IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Estiércol disponible y carga diaria al digestor

Cuadro. Datos generales para determinar la carga diaria

Tipos de cerdos Cantidad Peso(kg)Prod. Estiércol animal/día (%)

Estiércol/día (kg/día)

Cerdas 15 100 0.04 60Cerdos en desarrollo 35 50 0.0313 54.78Cerdos engorde 40 100 0.0626 250.4

TOTAL 90 250 0.1339 365.18

Estiércol ( kgdía )= peso animal∗Kgestiérc fresco producido por cada100kg peso animal100

Estiércol producido por un cerdo de 65kg

Estiércol ( kgdía )=65∗4100=2.6

Estiércol producido por el total de cerdos existentes en la granja

Estiércol ( kgdía )=2.6∗90=365.175Cálculo del volumen del biodigestor

Cuadro. Variación del tiempo de retención frente a la temperatura

TEMPERATURA (°C)TR (días) sin mejora

de fertilizanteTR (días) con mejora de

fertilizantes

10 70 8715 51 6320 32 4025 27 3430 20 25

Proporción de Estiércol y agua

Proporción 1:4

¿ . agua=365.173 X 4=1460.7

Estiércol por día=365.18kg

Carga ( Ldia)=¿ . agua+Estiercol por dia

Carga ( Ldia)=1460.7+365.18=1825.88

Volumen total del biodigestor

V T (m3 )=V G (m3 )+V L (m3)

El volumen gaseoso

V G (m3 )=0.25V T (m3)

Volumen líquido

V L (m3 )=0.75V T (m3)

El volumen líquido y gaseoso se relacionan mediante:

V G (m3 )=V L

3(m3)

Se calcula entonces el volumen líquido del digestor como el producto de la carga por el tiempo de retención:

V L (L )=Carga( Ldia)∗T r (días )=1825.88∗34=62019.75 L

Con el volumen líquido del digestor se obtiene el volumen que ocupará el biogás:

V G (L )=V L

3(L )=62079.75

3=20693.25 L

Por lo que el volumen total del digestor será la suma del volumen gaseoso y líquido:

V T (L )=V G (L )+V L (L )=62019.75+20693.25=82773 L=82.77m3

Cálculo de las dimensiones del digestor

Selección del ancho de rollo de manga de polietileno

Cuadro. Diámetros del digestor, según el ancho de rollo empleado

Ancho de rollo(m)

Perímetro Circunferencia

(m)Radio (m)

Diámetro (m)

1 2 0.32 0.641.25 2.5 0.4 0.8

1.5 3 0.48 0.961.75 3.5 0.56 1.12

2 4 0.64 1.282.25 4.5 0.72 1.44

2.5 5 0.8 1.62.75 5.5 0.88 1.76

3 6 0.96 1.923.25 6.5 1.04 2.08

3.5 7 1.12 2.243.75 7.5 1.2 2.4

4 8 1.28 2.56

Sección eficaz

V t (m3 )=S (m2)∗L (m )=π∗D2 (m)4

∗L(m)

Longitud del digestor

L (m )=V t(m

3)S (m2)

Cuadro. Sección eficaz y longitud del digestor, según el ancho de rollo empleado

Ancho de rollo(m)

Perímetro Circunferencia

(m)Radio (m)

Diámetro (m)

Sección Eficaz(pi*r2)(m2)

Longitud(m)

1 2 0.32 0.64 0.32 257.301.25 2.5 0.4 0.8 0.50 164.67

1.5 3 0.48 0.96 0.72 114.361.75 3.5 0.56 1.12 0.99 84.02

2 4 0.64 1.28 1.29 64.322.25 4.5 0.72 1.44 1.63 50.82

2.5 5 0.8 1.6 2.01 41.17

2.75 5.5 0.88 1.76 2.43 34.023 6 0.96 1.92 2.90 28.59

3.25 6.5 1.04 2.08 3.40 24.363.5 7 1.12 2.24 3.94 21.00

3.75 7.5 1.2 2.4 4.52 18.304 8 1.28 2.56 5.15 16.08

Cálculo del tamaño de la zanja del digestor

Cuadro. Dimensiones de la zanja, según el ancho de rollo empleado

Ancho de rollo(m)

Longitud(m)

Profundidad(m)

Ancho Superior(m

)

Ancho inferior(m

)1 257.30 0.6 0.5 0.3

1.25 164.67 0.7 0.6 0.41.5 114.36 0.8 0.7 0.5

1.75 84.02 0.9 0.8 0.62 64.32 1 0.9 0.7

2.25 50.82 1.1 1 0.82.5 41.17 1.2 1.1 0.9

2.75 34.02 1.3 1.2 13 28.59 1.4 1.3 1.1

3.25 24.36 1.5 1.4 1.23.5 21.00 1.6 1.5 1.3

3.75 18.30 1.7 1.6 1.44 16.08 1.8 1.7 1.5

Estimación del biogás diario producido

ST: Sólidos totales (Kg/m3)

