Diseño de planta para la producción de biogás a partir de estiércol de gallina

Texto completo

(1)Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO. UN T. FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA. en ier ía. Qu. ím. ica. ESCUELA ACAD. PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA. In g. “DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA”. de. TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE:. a. INGENIERO QUÍMICO. ec. AUTOR:. bli. ot. Br. ANA VIOLETA QUILCATE ROJAS.. Bi. ASESOR:. Msc. ING. JOSÉ LUIS SILVA VILLANUEVA. TRUJILLO – PERÚ 2009. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. PRESENTACIÓN. UN T. SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO CALIFICADOR: De conformidad con lo normado en el reglamento de Grados y Títulos de. la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de. ica. Trujillo, pongo en su consideración de Ustedes el presente trabajo de. ím. habilitación profesional que he titulado: “DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE. Qu. GALLINA”, con la finalidad de obtener el título de INGENÍERO. en ier ía. QUÍMICO.. No quisiera pasar por alto esta oportunidad y la aprovecho para expresar mi sincero reconocimiento y agradecimiento a todos los profesores de nuestra gloriosa e histórica Facultad, quienes de una u. In g. otra manera aportaron con sus enseñanzas y orientaciones para lograr una adecuada formación profesional. Asimismo agradezco a todas las. de. personas que me apoyaron para culminar la elaboración del presente. a. trabajo.. Trujillo, Enero del 2011.. Bi. bli. ot. ec. Quedo de ustedes a su disposición y evaluación.. --------------------------------------------------Br. ANA VIOLETA QUILCATE ROJAS. I Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) Qu. ím. ica. ING. JOSÉ LUIS SILVA VILLANUEVA. UN T. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. In g. en ier ía. ING. WALTER MORENO. Bi. bli. ot. ec. a. de. ING. WILSON REYES L.. II Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. AGRADECIMIENTO. UN T. Quiero expresar mi más sincero agradecimiento a mi asesor el Ing. JOSÉ LUIS SILVA VILLANUEVA, por su constante apoyo y perseverancia para poner coto a dedicación. profesional. durante. mi. desarrollo. Bi. bli. ot. ec. a. de. In g. en ier ía. Qu. ím. profesional en nuestra gloriosa facultad.. ica. este trabajo; que tan gentilmente me ofreció su. III Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DEDICATORIA. UN T. Con amor y profundo agradecimiento a mi ¨gordo¨, Manuel Osías Quilcate Verástegui, quien siempre me inculco su fuerza y coraje para temer a nada ni nadie. Gracias papito por de hoy lo has hecho. Te quiero muchísimo…. ím. cuidarme tanto y de la forma como hasta el día. ica. seguir adelante y conseguir todas mis metas sin. Qu. Con todo mi amor, a mi ¨chiky¨, Ana Bertha Rojas García, quien con su admirable dedicación absoluta y sabios consejos han hecho en mi la. en ier ía. persona quien soy. Gracias mamita querida por todos los valores que me has inculcado día a día y por ser mi mano derecha siempre en todo lo. In g. que hago. Te adoro…. Con. mucho. cariño. a. mi. hermanita,. mi. es uno de los pilares más importantes de mi vida, motivo para seguir adelante y cuya compañía ha sido indispensable para mí. Te quiero muchísimo hermana…. Dios Bendiga sus Vidas. Bi. bli. ot. ec. a. de. ¨blackcita¨, Ana Paula Quilcate Rojas, quien. Ana Violeta Quilcate Rojas.. IV Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÍNDICE PRESENTACIÓN……………………………………………………………………...I. UN T. AGRADECIMIENTO………………………………………………………………..III. DEDICATORIA………………………………………………………………………IV. ÍNDICE…………………………………………………………………………………V. ica. RESUMEN………………………………………………………………………..…XII. CAPÍTULO I. ím. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………..…..XIV. Qu. SELECCIÓN Y DISEÑO DEL PROCESO…………………..…………….…….1. en ier ía. 1.1. Proceso para la obtención de Biogás………………………………...1 1.1.1. Tecnologías para la Digestión anaeróbica.……….…...2 A.. Procesos sin enriquecimientos de biomasa……..2 a) Digestión. en. etapa. única. con. mezcla. In g. completa…………………………………...….….2. b) Digestión en etapa única sin mezcla….…….3. de. c) Digestión en doble etapa………………………4. B.. Balance de Materiales………………………………………………….8. ec. 1.3.. Selección del Proceso…………………………………………………..8. a. 1.2.. Procesos con enriquecimiento de biomasa………6. Producción del Biogás………………………………………………….9. 1.5.. Almacenamiento del Biogás…………………………………………10. 1.6.. Uso del Biogás………………………………………………………….11. Bi. bli. ot. 1.4.. 1.6.1. Tratamiento del Biogás en función del uso………………….12 1.6.2. Balance de energia………………………………………………..13. V Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. CAPÍTULO II UBICACIÓN DE LA PLANTA…………………………………………………14 Principales Factores considerados en la elección del lugar en. UN T. 2.1. donde se ubicará la planta………………………………..…………14. ica. 2.1.1 Materia prima………………………………………………………14. 2.1.2 Mercado………………………………………………………………14. ím. 2.1.3 Mano de obra……………………………………………………….15. Qu. 2.1.4 Abastecimiento de Energía………………………………………15 2.1.5 Suministro de Agua……………………………………………….15. en ier ía. 2.1.6 Transportes………………………………………………………….15 2.1.7 Leyes Reguladoras…………………………………………………16 2.1.8 Disposición de Desperdicios…………………………………….16 2.1.9 Clima………………………………………………………………….16 Factores Comunitarios……………………………………17. In g. 2.1.10. Análisis de alternativas en la Ubicación…………………………..17. 2.3. Selección del lugar para la planta…………………………………..17. CAPÍTULO III. a. de. 2.2. ot. ec. DISEÑO DEL EQUIPO DE PROCESO…………………………………….18. bli. CAPÍTULO IV. Bi. INSTRUMENTACION Y CONTROL DEL PROCESO…………………….19 4.1. Digestores……………………………………………………………….19. 