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TIPOS DE BIODIGESTORES

TIPOS SEGÚN SU FORMA DE OPERACIÓN Y FRECUENCIA DE CARGA


En el esquema suprior podemos ver una clasificación de Biodigestores, en función a su frecuencia de cargado, osea la frecuencia con la que se introduce materia a descomponer. Cada uno posee diferentes ventajas y desventajas.
·         Discontinuo: Se cargan una sola vez y se retira cuando ya se ha dejado de producir gas, solo entonces se renueva de materia orgánica. Se usa cuando la disponibilidad de materia orgánica es limitada o intermitente
·         Semi-continuo:         Se cargan en lapsos cortos como de 12 horas, 1 vez al dìa, o cada dos días, se utiliza cuando la disponibilidad de materia organica es constante en los días. Los principales, son el Hindu, el Chino, y el Taiwanés, cada uno con ventajas y desventajas, como si se quiere aprovechar màs el gas, o el biol, si se quiere usarlo para fines sanitarios o de producción, diversas ventajas que veremos más adeltante.
·         Continuo:      Se cargan continuamente, y principalmente  tienen la finalidad de tratamiento de aguas negras, asi como de producción a gran escala asi como el uso de alta tecnología para el control, es sobre todo de corte industrial
En el presente trabajo nos centraremos en los BD de régimen Semi-continuos, al ser los usados en medio rural, asi como los màs extendidos, de los demás mencionaremos algunas características de construccion y funcionamiento.

Digestores de Carga Intermitente, Discontinuo (Tipo Batch)

Esta clase de biodigestor, se carga(o se llena) una vez, y se descarga el contenido digerido, una vez que finaliza el proceso de fermentado, osea, cuando deja de producir gas. Tiene un solo orificio para la carga y descarga. La duración de la fermentación varìa entre 2 a 4 meses, dependiendo del clima ya sea este cálido, templado, frio, etc; ya que la temperatura afecta directamente la velocidad de reacción dentro del reactor.
Como este sistema de biodigestor tiene a la materia de principio a fin confinada, no hay sostenibilidad en la producción de biogás. Un ejemplo de biodigestor de este tipo de el de
·         Olade Guatemala




                        

Digestores Semicontinuos

De los más comunes en áreas rurales, estos biodigestores se cargan o alimentan diariamente, con una carga relativamente pequeña en comparación al total contenido en el biodigestor a la vez que se saca de la cámara de descarga un volumen igual de lìquido, para con ello mantener el volumen constante.
La producción de biogás es generalmente permanente, debido al constante suministro de nutrientes para las bacterias metanogénicas, responsables de generar el gas.
El único factor limitante sería la disponibilidad de agua, ya que la carga entrante debe ser en promedio de 1:4 material.

Los biodigestores continuos poseen en general
·         Hueco de entrada principal para primer gran llenado del BD(excepto en el Taiwan)
·         Hueco de Entrada de material
·         Hueco de Salida: para remover periódicamente el material degradado: biol+biosol
·         Hueco de salida del gas, o cúpula móvil, dependiendo del modelo(aquí fluye o se almacena el gas)

Estos sistemas permiten retirar sustrato ya fermentado por el canal de salida y añadir nueva materia orgánica por el canal de entrada (sin destapar la boca central) que al descomponerse generara nuevo gas. Estos digestores se adaptan bien para tratar material blando, como estiércol de origen pecuario e inclusive humano, materia celulósica, etc. prefermentado(condición no determinante, pero muy influyente)

Tipo Chino (de Campana/cúpula/domo fija)
El modelo más extendido, debido a su durabilidad, fácil manejo, funcionabilidad y seguridad. Este diseño se originó en China y está ampliamente difundido ahí. Se trata de una cámara cerrada con sus respectivas cámaras de carga y descarga. La estructura puede ser construida de concreto armado,  ladrillos, piedra u hormigón y las paredes internas permeabilizadas con diferentes métodos(como aplicación de cemento mezclado con porcelana)para evitar fugas de líquido. Su larga vida útil, mayor a 15 años con un buen mantenimiento a veces no compensa su relativo alto costo, por eso que no se haya difundido tanto fuera de china(como Latinoamérica), donde su construcción es apoyada por política nacional. Esta clase de digestor (de cúpula o campana fija) almacena solamente un pequeño volumen del gas generado en el interior, por lo que necesita de un contenedor diferente construido para este gas producido (gasómetro).