De forma general, el estiércol fresco tiene entorno a un 17% de sólidos totales. El rango puede variar de 13 a 20 %. Los sólidos totales representan el peso del estiércol una vez seco y por tanto es la carga real de materia sólida que se estará introduciendo en el biodigestor. Para calcular los sólidos totales que introducimos diariamente en un biodigestor, basta con multiplicar la carga de estiércol por 0.17 y se mide en kilogramos.

Si se desea estimar la proporción de sólidos totales contenidos en la carga diaria (estiércol más agua) del biodigestor se deberá considerar la mezcla realizada con agua. De esta manera:

Material Sólidos Totales (%)Estiércol fresco 17

Mezcla 1:4 3.4Mezcla 1:3 4.25

SV: Sólidos volátiles (Kg/m3 día)

Los sólidos volátiles representan la parte de los sólidos totales del estiércol que están sujetos a pasar a fase gaseosa. Su valor corresponde aproximadamente -y de forma general- al 77% del sólido total introducido por día.

PB: Producción de biogás (m3/KgSV m3 día)

La producción de biogás diaria depende de la cantidad de sólidos volátiles que haya en la carga de estiércol.

Por ello, para conocer la producción de biogás es necesario conocer previamente la cantidad de estiércol que se va a introducir diariamente al biodigestor, se debe determinar la cantidad de sólidos totales que hay en el estiércol (multiplicando Kg de estiércol por 0.17), y a partir de ese resultado, se estima los sólidos volátiles (multiplicando los sólidos totales por 0.77). Conocidos los sólidos volátiles, dependiendo del tipo de estiércol que se esté empleando, la producción de biogás será mayor o menor.

Ganado Factor de producción Factor generalCerdo 0.25-0.50 0.39Bovino 0.25-0.30 0.27

ST=carga diaria∗0.17V L

ST=365.18 kg∗0.1762.08m3

=1kg/m3

SV=0.77∗ST

SV=0.77∗1kgm3

=0.77 kgm3

/día

PB=0.39∗SV

PB=0.39∗0.77=0.3mbiogás

3

mVL3 /día

Para el biodigestor con VL de 62.08m3 significa que cada día se va a producir 18.624 m3.

Cuadro. Resumen de los datos de diseño del biodigestor

DIGESTOR DISEÑADO SEGÚN LA CANTIDAD DE ESTIÉRCOL DISPONIBLE

Carga Diaria 365.18 kgTemperatura de trabajo 24.5 °CTiempo de retención(con mejora de fertilizantes) 34 díasProducción diaria de Biogás 18.624 m3Producción diaria de biol 1825.9 LVolumen líquido 62.08 m3Volumen gaseoso 20.69 m3Volumen Total 82.77 m3Ancho de rollo 3.75 mLongitud del digestor y de la zanja 18.30 mRelación L/D 7.62Ancho inferior de la zanja 1.4 mAncho superior de la zanja 1.6 mProfundidad de la zanja 1.7 mVolumen del reservorio de gas 18 m3

Cuadro. Equivalencia de 1 m3 de biogás respecto a distintas fuentes energéticas

1 m3 (1000L) de Biogás equivale a: 18 m3

Madera 1,3 kg 23.4 kgAlcohol 1,1 L 19.8 LGasolina 0,75 L 13.5 LGasoil 0,65 L 11.7 LGas Natural 0,76 m3 13.68 m3Carbón 0.7 kg 12.6 kgElectricidad 2.2 kW/h 39.6 kW/h

Focos de 100 watss

12 focos en los criaderos de pollos de 100 watts

5 focos de 250 watts

Potencia del f oco (kW )∗tiempoque está prendido (horas )=Energía consumida ( kWhora

)

Energía consumida ( kWhora )=0.1kW∗12h=1.2kwh

foco de100W

Energía consumida por 12 focos de100W ( kWhora )=1.2kwh ∗12=14.4kw /h

Energíaconsumida ( kWhora )=0.2kW∗8h=1.6kwh

focode 200W

Energíaconsumida por 5 focos de 200W ( kWhora )=1.6 kwh ∗5=8kw /h

Motor parabombeo de agua=1.1kw∗1h=1.1kW /h

Computadora=0.3kw∗3h=1.2kW /h

Total de Energía consumida=14.4+8+1.1+1.2=23.7kW /h