecto no tiene riesgo, se tomar como referencia el tipo de la renta fija de tal manera que con el VPN se estimar si la inversin es mejor que invertir en algo seguro, sin riesgo especfico.

Cuando el VPN toma un valor igual a cero, k pasa a llamarse TIR. Hallando la TIR:

Conociendo esto, la TIR del proyecto es del 0,43% mensual o del 5,28% anual.

Para poder calcular el VPN se realizan dos anlisis. Uno es utilizar la TIR de la Asociacin Colombiana de Porcicultores del 2012 que es del 1,5% anual. El otro anlisis se realiza suponiendo que el porcicultor necesita financiacin, con un prstamo a 6 aos por un valor de $ 36.644.398 (lo que vale el proyecto de biogs) a una TIR del 6% anual segn el crdito agropecuario del Banco Agrario.

Con estas condiciones se llego a los siguientes resultados, ver Tabla 4.

Tabla 3. Valor de la energa comercialmente por seis aos Factura elctrica

convencional mensual Nmero de

meses Valor total ao

($ Colombianos) $ 592.734 12 (1ao) $ 7112.808 $ 592.734 24 (2 aos) $ 14225.616 $ 592.734 36 (3 aos) $ 21338.424 $ 592.734 48 (4 aos) $ 28451.232 $ 592.734 60 (5 aos) $ 35564.040 $ 592.734 72 (6 aos) $ 42676.848

a = C 51 + 7

bU W` , (22)

Tabla 4. TIR y VPN Periodo

TIR (Proyecto Biogs) 0,43% Mensual 5,27% Anual

TIR (Negocio porccola 2012) 0,12% Mensual 1,50% Anual

VPN con tasa del 1,5% anual $ 4.151.293 VPN con tasa del 6% anual $ -630.434

0 = C 51 + WG7

bU W` (23)



8. CONCLUSIONES

En este artculo se pudo mostrar la importancia que tiene el biogs de ser una alternativa en la produccin de energa, convirtindose en una fuente de energa limpia y econmica en el rea rural, que en nuestro medio no ha tomado el auge suficiente.

El biogs es un gas que contiene un alto porcentaje de metano debido al proceso de digestin anaerobio, logrando ser beneficioso para la mitigacin del metano y as evitar daos al cambio climtico.

El biogs como energa renovable demuestra que es una tecnologa que adems de ser fuente de energa tambin hace un aporte en sanidad, fertilizacin, mejoramiento de suelos para la alimentacin de animales.

Para este artculo se desarrollo un pequeo bosquejo de la gua que explica los diseos y clculos que hay para construir una planta de biogs a partir de desechos de animales, mostrndose como un nuevo medio de energa para suministrar a una finca.

Con los resultados financieros obtenidos en el proyecto de la finca El Paraso resulta econmicamente viable nicamente si el inversionista (porcicultor) posee la totalidad del capital para destinar este recurso al proyecto. Obteniendo una ganancia de $4151.293 de pesos colombianos en 6 aos. Analizando las TIR anuales del proyecto con biogs y del negocio porccola en 2012, se demuestra que el negocio con biogs ser

ms rentable con un TIR del 5,28% comparado con el 1,5% del negocio porccola.

REFERENCIAS

Escobar, C.A., (2007). Biodigestor salchicha para manejo de estircoles en el campo. Ingeniero agrcola. Universidad Nacional

Forero, M.C., (2009). Generacin y aplicaciones trmicas del biogs. Escuela de Ingenieras. Facultad de Ingeniera Mecnica. Universidad Pontificia Bolivariana. ISSBN: 1589-5689

Moncayo, G., (2008). Biodigestores: Dimensionamiento, diseo y construccin de biodigestores y planta de biogs. Aqualimpia Beratende Ingenieure. ISBN: 978-9942-01-719-2

Nijaguna, B.T., (2002). Biogas Technology. New Age International (P) Limited. ISSN: 81-224-1380-3

NTC - Cdigo Elctrico Nacional (2001). NTC Seccin 230. Acometidas, G. Equipo de Acometida-proteccin contra sobrecorriente, 230-90.a). En lnea https://law.resource.org/pub/ec/ibr/ec.cpe.19.2.2001.pdf, consultado en 2012-07-14

Ramrez, L.D., (2004). Generacin elctrica por medio de biogs. Facultad de Ingenieras. Facultad de Ingeniera Elctrica. Universidad de Costa Rica. ISSN: 789-456

Silva, J.P., (2002). Tecnologa del Biogs. Facultad de Ingenieras. Escuela de Ingeniera de Recursos Naturales y del Ambiente. Universidad del Valle. ISSN: 584-703

Clculo demostrativo y tutorial para el diseo de un sistema de generacin

Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica

Sin autor, (2005). Biogs. En lnea, consultado en 2011-09-26, http://www.textoscientificos.com/energia/biogas

Mitzlaff., K.V., (1988). Engines for Biogas. Dt. Zentrum fr Entwicklungstechonologien-GATE. Friedr, Vieweg & Sohn Braunschweig/Wiesbaden. ISSBN 3-528-02032-6

AUTORES

Wilmar Eduardo HERNNDEZ FERREIRA, nacido en Barrancabermeja, Santander, Colombia; Estudiante de ltimo ao de Ing. Electrnica, Estudiante bachiller del Instituto Antonio Nario en el 2004, actualmente Asesor Comercial de Falabella de Colombia.

Vicente Carlos VILLALBA MARIN, nacido en Medelln, Colombia; Estudiante de ltimo ao de Ing. Elctrica, Estudiante bachiller del Colegio Colombo Britnico en el 2004, curs, actualmente trabaja en JCR Ingeniera Elctrica.

29 May 2013

Universidad Pontificia Bolivariana

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