4.1.1.. Digestor Acido……………..……………………..………………19. 4.1.1.1. Control de Temperatura en Alimentación (TIC-1)….19 VI. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 4.1.1.2. Indicador de nivel (LI-1)…………………………………20. 4.1.1.3. Indicador de presión (PI-1)………………………………20. UN T. 4.1.2. Digestor Mecánico…………………………………………….…20 4.1.2.1. Control de la Temperatura en la alimentación. (TIC-2)………………………………………………………..20. ica. 4.1.2.2. Control del pH del fango en el interior del digestor. ím. (CIPH)………………………………………………………..20 4.1.2.3. Indicador de nivel (LI-2)…………………………………20. Qu. 4.1.2.4. Indicador de presión (Pi-2)………………………………21 4.1.3. Tanque de estiércol……………………………………………...21 Control de sólidos (CIS)…………………………………21. 4.1.3.2. Indicador de nivel (LI-3)…………………………………21. en ier ía. 4.1.3.1. In g. CAPÍTULO V. AUXILIARES DE PROCESO…………………………..…………………….22. de. 5.1 Suministro De Agua……………………………………………………..22. a. 5.1.1. Agua de Proceso…………………………………………………22. ec. 5.1.2. Agua para usos Sanitarios y Limpieza……………………..22. ot. 5.1.3. Agua contra Incendios………………………………………….22. 5.2 Cimientos…………………………………………………………………..22. bli. 5.3 Estructuras………………………………………………………………..23. Bi. 5.4 Tuberías…………………………………………………………………….23 5.5 Energía Eléctrica………………………………………………………….23 5.6 Almacenamiento…………………………………………………………..24 VII. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 5.7 Laboratorio y Edificios…………………………………………….…….24. UN T. 5.8 Taller de Mantenimiento……………………………………….……….24. CAPÍTULO VI. Qu. CAPÍTULO VII. ím. ica. DISTRIBUCION DE LA PLANTA……………………..……………….…….25. SEGURIDAD……………………………………………..……………….…….26. en ier ía. 7.1 Medidas correctivas y de seguridad contra incendios y explosiones………………………………………………………………...26 7.1.1.. Sistemas de protección pasiva ………………………………26. 7.1.2.. Sistemas de protección activa…………………………..……26. In g. 7.2 Medidas correctivas y de seguridad contra ruidos y vibraciones………………………………………………………………..27. Residuos atmosféricos………………………………………..27. CAPÍTULO VIII. ot. ec. a. 7.3.1.. de. 7.3 Impacto Ambiental……………………………………………………….27. bli. EVALUACION ECONOMICA........…………………..……………….…….28. Bi. 8.1 Determinación de la Inversión…………………………………………28 8.1.1.. Equipo de proceso……………………………………………..28. 8.1.1.1.. Calentadores eléctricos…………………………………30. 8.1.1.2.. Válvulas y accesorios…………………………….……30 VIII. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 8.1.1.3. 8.1.2.. Instrumentación y control…………………………..31. Bienes inmuebles………………………………………………31 Terreno…………………………………………………..31. 8.1.2.2.. Cimientos y estructuras………………..……………31. 8.1.2.3.. Edificios………………………………………………….31. 8.1.2.4.. Parte eléctrica..…………………………………………31. ica. UN T. 8.1.2.1.. ím. 8.2 Costos de operación……………………………………………………...32 Mano de obra…………………………………………………..32. 8.2.2. Materia prima………………………………………………….33. Qu. 8.2.1. 8.3 Flujo económico de caja………………………………………………..33. en ier ía. 8.4 Rentabilidad………………………………………………………………36. CAPÍTULO IX. In g. APENDICE…………………….........…………………..……………….…….37 9.1 CAPITULO I – Selección y diseño del proceso. Parámetros de diseño………………………………………..37. a. 9.1.1.. de. Balance de materiales…………………………………………………..37. Parámetros de purga…………………………………………38. 9.1.3.. Ecuaciones obtenidas………………………………………..38. ot. ec. 9.1.2.. Balance de energía……………………………………………42. Bi. bli. 9.1.4.. 9.2. CAPITULO III – Diseño de equipos. 9.2.1 Diseño de bombas…………………………………………………43 IX Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. a) Características de la tubería………………………………..43 b) Propiedad del liquido………………………………………….43. UN T. c) Cantidad y tipos de accesorios………………………..……44 Diseño de la bomba B-1………………………….46 Diseño de la bomba B-2………………………….48. ica. Diseño de la bomba B-3………………………….49. ím. Diseño de la bomba B-4………………………….50 Diseño de la bomba B-5………………………….51. Qu. Tablas utilizadas……………………………………52 9.2.2 Diseño del digestor metánito……………………………………55. en ier ía. 9.2.3 Análisis de sensibilidad…………………………………………..58 9.2.4 Diseño de tanques…………………………………………………60 Diseño de tanque1…………………………………………60. In g. Diseño de tanque 2………………………………………..61 Diseño de tanque 3………………………………………..61. CAPÍTULO X. ec. a. de. Diseño de tanque 4………………………………………..61. bli. ot. CONCLUSIONES…………….........…………………..……………….…….63. CAPÍTULO XI. Bi. REERENCIAS BIBLIOGRAFICAS….………………..……………….…….64. X Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. RESUMEN. Capítulo I, en este capítulo se aborda la selección del diseño de proceso, y tiene por finalidad escoger un tipo de proceso de manufactura de entre los. ica. existente, que sea el más factible tanto técnica como económicamente. Para ello se muestran los diferentes procesos resaltando sus principales características de. ím. manera que se pueda seleccionar el proceso más adecuado, el cual regirá en. Qu. adelante el desarrollo del proyecto.. en ier ía. Capítulo II, Tiene como finalidad determinar el lugar más adecuado para la instalación de la planta, para ello se hace uso de la técnica denominada factores de balanceo, que consiste en asignar valores numéricos arbitrarios según la relevancia de los elementos evaluados (materia prima, mercado, energía, etc.), finalmente se realiza un conteo, de manera que él que acumule mas puntaje será el lugar elegido. Los posibles opciones donde se podría llevar a cabo el proyecto. de. In g. Lima y la Libertad.. Capítulo III, Comprende el diseño de los principales equipos de proceso tales como columnas de reactores, bombas y tanques. Para el diseño de todos los. a. equipos se hace uso de la hoja de cálculo EXCEL, en las cuales se elaboran. ot. ec. plantillas de cálculo iterativo.. bli. Capítulo IV, Este capítulo está referido a la parte del control automático, aquí. Bi. se