Calefacción Alternativa - Biogás

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Calefacción Alternativa - Biogás
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Vídeo: Calefacción Alternativa - Biogás

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Vídeo: Biodigestor de excretas para producir biogas como alternativa de calefacción. 2024, Marzo
Anonim
  • Calefacción de biogás - historia
  • Biogás: que es
  • ¿Qué factores determinan el rendimiento de biogás con mayor contenido de metano?
  • Plantas de biogás
  • Planta de biogás de bricolaje

    • Forma de biorreactor
    • Ubicación del biorreactor
    • Equipo de biorreactor
    • Aislamiento térmico del biorreactor
    • Carga y descarga de sustrato orgánico
    • Cómo recolectar biogás
    • Filtro de gas
    • Válvulas de cierre y válvulas
    • Agitación mecánica
    • Calentamiento del sustrato orgánico en el biorreactor
    • Tanques de gas para recolección de biogás
  • Videos relacionados
Calefacción alternativa - biogás
Calefacción alternativa - biogás

Entre los componentes importantes de nuestra vida, los portadores de energía son de gran importancia, cuyos precios aumentan casi todos los meses. Cada temporada de invierno hace mella en los presupuestos familiares, obligándolos a asumir los costos de calefacción, lo que significa combustible para calentar calderas y estufas. Pero qué hacer, porque la electricidad, el gas, el carbón o la leña cuestan dinero, y cuanto más distantes estén nuestros hogares de las principales líneas de energía, más cara será su calefacción. Mientras tanto, la calefacción alternativa, independientemente de los proveedores y las tarifas, se puede construir con biogás, cuya producción no requiere exploración geológica, perforación de pozos o costosos equipos de bombeo.

El biogás se puede obtener prácticamente en casa, con un costo mínimo que se recupera rápidamente; encontrará mucha información sobre este tema en nuestro artículo.

Calefacción de biogás - historia

El interés por el gas combustible formado en los pantanos durante la estación cálida del año surgió incluso entre nuestros antepasados lejanos: las culturas avanzadas de India, China, Persia y Asiria experimentaron con biogás hace más de 3 milenios. En la misma antigüedad en la Europa tribal, los suabos alamanes notaron que el gas emitido en los pantanos arde perfectamente: lo usaban para calentar sus chozas, suministrándoles gas a través de tuberías de cuero y quemándolos en los hogares. Los suevos consideraban que el biogás era el "aliento de dragones" que, en su opinión, vivían en pantanos.

Siglos y milenios después, el biogás experimentó su segundo descubrimiento: en los siglos XVII y XVIII, dos científicos europeos le prestaron atención a la vez. El célebre químico de su época, Jan Baptista van Helmont, estableció que durante la descomposición de cualquier biomasa se forma un gas combustible, y el célebre físico y químico Alessandro Volta estableció una relación directa entre la cantidad de biomasa en la que se producen los procesos de descomposición y la cantidad de biogás liberado. En 1804, el químico inglés John Dalton descubrió la fórmula del metano y cuatro años más tarde el inglés Humphrey Davy la descubrió en un gas de un pantano.

Jan Baptista van Helmont y Alessandro Volta
Jan Baptista van Helmont y Alessandro Volta

Izquierda: Jan Baptista van Helmont. Derecha: Alessandro Volta

El interés en la aplicación práctica del biogás surgió con el desarrollo del alumbrado público de gas: a fines del siglo XIX, las calles de un área de la ciudad inglesa de Exeter se iluminaron con gas obtenido de una alcantarilla.

Fórmula de metano
Fórmula de metano

Fórmula de metano

En el siglo XX, la necesidad de recursos energéticos provocada por la Segunda Guerra Mundial obligó a los europeos a buscar fuentes de energía alternativas. Las plantas de biogás, en las que se producía gas a partir del estiércol, se extendieron por Alemania y Francia, en parte en Europa del Este. Sin embargo, después de la victoria de los países de la coalición anti-Hitler, se olvidaron del biogás: la electricidad, el gas natural y los productos del petróleo cubrieron completamente las necesidades de las industrias y la población.

