UNIVERSIDAD POLITECNICA DE ZACATECASIng. Energa5 CuatrimestrePrototipo de un digestor anaerobio tipo Taiwans mediante excretas bovinas, ovinas y caprinas, para la obtencin de biogsSeminario de biomasa Asesor: M. en C. Yoali Delgado ToledoAlumno: Jos de Jess Piedra Torres

24/marzo/2014

ContenidoResumen3Introduccin4Problemtica5Justificacin5Hiptesis6Objetivo General6Objetivos Particulares6Marco Histrico:7Principales Biodigestores Taiwaneses:8Costos de gas L.P9Marco terico9Partes del biodigestor:9Metodologa11Sitio de estudio11Materiales para el biodigestor:11Dimensiones de la fosa.13Preparacin de la bolsa para el biodigestor.14Colocacin de la salida para el biogs.15Llenado de la bolsa con humo o aire.16Colocacin y funcionamiento de la vlvula de seguridad.17Llenado de la bolsa con la mezcla de agua y excretas.18Composicin del biogs.20Capacidad total del biodigestor.20Valores del pH en fase liquida.20Relacin Carbn Nitrgeno en las excretas.21Rangos de temperatura para la operacin del biodigestor.21Proporcin de excretas y agua.22Tiempo de retencin y cantidad dira de excretas.22Resultados22Clculos del dimetro de la estructura tubular.22Conclusiones23Bibliografa24Anexos25

ndice de imgenes

Ilustracin 1 biomasa en el mundo8Ilustracin 2 porcentaje de biomasa utilizada9Ilustracin 3 clasificacin de los tipos de biodigestores9Ilustracin 4 fosa de un biodigestor tipo taiwans11Ilustracin 5 entrada y salida de la materia prima11Ilustracin 6 proceso de digestin12Ilustracin 7 salida del gas metano con vlvula de presin12Ilustracin 8 pilas de recoleccin de la mescla de excretas con agua14Ilustracin 9 dimensiones de la fosa15Ilustracin 10 formacin de la bolsa para el biodigestor16Ilustracin 11 funcionamiento de la vlvula19Ilustracin 12 proceso de llenado para el biodigestor20

ndice de tablas

Tabla 1 precios del gas LP en diferentes estados abril 201410Tabla 2 Produccin de excretas en diversas especies de animales21Tabla 3 Composicin qumica del biogs21

ResumenSe resume la experiencia por la elaboracin del prototipo de un biodigestor del tipo Taiwn (semi continuo) Estos se encuentran operando en varios pases tropicales entre 0 y 2000 m.s.n.m. Todos los materiales son fabricados localmente con materiales de fcil consecucin. Las obras de adecuacin requieren de tres a cinco jornales dependiendo del tamao del biodigestor. El montaje, del Biodigestor entre dos personas, toma tres horas y la produccin estable de biogs y abono orgnico se obtiene 30 das despus de la instalacin. Un biodigestor de 10 metros de longitud y cuatro metros de circunferencia produce continuamente biogs para ocho horas diarias de coccin y permite la preparacin de los alimentos consumidos a diario por una familia de 5 integrantes. El biodigestor requiere para su funcionamiento de las excretas producidas diariamente por 4vacas, o cinco cerdas de cra confinados tambin 6 ovejas o 6 cabras. El costo total de los jornales para las obras de adecuacin y de los materiales necesarios para su instalacin equivale a $3000 pesos mexicanos. Las dimensiones pueden ser incrementadas a escala, hasta un nivel agroindustrial, dependiendo de la cantidad de excretas disponibles y del volumen diario de biogs y de abono orgnico requeridos. La bolsa de polietileno del biodigestor tipo Taiwn tiene una vida til promedio de diez aos.

IntroduccinEn la actualidad el costo de gas metano (L.P) est subiendo precio por el escs del mismo, y la nica opcin que se encuentran en la comunidad Emiliano Zapata Rio Grande Zac. para obtener un cilindro de gas son repartidores de cilindros eso hace de que se faciliten las cosas para su compra, pero como en la comunidad se encuentran personas con pocos recurso para la compra del mismo, esto los ha llevado a utilizar una fuente de energa biomasa que es la lea por lo cual sabemos que al quemar lea estamos produciendo emisiones de CO2 que son dainos para la salud ya que esto afecta principalmente a las seoras amas de casa que son las que cocinan y respiran todo el humo producido por la quema de lea, esto les causa enfermedades respiratorias como daos en sus pulmones. Aunado esto tambin la produccin de excretas Bovinas, Ovinas y caprinas producen enfermedades estomacales y respiratorias por las bacterias que contiene cada desecho de animal. Para solucionar este problema podremos elaborar un digestor anaerbico tipo taiwans para as mesclar las excretas anteriores mentes mencionadas y poder producir biogs que esto nos ayudara a ya no utilizar lea como segunda opcin si no a tener nuestra principal fuente de obtencin de biogs para as poder abastecer a las personas de la comunidad que cuentan con pocos recursos para la compra de gas metano (L.P)

