DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR PARA LA GENERACION DE GAS METANO (CH4) Y APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE ELECTRICIDAD.
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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR PARA LA GENERACION DE GAS METANO (CH4) Y APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE ELECTRICIDAD. Document Transcript

  • 1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIDAD EDUCATIVA MAESTRO ORLANDO ENRIQUE RODRIGUEZ DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR PARA LA GENERACION DE GAS METANO (CH4) Y APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE ELECTRICIDAD. Autores: Duarte Nelson C.I:25.801.453 Galué Roxibel C.I:24.952.547 Ovalles Miguel C.I:25.195.032 Tang Richely C.I:25.778.829 Uzcategui María C.I:25.407.309Tutor de contenido: Lcdo. Alfonso vivas Tutor Metodológico: Msc. Tammy Rodríguez. San Francisco, Mayo de 2012
  • 2. INDICE GENERAL:Veredicto........................................................................................................................IIIDedicatoria......................................................................................................................IVAgradecimiento................................................................................................................VResumen……………………………………………………………………………….…..…VIIntroducción…………………………………………………………………..………….…...VIICAPITULO I. EL PROBLEMA…………………………………………………………….....1Planteamiento del Problema.............................................................................................1Formulación del problema………………………….……..……………..……….……...….1Objetivos de la Investigación (Objetivo General, Objetivos Específicos)…………...…2Justificación del Problema……………………………………………………………………2,3Delimitación…………………………………………………….…………………………..…...3CAPITULO II. MARCO TEORICO………………………..……..…….…………………..….4Antecedentes de la Investigación………………………...…………………………….........4Bases Teórica…………………………………………………………………………..……....5Sistema de variables (Definición Conceptual, Definición Operacional)……………....6,7Cuadro de Operacionalización De Variable……………………………………………….8Hipótesis………………………………………………………………………………………..9Términos básicos………………………………………………………………………….....9,10CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO……………………………………………….11Tipo de Investigación………………………………………………………………………....11Diseño de Investigación………………………………………………………………...……11Población……………………………………………………………………………………....12Muestra…………………………………………………………...…………………...…….....12Técnica e instrumento de recolección de datos……………………………………...…….12Metodología experimental…………………………………………………………………12,15CAPITULO IV. RESULTADOS DE LA INVESTIGACION………………………………...16Resultados de la Investigación………………………………………….………..……...…...16Conclusiones…………………………………………………………………………..……….17Recomendaciones…………………………………………………………………………......18Referencias bibliográficas………………………………………………………………..……19Anexos………………………………………………………………………………………20,31 II
  • 3. VEREDICTOEl jurado calificador nombrado por la Unidad Educativa “Maestro Orlando EnriqueRodríguez” aprueba el trabajo de grado titulado:DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR PARA GENERACION DE GASMETANO (CH4) Y APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE ELECTRICIDAD. Requisitos para la aprobación de la asignatura Técnica de Investigación por los alumnos: Duarte Nelson Galue Roxibel Ovalles Miguel Tang Richely Uzcategui MariaEl jurado emite el siguiente veredicto:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Los Cortijos ____ de ____ de 2012 III
