SISTEMAS DE
ALMACENAMIENTO DE BIOGAS
PRESENTACION POR:
ING. FRANCISCO JAVIER GARZA GALLEGOS
Qué es el biogás?
Es una mezcla de gases producidos por microorganismos que descomponen la materia orgánica en ausencia de oxígeno
Compuesto Fórmula %
Metano CH4 50 – 70
Dióxido de Carbono
CO2 25 – 50
Nitrógeno N2 0 – 10
Hidrógeno H2 0 – 1
Ácido
Sulfhídrico
H2S 0 – 3
Oxígeno O2 0 – 0
Vapor de Agua
H2O 1.5 - 3
Que residuos se pueden transformar en biogás?
Casi cualquier residuo orgánico
• Residuos Agrícolas (estiércol, paja, residuos de cosechas, tallos, hojas, pastos, etc.)
• Basura Urbana (residuos domésticos, aceite de restaurantes, desechos de mercado, lodos de plantas de tratamiento, etc.)
• Desechos Líquidos (orines de animales de granja, aguas de proceso, industria láctea, alimenticia, etc.)
• Residuos Industriales (Industria bebidas, industria de proceso de alimentos, melaza, bagazo, grasas, glicerina, etc.)
• Cosechas Energéticas (ensilado de cosechas (planta entera), maíz, soya, etc.)
Riesgos del Biogás
El biogás posee una serie de riesgos potenciales debido a - Inflamabilidad
- Explosividad
- Densidad Similar al Aire (difusión)
- Propiedades de Asfixia (desplaza al oxígeno) - Toxicidad
- Posibilidad de presencia de cancerígenos
Utilización del Biogás
1. Almacenamiento
2. Tratamiento
3. Aplicaciones
ALMACENAMIENTO
Almacenamiento de Biogás
El gas producido en la digestión anaeróbica se puede almacenar en un gasómetro que está separado del digestor, o bien, en el mismo digestor en la parte superior de este
• Gasómetros a Presión
El gas que se produce en el digestor es enviado por medio de compresores a depósitos donde queda almacenado a presión.
Posteriormente es extraído de estos depósitos y enviado a las instalaciones de utilización.
La presión de almacenamiento es aproximadamente 3.4 atmósferas, lo que permite disminuir el volumen de gas a una tercera parte de lo que ocupa en el digestor
• Gasómetros de Cubierta Flotante
Almacenan el gas variando su altura; los gases se mantienen a una presión baja, aproximadamente 200 mm de columna de agua. Consisten en una campana flotante con una serie de
SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DEL BIOGAS
Sistemas de almacenamiento
con presión variable y volumen fijo
uso
Para alta presión Para presión media
Para baja presión
Cilindro
Sistemas de almacenamiento con presión fija y volumen
variable
Empleados
comúnmente para baja presión
Gasómetro de Globo Gasómetro Rígido de
Cabeza Flotante
GASOMETRO DE GLOBO
• Equipo independiente del digestor
• Incluye una membrana flexible
• Económico
El material de la membrana no es de alta resistencia Necesita protección contra roedores, objetos punzantes:
• Manteniendo el globo bajo un protector
• Empleando materiales de protección como goma, tela o láminas de metal
Las bolsas de gas pueden fabricarse en forma cilíndrica o rectangular dependiendo del espacio disponible
Las formas cilíndricas se utilizan generalmente en edificios o montadas en depósitos de acero u hormigón.
La toma de gas y el llenado de las bolsas de gas, generalmente se lleva a cabo mediante conexiones en superficies fijas
Para medir el nivel de llenado se utilizan sistemas de medición de longitud. Para asegurar la precisión de la medición pueden utilizarse sistemas de peso.
Las bolsas de gas requieren de una estructura que las cubra para hacer frente a las cargas externas
Las membranas están hechas de tejido de poliéster recubierto en ambas caras con PVC.