ProblemticaLa comunidad Emiliano Zapata Rio Grande Zacatecas cuenta con recursos econmicos limitados. Un problema esencial en esta poblacin es la obtencin de gas butano (L.P) para uso domstico, ya que el costo del gas butano (L.P) cada mes est aumentando de precio debido al escs de la materia prima y el transformado a L.P por lo que es todava muy difcil la compra del producto. Esto hace que las personas de la comunidad Emiliano tiendan a cocinar con lea debido a que este producto es muy fcil de obtener y es de bajo costo. Sin embargo el uso de lea produce emisiones de CO2 que eso hace que produzca un 5% del calentamiento global y el efecto invernadero.Aunado a este problema, siendo una comunidad meramente agrcola y ganadera las excretas del ganado estn causando enfermedades estomacales y respiratorias.JustificacinLa principal fuente de trabajo es la ganadera y la agricultura debido a que estos dos sectores solo se trabajan en temporadas ya que para la produccin de ganado y cosechas tienen sus meses de produccin, trayendo como consecuencias que los recursos econmicos de la comunidad se vean afectados en diferentes fechas como son de Abril a septiembre por que es la temporada donde no se cosecha nada y hay muy poco producto de ganado.Con los altos costos del gas metano (L.P), la manera ms fcil de obtener recurso para cocinar es la lea porque no tiene ningn costo alguno solamente se genera un trabajo para su recoleccin, por lo que al quemarla trae como consecuencias la emisin del CO2.Es por esto que la creacin de un biodigestor tipo taiwans en esta comunidad sera de gran ayuda, ya que se pueden utilizar excretas de los animales para la produccin de gas metano para la utilizacin en las cocinas, siendo este de bajo costo y de gran eficiencia. Este trabajo pretende dar a conocer una nueva alternativa de produccin energtica, independiente de los sistemas de abastecimiento tradicionales, y permite evaluar el potencial de produccin de biogs.

HiptesisAl mezclar las excretas bovinas, ovinas y caprinas en diferentes proporciones se obtendr la misma cantidad de biogs.Por lo que se obtendrn dos beneficios: el biogs que se utilizara para el uso domstico en la parte de la cocina, y como segundo beneficio el bio abono que ser utilizado para fertilizacin de tierra.

Objetivo GeneralElaborar el prototipo de un digestor anaerbico tipo Taiwans mediante excretas bovinas, ovinas y caprinas, para la comunidad Emiliano Zapata Rio Grande Zacatecas

Objetivos Particulares*Proporcionar combustible (biogs) para contribuir en las principales necesidades energticas de la comunidad.*Reducir la contaminacin ambiental al convertir las excretas, que hacen proliferar microorganismos patgenos, larvas e insectos, en residuos tiles. *Producir abono orgnico (bio abono), con un contenido mineral similar al de las excretas frescas e igualmente til para los suelos y los cultivos.* No depender maximente del gas butano (L.P)

Marco Histrico:Aproximadamente un 77% de toda la energa renovable en el mundo provienede la biomasa como se muestra en la (ilustracin 1). Alrededor del 77% del consumo total de biomasa se da en los usos tradicionales para coccin de alimentos y calefaccin en los pases en desarrollo (lea y carbn vegetal), en tanto que los usos modernos de la bioenergacomo los biocombustibles lquidos para el sector transporte, la generacin elctrica y la generacin de calor en losprocesos industriales, consumen poco ms del 23% (Vzquez, 2012).

Ilustracin 1 biomasa en el mundoLa utilizacin de biomas a sido muy poca por lo que es una energa muy nueva lo que falta es invertirle econmicamente y tiempo para as poderla desarrollar al mximo esta tecnologa que es de gran utilidad porque contribuye a una de las energas renovables. Ya que en la (ilustracin 2) nos muestra la utilizacin que se lleva acabo drate todas la energas utilizadas hasta el momento