  • 4. AGRADECIMIENTOEn primer lugar a Dios por habernos dado la vida e iluminado en la meta que nostrazamos y permitirnos alcanzar con éxito nuestros propósitos.A nuestros padres, hermanos y demás familiares, por haber estado con nosotros entodo momento y quienes sin exigirnos nada, nos han proporcionado su tiempo yconocimiento puesto que han sido de gran ayuda.A nuestro tutor de contenido Alfonso Vivas, por ilustrarnos y dedicarnos su tiempo,apoyo, conocimientos y las herramientas necesarias para la realización de este trabajo,gracias a sus asesorías que fueron de gran ayuda.A nuestros tutores metodológicos Tammy Rodriguez y Oswaldo Romero, por haberestado allí para brindarnos sus conocimientos y paciencia en las diversas correccionesde nuestro trabajo de investigación.A la U. E: “Maestro Orlando E. Rodríguez” por brindarnos su apoyo.A nuestros compañeros por haber estado allí con nosotros apoyándonos cuandopensábamos que no podíamos seguir.Y a todas aquellas personas que de alguna u otra forma colaboraron con la culminaciónde esta meta. IV
  • 5. DEDICATORIA Inequívocamente este logro es dedicado a Dios, quien nos dio la vida, quien esnuestro inspirador principal; por iluminarnos en el camino que debemos seguir, porenseñarnos que con fe y paciencia se logra todo lo que uno se propone en esta vida. Anuestros padres, los cuales nos han dado la vida y la educación, y han hecho denosotros personas de bien, comprensivas, respetables y cuidadosas al momento deenfrentarnos a cualquier clase de retos. A nuestro eje de formación académica la U. E.“Maestro Orlando E. Rodríguez”. A nuestros amigos de todos los días y finalmente anuestros compañeros de clases que estuvieron siempre apoyándonos. Atentamente: Duarte Nelson. Galué Roxibel. Ovalles Miguel. Tang Richely. Uzcategui María. V
  • 6. Duarte Nelson Enrique, Galue Roxibel Paola, Ovalles Miguel Angel, Tang RichelyAndreina, Uzcategui María de los Ángeles. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNBIODIGESTOR PARA GENERACION DE GAS METANO (CH4) YAPROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE ELECTRICIDAD. U.E. “MaestroOrlando Enrique Rodríguez”. San Francisco 2012 RESUMEN Se diseñó y construyó un biodigestor con residuos orgánicos (desperdicios,excremento y desechos sólidos) utilizando un recipiente de polietileno de alta densidady simulando las condiciones de un relleno sanitario típico, en este contenedor sesometió un aproximado de 50 kilogramos de desechos sólidos con el correspondientetratamiento con capa vegetal. De este proceso se verificó la producción con éxito degas metano, esta se verifico mediante la producción de una combustión con “llama”característica color azul, de una presión medida en 5 atmósferas. Conjuntamente seinstaló un sistema de producción de electricidad utilizando una turbina diseñadaespecialmente para el caso que produce electricidad estática y de corriente continua de5 amperios los cuales utilizando madera y polietileno de media densidad; se evidencianen el funcionamiento y operatividad de un motor de 4 amperios así como el de unalámpara común.Palabras claves: Biodigestor, gas metano, combustión. VI
  • 7. INTRODUCCIÓN La producción mundial de energía constituye uno de los grandes retos de lacomunidad internacional, no solo porque comienzan a escasear los modos deobtención, sino que también porque los que existente resultan ser muycontaminantes e ineficientes a las realidades actuales. El gas metano, uno de loscomponentes del gas natural, se ha ganado una posición dominante dentro de lamatriz energética mundial, porque sus características intrínsecas le permitenpasar todas las pruebas que hoy en día debe tener una “energía óptima”. La combustión del metano es la más limpia de todos los combustibles fósiles,lo cual ayuda a mejorar la calidad del aire y del agua. En dicha combustión seproduce menor cantidad de emisión gases contaminantes, los cuales soncatalogados como Gases de Efecto Invernadero. Por otra parte, puede serutilizado para generar frío sin necesidad de emplear compuestos químicos comolos clorofluocarbonos destructores de la capa de ozono (Protocolo de Montreal).Así mismo, es un excelente sustituto de la gasolina en motores de combustióninterna. Además de lo descrito, este gas puede ser obtenido mediante aldescomposición de materia orgánica construyendo biodigestores que además decumplir la función generadora de gas, pueden ser utilizados para reducir lasenormes cantidades de desechos sólidos producidas en las grandes ciudades.Aunado a esto tal como lo describe este trabajo, se pueden diseñar y construirsistemas de producción eléctrica funcionales a gas, los cuales pueden sersimples y de fácil mantenimiento. Esta y características más generales sobre elproceso constituyen el contexto de la presente investigación. VII