En la URSS, la tecnología de producción de biogás se consideró principalmente desde un punto de vista académico y no se consideró de ninguna manera en demanda.

Hoy en día, la actitud hacia las fuentes de energía alternativas ha cambiado drásticamente: se han vuelto interesantes, ya que el costo de las fuentes de energía convencionales aumenta de año en año. En esencia, el biogás es una forma real de alejarse de las tarifas y los costos de las fuentes de energía clásicas, de obtener su propia fuente de combustible, para cualquier propósito y en cantidad suficiente.

Calefacción alternativa - biogás
Calefacción alternativa - biogás

El mayor número de plantas de biogás se han creado y están en funcionamiento en China: 40 millones de unidades de mediana y pequeña capacidad, el volumen de metano producido es de unos 27 mil millones de m 3 por año.

Biogás: que es

Es una mezcla de gases, compuesta principalmente por metano (contenido del 50 al 85%), dióxido de carbono (contenido del 15 al 50%) y otros gases en un porcentaje mucho menor. El biogás es producido por un equipo de tres tipos de bacterias que se alimentan de biomasa: bacterias de hidrólisis que producen alimento para las bacterias formadoras de ácido, que a su vez suministran alimento a las bacterias formadoras de metano que forman el biogás.

Composición química del biogás
Composición química del biogás

Composición química del biogás

La fermentación de la materia orgánica original (por ejemplo, estiércol), cuyo producto será biogás, tiene lugar sin acceso a la atmósfera externa y se denomina anaeróbica. Otro producto de tal fermentación, llamado humus de compost, es bien conocido por los aldeanos que lo usan para fertilizar campos y huertos, pero el biogás y la energía térmica producida en los montones de compost generalmente no se usan, ¡y en vano!

¿Qué factores determinan el rendimiento de biogás con mayor contenido de metano?

En primer lugar, por la temperatura. La actividad de las bacterias que fermentan materia orgánica es cuanto mayor es la temperatura de su entorno; a temperaturas bajo cero, la fermentación se ralentiza o se detiene por completo. Por esta razón, la producción de biogás es más común en los países de África y Asia ubicados en los subtrópicos y trópicos. En el clima ruso, obtener biogás y cambiarlo por completo como combustible alternativo requerirá aislamiento térmico del biorreactor y la introducción de agua caliente en la masa de materia orgánica cuando la temperatura de la atmósfera externa descienda por debajo de cero.

La materia orgánica introducida en el biorreactor debe ser biodegradable; se requiere introducir una cantidad significativa de agua en él, hasta el 90% de la masa orgánica. Un punto importante será la neutralidad del medio orgánico, la ausencia en su composición de componentes que impidan el desarrollo de bacterias, como limpiadores y detergentes, algún antibiótico. El biogás se puede obtener de casi cualquier residuo de origen doméstico y vegetal, aguas residuales, estiércol, etc.

Calefacción alternativa - biogás
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El proceso de fermentación anaeróbica de compuestos orgánicos funciona mejor cuando el valor de pH está en el rango de 6,8 a 8,0; la acidez alta ralentizará la formación de biogás, ya que las bacterias estarán ocupadas consumiendo ácidos y produciendo dióxido de carbono, que neutraliza la acidez.

La proporción de nitrógeno y carbono en el biorreactor debe calcularse entre 1 y 30; en este caso, las bacterias recibirán la cantidad de dióxido de carbono que necesitan y el contenido de metano en el biogás será el más alto.