Ilustracin 2 porcentaje de biomasa utilizada

Ilustracin 3 clasificacin de los tipos de biodigestoresPrincipales Biodigestores Taiwaneses:Los biodigestores familiares de bajo costo han sido desarrollados y estn ampliamente implementados en pases del sureste asitico, pero en Sudamrica, solo pases como Cuba, Colombia, Brasil y Costa Rica tienen desarrollada esta tecnologa. Estos modelos de biodigestores familiares, construidos a partir de mangas de polietileno tubular, se caracterizan por su bajo costo, fcil instalacin y mantenimiento, as como por requerir slo de materiales locales para su construccin. Por ello se consideran una "tecnologa apropiada". (Wikipedia, 2014)Bolivia, fue donde se instalaron biodigestores del tipo taiwans donde existen tres regiones diferenciadas como altiplano, valle y trpico, esta tecnologa fue introducida en el ao 2002. Con instituciones de Camboya, Vietnam y Australia y la ONG de Cochabamba, estos sistemas han sido adaptados al altiplano. La primera experiencia fue en el ao 2003 instalando un biodigestor experimental. (Wikipedia, 2014)Con un biodigestor de 16 metros cbicos unos 12 metros cbicos de materia orgnica en agua, denominada fase lquida y 4 metros cbicos de capacidad de almacenamiento de biogs se produce diariamente entre 2 a 4 metros cbicos de biogs. Si te toma en cuenta un gasto de 300 litros de biogs por hornilla y por hora, se puede cocinar entre 6 a 12 horas diariamente, permitiendo, a modo de ejemplo, la preparacin de los alimentos para una familia integrada por 5 miembros (Bioero, 2009).Las modificaciones realizadas de antes a hoy se sustituy las mangas de nylon por mangas de polietileno que este material fue de ms bajo costo, a hora tambin las bolsas de polietileno se han colocado dentro de una fosa o a la intemperie, otro cambio realizado de que materia orgnica lo pueden alimentar y las dimensiones para diferentes digestores dependiendo de la ocupacin de gas requerida y la cantidad de excretas que le podrs introducir a tu biodigestor.Las Excretas del ganado pueden contener microorganismos causantes de infecciones en humanos. Estos microorganismos incluyen una variedad de patgenos tales como bacterias, parsitos y virus. Millones de stos son excretados en una deposicin. Las infecciones ocurren debido a la ingestin microorganismos vivos. Una vez ingeridos, los microorganismos pueden establecerse y multiplicarse, produciendo diarrea, dolor abdominal, vmito, nusea, fiebre, falla renal y muerte. (The University Wisconsin madison, 2010)Costos de gas L.PEl costo del gas Butano (L.P) cada mes est en aumento por sus escases y su elevado precio de convertirlo (L.P) Licuado a presin. Los precios corresponden a lo que cobra la empresa Comercializadora Metrogas, y son precios finales sin IVA,derivados de la suma del costo de la molcula, ms la tarifa de transporte, que se ha mantenido constante,por lo que el aumento se debe al incremento en el costo de la molcula, que depende de Petrleos Mexicanos (Pemex). (El financiero, 2014)

Tabla 1 precios del gas LP en diferentes estados abril 2014

Marco tericoPartes del biodigestor:Localizacin de la fosa para alojar el biodigestor es Con el fin de utilizarse como aislante trmico y proteccin para los materiales constituyentes del biodigestor, se escava una fosa sobre el suelo firme y el forma tal que sus paredes de tierra no se derrumben y no queden piedras cortantes ni races salientes como se muestra en la (ilustracin 4).

Ilustracin 4 fosa de un biodigestor tipo taiwansEn reas con topografa quebrada, la fosa para alojar el biodigestor debe ser escavada a travs de la pendiente, para poder lograr que el piso del fondo de la fosa quede sin desnivel y permitir as el llenado y auto vaciado diarios por la gravedad del biodigestor.La fosa debe situarse en inmediaciones de la instalacin destinadas al alojamiento o manejos de animales bovinos, ovinos y caprinos. Tambin cercano a una fuente de agua permanente.*Entrada y salida del agua y las excretas mostrada en la (ilustracin 5). Se colocara dos tubos de P.V.C en la parte de la fosa inclinados hacia adentro con un desvn para que queden inclinados, pero no deben de llegar hasta el fondo nada ms hasta la mitad de la fosa, as ser para que la entrada de plstico este ms resistente.Entrada P.V.CSalida P.V.C

Ilustracin 5 entrada y salida de la materia primaMediante la digestin por bacterias anaerbicas se destruyen microorganismos, huevos parsitos y semillas de malezas contenido en las excretas frescas como el proceso que se muestra en la (ilustracin 6), quedando el fertilizante residual libre de tales grmenes y plantas indeseables como es el proceso en el diagrama. (Botero, 1987)

Ilustracin 6 proceso de digestin*Salida del gas metano como se muestra en la (ilustracin 7), el pastico tendr un orificio en la parte central donde se colocara un tubo de P.V.C. ajustado con sus tuercas y sus empaques para impedir la liberacin de gas, se dirigir a una botella. Que ser su vlvula de escape para imprevistos de grandes presiones y poder impedir el rompimiento del plstico o una explosin. Salida del gas metanoVlvula de presin Entrada de la materia prima

