Me han preguntado sobre la eficiencia de los biodigestores tubulares y domo fijo, aprovecho para volcar aquí un análisis rápido que voy hacer con un ejemplo.
La mayor diferencia entre ambos biodigestores es que el tubular requiere de una relación en la carga estiércol:agua de 1:3, mientras que el domo-fijo solo requiere 1:1. Esto tiene fuertes implicaciones y una desventaja inicial para los tubulares por requerir mas agua.
Empecemos con el análisis:
Supongamos que queremos diseñar un biodigestor tubular y uno de domo fijo que sean capaces de tratar 30kg de estiércol por día cada uno. Lo primero que vemos es que en el caso tubular habrá que añadir 90 litros de agua a la carga sumando 120 litros de carga al día. En el caso de domo fijo la carga diaria será de 60 litros(30 kg de estiércol y 30 l de agua).
Ahora supongamos que diseñamos para 50 días de tiempo de retención, y encontramos que entonces el biodigestor tubular requerirá 6m3 de volumen líquido, y el domo fijo 3m3 de volumen líquido. los tubulares los venimos haciendo de 80% fase líquida y 20% de fase sólida, mientras que en el domo fijo hay mas espacio para el gas siendo un 25% gaseoso y 75% líquido. Entonces el volumen total del tubular será 7,5m3 y el del domo fijo 4m3.
¿como evaluar la eficiencia de los biodigestores?
Hay dos parámetros clave: el Specific Biogas Production (SBP) y el Biogas Production Rate (BPR). Hay que tener ciudado con estos parámetros pues ademas es necesario saber normalmente el tiempo de retención, medido en dñias, la carga orgánica (Organic Load Rate, kgSV/m3/día) y la temperatura de trabajo. En este caso estamos suponiendo todo esto identico en mabos biodigestores.
El SBP se mide en metro cúbicos de biogas producido por kilogramo de sólidos volites (m3/kgSV). el estiércol fresco tiene un alto contenido en humedad (del 80 al 85%) y pro tanto queda un 20-15% de Sólidos Totales (ST). Para saber el % de humedad se suele poner una muestra a 110ºC hasta que se evapore todo el agua quedando solo los ST. De estos sólidos totales, parte son orgánicos y tienen potencial de producir biogas, llamados sólidos Volátiles (SV), y otra parte son minerales e inertes. Para saber los sólidos volátiles se pone lo que ha quedado de ST ha 550ºC de forma que se calcina la parte orgánica, quedando las cenizas. La diferencia de peso entre la muestra de Sólidos Totales y las cenizas representan los SV.
Bien, sabiendo esto, hay que decir que un número de referencia sería el 77% de los sólidos totales son Sólidos Volátiles y el 33% son cenizas. También podemos hablar respecto al estiércol fresco de vaca (suponiendo 17% de ST), teniendo que el 13% son sólidos volátiles y el 87% restante se reparte en 83% agua, y 4% de cenizas cenizas. Ahora volvemos al SBP.
El SBP mide la calidad de digestión anaerobia, o sea, cuando gas se ha producido por cantidad de materia que ha entrado al biodigetsor. en este caso se ignora el tamaño del biodiegstor, su tiempo de retención, su temperatura....todo, lo único que importa el la calidad de la digestión anaerobia. Podemos dar números generales para estiercol de vaca, encontrando un rango de 0.23-0,33m3/kgSV (en condiciones normales, 0ºC y 1atm). Para los cálculos posteriores supongamos un valor conservador de SBP de 0,26m3/kgSV.
Entonces, en el caso que estamos, un biodigestor alimentado con 30 kg de estiércol de vaca al día, significa que entran 3,9 kgSV (kilogramos de Sólidos Volátiles), y por tanto, con un SBP=0,26m3/kgSV, resulta que los 30 kg de estiércol podrán producir 1000 litros de biogas. Entonces ambos biodigestores, pueden producir la misma cantidad de biogas al día siendo cargados con la misma cantidad.
¿Entonces como medir la eficiencia? el otro parámetro BPR, que se mide en metros cúbicos de biogas producidos por metro cúbico de biodigestor y día (m3/m3/d). En este caso, ¿que volumen de biodigestor consideramos? el volumen total o el líquido? yo tiendo a usar el líquido. Entonces para una producción de 1000 litros d ebiogas en el biodigestor tubular del ejemplo que tiene 6m3 de volumen líquido resulta en un BPR de 0,17m3/m3/d. En el caso del biodigestor de domo fijo que produce 1000 litros de biogas al día y tiene un volumen líquido de 3m3, resulta en BPR de 0,33m3/m3/d, el doble.
Este es un parámetro clave. para producir la misma cantidad de biogás se requiere la mitad de volumen líquido en el biodigestor de domo fijo respecto al biodigestor tubular.