El mejor rendimiento de biogás con un contenido de metano suficientemente alto se logra si la temperatura en la materia orgánica fermentada está en el rango de 32 a 35 ° C; a valores más bajos y más altos, el contenido de dióxido de carbono aumenta en el biogás y su calidad disminuye. Las bacterias productoras de metano se dividen en tres grupos: psicrófilas, eficaces a temperaturas de +5 a +20 ° C; mesofílico, su régimen de temperatura es de +30 a +42 ° С; termofílico, operando en el modo de +54 a +56 ° С. Para el consumidor de biogás, las bacterias mesófilas y termófilas son de gran interés, fermentando materia orgánica con mayor rendimiento de gas.

Calefacción alternativa - biogás
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La fermentación mesófila es menos sensible a los cambios de temperatura en un par de grados del rango de temperatura óptimo, requiere menos energía para calentar el material orgánico en el biorreactor. Sus desventajas, en comparación con la fermentación termofílica, son un menor rendimiento de gas, un período más largo de procesamiento completo del sustrato orgánico (aproximadamente 25 días), el material orgánico descompuesto como resultado puede contener flora dañina, ya que la baja temperatura en el biorreactor no proporciona un 100% de esterilidad.

Elevar y mantener la temperatura en el reactor a un nivel aceptable para las bacterias termófilas proporcionará el mayor rendimiento de biogás, la fermentación completa de la materia orgánica se llevará a cabo en 12 días y los productos de descomposición del sustrato orgánico serán completamente estériles. Características negativas: ir más allá del rango de temperatura aceptable para las bacterias termófilas en 2 grados reducirá el rendimiento de gas; alta demanda de calefacción, como resultado, costos de energía significativos.

Calefacción alternativa - biogás
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El contenido del biorreactor debe agitarse a intervalos de 2 veces al día, de lo contrario se forma una costra en su superficie, creando una barrera para el biogás. Además de eliminarlo, la agitación permite igualar la temperatura y el nivel de acidez dentro de la masa orgánica.

En biorreactores de ciclo continuo, el mayor rendimiento de biogás se da con la descarga simultánea de materia orgánica fermentada y la carga de materia orgánica nueva en una cantidad igual al volumen descargado. En los biorreactores pequeños, que se suelen utilizar en las casas de veraneo, es necesario extraer y agregar materia orgánica todos los días en un volumen equivalente aproximadamente al 5% del volumen interno de la cámara de fermentación.

Calefacción alternativa - biogás
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El rendimiento de biogás depende directamente del tipo de sustrato orgánico puesto en el biorreactor (a continuación se muestran los datos promedio por kg de peso de sustrato seco):

  • el estiércol de caballo proporciona 0,27 m 3 de biogás, el contenido de metano es del 57%;
  • el estiércol de ganado (ganado) proporciona 0,3 m 3 de biogás, el contenido de metano es del 65%;
  • el estiércol de ganado fresco proporciona 0,05 m 3 de biogás con 68% de contenido de metano;
  • excrementos de pollo: 0,5 m 3, el contenido de metano será del 60%;
  • estiércol de cerdo - 0,57 m 3, la proporción de metano será del 70%;
  • estiércol de oveja: 0,6 m 3 con un contenido de metano del 70%;
  • paja de trigo - 0,27 m 3, con 58% de contenido de metano;
  • paja de maíz - 0,45 m 3, contenido de metano 58%;
  • hierba - 0,55 m 3, con un 70% de contenido de metano;
  • follaje leñoso - 0,27 m 3, la proporción de metano es del 58%;
  • grasa - 1,3 m 3, contenido de metano 88%.

Plantas de biogás

Estos dispositivos constan de los siguientes elementos principales: un reactor, un búnker para cargar materia orgánica, una salida de biogás, un búnker para descargar materia orgánica fermentada.