Ilustracin 7 salida del gas metano con vlvula de presinDe acuerdo al gas obtenido su principal uso ser domestico para la cohesin de alimentos de la familia, pero tendr las misma utilizacin si se logra almacenar en los cilindros comnmente utilizados. MetodologaSitio de estudio Lugar donde se realiz el estudio fue en las propiedades del Sr. Santiago Murgua Mrquez perteneciente a la comunidad Emiliano Zapata rio grande Zacatecas ubicado al sureste de la comunidad. Porque l es una persona de las que cuenta con 40 animales Bovinos, 100, Ovinos y 40 Caprinos suficientes para la alimentacin del biodigestor, donde cada animal bovino produce 6 kg de excretas, Bovino 4Kg y caprino 4Kg. Tambin con espacio suficiente para la instalacin del biodigestor y as poder hacer las conexiones con tubera de P.V.C hacia cada corral para as facilitar el traslado de las excretas hacia el biodigestor.Materiales para el biodigestor:1- 28 metros de tubular en polietileno transparente calibre 6 u 8 de 2 metros de ancho (4 metros de circunferencia).2- Tubera de PVC de 1 pulgada de dimetro con longitud suficiente para conectar los 2 corrales de ganado y facilitar el traslado de las excretas al biodigestor.3- 2 tubos de P.V.C. dimetro de 6 a 8 pulgadas por 1m de longitud 4- 1 adaptador de macho en PVC de media pulgada de dimetro.5- 1 adaptador macho en PVC de una pulgada de dimetro.6- 1 adaptador hembra en PVC de una pulgada de dimetro.7- Tee de PVC de una pulgada de dimetro.8- 2 reducciones no roscadas (bujes), en PVC de una media pulgada de dimetro9- 3 codos de 90 grados en tubera gris de PVC de una pulgada de dimetro.10- 1 tapn cementado (liso) en PVC para una pulgada.11- 50 centmetros de tubera gris (de presin) en PVC de media pulgada de dimetro.12- 60 centmetros (o seis niples de 10cm C/U) de tubera gris (de presin) en PVC de una pulgada de dimetro.13- Tubera conductora en PVC de 1 pulgada de dimetro o en remplazo manguera negra de polietileno de 1 pulgadas de dimetro, en longitud suficiente para llenar desde el sitio del biodigestor hasta el sitio de colocacin del quemador el biogs (cocina).14- 1 frasco de limpiador y un frasco de pegamento (soldadura) para PVC.15- 50 centmetros de tubera galvanizada de media pulgada de dimetro, roscada en ambos extremos.16- 1 codo de tubera galvanizada de media pulgada de dimetro17- 1 niple de 10 a 12 cm e tubera galvanizada de media pulgada de dimetro roscado en ambos lados.18- 4 abrazaderas metlicas de cremallera con ajuste desde 1 hasta 1 pulgadas.19- 1 llave de paso en bronce o de baln de media pulgada.20- 2 arandelas, preferiblemente de acrlico, madera, fibra de vidrio, materia sinttico firme o en ltimo caso metlicas, cuyo agujero central permita el ingreso en toda su longitud de la rosca del macho PVC de una pulgada, su dimetro total no sea menos a 10 centmetros y su grosor individual no sea mayor a 4 milmetros.21- 1 lpiz marcador de tinta en color oscuro (marcador indeleble industrial a gasolina) o lpiz vidrio Graf.22- 1 frasco de plstico transparente de 3 a 5 litros.23- 2 empaques en neumtico usado de 20 x 20 centmetros, en forma de ranura, ambos con un agujero central que permita la entrada ajustada de la rosca del macho en PVC de una pulgada.24- 8 correas de neumticos usados, de aproximadamente 5 centmetros de ancho por 2 metros de largo cada una.25- 60 bloques de concreto de 12 pulgadas por 8 y 5 pulgadas.26- 1 bultos de cemento.

La materia prima la obtendremos de dos corrales separados donde se encuentra en uno el ganado bovino en el otro el ganado ovino y caprino en cada uno de los corrales, con los bloques y el cemento se creara una pila en cada uno de los corrales para depositar las excretas y el agua como se muestra en la (ilustracion8), para hacer una mescla liquida donde se pueda conducir por l tuvo de PVC hacia otra pila que se colocara a la entrada del biodigestor para hay asegurarse que la mescla este liquida y entre con facilidad al biodigestor por un tubo de PVC de 1 pulgada.

Ilustracin 8 pilas de recoleccin de la mescla de excretas con aguaDimensiones de la fosa.Las dimensiones de la fosa mostrada en la (ilustracin 9), para este caso especfico, son de 70 centmetros de ancho exterior por 70 centmetros de profundidad y 10 metros de longitud, con las paredes laterales en leve talud del 10% (64 centmetros de ancho en el fondo) para evitar su derrumbamiento y con el piso sin desnivel.