  • 8. CAPITULO I. EL PROBLEMA.1.1 Planteamiento del problema. En los últimos años es evidente la crisis energética y la acumulación descontroladade desechos sólidos. Más de 18.600 millones de kg en residuos orgánicos einorgánicos son desperdiciados en diferentes países, lo que significa que cada paísproduce al menos 660.0000 kg de basura al año, más de 16.500 Kg al día. En Venezuela esta realidad se manifiesta por simple indiferencia gubernamentaldonde no se presentan soluciones factibles para disminuir o mejorar este problema; esmuy común, que las instituciones encargadas de recoger la basura del país, noasumen bien su papel (recoger basura), puesto que no es sólo en Margarita, o zonasturísticas e importantes sino también en todos los centros urbanos y rurales entre otras;estén afectadas por el mencionado problema. En Maracaibo este lamentable hecho semanifiesta de manera dramática. Igualmente desde hace dos años se ha verificado enla región un racionamiento de energía eléctrica con consecuencias que incluye el dañode algunos artefactos eléctricos y el desmejoramiento de la calidad de vida de laspersonas. Es por lo tanto una necesidad imperante evaluar alternativas que permitan lageneración de electricidad con residuos para contribuir su reducción y además seacontinua y no dependa directamente de combustibles fósiles (carbón y petróleo). Encuanto a estos problemas se ha determinado realizar un generador de energía eléctricaa partir de dichos desechos.1.2 Formulación Del Problema Una vez formulado el planteamiento del problema, se formula la siguienteinterrogante ¿Es posible realizar un biodigestor de desechos orgánicos que produzcasuficiente gas metano para producir electricidad? 1
  • 9. 1.3 Objetivos De La InvestigaciónObjetivo General:Construir un biodigestor para producir gas metano (CH4) a partir del cual se produzcauna combustión suficiente para generar electricidad.Objetivos Específicos: 1- Diseñar un biodigestor para producir gas metano (CH4) por descomposición de materia orgánica. 2- Construir un generador de electricidad adecuado al biodigestor obtenido. 3- Verificar el voltaje producido por el generador desarrollado. 4- Evaluar la operatividad del generador mediante el uso de aparatos de bajo voltaje. 1.4. Justificación De La Investigación El presente trabajo tiene la virtud de que maneja dos importantes vertientes queconstituyen problemas en la actualidad, estos son la exagerada acumulación dedesechos responsable de numerosas enfermedades de la piel y de tipo respiratorio,además de elevar los niveles de contaminación ambiental; y por otro lado la escasezde fuentes energéticas, que en la actualidad afectan considerablemente al paístrayendo como consecuencia el daño de artefactos eléctricos, que viene a sumarse auna disminución en la calidad de vida de los individuos; con este trabajo se pretende entodo caso disminuir la acumulación de basura, mediante un sistema que a la vez trae elbeneficio de servir para generar energía eléctrica. 2
  • 10. Por lo antes mencionado es preciso destacar que se trata de algocompletamente novedoso, es decir realizar un biodigestor que producirá gas y a suvez se generara electricidad; lo cual sugiere que no se producen desechos en lageneración de electricidad al contrario se disminuye el volumen de los mismos. Deresultar la construcción de este sistema, constituirían un punto de partida para unanueva generación de aparatos que produzcan electricidad. Esto con loscorrespondientes aportes de tipo social generaran un ambiente más saludable ylimpio por disminución de desechos sólidos; con un significativo aporte tecnológico ymetodológico representado en el esquema funcional de la trasformación de basura agas natural aprovechable que puede ser realizado incluso a gran escalaconsiderando el enorme potencial de los rellenos sanitarios.1.5 Delimitación Esta investigación se realizara en la localidad de los cortijos Municipio SanFrancisco Estado Zulia. Utilizando los desechos propios de la comunidad siguiendotres fases operativas:1- Revisión de antecedentes. Entre Octubre y Diciembre del 20112- Diseño experimental. Entre Enero y Marzo del 20123-Verificación y Resultados. Entre Abril y Mayo del 2012 3