Por tipo de diseño, las plantas de biogás son de los siguientes tipos:

  • sin calentar y sin agitar la materia orgánica fermentada en el reactor;
  • sin calentar, pero con agitación de materia orgánica;
  • con calentamiento y agitación;
  • con calentamiento, agitación y dispositivos que permiten monitorear y controlar el proceso de fermentación.
Calefacción alternativa - biogás
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La instalación de biogás del primer tipo es adecuada para pequeñas economías y está destinada a bacterias psicrófilas: volumen interno del biorreactor de 1 a 10 m 3 (procesamiento de 50 a 200 kg de estiércol por día), equipo mínimo producido, el biogás no se almacena; llega inmediatamente a los electrodomésticos que lo consumen. Esta unidad solo se puede utilizar en las regiones del sur, está diseñada para una temperatura interna de 5 a 20 ° C. La materia orgánica fermentada se retira simultáneamente con la carga de un nuevo lote, el envío se realiza en un contenedor, cuyo volumen debe ser igual o mayor que el volumen interno del biorreactor. El contenido del recipiente se almacena en él hasta que se introduce en el suelo fertilizado.

La construcción del segundo tipo también está diseñada para una pequeña granja, su productividad es ligeramente más alta que las plantas de biogás del primer tipo: el equipo incluye un dispositivo de mezcla con accionamiento manual o mecánico.

El tercer tipo de plantas de biogás está equipado, además del dispositivo de mezcla, con calentamiento forzado del biorreactor, mientras que la caldera de agua caliente funciona con un combustible alternativo producido por la planta de biogás. La producción de metano en tales instalaciones es realizada por bacterias mesófilas y termófilas, según la intensidad del calentamiento y el nivel de temperatura en el reactor.

Diagrama esquemático de una planta de biogás
Diagrama esquemático de una planta de biogás

Diagrama esquemático de una planta de biogás: 1 - calentamiento del sustrato; 2 - boca de llenado; 3 - capacidad del biorreactor; Agitador de 4 manos; 5 - recipiente para recoger condensado; 6 - válvula de gas; 7 - tanque para masa procesada; 8 - válvula de seguridad; 9 - filtro; 10 - caldera de gas; 11 - válvula de gas; 12 - consumidores de gas; 13 - sello de olor

El último tipo de plantas de biogás es el más complejo y está diseñado para varios consumidores de biogás, en el diseño de las plantas se introducen un manómetro de contacto eléctrico, una válvula de seguridad, una caldera de agua caliente, un compresor (mezcla neumática de materia orgánica), un receptor, un recipiente de gas, un reductor de gas, una rama para cargar biogás en el transporte. Estas instalaciones funcionan de forma continua, permiten el ajuste de cualquiera de los tres regímenes de temperatura gracias a un calentamiento ajustable con precisión, la toma de muestras de biogás se realiza automáticamente.

Planta de biogás de bricolaje

El poder calorífico del biogás producido en las plantas de biogás es aproximadamente igual a 5.500 kcal / m 3, que es ligeramente inferior al poder calorífico del gas natural (7.000 kcal / m 3). Calentar 50 m 2 de un edificio residencial y usar una estufa de gas con cuatro quemadores requerirá una media de 4 m 3 de biogás por hora.

Las plantas industriales para la producción de biogás ofrecidas en el mercado ruso cuestan desde 200,000 rublos. - con su costo aparentemente alto, vale la pena señalar que estas instalaciones se calculan con precisión en términos del volumen de sustrato orgánico cargado y están cubiertas por las garantías de los fabricantes.

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Forma de biorreactor

La mejor forma para él será ovalada (en forma de huevo), pero es extremadamente difícil construir un reactor de este tipo. Será más fácil diseñar un biorreactor de forma cilíndrica, cuyas partes superior e inferior están hechas en forma de cono o semicírculo. Los reactores de forma cuadrada o rectangular hechos de ladrillo u hormigón serán ineficaces, ya que con el tiempo se forman en ellos grietas en las esquinas, provocadas por la presión del sustrato, y también se acumularán en ellos fragmentos solidificados de materia orgánica, que interfieren con el proceso de fermentación.

Calefacción alternativa - biogás
Calefacción alternativa - biogás

Los tanques de acero de los biorreactores están sellados herméticamente, son resistentes a la alta presión y no son tan difíciles de construir. Su inconveniente es que son poco resistentes a la oxidación, se requiere aplicar una capa protectora, por ejemplo, resina, en las paredes internas. Las superficies exteriores del biorreactor de acero deben limpiarse a fondo y pintarse en dos capas.