En ambos extremos de la fosa deben excavarse, localizados en el centro de cada pared huecos oblicuos hasta el fondo de la fosa, 1.0 a 1.25 metros de longitud externa (25% mayor que la longitud de los tubos terminales) y en el mismo ancho del dimetro de los tubos disponibles.

Ilustracin 9 dimensiones de la fosa

Preparacin de la bolsa para el biodigestor.

El polietileno de 28 metros en polietileno se extiende sobre un piso seco, firme y sin piedras u objetos que puedan romperlo y se dobla longitudinalmente, a la mitad, para proceder a cortarlo, convirtindolo en dos tubulares de 14 metros de longitud cada uno. (Botero, 1987)

Sobre uno de los tubulares, ya cortado, se seala en toda su extensin uno de sus quiebres, con un lpiz marcador de tinta oscura. Una vez eliminadas las arruga que se forman, se procede a enrollar o doblar a lo ancho esta estructura. (Botero, 1987)

Seguidamente uno de los extremos de la estructura, ya enrollada, es tomado firmemente por una persona que se introduce, sin zapatos, dentro del segundo tubular en polietileno que est extendido sobre el suelo seco, firme y limpio, y a medida que un colaborador, desde el exterior, va desenrollando o desdoblando el primer tubular, la persona se pasa de un extremo al otro por dentro del segundo tubular, dejando as un tubular dentro del otro como se muestra en la (ilustracin 10). Se procede entonces a eliminar las arrugas que se forman durante todo el proceso y constatar que no existe torsin en el tubular interno. (Botero, 1987)

Ilustracin 10 formacin de la bolsa para el biodigestorColocacin de la salida para el biogs.Sobre la parte superior de la bolsa, a cuatro metros de uno cualquiera de los extremos y centrado sobre el quiebre del tubular externo, se coloca uno de los empaques en neumtico de 20 x 20 centmetros y se procede a marcar con el lpiz para luego perforar la bolsa en el sitio demarcado por el agujero central de una pulgada del empaque en neumtico, retirando las dos secciones circulares cortadas, una a cada uno, de los tubulares de polietileno.

Se introduce entonces, de dentro hacia afuera de la bolsa, la rosca del macho en PVC de una pulgada, a la cual se le han insertado previamente y en orden, la arandela en acrlico, madera, fibra de vidrio, pasta dura o metlica y posteriormente el segundo empaque en neumtico de 20x20 centmetros. Este empaque se coloca con el fin de que la arandela interna y sus bordes no entren en contacto directo con la cara interna de la bolsa, puesto que podran cortar u oxidar el polietileno y llegar a romper la bolsa. (Botero, 1987)

Una vez salida la rosca al exterior, a travs del agujero central del empaque externo en neumtico, se le inserta la otra arandela (de igual tamao que la interna) y se procede a enroscar la hembra sobre la rosca del macho en PVC de una pulgada, dndole el mayor ajuste manual posible, sin romper las estructuras en PVC.Con una tela limpia y seca se aplica el limpiador para PVC en la parte interna del acople de la hembra (no roscado) y posteriormente se le adiciona el pegante (soldadura) para PVC, con el fin de fijar una seccin de 10 centmetros de tubera en PVC de una pulgada y sobre sta acoplar y pegar uno de los extremos de un codo en PVC de una pulgada. Del otro extremo del mismo codo se acopla y pega otra seccin de 10 centmetros de tubera en PVC de una pulgada y sobre su extremo libre se acopla mediante introduccin a presin y sostenido con una abrazadera metlica, uno de los extremos de la manguera plstica flexible en vinilo transparente de 1 1/4 pulgadas de dimetro, que haya sido ablandada y dilatada previamente entre agua hirviente Colocacin del macho y la hembra en PVC como salida para el biogs. (Botero, 1987)

Llenado de la bolsa con humo o aire.Manteniendo la estructura extendida sobre el piso limpio y cercano a la fosa, se frunce y dobla cada uno de los extremos de la bolsa, se amarra con una correa en neumtico.

Se toma entonces el extremo libre del tubo de PVC de 1 pulgada y se acopla mediante una de las correas en neumtico, fuerte y extensamente enrollada, a la seccin, de 50 centmetros de tubera galvanizada de media pulgada de dimetro, la cual se introduce dentro de la mufla o escape de un tractor, automvil, motocicleta, motobomba, planta elctrica o cualquier motor de explosin acoplndola y amarrndola al escape igualmente con otra correa en neumtico.