  • 11. CAPITULO II. MARCO TEÓRICO2.1 Antecedentes de la Investigación Los generadores eléctricos alimentados por combustión de biomasa sonrelativamente nuevos, la revisión de fuentes indican que los más antiguos se registraronen 1998 cuando H. Vogel y S.Kedrers publicaron en “sciencie” un artículo sobre laconversión de biomasa en Watts de energía eléctrica; para esto utilizaron material deexcremento de ganado bovino sometido a presión y temperatura hasta la generaciónde combustión con la respectiva conversión mediante bobinas de cobre. Desdeentonces innumerables grupos de trabajo han realizado investigaciones similares, entrelos cuales destacan: R. Vals y H.vogel en Alemania 2001, desarrollaron un sistema dual de energíaeólica y biomasa de desechos orgánicos; la mayoría provenía de la energía eólica sinembargo la combustión de biomasa mantenían un voltaje constante aun en ausencia devientos, esto hizo que en el 2002 el mismo equipo de trabajo construyeran el primergenerador eléctrico con biomasa usando como principal materia prima residuos dealimentos y excrementos de animales de granja. En Australia k.Smith y L Worked en 2003 diseñaron un sistema para aprovechar losgases producidos en el relleno sanitario en Syneid con la finalidad de utilizarlos comofuente energética alterna, este sistema en efecto producía electricidad pero era muyinestable, hasta la fecha aún se hacen estudios para mejorar este sistema Toscano Luis, de la Universidad central de Venezuela, 2009, realizo un trabajodenominado “análisis de los parámetros y selección de hornos de combustión debiomasa” en él se describía básicamente la selección de los materiales másconvenientes a ser utilizados como biomasa. En la universidad del Zulia Maracaibo, Venezuela el licenciado en física GonzálesAlexander en el 2008 realizo un trabajo titulado reactores gaseosos de presión variablepara generación de energía eléctrica. En él explica de manera detallada de la variación 4
  • 12. del voltaje en un generador eléctrico en función de la presión de gas suministrada. Estocon la finalidad de evaluar el comportamiento de diferentes tipos de gases encondiciones controladas.2.2. Bases teóricas2.2.1 Biodigestor Según laurousse 2010 Un biodigestor es un contenedor cerrado, hermético eimpermeable (llamado reactor) dentro del cual se deposita el material orgánico afermentar (excrementos de animales y humanos, desechos vegetales-no se incluyencítricos ya que acidifican-, etcétera) en determinada dilución de agua para que a travésde la fermentación.2.2.2 Biomasa: Según (Lexus 2008, página 248) es la materia orgánica originada en un procesobiológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía según elDiccionario de la Real Academia española (2010).2.2.3. Generador eléctrico Según (Larousse 2008, pag 258) un generador eléctrico es todo dispositivo capaz demantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos,positivo y negativo) transformando la energía mecánica en eléctrica. Aunque lacorriente generada es alterna, puede ser rectificada para obtener una corrientecontinua.2.2.4. Partes de un generador eléctrico Según (Enciclopedia mecánica popular, capitulo 8 página 1025) En las centrales degeneración de energía eléctrica (nucleares, térmicas, hidráulicas...) la energía mecánicaque el generador transforma en energía eléctrica proviene del movimiento de unaturbina, accionada dependiendo del tipo de central por vapor de agua, aire, gas o agua.En la figura 1 se ha representado esquemáticamente el sistema de generación deenergía eléctrica de una central hidráulica. En la parte inferior de la figura se observan 5