¿es suficiente este análisis? no lo creo, hay mas aspectos:
Como ejemplo, que siempre pongo, están las motos. Sabemos que hay las Harley Davidson, las honda, las chinitas.... ¿cual es mejor? ¿cual compra mas la gente?
seguimos...
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| Biodigestor tubular de plástico instalado en Provincia del Oro en Ecuador, instalado por Gerardo Parra |
La mayor diferencia entre ambos biodigestores es que el tubular requiere de una relación en la carga estiércol:agua de 1:3, mientras que el domo-fijo solo requiere 1:1. Esto tiene fuertes implicaciones y una desventaja inicial para los tubulares por requerir mas agua.
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| Biodigestor de domo fio, modelo CAMARTEC, instalado en el Centro de investigación de Biodigestores Biogás y Biol (CIB3) en la Finca experimental de Choquenaira (Viacaha, La Paz, Bolivia) de la Facultad de Agronomía de la Universidad Mayor de San Andrés. |
Empecemos con el análisis:
Supongamos que queremos diseñar un biodigestor tubular y uno de domo fijo que sean capaces de tratar 30kg de estiércol por día cada uno. Lo primero que vemos es que en el caso tubular habrá que añadir 90 litros de agua a la carga sumando 120 litros de carga al día. En el caso de domo fijo la carga diaria será de 60 litros(30 kg de estiércol y 30 l de agua).
Ahora supongamos que diseñamos para 50 días de tiempo de retención, y encontramos que entonces el biodigestor tubular requerirá 6m3 de volumen líquido, y el domo fijo 3m3 de volumen líquido. los tubulares los venimos haciendo de 80% fase líquida y 20% de fase sólida, mientras que en el domo fijo hay mas espacio para el gas siendo un 25% gaseoso y 75% líquido. Entonces el volumen total del tubular será 7,5m3 y el del domo fijo 4m3.
¿como evaluar la eficiencia de los biodigestores?
Hay dos parámetros clave: el Specific Biogas Production (SBP) y el Biogas Production Rate (BPR). Hay que tener ciudado con estos parámetros pues ademas es necesario saber normalmente el tiempo de retención, medido en dñias, la carga orgánica (Organic Load Rate, kgSV/m3/día) y la temperatura de trabajo. En este caso estamos suponiendo todo esto identico en mabos biodigestores.
El SBP se mide en metro cúbicos de biogas producido por kilogramo de sólidos volites (m3/kgSV). el estiércol fresco tiene un alto contenido en humedad (del 80 al 85%) y pro tanto queda un 20-15% de Sólidos Totales (ST). Para saber el % de humedad se suele poner una muestra a 110ºC hasta que se evapore todo el agua quedando solo los ST. De estos sólidos totales, parte son orgánicos y tienen potencial de producir biogas, llamados sólidos Volátiles (SV), y otra parte son minerales e inertes. Para saber los sólidos volátiles se pone lo que ha quedado de ST ha 550ºC de forma que se calcina la parte orgánica, quedando las cenizas. La diferencia de peso entre la muestra de Sólidos Totales y las cenizas representan los SV.
Bien, sabiendo esto, hay que decir que un número de referencia sería el 77% de los sólidos totales son Sólidos Volátiles y el 33% son cenizas. También podemos hablar respecto al estiércol fresco de vaca (suponiendo 17% de ST), teniendo que el 13% son sólidos volátiles y el 87% restante se reparte en 83% agua, y 4% de cenizas cenizas. Ahora volvemos al SBP.
El SBP mide la calidad de digestión anaerobia, o sea, cuando gas se ha producido por cantidad de materia que ha entrado al biodigetsor. en este caso se ignora el tamaño del biodiegstor, su tiempo de retención, su temperatura....todo, lo único que importa el la calidad de la digestión anaerobia. Podemos dar números generales para estiercol de vaca, encontrando un rango de 0.23-0,33m3/kgSV (en condiciones normales, 0ºC y 1atm). Para los cálculos posteriores supongamos un valor conservador de SBP de 0,26m3/kgSV.
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| SBP y BPR de varios biodigestores monitoreados en diferentes estudios, donde se ve que le SBP está en el rango 0,23-0,33 m3/kgSV. En el caso del BPR, como depende del volumen del biodigestor, se ve que es menor a los cálculos que resultan del ejemplo de este post, pero es debido a que estos biodigestores tienen 90 días de tiempo de retención, y por tanto son mayores en volumen que el ejemplo que tratamos con 50 dáas de tiempo de retención. Además, en el caso de las tablas los biodegestores tienen menor OLR, o sea,m son cargados con menor cantidad de estiércol por m3 de biodigestor y por tanto producirán menor cantidad de biogas por metro cubico de biodigestor. Tabla sacada de |
Entonces, en el caso que estamos, un biodigestor alimentado con 30 kg de estiércol de vaca al día, significa que entran 3,9 kgSV (kilogramos de Sólidos Volátiles), y por tanto, con un SBP=0,26m3/kgSV, resulta que los 30 kg de estiércol podrán producir 1000 litros de biogas. Entonces ambos biodigestores, pueden producir la misma cantidad de biogas al día siendo cargados con la misma cantidad.