define los lazos de control, los instrumentos utilizados y las variables controladas, mostrándose en detalle en el plano de instrumentación.. XI Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Capítulo V, El presente capitulo trata sobre los auxiliares de proceso, tales como el abastecimiento de agua, combustible y electricidad; se incluye también. UN T. las facilidades de almacenamiento, seguridad, edificios y laboratorio.. Capítulo VI, Nos habla sobre la distribución de la planta y básicamente define el arreglo espacial de todas las unidades de operación, para ello se elaboraron el. ím. ica. plano unitario y maestro.. Capítulo VII, Esta referido a la seguridad y aquí se dan recomendaciones para. en ier ía. efluentes vertidos por la planta.. Qu. acciones correctivas de seguridad, así como también se comenta sobre los. Capítulo VIII, Este capítulo se realiza el estudio de mercado, determinando la inversión total, los gastos de operación y la rentabilidad, para esto se utilizó los indicadores económicos VAN y TIR.. capítulos 1 y 3.. In g. Capitulo IX, En el se presenta el apéndice, donde se desarrollan a detalle los. de. Capitulo X, En este capítulo se presentan las conclusiones del estudio.. Bi. bli. ot. ec. a. Capitulo XI, Muestra las referencias bibliográficas.. XII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. ABSTRACT. Chapter I, in this chapter the design selection process is discussed, and aims to. ica. choose a type of manufacturing process from the existing one, which is most feasible both technically and economically. For this purpose different processes highlighting its key features so you can select the most appropriate process, which. Qu. ím. will govern the project forward is.. Chapter II, aims to determine the most appropriate location for the installation. en ier ía. of the plant, for it using the technique known as balancing factors, that is to assign arbitrary numerical values according to the relevance of the evaluated elements (raw materials market is , energy, etc.), finally a count, so he who earn more score will be the venue is done. Possible options where you could carry out the project. In g. and Freedom Lima.. Chapter III, includes the design of the main process equipment such as reactor. de. columns, pumps and tanks. For the design of all teams use the EXCEL. ec. a. spreadsheet, in which templates are made iterative calculation is made.. Chapter IV, This chapter refers to the part of the automatic control, control. ot. loops here defined, the instruments used and controlled variables, showing in. bli. detail in terms of instrumentation.. Bi. Chapter V, This chapter deals with processing aids such as water, fuel and. electricity; also it includes storage facilities, security, and laboratory buildings. Chapter VI, talks about the distribution of the plant and basically defines the spatial arrangement of all operating units, for which the unit and master plan were developed. XIII. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Chapter VII, is referred to safety and here recommendations for corrective action are given security and also comments on the effluent discharged by the. UN T. plant. Chapter VIII, Chapter This market study is done by determining the total. investment, operating expenses and profitability for this the economic indicators used VAN and TIR.. ica. Chapter IX, in the appendix, where they develop in detail chapters 1 and 3 is. ím. presented.. Chapter X, In this chapter the conclusions of the study are presented.. Bi. bli. ot. ec. a. de. In g. en ier ía. Qu. Chapter XI, shows the bibliographical references.. XIV Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. INTRODUCCIÓN La energía constituye un insumo vital para el desarrollo de cualquier aspectos. tales. como:. uso. y. abuso,. fuente. de. UN T. comunidad, pero cuando se habla de energía se está abarcando abastecimiento,. contaminación generada por la misma, peligro para la comunidad en. ica. casos de accidentes, etc.. Por otro lado al hablar de medio ambiente indudablemente se deben. ím. mencionar la generación de residuos, en todos los estados físicos (sólidos, líquidos y gaseosos) y el daño que causa en la sociedad, tanto generados por su disposición adecuada.. Qu. su presencia, como los productos de su descomposición o los gastos. en ier ía. Los residuos líquidos, específicamente las aguas residuales, son tratados en depuradoras en donde se consigue agua libre de impurezas para poder regresarla al ambiente y un concentrado de las impurezas eliminadas, en la mayoría de los casos transformados en biomasa, mas una cierta cantidad de materia orgánica estabilizada por los propios. In g. microorganismos. Sin embargo estos fangos, no pueden ser desechados al ambiente sin antes darles un tratamiento, ya que son fuentes primarias de enfermedades y además del riesgo de salud pública. de. ocasionarían un desequilibrio ecológico; por lo tanto es necesario su tratamiento antes de la disposición final. a. En el caso de los residuos sólidos se debe considerar la generación y. ec. composición de los mismos, lo que implica la cuantificación de materia orgánica y su disposición final. La fracción orgánica de los residuos. ot. sólidos urbanos, representa más del 50% de todos los residuos sólidos. bli. generados, lo que implica por un lado los costos inherentes a las labores de disposición final y por otro un gran recurso de material. Bi. biodegradable susceptible de ser utilizado en diversos procesos biotecnológicos para su aprovechamiento. Uno de éstos es el producir biogás, lo que representa una fuente energética que podrá ser utilizada en varios propósitos; desde el generar suficiente electricidad para el uso XV. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. directo en la población, hasta el autoconsumo en las depuradoras y otras plantas de disposición final, con el consiguiente ahorro de energía, mismo que coadyuva a la comunidad en la disminución de los costos. UN T. financiero y ambiental.. Así, con esta tesis se pretende colaborar en la solución del problema del estiércol de gallina, el cual se considera un residuo pero que es rico en. ica. microorganismos con una alta capacidad degradativa que tiene como fin. Bi. bli. ot. ec. a. de. In g. en ier ía. Qu. ím. producir biogás como fuente de energía.. XVI Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. SELECCIÓN Y DISEÑO DEL PROCESO. UN T. CAPÍTULO I. El presente capítulo tiene como finalidad escoger un tipo de proceso de manufactura. ica. existente, que sea el más conveniente y adaptable a los de la planta.. Para ello se muestran los diferentes procesos haciendo resaltar sus principales. ím. características para cada uno de estos. Dichos procesos serán sometidos a un análisis del tipo técnico-económico. Estos conducirán finalmente a la selección del proceso más. 1.1.Obtención de biogás por digestión anaerobia:. Qu. adecuado, el cual regirá en adelante el desarrollo del proyecto.. ría. La digestión anaeróbica de materia orgánica es la conversión directa de la biomasa en gas, denominado biogás, que es una mezcla de metano y dióxido de carbono con pequeñas. nie. cantidades de otros gases tales como hidrogeno, nitrógeno, monóxido de carbono, oxigeno, vapor de agua y trazas de ácido sulfhídrico. La materia orgánica es biotransformada por microorganismos en ambiente anaeróbico (ausencia de oxígeno), produciendo biogás con. In ge. un contenido de energía entre 20% a 40% del poder calorífico de la materia prima. La digestión anaeróbica es una probada tecnología y ampliamente utilizada para el tratamiento de desechos con alto contenido de materia orgánica. (S. González, 1997).. de. Se produce a razón de unos 200-400 L/kg de materia seca, con un valor calórico de 5500 Kcal/m3. El poder calorífico del biogás está determinado por la concentración de metano (8500 Kcal/m3).. bli ot ec a. La digestión anaerobia es ampliamente utilizada en el tratamiento de biomasa con un. alto contenido de humedad, ya que el proceso se favorece en medio acuoso. En este sentido tiene una aplicación muy clara en el tratamiento de aguas residuales urbanas y de explotaciones ganaderas. El proceso de digestión anaerobia permite tratar la materia orgánica y obtener dos. productos valiosos: fertilizante orgánico (biól) y biogás. El primero tiene grandes. Bi. propiedades para la agricultura y para la regeneración de suelos. El segundo es un combustible gaseoso. (J. De Juana, 2007). Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 1. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. nie. (Fuente: Coombs, 1990). ría. Qu. ím. ica. Tabla. 1.1: Composición del biogás.. In ge. 1.1.1. Tecnologías para la Digestión Anaerobia:. Existen dos tipos de procesos: sin enriquecimiento de biomasa y con enriquecimiento de biomasa. A). PROCESOS SIN ENRIQUECIMIENTO DE BIOMASA:. de. Pueden dividirse en tres grupos, estos son:. a) Digestión en etapa única con mezcla completa:. bli ot ec a. La materia prima se mezcla íntimamente mediante recirculación, mezcladores mecánicos, bombeo o mezcladores con tubos de aspiración y se calienta para conseguir optimizar la velocidad de digestión. Este tipo de tratamiento básicamente se caracteriza por los siguientes. Bi. parámetros:  Proceso en etapa única.  Temperatura en el rango mesofílico (aprox. 35 ºC).. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 2. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA.  Alimentación con materia prima cruda espesada.  Sin retirada de sobrenadante.. UN T.  Mezcla completa de toda la materia prima varias veces al día.. In ge. nie. ría. Qu. ím. ica. Fig.1.1. Digestor en etapa única con mezcla completa.. (Fuente: F. Catalán, 2006.). b) Digestor en etapa única sin mezcla:. de. Este tipo de proceso es aquel en el cual no existe mezcla completa de la materia prima dentro del sistema, produciéndose por tanto una. bli ot ec a. estratificación, formándose una capa de sobrenadante por encima de la materia prima digerida. Como consecuencia de esta estratificación, en la práctica, es este tipo de digestores se utiliza menos del 50% de su volumen. Debido a estas limitaciones este tipo de procesos ya prácticamente no se utiliza salvo en instalaciones muy pequeñas.. Bi. En la Figura 1.2, se muestra un esquema de una instalación de este tipo y en la Tabla 1.2 se indican los parámetros de diseño típico.. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 3. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. ría. Qu. ím. ica. UN T. Fig. 1.2. Digestor en etapa única sin mezcla.. In ge. nie. (Fuente: F. Catalán, 2006.). Tabla 1.2 Parámetros de diseño para un digestor en etapa única sin mezcla.. Valores. Tiempo de retención (días). 30-60. Carga de sólidos (Kg. Sólidos/m3.d). 0.4-1.6. de. Parámetros de diseño. bli ot ec a. Fuente: Hernández L. (2002). c) Digestión en doble etapa: En este proceso el primer tanque se utiliza para la digestión y se equipa con los dispositivos necesarios para el mezclado. El segundo tanque se utiliza para el almacenamiento y concentración de la materia prima. Bi. digerida y para la concentración de un sobrenadante relativamente clarificado.. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 4. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. En muchas ocasiones, ambos tanques se construyen idénticos, de. UN T. forma que cualquiera de ellos puede ser el tanque primario (en este. caso los parámetros de diseño a adoptar serían los mismos para ambos. tanques). No obstante, en la mayoría de los casos y por razones. económicas, el segundo de los tanques es abierto y no calentado. (M.. ica. Montes, 2008).. En la Figura 1.3, se muestra un esquema de una instalación de este tipo. ím. y se indican en la Tabla. 1.3, los parámetros de diseño típicos.. de. In ge. nie. ría. Qu. Fig. 1.3. Digestión en doble etapa.. Bi. bli ot ec a. (Fuente: F. Catalán, 2006.). Tabla. 1.3. Parámetros de diseño para un digestor en doble etapa. Parámetros de diseño. Digestor Primario. Digestor Secundario. Tiempo de retención (días). 10 - 15. 5-8. Carga de sólidos (Kg.Sólidos/m3.d). 1.6 - 4.8. 5.0 - 8.2. (Fuente: L. Hernández, 2002). Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 5. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. B) PROCESOS CON ENRIQUECIMIENTO DE BIOMASA:. UN T. El objetivo de las últimas tecnologías desarrolladas en el campo de la digestión anaerobia es conseguir incrementar los rendimientos de reducción. de la materia orgánica consiguiendo una mayor estabilidad y menores costos que en los procesos convencionales. Este aumento del rendimiento se. ica. pretende conseguir a través del enriquecimiento con biomasa activa de los digestores, recirculando parte de la biomasa ya formada una vez extraída del. ím. digestor mediante dispositivos específicos (decantadores, flotadores, etc.);. Qu. ya sea en etapa única o doble. (M. Montes, 2008). de. In ge. nie. ría. Fig. 1.4. Digestor con enriquecimiento de biomasa en una etapa.. bli ot ec a. (Fuente: F. Catalán, 2006.). Bi. Tabla. 1.4. Parámetros de diseño de digestor con enriquecimiento de biomasa en una etapa.. Parámetros de diseño. Valores. Tiempo de retención (días). 6.8 - 7. Carga de sólidos (Kg.Sólidos/m3.d). 3 - 3.5. Fuente: Hernández L. (2002).. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 6. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. Digestión en doble etapa: La digestión en doble etapa es más específica y la. UN T. más conveniente también, en este proceso tiene como principio separar en. dos reactores la biomasa digerida según el tiempo de retención en función a. la temperatura. En el primer reactor tienen lugar los procesos de hidrólisis,. procesos de metanogénesis. (M. Montes, 2008). ica. acidogénesis y acetogénesis; y en el segundo reactor, tienen lugar los. In ge. nie. ría. Qu. ím. Figura. 1.5. Digestión en doble etapa.. (Fuente: F. Catalán, 2006.). Tabla. 1.5. Parámetros de diseño para un digestor en dos etapas. Digestor ácido. Digestor metánico. Tiempo de retención(días) para 26°C. 2. 12. Tiempo de retención(días) para 33°C. 4. 12. Tiempo de retención(días) para 55°C. 2. 10. 25-35. 2-3. bli ot ec a. de. Parámetros de Diseño. Carga de sólidos (Kg.Sólidos/m3.d). Bi. Fuente: Hernández L. (2002).. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 7. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Las ventajas de este tipo de sistema puede resumirse en:  Optimización de volúmenes necesarios.. UN T. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA.  Mayor reducción de materia volátil y por tanto mejor rendimiento.. ica.  Mayor producción específica de gas.. ím. 1.2.Selección del Proceso:. En base al análisis preliminar de los tipos de procesos antes propuestos, se encuentra. Qu. que el proceso con enriquecimiento de biomasa, específicamente, el de digestión en doble etapa es el más conveniente; como se hizo mención anteriormente, éste sistema presenta muchas ventajas considerables tanto de carácter económico como de operación, en relación. ría. a los demás. Entre ellas cabe mencionar la optimización de los volúmenes necesarios, mayor reducción de materia volátil y por tanto mejor rendimiento, y como consecuencia de. nie. esto; mayor producción específica de gas, lo que se traduce en un mayor ingreso económico.. In ge. Por otro lado permite manejar una carga elevada de estiércol, presenta más variables lo cual desde el punto de vista de la optimización es favorable y debido a la sencillez de los. de. biodigestores, el incremento de la inversión es mínima en relación a los demás procesos.. 1.3.Balance de Materiales:. El balance de materiales, en los equipos de las unidades de proceso, se hizo en base a. bli ot ec a. una producción anual de 1000 pies cúbicos por día para el caso de la planta piloto. Se describen dos tipos: 1) Se basa en la cantidad de sólidos de entrada y salida del biodigestor (Yañez, F. 1995) 2) Se basa en la estequiometría:. Bi. C6H12O6___________________3CH4 + 3CO2 + 34.4cal.. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 8. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. 1.4.Producción de biogás:. El denominado biogás es una mezcla gaseosa que se obtiene de la descomposición de la. materia orgánica en condiciones anaeróbicas y cuyos principales componentes son el. ica. metano (55-65%) y el anhídrido carbónico (35-45%) y en menor proporción, nitrógeno, (03%), hidrógeno (0-1%), oxígeno (0-1%) y sulfuro de hidrógeno (trazas) que se producen. ím. como resultado de la fermentación de la materia orgánica en ausencia de aire por la acción de un microorganismo.. Qu. C6H12O6 ⇒ 3 CO2 + 3CH4 + 34.4 calorías. ría. El proceso de digestión anaerobia produce de 400 a 700 litros de gas por cada kilogramo de materia volátil destruida, según sean las características del fango. El biogás del digestor (debido al metano) posee un poder calorífico aproximado de 4500 a. nie. 5600 Kcal/m3. El poder calorífico del biogás está determinado