Los contenedores de biorreactores de hormigón, ladrillo o piedra deben ser cuidadosamente revestidos desde el interior con una capa de resina que pueda asegurar su eficaz estanqueidad al agua y al gas, soportar temperaturas de unos 60 ° C, la agresión del sulfuro de hidrógeno y ácidos orgánicos. Además de la resina, para proteger las superficies internas del reactor, puede usar parafina, diluida con aceite de motor al 4% (nuevo) o queroseno y calentada a 120-150 ° C; las superficies del biorreactor deben calentarse con un quemador antes de aplicar una capa de parafina sobre ellas.

Calefacción alternativa - biogás
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Al crear un biorreactor, puede usar recipientes de plástico sin óxido, pero solo de uno rígido con paredes suficientemente fuertes. El plástico blando se puede usar solo en la estación cálida, ya que con el inicio del clima frío será difícil fijar el aislamiento en él, además, sus paredes no son lo suficientemente fuertes. Los biorreactores de plástico solo se pueden utilizar para la fermentación psicrófila de materia orgánica.

Calefacción alternativa - biogás
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Ubicación del biorreactor

Su ubicación se planifica según el espacio libre en el sitio, la distancia a los edificios residenciales, el lugar de eliminación de desechos y animales, etc. La planificación de un biorreactor en tierra, total o parcialmente sumergido depende del nivel de agua subterránea, la conveniencia de entrada y salida del sustrato orgánico en el contenedor. reactor. Será óptimo colocar la vasija del reactor por debajo del nivel del suelo: se logran ahorros en el equipo para la introducción de un sustrato orgánico, se aumenta significativamente el aislamiento térmico, para lo cual se pueden usar materiales económicos (paja, arcilla).

Equipo de biorreactor

El tanque del reactor debe estar equipado con una escotilla, con la ayuda de la cual se pueden realizar trabajos de reparación y mantenimiento. Se debe colocar una junta de goma o sellador entre el cuerpo del biorreactor y la tapa de registro. Equipar el biorreactor con un sensor de temperatura, presión interna y nivel de sustrato orgánico será opcional, pero extremadamente conveniente.

Aislamiento térmico del biorreactor

Su ausencia no permitirá que la planta de biogás funcione durante todo el año, solo en climas cálidos. La arcilla, la paja, el estiércol seco y la escoria se utilizan para aislar un biorreactor enterrado o semienterrado. El aislamiento se coloca en capas: al instalar un reactor enterrado, el pozo de cimentación se cubre con una capa de película de PVC, que evita el contacto directo del material de aislamiento térmico con el suelo. Antes de instalar el biorreactor, se vierte paja en el fondo del pozo, se coloca una capa de arcilla encima y luego se expone el biorreactor. Después de eso, todas las áreas libres entre el recipiente del reactor y el pozo colocado por la película de PVC se llenan con paja casi hasta el final del recipiente, se vierte encima una capa de arcilla de 300 mm mezclada con escoria.

Calefacción alternativa - biogás
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Carga y descarga de sustrato orgánico

El diámetro de las tuberías de carga y descarga del biorreactor debe ser de al menos 300 mm, de lo contrario se obstruirán. Para mantener las condiciones anaeróbicas en el interior del reactor, cada uno de ellos debe estar equipado con válvulas de tornillo o semi-giro. El volumen del búnker para el suministro de materia orgánica, según el tipo de planta de biogás, debe ser igual al volumen diario de la materia prima de entrada. La tolva de alimentación debe ubicarse en el lado soleado del biorreactor, ya que esto aumentará la temperatura en el sustrato orgánico introducido, acelerando el proceso de fermentación. Si la planta de biogás está conectada directamente a la granja, entonces el búnker debe colocarse debajo de su estructura para que el sustrato orgánico ingrese bajo la influencia de la gravedad.