El procedimiento de inflado se realiza con el motor encendido, durante el tiempo que sea necesario, hasta llenar casi completamente la bolsa con el humo de la combustin del motor, que permite por su color y olor fuerte, detectar posibles fugas por roturas de la bolsa y proceder a sellarlas con parches, antes de alojarla dentro de la fosa.Hay que tener precaucin para que el humo y la tubera galvanizada calientes no derritan la manguera o los implementos en PVC de la salida para el biogs, estructuras stas que deben refrigerarse continuamente con agua fra aplicada externamente durante el inflado. (Botero, 1987)

En el caso de no poseer un motor de combustin, la bolsa puede ser levantada por varias personas que al caminar rpido u orientarla en direccin al viento, y al mismo tiempo abrir uno de sus extremos, permitiran su llenado parcial con aire, el cual sera suficiente para lo que se persigue, que no es ms que darle forma a la bolsa y eliminar las arrugas antes de alojarla dentro de la fosa.

Completado el paso anterior, se identifica el extremo de la fosa ms cercano a la colocacin posterior del quemador del fogn (cocina) con el fin de colocar la salida del biogs hacia ese extremo. Se aloja as la bolsa, con el quiebre superior centrado, dentro de la fosa, acomodando provisionalmente los tubos terminales, en los huecos oblicuos que fueron excavados sobre las paredes de los extremos de la fosa.

Colocacin y funcionamiento de la vlvula de seguridad.La vlvula de seguridad est constituida por un frasco en plstico transparente Como se muestra en la (ilustracin 11), de tres, cuatro o cinco litros de capacidad segn el que se obtuvo, sobre cuya boca destapada se coloca la tee en PVC de una pulgada. En el extremo de la tee dirigido hacia adentro del frasco se introduce, sin pegarla, una reduccin en PVC de una a media pulgada, que a su vez acopla pegada una seccin de aproximadamente 25 centmetros de tubera en PVC de media pulgada, cuyo extremo inferior debe penetrar entre tres a mximo cinco centmetros dentro del agua contenida en el frasco. El nivel del agua se mantiene hasta la mitad del frasco, an bajo la lluvia, mediante huecos alineados en redondo y a la mitad de la altura de las paredes del frasco.

Ante un llenado excesivo de la bolsa con biogs, ste ingresa a travs de la tee, vence la tensin de la delgada lmina de agua y se expulsa a manera de burbujas, y posteriormente sale como gas por una ventana previamente abierta o por la boca, en la parte alta del frasco. Esta ventana es utilizada para el llenado de la vlvula con agua, cuando baja su nivel. Se impide as el rompimiento de la bolsa por el biogs producido en exceso o por un bajo consumo ocasional y se permite el almacenamiento permanente de todo el biogs producido, hasta alcanzar la capacidad del depsito (25% del volumen total del biodigestor) Los dos extremos superiores de la tee son los de entrada y salida respectivamente del biogs proveniente del biodigestor hacia la vlvula de seguridad y de esta asa el quemador.Ilustracin 11 funcionamiento de la vlvula

En el extremo superior de la tee que sale hacia el quemador, se acopla y pega una seccin de 10 centmetros de tubera en PVC de una pulgada, luego un codo y finalmente el ltimo niple de 10 centmetros en PVC de una pulgada. Su extremo libre se cierra temporalmente (30 das, hasta que se inicie la produccin continua de biogs) con un tapn en PVC para una pulgada y posteriormente al retirar el tapn se acopla y pega la tubera "conduit" en PVC de una pulgada o se acopla y fija mediante una abrazadera metlica la manguera negra en polietileno de 1 1/4 pulgadas que llevar el biogs hacia el quemador.

A un lado de la fosa se clava un estacn o poste que sobresale aproximadamente 1.5 metros del nivel del suelo. Este estacn se utiliza para amarrar fijamente, a su extremo superior y con ayuda de una de las correas en neumtico, la vlvula de seguridad. Hay que tratar de que el frasco y la te se mantengan inmviles para evitar que el biogs pueda escaparse si la tubera queda por fuera de la lmina de agua, o por el contrario ante una introduccin excesiva (mayor de 5 centmetros) de la tubera dentro de la lmina de agua, impida la salida del biogs en un momento de sobrellenado, y permita el rompimiento por estallido de la bolsa.Llenado de la bolsa con la mezcla de agua y excretas.El llenado inicial de la bolsa con el agua y excretas del lavado de los pisos de los alojamientos del ganado bovino, ovino y caprino (sin detergentes, ni desinfectantes), actuando el biodigestor como pozo sptico, pero capturando el biogs para utilizarlo como combustible mostrado en la (ilustracin 12).

A la bolsa ya alojada en la fosa y estando sin arrugas o torsiones, con el quiebre superior centrado (orientndose por la lnea hecha inicialmente con el lpiz marcador), con la vlvula de seguridad ya conectada y sellado el extremo de la te en la salida de la vlvula de seguridad hacia el quemador mediante el tapn en PVC, se procede a introducirle, por uno o ambos extremos, una o varias mangueras conectadas al agua, cuidando de depositar el agua dentro del tubular interno y de amarrar nuevamente el o los extremos de la bolsa para no dejar escapar el humo o el aire. Este saldr lentamente por la vlvula de seguridad, a medida que el nivel del agua introducida, por la o las mangueras, desplaza el humo o el aire utilizados en el llenado inicial de la bolsa. La vlvula de seguridad, en este caso tambin, acta para evitar el rompimiento por estallido de la bolsa.

