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CONCEPTOS BÁSICOS DIMENSIONAMIENTO DE BIODIGESTORES. OCTUBRE 2011. DIMENSIONAMIENTO BIODIGESTORES. Caso Práctico .- Granja Porcina. 1.- Definir la estructura de población animal (5,271 Cabezas). 2.- Definir la cantidad de excretas generadas en la unidad. - PowerPoint PPT Presentation
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CONCEPTOS BÁSICOS
DIMENSIONAMIENTO DE BIODIGESTORES
OCTUBRE 2011
DIMENSIONAMIENTO BIODIGESTORESCaso Práctico.- Granja Porcina
1.- Definir la estructura de población animal (5,271 Cabezas)
Etapa Tipo de Cerdo Población Porcina
(%) Etapa
REPRODUCCIÓN
Hembras Lactantes 80 1.52%
Hembras Gestantes 410 7.78%
Hembras Secas 68 1.29%
Número de Vientres 558 10.59%
Sementales 3 0.06%
Lechones 595 11.29%
SUBTOTAL 1,156 21.93%
CRÍADestetes 1,200 22.77%
SUBTOTAL 1,200 22.77%
FINALIZACIÓN
Crecimiento 1,915 36.33%
Finalización 1,000 18.97%
SUBTOTAL 2,915 55.30%
TOTAL POBLACIÓN PORCINA 5,271 100%
2.- Definir la cantidad de excretas generadas en la unidad
Etapa Tipo de Cerdo Población Porcina
Peso Promedio
(Kg)
Peso Total (Kg)
Tasa diaria excreción
(% Peso Vivo)
Producción Excretas
(Kg/animal)
REPRODUCCIÓN
Hembras Lactantes 80 191 15,280 8.08% 15.4
Hembras Gestantes 410 182 74,620 3.35% 6.1
Hembras Secas 68 150 10,200 5.04% 7.6
Número de Vientres 558
Sementales 3 163 489 2.93% 4.8
Lechones 595 2.7 1,606 9.00% 0.25
SUBTOTAL 1,156
CRÍADestetes 1,200 14.6 17,520 8.60% 1.2
SUBTOTAL 1,200
FINALIZACIÓN
Crecimiento 1,915 40 76,600 7.11% 2.8
Finalización 1,000 77.5 77,500 6.95% 5.3
SUBTOTAL 2,915
TOTAL POBLACIÓN PORCINA 5,271 51.94 273,815
2.- Definir la cantidad de excretas generadas en la unidad
Etapa Tipo de Cerdo Población Porcina
Producción Excretas
(Kg/animal)
Producción Excretas Total
(Kg/día)
REPRODUCCIÓN
Hembras Lactantes 80 15.4 1,232
Hembras Gestantes 410 6.1 2,500
Hembras Secas 68 7.6 515
Número de Vientres 558 4,247
Sementales 3 4.8 14.5
Lechones 595 0.25 148.7
SUBTOTAL 1,156 4,410.2
CRÍADestetes 1,200 1.2 1,440
SUBTOTAL 1,200 1,440
FINALIZACIÓN
Crecimiento 1,915 2.8 5,362
Finalización 1,000 5.3 5,300
SUBTOTAL 2,915 10,662
TOTAL POBLACIÓN PORCINA 5,271 16,742
Diariamente se generan 16.7 Ton de Excretas
3.- Determinar la cantidad de materia orgánica total
Esta dependerá del sistema de manejo de excretas de la unidad y la cantidad de agua derivada de los procesos productivos
Etapa Tipo de CerdoPromedio Consumo de
Agua UP (l/animal-día)*
REPRODUCCIÓN
Hembras Lactantes 19.4
Hembras Gestantes 15.6
Hembras Secas 11.6
Sementales 16.5
Lechones 3.0
CRÍA Destetes 6.0
FINALIZACIÓNCrecimiento 9.0
Finalización 12.0
* Presentación: “Gestión del Agua en la Explotación Porcina”. Zapotlán el grande Jalisco
3.- Determinar la cantidad de materia orgánica totala) Tomando en cuenta la población animal del ejemplo, podemos estimar la cantidad total de agua residual generada en la granja.
Etapa Tipo de Cerdo Población Porcina
Consumo Agua (l/animal-día)
Agua Residual
(l/día)
REPRODUCCIÓN
Hembras Lactantes 80 19.4 1,552
Hembras Gestantes 410 15.6 6,396
Hembras Secas 68 11.6 789
Sementales 3 17.0 51
Lechones 595 3.0 1,785
CRÍA Destetes 1,200 6.5 7,800
FINALIZACIÓNCrecimiento 1,915 9.5 18,195
Finalización 1,000 12.0 12,000
TOTAL CONSUMO AGUA 5,271 48,568
Como puede apreciarse el volumen de agua residual es igual a 48.5 m3/día
El volumen total de agua residual a tratar será de 65 m3/día
3.- Determinar la cantidad de materia orgánica total (Simple)
Para este ejemplo, se tomará una relación 1:4 ( o ¼ )
¼ = 0.25 = 25% del Volumen Total = 16.5 m3 de excretas
a) Considerando lo anterior, tenemos:
b) Ahora, hay que determinar el 75% restante, para calcular el volumen total a tratar
Si 16.5 m3 = 25 %
El 75% será 49.5 m3
b) El volumen a tratar será de:
66 m3/día
4.- Establecer el Tiempo de Retención
El Tiempo de Retención se define como el tiempo de permanencia de la biomasa en el biodigestor. Está ligado con tres factores principales:
- Tipo de Sustrato
- Temperatura
- Zona Geográfica
4.- Cálculo del Volumen del Biodigestor
Por las condiciones de nuestro país, un valor promedio que puede utilizarse es de 30 días. En este sentido, el volumen de operación del biodigestor estará dado por:
Volumen Operación = Volumen MO (m3/día) X TRH
Volumen Operación = (65 m3/día) X (30 días)
Volumen Operación (VO) = 1,950 m3
(VO) = 1,950 m3
4.- Cálculo del Volumen del Biodigestor
Volumen Total = (Volumen Operación) (% Seguridad)
Volumen Total = (1,950 m3) (1.20)
Volumen Total (VT) = 2,340 m3
Agregando 20% de Volumen de Seguridad al diseño, el volumen total del sistema será:
VT= 2,340 m3
5.- Dimensiones del Biodigestor
Una vez determinado el Volumen que deberá tener el biodigestor, se deben de considerar los siguientes factores para establecer sus dimensiones.
Características Físicas
Características Topográficas
Espacio Físico de la Unidad
Especificaciones Técnicas
5.- Dimensiones del Biodigestor (Geometría)
PIRÁMIDE TRUNCADA
Lm
Am
LM
AM
H
HLM
AM
Am
Lm
Donde: Lm: Largo menorLM: Largo mayorAm: Ancho menor Comúnmente Lm = 1.5 AmAM: Ancho mayorH: Altura
5.- Dimensiones del Biodigestor (Cálculo)
Para este ejemplo, se cuentan con las siguientes medidas
H = 5 mLM=35 m
AM = 23 m
Am = 11.5
Lm = 17.5 m
a) Considerando la formula, se tienen que obtener las Áreas (Base Mayor y Menor)
5.- Dimensiones del Biodigestor (Cálculo)
b) Se procede a sustituir los valores en la formula de la pirámide truncada
6.- Cálculo de la producción de biogás
Considerando la generación de excretas en la unidad de 16,500 kg: