Biometanizacion

EJERCICIO BIOGÁS: DIMENSIONAMIENTO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS CON PURINES DE GANADO PORCINO

JORGE ENRIQUE VALENZUELA RODRIGUEZ

UNIVERSIDAD EUROPEA

MÁSTER UNIVERSITARIO EN ENERGÍAS RENOVABLES

COLOMBIA

2018

EJERCICIO BIOGÁS: DIMENSIONAMIENTO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS CON PURINES DE GANADO PORCINO

JORGE ENRIQUE VALENZUELA RODRIGUEZ

Trabajo presentado para la Asignatura:

BIOMASA Y BIOCOMBUSTIBLES

Docente

ALVARO NARANJO VILLALONGA

UNIVERSIDAD EUROPEA

MÁSTER UNIVERSITARIO EN ENERGÍAS RENOVABLES

COLOMBIA

07/11/2018

CONTENIDO

Pág.

1.        OBJETIVOS        xi

1.1.        Objetivo General        xi

1.2.        Objetivos Específicos        xi

2.        EJERCICIO BIOGÁS: DIMENSIONAMIENTO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE BIOGÁS CON PURINES DE GANADO PORCINO        7

2.1.        Contenido de agua (Kg/t), sólidos totales (Kg/t) y sólidos volátiles (Kg/t) de una tonelada de purín. Indique también los contenidos en tanto por ciento. Adicionalmente indicar el contenido en sólidos inorgánicos (Kg/t).        7

2.2.        Producción de purines diaria de la instalación (en t/día y m3 /día) y anual considerando 365 días/año de funcionamiento (en t/día y m3 /día) La densidad media del purín es de 1,025 t/m3.        8

2.3.        Producción total de la instalación anual de sólidos totales (t/año), sólidos volátiles (t/año) y agua (t/año).        8

2.4.        Tiempo de residencia (días) desde la puesta en marcha del biorreactor hasta que inicia la producción de biogás. (Información en el gráfico). ¿Por qué demora en iniciarse la producción?        8

2.5.        Tiempo de residencia (días) en el que se alcanza la producción máxima de biogás. (Información en el gráfico). Aunque sea una aproximación el Tr debe indicarse con dos posiciones decimales y emplear este valor siempre con esa aproximación.        9

2.6.        Producción de biogás máxima (m3 biogás/t de residuo), (información en el gráfico).        9

2.7.        Reducción de sólidos volátiles (% de reducción SV) alcanzada con la máxima producción.        9

2.8.        La riqueza media del biogás en metano es del 55%. ¿Cuál es la producción de metano puro por tonelada de residuo (m3 metano/t residuo)?        9

2.9.        Analizada la anterior información vamos a proceder a dimensionar el biodigestor continuo, así como a estimar la producción.        9

2.10.        Tiempo de residencia para el que diseñamos el biodigestor (días, dos posiciones decimales, a deducir del gráfico).        10

2.11.        Volumen diario a introducir en el biodigestor de purín (m3 /día).        10

2.12.        Volumen bruto del biodigestor (m3). Se obtiene despejando de la fórmula del Tiempo de Residencia.        10

2.13.        Es necesario prever un espacio libre en la parte superior del biodigestor, como medida de seguridad, del 20% del volumen del total del equipo. Recalcular el volumen teniendo en consideración este aspecto. Considerando que el tanque es cilíndrico y tiene una altura de 10 m calcule el radio del mismo (V= π x r2 x h).        10

2.14.        Indique como se procedería a la inoculación de los microorganismos que forman el ecosistema metanogénico (hidrolíticos, acidogénicos, acetogénicos y metanogénicos) al purín para poder realizar la biodigestión.        10

2.15.        Biogás generado por el equipo diariamente (m3/día) finalizada la puesta en marcha (es decir a producción nominal). Metano generado diariamente (m3 /día).        10

2.16.        Considerando que la densidad energética del metano es de 9,3 kwh/Nm3 y la de la gasolina 8,5 Kwh/litro, indicar cuantos litros de gasolina en términos equivalentes de energía producirá el sistema.        10

2.17.        Volumen de purín digerido (o digestato) extraído diariamente del biodigestor (m3).        11

2.18.        Contenido en el digerido de sólidos volátiles (Kg/t), sólidos totales (Kg/t) y sólidos inorgánicos (Kg/t). (Cálculo a partir del % de reducción de sólidos volátiles).        11

2.19.        Proponga y justifique la elección del sistema de agitación del biodigestor.        11

2.20.        Un análisis del purín determina que el ratio de carbono nitrógeno es 9/1. Existe la posibilidad de mezclarlo, previamente a la introducción en el biodigestor, con otros residuos de industrias cercanas: pulpa de papel residual de una planta de producción de celulosa (con un ratio de 250/1) o lodos de una planta de procesamiento de pescado (con un ratio 5/1). Justifique con cuál de los dos residuos propondría realizar mezclas para aumentar la producción y en qué proporción se realizaría (suponiendo que el residuo seleccionado tiene la misma concentración de sólidos volátiles que el purín).        11