Las tuberías para cargar y descargar el sustrato orgánico deben ubicarse en lados opuestos del biorreactor; en este caso, la materia prima inyectada se distribuirá uniformemente y la materia orgánica fermentada se extraerá fácilmente bajo la influencia de las fuerzas gravitacionales y la masa de sustrato fresco. Los agujeros y la instalación de la tubería para cargar y descargar materia orgánica deben realizarse antes de instalar el biorreactor en el sitio de instalación y antes de colocar capas de aislamiento térmico en él. La estanqueidad del volumen interno del biorreactor se logra por el hecho de que las entradas de la tubería están ubicadas en un ángulo agudo, mientras que el nivel de líquido dentro del reactor es más alto que los puntos de entrada de la tubería: un sello hidráulico bloquea el acceso de aire.

Calefacción alternativa - biogás
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La introducción de materia orgánica nueva y la extracción de materia orgánica fermentada es más fácil de realizar según el principio de desbordamiento, es decir, elevar el nivel de materia orgánica dentro del reactor cuando se introduce una nueva porción removerá el sustrato por la tubería de descarga en un volumen igual al volumen del material introducido.

Calefacción alternativa - biogás
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Si se requiere una carga rápida de materia orgánica y la eficiencia de la introducción del material por gravedad es baja debido a la falta de alivio, se requerirá la instalación de bombas. Hay dos formas: seca, en la que la bomba se instala dentro de la tubería de carga y la materia orgánica, que llega a la bomba a través de una tubería vertical, es bombeada por ella; húmedo, en el que la bomba se instala en la tolva de carga, su accionamiento se realiza mediante un motor, también instalado en la tolva (en una carcasa impermeable) o mediante un eje, mientras que el motor se instala fuera de la tolva.

Cómo recolectar biogás

Este sistema incluye un gasoducto que distribuye el gas a los consumidores, válvulas de cierre, tanques para la recolección de condensado, una válvula de seguridad, un receptor, un compresor, un filtro de gas, un recipiente de gas y dispositivos de consumo de gas. La instalación del sistema se lleva a cabo solo después de la instalación completa del biorreactor en el lugar.

La salida para la recolección de biogás se realiza en el punto más alto del reactor, está conectada en serie con: un recipiente sellado para la recolección de condensado; válvula de seguridad y sello de agua: un recipiente con agua, la entrada de la tubería de gas en la que se realiza por debajo del nivel del agua, la salida, arriba (la tubería de gas frente al sello de agua debe doblarse para que el agua no penetre en el reactor), lo que no permitirá que el gas se mueva en la dirección opuesta.

Calefacción alternativa - biogás
Calefacción alternativa - biogás

El biogás formado durante la fermentación del sustrato orgánico contiene una cantidad significativa de vapor de agua que forma condensado a lo largo de las paredes del gasoducto y, en algunos casos, bloquea el flujo de gas a los consumidores. Dado que es difícil construir un gasoducto de tal manera que exista una pendiente en toda su longitud hacia el reactor, por donde drenaría el condensado, entonces en cada uno de sus tramos bajos se requiere instalar compuertas de agua en forma de contenedores con agua. Durante el funcionamiento de la planta de biogás, se requiere periódicamente eliminar parte del agua de ellos, de lo contrario su nivel bloqueará por completo el flujo de gas.

El gasoducto debe construirse con tuberías del mismo diámetro y del mismo tipo, todas las válvulas y elementos del sistema también deben tener el mismo diámetro. Las tuberías de acero con un diámetro de 12 a 18 mm son aplicables para plantas de biogás de pequeña y mediana capacidad, el consumo de biogás suministrado a través de tuberías de estos diámetros no debe exceder 1 m 3 / h (a un caudal de 0,5 m 3 / h, el uso de tuberías con un diámetro 12 mm para una longitud superior a 60 m). La misma condición se aplica cuando se utilizan tuberías de plástico en un gasoducto, además, estas tuberías deben colocarse por debajo del nivel del suelo en 250 mm, ya que su plástico es sensible a la luz solar y pierde resistencia bajo la influencia de la radiación solar.