por la concentración de metano (8500 Kcal/m3), pudiéndose aumentar eliminando todo o parte del CO2 presente en. In ge. el biogás. La producción total de gas depende fundamentalmente de la cantidad de alimento consumido por las bacterias o, dicho de otra forma, de la cantidad de sustrato eliminado en el proceso. Dicho sustrato suele expresarse normalmente por la demanda de oxígeno, y por los sólidos volátiles.. de. Según Brady la producción de gas, en condiciones normales de funcionamiento de un digestor, debe oscilar entre 0.44 y 0.75 m3 por cada kilogramo de materia volátil destruida.. bli ot ec a. Teniendo en cuenta la heterogeneidad en la composición del sustrato se entiende que la. cantidad de biogás que se puede producir a partir de un determinado tipo de sustrato y su composición (y, por tanto, su contenido energético) dependerá de su composición química. En la Tabla 1.6, se muestran valores medios de composición del biogás en. función del sustrato utilizado. La potencia calorífica inferior del biogás es. Bi. aproximadamente de 5250 Kcal/m3, para una riqueza en metano del 60%. (F.. Catalán 2006.). Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 9. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Tabla.1.6. Composición del biogás en función del sustrato utilizado. Lodos de depuradora 50-80%. Residuos industriales 50-70%. 20-50% Saturado 0-2%. 20-50% Saturado 0-5%. 30-50% Saturado 0-2%. 34-55% Saturado 0-1%. 100-700ppm. 0-1%. 0-8%. 0.5-100ppm. (Fuente: R. Coombs. 2002).. ím. ría. 1.5.Almacenamiento del biogás:. Gas de vertedero 45-65%. ica. Residuos avícolas 50-80%. Qu. Componente Metano Dióxido de Carbono Agua Hidrogeno Sulfuro de hidrógeno. UN T. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. Las variaciones de producción de gas en los digestores se amortiguan mediante. nie. depósitos de almacenamiento (gasómetros), que pueden ser de diversos tipos, y de baja, media o alta presión. Entre ellos tenemos: Gasómetros de baja presión, entre los más. In ge. utilizados están los de cúpula o campana flotante (ver Fig. 1.6) sobre depósito de agua, puede alcanzar volúmenes de almacenamiento importantes, aunque no suele sobrepasar los 1500 m3. La presión normalmente no supera los 50 milibares. Otra opción también muy utilizada son los gasómetros hinchables.. de. Tanques de gas de media y alta presión, son los mismos tanques que se utilizan para almacenar cualquier gas. Se consideran de media presión hasta 8-10 bares, con compresores. Fig. 1.6. Almacenamiento de biogás.. Bi. bli ot ec a. de una etapa. A presiones superiores se necesitan compresores de varias etapas.. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 10. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ica. UN T. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. ím. (Fuente: F. Catalán, 2006.). Qu. 1.6.Uso del biogás : El biogás generado puede ser valorizado de diferentes formas, tal y como se muestra a continuación.. de. In ge. nie. ría. Fig. 1.7. Usos del biogás.. bli ot ec a. (Fuente: M. Montes, 2008.). Bi. Fig. 1.8. Necesidad de tratamiento del biogás en función del uso.. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 11. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ím. ica. UN T. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. Tratamiento del biogás en función del uso: La necesidad y tipo de tratamiento depende de la composición del biogás y del. ría. 1.6.1.. Qu. (Fuente: M. Montes, 2008.). nie. uso que se le vaya a dar. El biogás suele contener ácido sulfhídrico que puede ser corrosivo si hay superficies metálicas, y también puede contener. In ge. hidrocarburos. El gas fluye de los digestores saturado de vapor de agua, que también es perjudicial para las instalaciones y es necesario eliminarlo. En otros casos será preciso concentrar el gas, eliminado el CO2, que puede suponer el 6040% en volumen. (E. León, 2004).. de. Eliminación de partículas. Se trata de métodos sencillos que se basan en el uso de rejillas metálicas, trampas de agua o combinaciones de ambas. Deshidratación. El biogás normalmente se encuentra saturado de vapor de agua.. bli ot ec a. La eliminación del agua se realiza mediante su condensación en trampas frías. Si la digestión se realiza a 35 °C, el biogás contiene aproximadamente 35 g de agua por m3. La trampa fría o condensador aprovecha la diferencia de temperaturas entre el digestor y la temperatura ambiente exterior para condensar el agua en forma natural.. Bi. Eliminación de H2S. El sulfhídrico es un compuesto altamente corrosivo por lo que su concentración debe reducirse por debajo de los niveles aceptables, para. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 12. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. proteger las instalaciones de gas, motores, calderas y turbinas. Durante el. UN T. proceso de digestión anaerobia, en el que se mantienen condiciones reductoras, en presencia de compuestos azufrados en el medio, se desarrollan bacterias. sulfato reductoras que producen H2S, en proporciones que pueden llegar al 1%. en volumen. La eliminación de H2S del biogás se consigue por diferentes. ica. métodos, que básicamente se basan en una oxidación a azufre elemental, sólido. Se puede eliminar usando gran variedad de absorbentes en medio líquido u. ím. oxidantes en fase sólida. Los métodos que utilizan absorbentes líquidos son preferiblemente usados si es necesario eliminar también CO2 para alguna. Qu. aplicación. Los métodos de eliminación en seco son en general mejores si no es necesario eliminar CO2 y son más económicos, sobretodo en pequeñas. nie. 1.6.2 Balance de Energía:. ría. instalaciones. (M. Montes, 2008.). El balance de energía de los intercambiadores, bombas u biodigestores, se hace. In ge. utilizando las cantidades de flujo calculadas en el balance de materiales. Como medio de calentamiento en los intercambiadores se utiliza vapor saturado, y como fluido de enfriamiento para los biodigestores y las bombas se utilizan agua de pozo a. Bi. bli ot ec a. de. 25°C.. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 13. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ría. Qu. ím. ica. UN T. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. nie. CAPÍTULO II. In ge. UBICACIÓN DE LA PLANTA La selección del lugar en donde se ubicará la planta productora de Biogás, se realizará haciendo un análisis de evaluación de alternativas utilizando el método de los factores de balanceo.. de. Se ha considerado para la evaluación de la ubicación de la planta dos departamentos alternativos: Lima y La Libertad; ya que, el 80% de la población de avícola (gallinas y. bli ot ec a. pollos) a nivel nacional está ubicada en la costa, estando el otro 20% distribuido entre la sierra y la selva. Constituyendo Lima casi el 50% del total de la región seguido por la Libertad.. El método de los factores de balanceo consiste en asignar números o calificativos a cada uno de los factores que se van a considerar para la elección del lugar en donde se ubicará la. Bi. planta estos son: materia prima, mercado, energía eléctrica, disponibilidad de agua, transporte, mano de obra, clima, etc. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 14. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. 2.1.Principales Factores considerados en la elección del lugar en donde se ubicará la Planta:. UN T. 2.1.1.Materia Prima:. El estiércol de gallina; en este caso, materia prima fundamental para la producción del Biogás es comprado directamente de las avícolas cercanas a la planta que se. instalará. En ambas localidades tomadas como posibles alternativas para la ubicación,. ica. existen diversas avícolas proveedoras de dicha materia prima. Considerando que en Lima existe mayor cantidad de avícolas, se ha dado un mayor calificativo en la. ím. evaluación de alternativas.. Qu. 2.1.2.Mercado:. El Biogás producido será utilizado preferentemente en uso doméstico en las zonas rurales, ayudando de alguna manera a mejorar su calidad de vida. Así mismo puede ser. ría. utilizado en motores de combustión interna como diesel o el otro uso muy generalizado es su empleo para activar generadores de electricidad.. nie. Acorto plazo el Biogás puede ser vendido con mayor demanda a los pobladores de zonas rurales de la capital, ya que el número de éstos es mayor con respecto a los. In ge. pobladores rurales de La Libertad. Además las centrales eléctricas más grandes y de mayor potencia también se encuentran en esta zona; por tanto el mercado para la mayor venta de Biogás resultaría más rentable en Lima.. de. 2.1.3.Mano de Obra:. La mano de obra es un factor importante para en la ubicación de la planta para el. bli ot ec a. presente proyecto. Lima al igual que La Libertad, dispone de personal especializado con buen nivel técnico, aunque en Lima los sueldos y salarios son más altos y menos estables que en otras lugares del país. Considerando lo anterior, podemos decir que ambas localidades están equiparadas. en ese factor.. Bi. 2.1.4.Abastecimiento de Energía:. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 15. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. La energía eléctrica será suministrada por Hidrandina S.A, además la planta. UN T. contará con su propia fuente de energía eléctrica, empleando para este fin un generador eléctrico a base del mismo gas producido.. 2.1.5.Suministro de Agua:. ica. Teniendo en cuenta que el consumo de agua en la planta de Biogás es principalmente para la homogenización del estiércol Lima al igual que La Libertad. ím. presentan buenas condiciones hidrológicas que permiten obtener agua del subsuelo a. Qu. poca profundidad, lo cual hace que ambas localidades están aptas en ese factor.. 2.1.6.Transportes:. La disponibilidad de transporte adecuado tiende a reducir los tiempos de duración. ría. de los movimientos de entrada y salida de la materia prima como del producto. Tanto Lima como La Libertad tienen toda clase de vías de comunicación con el resto. nie. del país, las cuales son muy convenientes para el transporte del producto. Ambos. de fácil acceso.. In ge. departamentos cuentan con vías de comunicación aéreas, terrestres, y marítimas, todas. 2.1.7.Leyes Reguladoras:. La Ley General de Industrias N° 24062, promulgada el 11 de enero de 1985,. de. ofrece mejores incentivos a la instalación de plantas industriales fuera del Departamento de Lima y Provincia Constitucional del Callao.. bli ot ec a. En su Artículo N° 132 indica que para empresas industriales establecidas o que se establezcan fuera del Departamento de Lima el máximo de la Renta Neta Reinvertible es del 73%, mientras que para las empresas industriales establecidas o que se establezcan en la Provincia de Lima y en la Provincia Constitucional del Callao el máximo de la Renta Neta Reinvertible es del 45%. Asimismo, según el Artículo N° 68, inciso f. se favorece a las empresas. Bi. descentralizadas con la exoneración del Impuesto de Alcabala de Enajenaciones y del Impuesto Adicional de Alcabala, en la adquisición de bienes inmuebles necesarios,. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 16. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. cualquiera sea la utilización que la empresa dé a dichos bienes para el desarrollo de su. UN T. actividad industrial. 