La bolsa se llena con agua hasta el 75% de su capacidad total y, a este nivel quedan hechos los sellos que posibilitan los tubos terminales al actuar a manera de codos sobre ambos extremos de la bolsa.

Con el fin de lograr el sello a este nivel de la fase liquida (75%) y, al mismo tiempo permitir que la capacidad de la campana para el almacenamiento del biogs sea del 25% del volumen total del biodigestor, es indispensable que la excavacin de las paredes de cada extremo de la fosa se haga un 25% ms larga extremadamente y en el mismo ancho de los tubos utilizando en cada extremo de la bolsa.

Ilustracin 12 proceso de llenado para el biodigestor

Una vez que el agua introducida alcanza el borde superior de los tubos terminales, se procede a quitar el amarre en neumtico colocado previamente en cada extremo, replegando la extensin de bolsa sobrante (50 centmetros) hacia afuera y alrededor del borde superior de tubo terminal, fijndola circularmente con la misma correa en neumtico utilizada previamente en el amarre de cada extremo de la bolsa. Acomodando, ahora si en forma definitiva y fija, los tubos terminales, en los huecos oblicuos que fueron excavados sobre las paredes de los extremos de la fosa.

Para favorecer la salida por gravedad del efluente, a partir del borde superior del tubo terminal del extremo escogido como salida, se excava una zanja en declive y dirigida hacia una fosa de recoleccin o directamente hacia el sitio donde se quiera llevar y utilizar el efluente.

Produccin de excretas en diversas especies de animales

Especie de animal Estircol producido en kg

Bovino de la raza de carne o de doble propsito6kg

Bovino de la raza lechera 8kg

Equino mular o asnal 7kg

Oveja o cabra 4kg

Cerdo 4kg

Tabla 2 Produccin de excretas en diversas especies de animales Composicin del biogs.El biogs lo constituye una mezcla de gases y su composicin depende del tipo de residuo orgnico utilizado para su produccin y de las condiciones en que se procesa como se muestra en la (tabla 2).

La mezcla debe purificarse, si va a ser utilizada como combustible en motores de explosin. Se eliminan: el gas carbnico haciendo burbujear el biogs a travs de agua, el cido sulfhdrico hacindolo burbujear a travs de una solucin de soda custica en agua que contiene sulfato de cobre disuelto o pasndolo por una trampa de limadura de hierro (esponjilla de alambre), o con la introduccin de pequeas cantidades de aire (3% a 5% del volumen del depsito para el biogs) reduciendo as hasta en un 95% el cido sulfhdrico producido. La humedad se elimina circulando el biogs entre cloruro de calcio o slica gel.

Tabla 3 Composicin qumica del biogsCapacidad total del biodigestor.Debe quedar claro que, aunque los plsticos de polietileno, tiene una longitud de 14 metros, cada extremo de la estructura que se introduce en cada tubo terminal, que mide aproximadamente un metro en total, implica, adicionado a los 50 centmetro de repliegue y a la perdida en los dobleces, el gasto de dos metros de cada extremo de la estructura tubular, por lo cual, el largo de la fosa deber ser cuatro metros menor a la del plstico que en este caso es de 10 metros la fosa.El ancho exterior y la profundidad de la fosa (70 centmetros en este caso) debern corresponder ambos al 90% del dimetro de la bolsa, sea esta del dimetro que se desee (80% centmetros en esta bolsa), con el fin de que se mantenga, con ayuda de las paredes de la fosa, su forma cilndrica y se hagan fcilmente los codos, que permiten crear el deposito superior aislado o campana para el almacenamiento del biogs. Valores del pH en fase liquida. Aunque el rango de pH ptimo, para alcanzar la mayor eficiencia en la fermentacin anaerbica de la materia orgnica, puede variar, el proceso de digestin bacteriana produce biogs a valores de pH entre 6.7 y 7.5, un medio prcticamente neutro

El pH se mantiene en ese rango, solo si, el biodigestor est operando correctamente. Si el pH se torna muy cido, la accin de las bacterias metano gnico se inhibe, aumentando la proporcin de gas carbnico en el biogs. Las causas por las cuales se puede acidificar la fase lquida contenida dentro del biodigestor son:

-Un cambio excesivo de la carga.-El permanecer por largo tiempo sin recibir carga.-La presencia de productos txicos en la carga.-Un cambio amplio y repentino de la temperatura interna.En algunos casos la alta acidez puede corregirse adicionndole agua con cal a la fase lquida.