El techo y el fondos son hemisféricos (o al menos el techo) y las paredes rectas. La superficie interior se sellada con muchas capas delgadas de mortero para conseguir firmeza. La tubería de la entrada es recta y extremos nivelados.  Se guarda el gas producido durante la digestión bajo y dentro del domo, ello crea fuerzas bastante altas y es por ello que la estructura debe hacerse hemisférica en la base y techo, ya que esta distribuye la presión en una mayor área. Se necesita materiales de muy buena calidad y recursos humanos costosos. Solo en China existen más de 5 millones de biodigestores y han funcionado perfectamente. Volvemos a destacar la larga vida de estos biodigestores (15-20 años) claro, con una limpieza sistemática.

Tipo Hindú  (de Campana/cúpula/domo Flotante)
Este diseño consiste en una estructura vertical que dispone de:

-Reactor propiamente dicho, cuya estructura sea de ladrillo tanto paredes como fondo, aunque a veces se usa refuerzo en hormigón
-Una campana o cúpula flotante (flotando en el líquido debido al biogás que retienen en su interior) de metal(como acero) o material resistente a la corrosión como plásticos reforzados, esta campana sube y baja dependiendo del volumen de gas que se va produciendo y se almacena es esta interfase, por ello requiere de una varilla guía central o rieles laterales que eviten el rozamiento contra las paredes del reactor



-Dos zonas definidas conectadas al reactor: una para la carga de materia orgánica y otra para la descarga de biol
-Una cámara hermética en la cual se genera condiciones de degradación anaeróbicas de la materia orgánica formando bio-gás y bio-abono(biol). Para permitir el ingreso de la materia orgánica y la salida del bioabono, se dispone de dos tubos PVC conectados al tanque de almacenamiento (reactor) con la zona de carga y descarga funcionales gracias al principio de vasos comunicantes

Un punto a favor es que no necesita de un contenedores externo (gasómetro) para almacenar el gas generado, y el gas se mantiene a una presión relativamente constante gracias al movimiento vertical del domo conforme la presión aumenta o disminuye, ello (estabilidad de presión entre 4 a 8 cm de agua) es muy ventajoso.

Otro punto a favor sería una modificación del modelo en la cual se sustituye la campana flotante por una película de polietileno flexible y resistente, haciendo con esto que el costo baje y por ende sean más accesibles a la sociedad. El remplazo puede darse también por fibra de vidrio reforzado en plástico (FRP) que es resistente a la corrosión.

El reactor se alimenta semi-continuamente como el biodigestor chino, a través de la tubería de entrada periódicamente cada 12 o 24 horas por ejemplo. 

Tipo Salchicha/CIPAV/Taiwan/Tubular(de Estructura flexible)
La alta inversión que pedía construir un biodigestor de estructura resultaba una grave limitante para los pequeños granjeros por sus bajos ingresos. Esto motivó a unos ingenieros Taiwaneses en los años sesenta a diseñar biodigestores con materiales flexibles más baratos, locales y accesibles. Primero se utilizó  nylon y neopreno, sin embargo; estos demostraron ser algo costosos. Un paso mayor en los setenta era combinar PVC con el residuo de las refinerías de aluminio produciéndose asi "el barro rojo PVC", y de ahí fue reemplazado por polietileno más barato y es el que se usa mayormente en América Latina, África y Asia. Desde 1986, el Centro para la Investigación en Sistemas Sustentables de Producción Agrícola (CIPAV), ha estado recomendando biodigestores de plástico económico como la tecnología apropiada por optimizar el uso de excrementos pecuarios, reduciendo con ello presión en otros recursos naturales. 








En este digestor, el gas se va acumulando en la parte superior de la bolsa-reactor, parcialmente llena con materia orgánica en fermentación, la bolsa se va inflando lentamente con una presión baja.

Este biodigestor presenta los siguientes componentes: 



Tubo de entrada: es un tubo de plástico de 20 a 30cm de diámetro, que se utiliza  para la inserción de materia orgánica y se dirige hacia adentro del reactor  15 cm de profundidad.

Reacto/Fermentador/bolsa de almacenamiento: Es el principal componente del biodigestor, el reactor, una bolsa en la que se almacena la materia organica y se dan los procesos de fermentación. Su tamaña varía dependiendo de la cantidad de material a fermentar, sin embargo este no puede ser muy grande, si hay necesidad de procesar mucho material, se procederà a conectar càmaras múltiples ya que no se pierde el area superficial eficiente necesaria, aunque puede resultar màs costoso quitandole a este modelo su atractivo económico. El biodigestor debe estar aislado y contener un sistema de calentamiento y agitación. Para calentarse se recubre por encima de 60 cm con una estructra simple de plàstico a modo de invernadero, ello prevendrà de cambio s drasticos de tempratura y la mantedndrá en el nivel deseable, asi como tambien la construcción de una pared de tierra a los costados para evitar el enfriamiento del biodigestor, o semi-enterrarlo para el mismo fin, dependiendo de las condiciones del suelo. El gas producido por el digestor puede almacenarse en un espacio añadido al digestor o conducirse independientemente a otra instalacion de almacenamiento, cerca de la cocina, calefactor a usarse.


Tubo del afluente: el diámetro de este tubo plástico debe ser entre 10 a 15 cm, localizado por debajo del tubo de entrada en el lado opuesto del digestor, generando asi una pendiente que proporcione el gradiente necesario para que fluya naturalmente y con facilidad a la hora de descargar el producto digerido, y también sumergido por debajo de 15 cm del fermentador, para asi prevenir el escape de gas a la hora de descarga ,


Tubo de metano: este tubo, se ubica en la parte superior de la bolsa de almacenamiento de metano, de 5 cm de diámetro, se utiliza para transportar el biogás a su lugar de uso, el tubo debe estar conectado a una salida sumergida en agua para que absorba la humedad condensada producto de la metanogenesis y también es importantísimo que se conecte a un filtro absorbente de sulfuro de hidrógeno(producto también de la metanogenesis) que puede ser de virutas de hierro y u tros materiales. 

Dispositivo de seguridad: se utiliza para prevenir la ruptura del fermentador ocasionada por  las presiones altas del gas generado de la fermentación anaeróbica. Consiste en una botella plásticade de al menos 10 cm de profundidad insertada la tubo de salida, cuando la presión del digestor es mayor a la del agua(osea, la presion mayor a 10cm de agua), se liberará el gas. 

Tubo de limpieza: el lodo sedimentado en el fondo del biodigestor debe ser removido cada dos años,  esta la tubería sirve para evacuar estos lodos por bombeo,


Digestores Continuos

De estos solo mencionaremos el de desplazamiento Horizontal, ya que biodigestores de régimen continuo como este, el de tanque múltiple y tanque vertical son de corte mayor, como industrial, comunal, y de grandes granjas. Requieren el manejo de mayor tectonogía para el calentamiento del sustrato, control de la calidad del gas resultante, plantas enteras de desulfuracion, grandes compresoras, cadenas de distribución, plantas de almacenamiento, antorcha de desfogue, etcasi como un suministro muy constante de materia orgánica.

De desplazamiento Horizontal
Son los que tienen una càmara de digestión alargada, con un perfil cuadrado, rectangular o en V, dependiendo de las caracteristicas del terreno o conveniencia. En este diseño, los residuos se van degradando a medida que transitan a lo largo del biodigestor. Esta característica lo hace útil en el procesamiento y aprovechamiento de residuos y materiales que requieran un tratamiento prolongado, tales como excretas humanas ciertos desperdicios de sacrificio de animales, cierto material vegetal muy fibroso o difícil de degradar.

(*)Cabe resaltar que el biodigestorTaiwan, tubular puede clasificarse como de desplazamiento horizontal por su forma y desplazamiento del material, pero estamos tipificando según régimen de carga, por ende, semi-continuo.

Se utilizan generalmente para explotaciones agropecuarias que generan grandes cantidades diarias de residuos, como tambos, criaderos de porcinos, granjas de gallinas ponedoras en jaulas, establos de vacunos, etc; también sirven muy bien para pequeñas comunas que desean de estabilizar y neutralizar los residuos orgánicos municipales antes de verterlos al ambiente.

Para un biodigestor de desplazamiento horizontal de pequeña escala, se recomienda, por cuestiones de diseño, con volúmenes mayores a los quince 15 m3 aproximadamente; pues  la excavación de un pozo en forma vertical puede resultar problemática, si es que el nivel de la napa freática esta muy cercana a la superficie y puede aparecer demasiada humedad. El agua circula en “flujo pistón”, como si fuese la circulación producida en el intestino del ser humano o de algun otro mamífero.

Este tipo de flujo permite que cada porción del residuo que ingresa por un extremo cumpla el tiempo de residencia necesario dentro del biodigestor antes de salir por el otro extremo.



1 comentarios:

  1. CARLOS SALVATIERRA

    GRACIAS POR LA INFO...

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