  • 13. las palas de la turbina (accionada por agua) y las compuertas verticales que sirven pararegular el caudal de agua que entra a la turbina. En la parte superior está representadoel generador de energía eléctrica. Dicho generador consta de dos partes: El estátor,que es la parte estática del generador. Actúa como inducido y el el rotor, que es la partemóvil conectada al eje de la turbina. Es el que actúa como inductor. (ver figura 1) Fig. 1. Partes del generador eléctrico.2.2.5 Principio de generación de gas natural por descomposición de residuos (Handbook de Química, 2008. Universidad de Pensilvania) La transformación deenergía calórica a energía eléctrica, está fundamentado en la primera ley de latermodinámica. Tomando en consideración el carácter combustionante de los residuosorgánicos, capaces de producir Metano (CH4), Etano (CH3-CH3) y Propano (CH3-CH2-CH3) gases que fácilmente pueden ser utilizados para alimentar turbinas generadorasde electricidad.2.3. Sistema de VariablesVariable Dependiente: Generador eléctrico a base del gas metano.Variable Independiente: Biodigestor de Materia orgánica. 6
  • 14. 2.3.1 Definición conceptual.Variable dependienteGenerador eléctrico a base del gas metano :Según (Larousse 2009) Se define comotodo aparato capaz de producir electricidad mediante sistema de bovinasacumuladoras de calor, que usa el gas metano ya que es el gas más liviano de loshidrocarburos se forma por descomposición gradual de urea a alta presión que se dapor digestión de materia orgánica o acumulación de gases en el subsuelo.Variable IndependienteBiodigestor de Materia orgánica: Según (Larousse 2009). Es un contenedor cerrado,hermético e impermeable llamado (reactor) dentro del cual se deposita la materiaorgánica que se define como residuo orgánico que resulta de la descomposición dematerial animal o vegetal.2.3.2 Definición Operacional.Variable dependienteGenerador eléctrico a base de gas metano: Es un sistema o aparato constituido porvarias turbinas de rotación continua que transforman el flujo discontinuo de la energíacalórica en corriente continua, es decir electricidad. El calor de esto se alimenta puedeser por diversas fuentes: calórica, eólica, cinética o por combustión de material fósil obiomasa, para medir el potencial eléctrico se utilizara un voltímetro. Y también lacomposición de gas metano (CH4) que es el producto principal de la digestión demateria orgánica, altamente inestable y de rápida combustión, puede ser usado comogenerador de calor para construir múltiples sistemas que ameriten esta energía.Variable IndependienteBiodigestor de Materia orgánica: por ser un contenedor cerrado herméticamente en elcual se van a depositar desechos como (excremento y materiales solidos) con suproceso espontáneo de descomposición va producir gas natural y amoniaco (NH3) loscuales se acumulan, Razón por la cual pudiesen ser aprovechados para la generación 7
  • 15. de electricidad y así el flujo de gas se determinara mediante un flujo de metro digitalacoplado a el sistema.2.3.3 Cuadro de operacionalizacion de la variable Objetivo General: Construir un biodigestor para producir gas metano (CH4) a partir del cual se produzca una combustión suficiente para generar electricidad. Objetivos Variable Dimensiones Indicadores Específico Diseñar y Dependiente: Sistema de Combustión de construir un Generador generación de gas metano biodigestor eléctrico a gases para producir base de gas autosustentable gas metano metano. (CH4) por descomposición de materia orgánica. Construir un Independiente: Aparato de Flujo de generador de Biodigestor de conversión de energía electricidad Materia energía continua, adecuado al orgánica discontinua. medible con biodigestor voltímetro obtenido. Verificar el Sistema Medición de voltaje continúo de voltaje producido por energía continúo. el generador eléctrica. desarrollado. Evaluar la Verificación de Funcionamiento operatividad del electricidad operativo del generador constante. generador. mediante el uso de aparatos de bajo voltaje. Fuente: Duarte, Galue, Ovalles, Tang, Uzcategui. (2012) 8