Relacin Carbn Nitrgeno en las excretas.Los carbohidratos y la protena son los nutrientes indispensables para el crecimiento, desarrollo y actividad de las bacterias anaerbicas. El carbono contenido en el estircol, es el elemento que las bacterias convierten en metano (CH4). El nitrgeno es utilizado para la multiplicacin bacteriana y como catalizador en el proceso de produccin de biogs. Si su nivel es alto el proceso se retarda por el exceso de amonaco y la alcalinizacin de la fase lquida, y puede llegar a detenerse.

El contenido de carbono es el estircol bovino es excesivo, como lo es tambin el contenido de nitrgeno en el estircol del ovino y caprino. De all, la posibilidad y ventaja de alimentar al biodigestor con las excretas mezcladas de varias especies animales, lo que permite balancear su contenido de nutrientes e incrementar as, la eficiencia del proceso de produccin de biogs.

Rangos de temperatura para la operacin del biodigestor.

La taza de fermentacin anaerbica de los slidos orgnicos y su conversin parcial en biogs, estn directamente relacionadas con la temperatura interna de operacin. Aunque el proceso se lleva a cabo en un amplio rango de temperaturas, desde 15 C hasta 60 C, la mayor eficiencia de conversin se obtiene en los rangos de temperatura mesoflico (30 C a 40 C) y termoflico (55 C a 60 C).

La mayora de las bacterias metano gnicas dirige la materia orgnica ms eficientemente el rango mesofilico, que puede ser alcanzado por fases liquida, no solamente por efecto de la temperatura ambientas, sino tambin por que la temperatura interna se incrementa debido a la generacin de calor ocurrida durante la fermentacin de la materia orgnica (proceso exotrmico).

Proporcin de excretas y agua.Si se requiere la produccin diaria de biogs, con esta misma frecuencia debe alimentarse al biodigestor.

Las excretas slidas (estircol) contienen, en promedio, 15% de materia seca y stas deben ingresar al biodigestor como una suspensin en agua con aproximadamente 3% de materia seca, esto implica una mezcla de cuatro partes del agua de lavado por una parte de estircol fresco.

Tiempo de retencin y cantidad dira de excretas.

El tiempo de retencin, suficiente para la digestin anaerbica ms eficiente de la materia orgnica componente de las excretas, es de 50 das; por lo que la cantidad diaria de excretas para alimentar al biodigestor se calcula dividiendo el volumen de su fase liquida (75% de su capacidad total) entre los 50 das de retencin para este caso, 3.650 litros/50 das = aproximadamente 75 litro/da, de los cuales, 15 kilos debern ser de estircol fresco y los 60 litros restantes sern del agua. Esto equivale a uno y medio baldes o cubetas con estierco fresco mezclados con seis baldes con agua.

ResultadosClculos del dimetro de la estructura tubular.

El plstico de polietileno cuenta con una Circunferencia de 2.5 metros con un Dimetro de 79.5 y un radio de 39.75. Obtenido los datos necesarios utilizamos una frmula para calcular el volumen del cilindro completo obtenido el volumen en metros cbicos los convertimos a litros porque sabemos que 1 metro cbico es igual a 1000 litros por lo tanto los litros obtenidos de toda la bolsa fueron 4850 por lo que se utilizara el 75% de la bolsa para las excretas liquidas que equivale a 3650 litros y el otro 25% que son 1200 litros sern para la campana y la obtencin de biogs. La obtencin de bio abono ser el 90% de un 100% que se introdujo principalmente por lo que tiene una reduccin por el proceso de la reaccin anaerbica.

Conclusiones La utilizacin de excretas ovinas y caprinas se tarda ms el proceso de obtencin de biogs si con excretas de ganado bovino la obtencin de bigas es un proceso de 30 das la de ganado ovino y caprino dura alrededor de 50 das el proceso anaerbico para la obtencin de biogs por lo que es un proceso muy largo y con menos eficiencia.

La mescla de excretas Bovinas, Ovinas y Caprinas no es eficiente para la produccin de biogs, la mejor mescla de excretas es la de bovino con cerdo por la unin de las bacterias caracterizadas.

La elaboracin de este prototipo fue muy interesante porque se aprendi a como elevador un biodigestor de bajo costo y de muy alta eficiencia que favorezca a todas las personas que cuenten con animales para la produccin de excretas principalmente a las personas de rancho.

Con este biodigestor podremos eliminar muchas enfermedades causadas por el humo producido de la quema de lea y las bacterias producidas por las excretas de los animales.

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Anexos

Radio= Circunferencia=2.5 metros=39.3 centmetros2 x 2 x 3.14

Volumen del cilindro = x Radio^2 x Longitud

Fase liquida (75%)=3650 litros

Depsito para el biogs (25%)= 1200 l