¿Entonces como medir la eficiencia? el otro parámetro BPR, que se mide en metros cúbicos de biogas producidos por metro cúbico de biodigestor y día (m3/m3/d). En este caso, ¿que volumen de biodigestor consideramos? el volumen total o el líquido? yo tiendo a usar el líquido. Entonces para una producción de 1000 litros d ebiogas en el biodigestor tubular del ejemplo que tiene 6m3 de volumen líquido resulta en un BPR de 0,17m3/m3/d. En el caso del biodigestor de domo fijo que produce 1000 litros de biogas al día y tiene un volumen líquido de 3m3, resulta en BPR de 0,33m3/m3/d, el doble.
Este es un parámetro clave. para producir la misma cantidad de biogás se requiere la mitad de volumen líquido en el biodigestor de domo fijo respecto al biodigestor tubular.
¿es suficiente este análisis? no lo creo, hay mas aspectos:
- Por ejemplo, el domo fijo es mas caro, mas del doble que el tubular plástico. Así que la eficiencia respecto a inversión es menor la del domo fijo. Aunque por otro lado el domo fijo llega a durar mas de 15 años, mientras que el tubular plástico supera difícilmente los 5 años de operación. ¿que es mejor? depende la cantidad de dinero que pueda invertir inicialmente, o la seguridad que tenga en que voy a disponer de estiércol (actividad lechera) de forma sostenida por 15 años y no voy a cambiar de rubro, o la tentación de invertir en algo barato para probar la tecnología... hay mas factores, y muchos corresponden al usuario decidir.
- Otro factor es que el domo fijo requiere poder cavar profundo, y en algunos sitios el suelo es de piedra, roca o la capa freática está ahí mismo, complicando y encareciendo la instalación del domo fijo respecto al tubular, ya que el Tubular va semi-enterrado y no necesita profundizar tanto.
- Otro punto es que el domo fijo es difícil adaptarlo a clima frío, siendo valido para climas tropicales, pero no tan claro para fríos, mientras que el tubular, al estar semientetarrado, se puede diseñar para ganar calor del sol y poder ser instalado en climas fríos, como tantas veces se ha mostrado en este blog.
- Otro punto son los materiales, ya que el domo fijo requiere de buena cantidad de ladrillos y cemento...todos son materiales que se encuentran fácilmente en la ciudad, pero que hay que transportar hasta el campo, y a veces el transporte encare mucho los costes. Incluso en algunos casos el lugar de instalación no se llega mas que caminando, y ya la dificultad de transportar tanto ladrillo y cemento se complica. En cambio, los materiales para instalar un biodigestor tubular se pueden transportar en una mota o en un burro, facilitando mucho el acceso al área rural.
- otro punto es el espacio que ocupan, pues el domo fijo va enterrado y no ocupa espacio superficial apenas siendo idóneo para ser instalado en áreas peri-urbanas con poco espacio disponible, mientras que el tubular va semi-enterrado ocupando espacio superficial.
- un análisis de ambos modelos de biodiegstores se puede encontrar en : Estudio de Factibilidad de un Programa Nacional de biogas/biodigestores en Bolivia
Como ejemplo, que siempre pongo, están las motos. Sabemos que hay las Harley Davidson, las honda, las chinitas.... ¿cual es mejor? ¿cual compra mas la gente?
seguimos...
bien Jaime felicidades
ResponderEliminarGerardo Parra
la gente compra las harley.......escuchemos la voz del pueblo.. la voz del pueblo es la voz de dios :)
ResponderEliminarvladimir
Hola vladimir
ResponderEliminarhay gente que compra harleys, por supuesto, y en algunos casos aunque signifique un gran sacrificio económico para ellos. Pero las Harleys no son las motos mas masificadas, si solo hubiera harleys pocas motos veríamos por las ciudades y campo por su precio prohibitivo para muchos. son las motos "chinitas" las que han masificado las calles de latinoamerica de motos...pero al final es la gente la que decide que moto comprar dentro de la oferta existente. y de eso se trata, de poder ofertar un abanico tecnológico y que cada uno decida que es lo que mas le conviene.
animo!
jaime
Que interesante esta entrada. Otro factor a considerar es que algunos tienden a pre-compostar (cosa que yo no soy partidario) los estiércoles + rastrojos antes de colocarlos al biodigestor, y para ese caso uno de domo fijo sería mas adecuado, ya que en los tubulares la fibra no se degrada y hace que se atore y todo ese rollo. Aunque esto también es propio del uso del estiércol de cuy, que en realidad es la cama de las pozas, la cual viene combinada con forraje.
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