  • 16. 2.4 Hipotesis. Tomando en cuenta la capacidad de la materia orgánica en su proceso dedescomposición la producción de gas natural, se puede Considerar el aprovechamientode dichos compuestos, los cuales sometidos a alta presión pueden producir gasmetano (CH4) suficiente para producir electricidad. se asume que dicha potencia puedeser utilizada para alimentar aparatos de bajo consumo.2.5 Términos básicos2.5.1 Bobinas: Según (Lexus 2008, página 287), es componente de un circuitoeléctrico formado por un alambre aislado que se arrolla en forma de hélice con pasoigual al diámetro del alambre.2.5.2 Combustión: Según (química general, Boyd 2002), es una reacción química en lacual generalmente se desprende una gran cantidad de calor y luz.2.5.3 Electricidad: Según (Mecánica popular 2008), es el flujo por un conductor de loque se ha denominado electrones, una de las partes más pequeñas del átomo, que asu vez forman la materia.2.5.4 Metano: según (química general, Boyd 2005), es el hidrocarburo alcano mássencillo, cuya fórmula química es CH4, resulta ser muy volátil y reactivo.2.5.5 Propano: según (química general, Boyd 2005), es el primer hidrocarburo decadena con dos atamos de carbono, considerado el precursor de los alquenos,alcoholes y derivados, muy ligero y formas parte del gas natural.2.5.6 Residuo orgánico: Según (Lexus 2010), es todo desecho de origen biológico,que alguna vez estuvo vivo o fue parte de un ser vivo, por ejemplo: hojas, ramas,cáscaras y residuos de la fabricación de alimentos en el hogar 9
  • 17. 2.5.7 Turbina: Según (Enciclopedia libre 2011), es el nombre genérico que se da a lamayoría de las turbo máquinas motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de lascuales pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de unrodete con paletas o álabes.2.5.8 Voltaje: Según (Lexus 2008, página 288), se puede definir como el trabajo porunidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada paramoverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro. 10
  • 18. CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO.3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN. Según el propósito de la investigación es aplicada ya que obtiene su información dela actividad intencional la cual fue realizada en corto tiempo, según la profundidad de lainvestigación esta es explicativa ya que muestra preocupación en determinar losorígenes o las causas de los fenómenos que suceden, según como se codifica lainformación es cuantitativa ya que permite analizar la información codificada de maneranumérica sin que intervengan juicios de valor específicamente trata de un trabajo deingeniería, con bases a principios de diseño en generación de combustión a partir delgas metano. Está destinada a la demostración de leyes, propias de esta área del conocimientopara obtener un artefacto o sistema con características preestablecidas en la hipótesisplanteada. En este contexto supone la recolección y selección de desechos sólidos usadoscomo muestra que constituyen un indicador de variable, en función de esto se deberá eléxito del sistema a elaborar en este trabajo.3. 2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN. Este trabajo es de tipología experimental pura (según Chávez 1992), estáfundamentada en un diseño de ingeniería, y es de campo pues se recurre a unaevaluación de espacio y condiciones que permitan desarrollar de la manera máseficiente la investigación. Cuenta con una metodología propia, con procedimientosnovedosos que están en la línea de investigación del área de la electricidad en funciónde los fundamentos teóricos establecidos en la bibliografía en cuanto a la generación deelectricidad mediante la combustión de gases. En líneas generales este trabajo esta fomentado en la generación de electricidadmediante la combustión de gas metano (CH4) producido por la biodigestion de materiaorgánica (basura), simulando para ello las condiciones de un relleno sanitario típico. 11