GASOMETRO RIGIDO DE CABEZA FLOTANTE
• Puede ser integrado o no en el digestor (normalmente no lo es)
• Incluye una campana flotante rígida hecha de acero
• Mayor durabilidad y resistencia a la presión que el gasómetro de globo
• Más caro
Durante su operación, el gasómetro de biogás cumple por una parte con la tarea de compensar las variaciones en la producción y en el consumo, así como los cambios en el volumen que surgen como resultado de variaciones de presión.
Por otra parte, ofrece la posibilidad de almacenar el biogás producido para su uso posterior.
El volumen de almacenamiento óptimo varía en función del diseño de las instalaciones y de la producción de gas en los digestores.
SISTEMAS DE
ALMACENAMIENTO
DE BIOGAS
Perfil de la Compañía
• Fundación de Tecon – textile constructions G.m.b.H en el año 2000
• El fundador de la compañía tiene más de 20 años de experiencia en el campo de los contenedores de gas de membrana doble
• Registro de oficina en Ilz – Austria
• Principal área de negocios: contenedores de gas de membrana doble
• Adicionalmente cuenta con arquitectura textil y sistemas de revestimiento de suelos
• Cuenta con socios de distribución en todo el mundo
Áreas de Negocio
Sistemas Contenedores de Gas
• Contenedores de gas estándar
• Contenedores de gas montados en la parte superior.
• Contenedores de gas con puente, plataforma y bolsas de gas
Arquitectura Textil
Sistemas de Revestimiento de Suelos
Sistemas
Contenedores de Gas
Tecon ofrece contenedores de gas para los siguientes campos:
• P.T.A.R.s municipales y rellenos sanitarios
con digestión anaeróbica y reciclaje de desechos orgánicos
• Plantas agrícolas
utilización de plantas de energía
• Plantas industriales
utilización de desechos orgánicos de la producción de alimentos (p. ej. lecheras, cervecerías y rastros)
Contenedor de Gas
Estándar
Contenedor de Gas Estándar
Principio Operativo:
• El contenedor de gas estándar TECON se instala en un cimiento de concreto y consiste de membrana externa, interna e inferior.
• El compartimiento real de gas se forma por las membranas interna e inferior.
• El soplador de aire de soporte envía el aire entre las membranas externa e interna.
• En combinación con la válvula reguladora de presión este sistema asegura una presión operativa constante.
• La presión operativa forma la membrana externa y resiste las cargas de viento y nieve.
Contenedor de Gas Estándar
• La señal de medición de llenado exacto es por sistema ultrasónico.
• La válvula de seguridad hidráulica protege al contenedor de gas contra una sobrepresión.
• Las tuberías de alimentación y extracción de gas se instalan en el cimiento de concreto
Ejemplos
Contenedor de Gas Montado en la Parte
Superior
Contenedor de Gas Montado en la Parte
Superior
Principio Operativo
• Este sistema puede ser montado en tanques de acero o concreto nuevos o existentes.
• Consiste en una membrana externa, una membrana interna y un sistema de soporte con polo central.
• La función de almacenaje de gas es efectuada por la membrana interna, que en conjunto con el soplador de aire brinda una presión operativa constante.
• La membrana externa absorbe las cargas de viento y nieve.
• El sistema de soporte evita la caída de la membrana
Contenedor de Gas Montado en la Parte
Superior
• La medición de nivel de llenado exacto se hace a través de un transmisor soportado por cable.
• Las válvulas de seguridad hidráulicas aseguran que la membrana no sea dañada por presión demasiado alta o baja
Ejemplos
Diseño de
Plataforma y Puente
• Plataforma para instalar mezcladores, sensores, etc.
Bolsas de Biogás
Componentes de los Sistemas y Características
• Tejido de las Membranas
tejido técnico y revestimientos específicamente desarrollados para el almacenamiento de biogás.