2.1.8.Disposición de Desperdicios:. Cabe resaltar que en éste proceso los desperdicios, en este caso el efluente es. ica. llamado también “lodo”, el cuál es almacenado en el TK-3 para una adecuada disposición ulterior. Por lo que ambas localidades están aptas en ese factor.. ím. 2.1.9.Clima:. En los últimos tiempos los departamentos de Lima y La Libertad tiene climas. Qu. relativamente similares aunque cabe resaltar que en algunas zonas específicas de La Libertad el clima siempre es semitrópical a diferencia de Lima, que se caracteriza por. ría. su clima frío y húmedo. En ambos lugares hay ausencia de vientos fuertes, apreciándose la brisa del mar. Sin embargo, la presencia de la brisa marina es un inconveniente para. 2.1.10. Factores Comunitarios:. nie. la ubicación de la planta en ambos lugares, pues es muy corrosiva.. In ge. Mayores facilidades presta Lima, ya que cuenta con muchos y mejores centros culturales y recreacionales. En este factor Lima supera a La Libertad. 2.2.Análisis de alternativas en la Ubicación:. de. Luego de analizar los factores que influyen en la ubicación de la planta se evalúa dicha información por el método de factores de balance; a cada factor se le asigna un peso. bli ot ec a. (arbitrario), que varía de 0 a 10. La Tabla 2.1 muestra los resultados del análisis efectuado. 2.3.Selección del lugar para la Planta: En la Tabla 2.1 se puede apreciar los resultados del análisis efectuado de las alternativas. de ubicación de la Planta y la ventaja corresponde a Lima. Tabla 2.1. Evaluación de la posible ubicación de la planta por el método de los factores de balanceo.. Bi. Factores de Ubicación. Ana Violeta Quilcate Rojas. Valor. Evaluación. Cuenta. Página 17. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA Lima. La Libertad. Lima. La Libertad. Materia Prima. 10. 8. 6. 80. 60. Mercado. 9. 7. 5. 63. Agua disponible. 8. 5. 5. 40. Transporte. 8. 7. 7. 56. Energía eléctrica. 7. 5. 4. 35. Mano de Obra. 5. 4. 5. 20. Disposición de desperdicios. 4. 1. 3. Clima. 2. 2. 2. Factores comunitarios. 2. 2. UN T. Ponderado. 45 40. ím. ica. 56. 12. 4. 4. 4. 2. 306. 272. ría. Total. 25. 4. Qu 1. 28. nie. CAPÍTULO III. DISEÑO DEL EQUIPO DE PROCESO. In ge. En este capítulo se presentan los procedimientos seguidos en el diseño de equipos. Los cálculos detallados para este capítulo se encuentran en el apéndice correspondiente, acompañados de las asunciones correspondientes.. bli ot ec a. y los tanques.. de. Se lleva a cabo el diseño de los principales equipos como lo son los Reactores, las bombas. Para todos los diseños se utiliza como herramienta de cálculo la hoja de Excel, en esta se elabora una plantilla donde se alimentan los algoritmos necesarios, de manera que facilite. Bi. los cálculos. Ver apéndice.. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 18. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ría. Qu. ím. ica. UN T. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. nie. CAPÍTULO IV. In ge. INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DEL PROCESO Este capítulo trata sobre el control automático del proceso para la producción de Biogás. Para conseguir esto se ha creído conveniente la instalación de un panel de control automático, ubicado en la zona de proceso de manera que la distancia a los diferentes. de. equipos sea la más corta posible para evitar retrasos en la operación. El control automático se ha vuelto indispensable hoy en día dentro de los procesos. bli ot ec a. industriales, por lo que su implementación es una necesidad primordial, para lograr la obtención de un producto uniforme y estandarizado, con menos gastos de mano de obra directa.. Se usa un sistema de control neumático, el aire necesario debe estar 40 psi y exento de agua para evitar obstrucción y corrosión. El mantenimiento de estos equipos no es muy exigente,. Bi. y resulta mucho más económico que los sistemas electrónicos e hidráulicos.. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 19. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(37) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE GALLINA. El control por instrumentación facilita medir controlar e integrar las condiciones de. UN T. proceso. Otros fines del control automático son: la reducción de la mano de obra, reducir el peligro debido al contacto con materiales peligrosos, mayor facilidad y eficiencia en las. ica. operaciones, así como la obtención de un producto de mayor calidad.. 4.1.Digestores:. ím. 4.1.1.Digestor Ácido:. Qu. 4.1.1.1.Control de la Temperatura en la Alimentación (TIC-1):. Para tal efecto se hace necesario contar con un sensor de temperatura TI-1, ubicado en la línea de alimentación de fango, justo antes de la entrada a la válvula. ría. dicho sensor tendrá como finalidad medir la temperatura a la cual ingresa el fango al digestor, el actuador utilizado será un potenciómetro eléctrico, el cual varia la. nie. tensión eléctrica de la resistencia del calentador, controlando así la temperatura.. In ge. 4.1.1.2.Indicador de nivel (LI-1):. Para tal efecto se hace necesario contar con un sensor de nivel situado en la parte inferior del digestor, de manera que nos indique el nivel en porcentaje del volumen total, esto con la finalidad que el operador conozca el nivel en todo. de. momento a fin de regular la alimentación y/o la evacuación del lodo. 4.1.1.3 Indicador de presión (PI-1):. bli ot ec a. La presión se registra haciendo uso de un manómetro PI-1 ubicado en la. parte superior del digestor.. 4.1.2. Digestor Mecánico:. Bi. 4.1.2.1 Control de la Temperatura en la Alimentación (TIC-2):. Ana Violeta Quilcate Rojas. Página 20. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.