  • 19. 3.3. POBLACIÓN. Está definida por la materia orgánica generada en las adyacencias del sector losCortijos, Municipio San Francisco del estado Zulia; y consta por todos aquellosdesechos sólidos característicos de la basura urbana, es decir un universo de dieztoneladas acumulada por espacio de tiempo de quince días.3.3.1. MUESTRA. Corresponde a una porción de población tomada de manera intencional y aleatoria,con un muestreo no probabilístico, equivalente a cien kilogramos de desechos sólidos,sin un patrón especifico.3.4. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS. Dado que el trabajo corresponde a un diseño experimental puro, según Chávez(1992), se basa en la observación directa del fenómeno ocurrido, por lo tanto esta esuna de las técnica e instrumento para la recolección de información que se presenta,así como la observación participante y el dialogo explicativo. Los cuales sirvieron parala interpretación y verificación del hecho registrado.3.5. METODOLOGIA EXPERIMENTAL.3.5.1 DISEÑO DEL BIODIGESTOR. Se diseñó el biodigestor de manera que apreciara con más claridad su estructura. Fig. 2 diseño del generador. 12
  • 20. 3.5.2. SELECCIÓN Y TRATAMIENTO PRIMARIO DE LA MATERIA ORGANICA. Se selecciona un aproximado a 100 kilogramos de materia orgánica, separando deesta material no biodegradable como: plástico, metal y vidrio. Se dispone de estematerial depositándolo en bolsas plásticas por diez días. Paralelamente se dispondránde unos 30 litros de excremento porcino el cual se dejara en reposo con una mezcla decapa vegetal por diez días..Fig. 3 seleccionando los materiales Fig. 4 Seleccionando los 30 litros desólidos. excremento.3.5.3. OBTENCIÓN DEL RELLENO SANITARIO O BIODIGESTOR (SIMULADO). Se acondiciona un envase de polietileno, al cual se agrega en primer lugar unacapa vegetal (para retención de humedad) y sobre este se deposita los desechosorgánicos, eliminando todo tipo de materia no biodegradable (bolsas plásticas); juntocon el excremento porcino. Sobre este material se agrega una capa de arena de por lomenos 50 centímetros; colocando un tubo cilíndrico, que este en contacto con losdesechos y permita el escape de gases hacia la parte superior del recipiente. Se sellael recipiente y se deja el material en descomposición por veinte días. Fig. 5 Obtención del relleno sanitario. Fig. 6 Colocando un tubo cilíndrico en el biodigestor. 13
  • 21. 3.5.4. CONSTRUCCION DEL SISTEMA GENERADOR DE ELECTRICIDAD. Se coloca una llave de paso a las conexiones de liberación de gas del biodigestorconstruido, sobre esta se instala una reducción que ira unida a un tubo de cobre de 1/8de diámetro (para aumentar la presión de gas) el gas fluirá a un receptor de presión alcual se le conecta un sistema simple de turbina que se activa por combustión de gas,este ira directo a un capacitador o condensador que permitirá el aprovechamiento de laenergía eléctrica producida. Fig. 7 El biodigestor con las conexiones de liberación de gas.3.5.5. PRUEBAS DE VERIFICACION DE PRESIÓN. Se somete el biodigestor a la prueba de presión, esto es liberar mediante la llaveinstalada pequeñas cantidades de gas sobre un envase con agua oxigenada (H 2O2) elburbujeo intenso y consecutivo por treinta segundos garantiza la presencia de gasmetano (CH4) a presión adecuada. Fig. 8 Prueba de verificación de presión. 14
  • 22. 3.5.6. PRUEBAS DE GENERACION DE VOLTAJE DE CORRIENTE CONTINUA. El voltaje es verificado mediante un amperímetro el cual realiza una lectura de laintensidad producida, la cual es continua solo si la lectura es inferior a los 3 amperios.Si el voltaje es discontinuo se puede instalar una resistencia de 20 ohmios parasolucionar el problema. Fig. 9 Aparato para pruebas de presión del biodigestor.3.5.7. VERIFICACION DE LA CAPACIDAD OPERATIVA DEL GENERADOR. Para realizarse esta, se procede a inspeccionar la conexión que conforman elsistema, asegurando en líneas generales que no existan errores en ella, tales como:escape de gas, tanto del biodigestor como en las conexiones; voltaje continuo,ausencia de corrosión en el sistema y regulación en la combustión de gas metano CH4). Fig. 10 Verificación de la capacidad operativa del generador. 15
  • 23. 3.5.8. PRUEBAS FINALES DE VOLTAJE. Se realiza simplemente conectando aparatos sencillos como: lámparas, ventiladoresu otros aparatos de bajo consumo eléctrico, observando en todo caso las variacionesde presión de gas, amperaje del sistema y funcionamiento de los aparatos conectados.Fig.11, 12 Pruebas finales de verificación de electricidad con aparatos eléctricos. 16