Calefacción alternativa - biogás
Calefacción alternativa - biogás

Al colocar una tubería de gas, es necesario asegurarse cuidadosamente de que no haya fugas y estanqueidad al gas en las juntas; la verificación se realiza con agua jabonosa.

Filtro de gas

El biogás contiene una pequeña cantidad de sulfuro de hidrógeno, cuya combinación con el agua crea un ácido que corroe activamente el metal; por esta razón, el biogás sin filtrar no se puede utilizar para motores de combustión interna. Mientras tanto, el sulfuro de hidrógeno se puede eliminar del gas con un filtro simple: una tubería de gas de 300 mm llena con una mezcla seca de metal y astillas de madera. Después de que cada 2.000 m 3 de biogás pasen a través de dicho filtro, es necesario extraer su contenido y mantenerlo durante aproximadamente una hora al aire libre; las astillas se purificarán completamente del azufre y se podrán reutilizar.

Calefacción alternativa - biogás
Calefacción alternativa - biogás

Válvulas de cierre y válvulas

En las inmediaciones del biorreactor, se instala la válvula de gas principal, se debe cortar una válvula en la tubería de gas para descargar biogás a una presión de más de 0,5 kg / cm 2. Los mejores grifos para un sistema de gas son las válvulas de bola cromadas; los grifos diseñados para sistemas de plomería no se pueden usar en un sistema de gas. En cada uno de los consumidores de gas, se requiere la instalación de una válvula de bola.

Agitación mecánica

Para biorreactores con un volumen pequeño, los agitadores manuales son los más adecuados: tienen un diseño simple y no requieren condiciones especiales durante el funcionamiento. Un agitador accionado mecánicamente se diseña de la siguiente manera: un eje horizontal o vertical ubicado dentro del reactor a lo largo de su eje central, las palas se fijan en él, moviendo las masas de materia orgánica rica en bacterias desde el sitio de descarga del sustrato fermentado al lugar de carga de una porción fresca durante la rotación. Tenga cuidado: el mezclador solo debe girar en la dirección de mezcla desde el área de descarga hasta el área de carga, el movimiento de las bacterias formadoras de metano desde el sustrato maduro al recién suministrado acelerará la maduración de la materia orgánica y la producción de biogás con un alto contenido de metano.

Calefacción alternativa - biogás
Calefacción alternativa - biogás

¿Con qué frecuencia se debe agitar el sustrato orgánico en el biorreactor? Es necesario determinar la frecuencia por observación, enfocándose en el rendimiento de biogás; una agitación excesivamente frecuente interrumpirá la fermentación, ya que interferirá con la actividad de las bacterias, además, provocará la extracción de materia orgánica no procesada. En promedio, el intervalo de tiempo entre remociones debe ser de 4 a 6 horas.

Calentamiento del sustrato orgánico en el biorreactor

Sin calentamiento, el reactor puede producir biogás solo en un modo psicrófilo, como resultado, la cantidad de gas producido será menor y la calidad de los fertilizantes es peor que en los modos de funcionamiento mesófilo y termófilo de mayor temperatura. El calentamiento del sustrato se puede realizar de dos formas: calentamiento con vapor; combinar materia orgánica con agua caliente o calentar con un intercambiador de calor en el que circula agua caliente (sin mezclarse con materia orgánica).

Un serio inconveniente del calentamiento por vapor (calentamiento directo) es la necesidad de incluir un sistema de generación de vapor en la planta de biogás, que incluye un sistema de purificación de agua a partir de la sal presente en ella. Una planta de generación de vapor solo es beneficiosa para plantas realmente grandes que manejan grandes volúmenes de sustrato, por ejemplo, aguas residuales. Además, calentar con vapor no le permitirá controlar con precisión la temperatura de calentamiento de la materia orgánica, como resultado, puede sobrecalentarse.