• Fuerza Estructural
diseños estructurales personalizados para cumplir o exceder las normas internacionales y brindar resistencia contra cargas de vientos o nieve.
• Sistemas de Medición de Nivel y Presión libres de Mantenimiento
• Partes en Acero Inoxidable
partes en acero inoxidable 316 para contacto con humedad y biogás y acero inoxidable 304 para las otras partes
• Soplador y Sistema de Entrega de Aire de Alto Desempeño
Características Técnicas de las Membranas
• Los tejidos de las membranas han sido desarrollados específicamente para el almacenaje de biogás.
• Están hechos con tejido poliestico de alta resistencia y tienen revestimiento de PVC con fórmula retardante al fuego.
• El revestimiento de la membrana externa brinda una durabilidad notable y protección contra el moho.
• Además garantiza resistencia a los rayos UV y protección contra otros factores ambientales.
• El proceso específico de fabricación produce membranas con una permeabilidad muy baja al metano y cumple con DIN 53380 para permeabilidad de gas.
Diseño Estructural
Certificación al diseño estructural de acuerdo a DIN 4134 para estructuras soportadas por aire.
Calculo de cargas estructurales del proyecto específico para la apropiada selección de material y configuración.
Calculo de cargas estructurales del proyecto específico de viento y nieve de acuerdo a DIN 4134
Aplicación de altos coeficientes de seguridad para asegurar que los requerimientos de estabilidad se cumplan durante toda la vida útil del almacenador de biogas.
La membrana interna es dimensionada con la capacidad de absorber la completa carga de viento y nieve aún sin la membrana interna.
Resistencia de 5,000 N/5cm (tipo III) a 9,000 N/5cm (tipo V)
Características Técnicas de la Válvula de Seguridad
La protección contra alta o baja presión se asegura por una válvula hidráulica de acero inoxidable con protección contra congelamiento.
La válvula hidráulica es muy robusta y resistente a las fallas y mucho mas confiable que los sistemas mecánicos por carga de peso.
El dimensionamiento y selección de la válvula se basa en los parámetros operativos del proyecto en específico tales como flujo y presión de gas
Características Técnicas de las Partes de Acero
Acero inoxidable 316 para las partes en contacto con el biogás.
Acero inoxidable 304 para las otras partes de acero.
Anclas de acero resistente a los acidos para asegurar la posibilidad de separación
El acero galvanizado no resiste las condiciones de un sistema almacenador de biogas y es rápidamente destruido.
Características Técnicas de la Entrega de Aire
Los variables estados operativos del sistema; de «lleno» por la producción de gas a «vacío» por el uso del gas originan fluctuaciones de presión en el sistema.
El uso de sopladores con curvas de desempeño sustancialmente lineales en combinación con una válvula reguladora de presión asegura una presión constante en el sistema.
Posicionamiento exclusivo de TECON de la manguera del soplador y de la manguera para la válvula reguladora de presión.
Se remueven componentes desfavorables tales como el azufre difundido en el espacio entre la membrana externa e interna.
Características Técnicas del Sistema de Medición
Los sistemas de almacenamiento de biogás montados en la parte superior están equipados con un transmisor soportado por cable que entrega una señal de 4 – 20mA al sistema de control de la planta
Los sistemas de almacenamiento de biogás estándar utilizan un sistema de medición ultrasónico Siemens MultiRanger que genera la señal 4 a 20mA
Conclusiones
A través de la tecnología del biogás podemos convertir los residuos orgánicos y basura en energía eléctrica, térmica, fertilizantes orgánicos y/o biocombustibles.
El biogás es una tecnología madura con más de 50 años de existencia.
Es la tecnología de conversión más eficiente, por encima del bioetanol, biodiésel, etc.
La energía renovable es una inversión estratégica con buenos rendimientos, sostenibilidad ambiental y compromiso social.
La viabilidad económica depende de la venta y/o utilización de los productos generados por la planta.