  • 24. CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.4.1 OBTENCIÓN DEL RELLENO SANITARIO O BIODIGESTOR. Luego de seleccionar la materia orgánica, acondicionarla y separar materiales nobiodegradables se mezcló en un recipiente de polietileno de alta densidad concapacidad para cien litros. Una vez depositada esta de manera adecuada, se mezclócon capa vegetal, simulando la remoción característica de los rellenos sanitarios.Completando el proceso con arena seca que permitiese la estabilización del medio.Finalmente se selló el recipiente para simular las condiciones de reacción cuando seentierra la materia orgánica, convirtiendo este sistema en el biodigestor que seesperaba.4.2 CONSTRUCCION DEL SISTEMA GENERADOR DE ELECTRICIDAD. En esta fase, se construyó un sistema simple de generación, utilizando un dinamoelaborado con polietileno de baja densidad, magnetizado con un imán estándar, el cuales activado por calentamiento de aire y flujo de gas, este se adaptó al sistemabiodigestor construido, produciendo un voltaje de 4.5 voltios de corriente alterna.4.3 PRUEBAS DE VERIFICACION DE PRESION. Las pruebas de presión fueron realizadas fuera del biodigestor, usando una muestrade ochenta gramos (80 g) de material del sistema y sometiéndolos a la prueba deconductividad específica, la cual permitió evidenciar que el proceso de biodegradaciónaún no estaba completo, además la presión del sistema es de apenas 1,2 atmósferas;es decir que aún no hay suficiente metano para que el aparato sea óptimo. Debeesperarse al menos quince días para verificar nuevamente. Sin embargo luego deltiempo pautado, se verifico nuevamente la presión la cual resulto ser de 5 atmósferas.Lo cual garantiza que el sistema ya es completamente operativo. 17
  • 25. CONCLUSIONES1. Se diseño un sistema biodigestor, mediante el tratamiento de desechos sometidos a presión, el cual, en efecto produjo cantidades verificables de gas metano (CH4).2. Se construyó un sistema de generación eléctrica por magnetización de hierro y sistema estático él es adaptable al sistema del biodigestor obtenido previamente.3. Se comprobó la formación de flujo eléctrico este es discontinuo sin embargo, en efecto el sistema genera electricidad.4. Se genero un voltaje suficiente para encender un bombillo y otros aparatos de consumo moderado de electricidad. Cabe destacar que el sistema de digestión de materia orgánica para conversión de gases representa un potencial ilimitado de desarrollo para generar energía alternativa, no solo para producir electricidad, sino que también para otros fines, tales como redes de gases domestico. 18
  • 26. RECOMENDACIONESEste tipo de trabajos requieren tiempo y numerosos ensayos, sin embargopersiguen una finalidad muy importante, desarrollar energías alternativas yreducir la contaminación, por lo que vale la pena el esfuerzo invertido.Las instituciones públicas y privadas deben procurar desarrollar trabajos paramejorar los resultados de esta investigación, empleando tiempo y recursos, enlas debilidades de este, como lo fue la estabilización de la presión.Los resultados aquí obtenidos, no son definitivos pero pueden utilizarse paramejorar procedimientos y obtener mejores sistemas de generación deelectricidad alternativa. 19
  • 27. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.Alexander González “Reactores gaseosos”.Enciclopedia libre 2011.Enciclopedia mecanica popular, cap 8 pagina 1025.Feders y colaboradores. LAROUSE 2008, 2010, paginas 288,287.H. Vogel y S.Kedrers “SCIENCIE” 1998.Handbook de quimica, 2008 Universidad de Pensilvania.K.Smith y L Worked. “Principios de electricidad alternativa” 2003.L. Wososk “the new structure of macromolec visión”. 2006.MAC GRAW HILL “Handbook ded quimica“2008.Mecanica general, boyd 2002, 2005.Mecanica popular, 2008.R. Fernández “química general moderna actualizada” 1998.R. Vals y H.vogel, electronics basic level one Alemania 2001.Skoog and Leary “química analítica instrumental” 1998.Toscano Luis, Universidad central de Venezuela, “Nuevas tendencias en electricidadautogenerada” 2009. 20
  • 28. ANEXOS 21
  • 29. 22
  • 30. 23
  • 31. 24
  • 32. 25