Los intercambiadores de calor, ubicados dentro o fuera de la planta del biorreactor, calientan indirectamente la materia orgánica dentro del reactor. Vale la pena descartar inmediatamente la opción con calefacción a través del piso (cimentación), ya que la acumulación de sedimentos sólidos en el fondo del biorreactor lo impide. La mejor opción sería introducir el intercambiador de calor en el reactor, sin embargo, el material que lo forma debe ser lo suficientemente fuerte y resistir con éxito la presión de la materia orgánica cuando se agita. Un intercambiador de calor con un área más grande calentará la materia orgánica mejor y más uniformemente, mejorando así el proceso de fermentación. El calentamiento externo, con su menor eficiencia debido a la pérdida de calor de las paredes, es atractivo porque nada dentro del biorreactor interferirá con el movimiento del sustrato.

Calefacción alternativa - biogás
Calefacción alternativa - biogás

La temperatura óptima en el intercambiador de calor debe ser de aproximadamente 60 ° C, los intercambiadores de calor en sí están hechos en forma de secciones de radiador, bobinas, tubos soldados paralelos. Mantener la temperatura del refrigerante a 60 ° C reducirá la amenaza de que las partículas de suspensión se adhieran a las paredes del intercambiador de calor, cuya acumulación reducirá significativamente la transferencia de calor. La ubicación óptima para el intercambiador de calor es cerca de las palas de agitación, en este caso la amenaza de que las partículas orgánicas se depositen en su superficie es mínima.

La tubería de calefacción del biorreactor está diseñada y equipada de manera similar a un sistema de calefacción convencional, es decir, se deben observar las condiciones para devolver el agua enfriada al punto más bajo del sistema, se requieren válvulas de liberación de aire en sus puntos superiores. El control de la temperatura de la masa orgánica en el interior del biorreactor se realiza con un termómetro, con el que se debe equipar el reactor.

Tanques de gas para recolección de biogás

Con un consumo constante de gas, no hay necesidad de ellos, excepto que se pueden usar para igualar la presión del gas, lo que mejorará significativamente el proceso de combustión. Para instalaciones de biorreactores de pequeña capacidad, las cámaras de automóvil de gran volumen, que se pueden conectar en paralelo, son adecuadas para el papel de gasificadores.

Calefacción alternativa - biogás
Calefacción alternativa - biogás

Los gasificadores más serios, de acero o plástico, se seleccionan para una planta de biorreactores específica; en la mejor versión, el gasificador debe contener el volumen de biogás producido diariamente. La capacidad requerida del gasificador depende de su tipo y de la presión para la que está diseñado, por regla general, su volumen es 1/5 … 1/3 del volumen interno del biorreactor.

Tanque de gas de acero. Hay tres tipos de depósitos de gas de acero: baja presión, de 0,01 a 0,05 kg / cm 2; medio, de 8 a 10 kg / cm 2; de alto, hasta 200 kg / cm 2. No es práctico usar tanques de gas de acero de baja presión, es mejor reemplazarlos con tanques de gas de plástico; son costosos y solo se pueden aplicar con una distancia significativa entre la planta de biogás y los dispositivos de consumo. Los tanques de gas de baja presión se utilizan principalmente para igualar la diferencia entre la producción diaria de biogás y su consumo real.

Calefacción alternativa - biogás
Calefacción alternativa - biogás

El biogás se bombea a tanques de gas de acero de media y alta presión mediante un compresor, se utilizan únicamente en biorreactores de mediana y gran capacidad.

Los tanques de gas deben estar equipados con la siguiente instrumentación: una válvula de seguridad, un sello de agua, un reductor de presión y un manómetro. Los depósitos de gas de acero deben estar conectados a tierra.

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Fuente: youtube.com/BioConstruct

Fuente: youtube.com/TheDmisky

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