Producción eficiente de biogás mediante calentamiento del sustrato con energía solar térmica de baja temperatura

Autores/as

  • Segundo José Guasumba-Codena Universidad de las Fuerzas Armadas "ESPE" Autor/a
  • Paúl Michael Tafur-Escanta Universidad de las Fuerzas Armadas "ESPE" Autor/a
  • Luis Tipanluisa Escuela Superior Politécnica de Chimborazo "¨ESPOCH" Autor/a
  • Edwin Ocaña Universidad Tecnológica Indoamérica Autor/a
  • José Emilio Pérez-Rosales Universidad de las Fuerzas Armadas "ESPE" Autor/a

DOI:

https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v23n1a01

Palabras clave:

biogás, sustrato, calefacción solar, fermentación anaeróbica, espacio anular

Resumen

Este proyecto de investigación tiene la finalidad de mejorar la producción de biogás mediante el calentamiento del sustrato (lodo), con energía solar térmica de baja temperatura inferior a los 100°C. Para calentar una masa biodegradable de 693 kg, compuesta por estiércol de vacuno, pennisetum clandestinum, urea y agua, se utilizaron 6 colectores planos (CSP) con potencia térmica total de 6000 W, orientados al sur y ángulo de inclinación de 20°en una región de latitud −0.3°. El agua caliente sanitaria (ACS) ingresa a la región anular del digestor a una temperatura promedio de 35°C logrando mantener la fermentación anaeróbica durante el día y la noche a una temperatura cercana a los 26°C, dentro del rango mesofílico. El equipo utilizado para el ensayo es un digestor de cilindros concéntricos construido en acero al carbono. El sustrato y el gasómetro se localizan en la parte interna del recipiente y el agua caliente circula por la pared anular del tanque que se encuentra aislado por el exterior para reducir las pérdidas térmicas al ambiente. Por otra parte, para determinar de manera indirecta la producción eficiente de biogás, se utiliza una variable física: la presión interna del recipiente que contiene el gas generado. En el trascurso de 30 días de retención hidráulica (TRH), se logra un incremento en la presión interna de 4.8 PSI/día, en forma lineal. Esta nueva alternativa para producir biogás puede ser útil en los sectores agrícolas y ganaderos para la obtención de biocombustible.

Referencias

M. Ortega Mario, Energías renovables, Madrid, España: Paraninfo, 2000.

A. Madrid, Energías renovables, Madrid, España: AMV Ediciones, 2009.

B. Linscott, Renewable Energy, 5a ed., Oklahoma, USA: Tate Publishing Enterprises, 2011.

J. Gonzáles-Velasco, Energías renovables, Barcelona, España: Reverté, 2009.

R. A. Hinricgs, M. Kleinbach, Energy, Its Use and the Environment, 4a. ed., Belmont, CA, USA: Thomson, 2006.

B. Sorensen, Renewable Energy, 4a. ed., Burlington, USA: Elsevier, 2011.

J. M. de-Juana, Energía renovables, Madrid, España: Thomson-Paraninfo, 2003.

G. G. García, Energías del siglo XXI, Madrid, España: Ediciones Mundi-Prensa, 2008.

J. Fanchi, Energy, Technology and Directions to the Future, Burlington, USA: Elsevier, 2004.

H. J. Correa, M. L. Pavón, J. E. Carulla, "Valor nutricional del pasto kikuyo (PennisetumClandestinum) para la producción de leche en Colombia: I-composición química y digestibilidad ruminal y posruminal," Livestock Research for Rural Development, vol. 20, núm. 4, 2008.

D. Cendales, S. Rincón, Producción de biogás mediante la codigestión de la mezcla de residuos cítricos y estiércol bobino, Tesis de Maestría, Universidad Nacional de Colombia, 2011.

J. F. Herrán, R. Serrato-Flores, A.l Armenta-Bojórquez, "Propiedades microbiológicas de compostas maduras producidas a partir de diferente materia orgánica, Ra Ximhai," Revista de Sociedad, Cultura y Desarrollo Sustentable, vol. 6, núm. 1, 2010.

L. J. Sikora, D.E. Stott, "Soil organic carbon and nitrogen," In: Methods for assessing soil quality, SSSA Special Publication 49, USA: Soil Science Society of America, pp.157-167, 1996,

B. Ouhammou, M. Aggour, A. Frimane, "Feasibility study of integrating solar energy into anaerobic digester reactor for improved performances using TRNSYS Simulation: application Kenitra Morocco," 4th International Conference on Energy and Environment Research, ICEER 2017, Porto, Portugal, Energy Procedia 13, pp. 402-407, 2017.

Instituto de Investigación Tecnológica Industrial y de Normas Técnicas, Cómo construir un digestor, Lima, Perú: ITINTEC, 1983.

J. Vega, F. Castillo, J. Cárdenas, La bioconversión de la energía, Madrid, España: Pirámide, 1983.

G. Tchobanoglous, F. Kreith, Handbook of solid waste magnagement, 2a. ed., USA: McGrawHill, 2002.

Ingeniería sin Fronteras (ISF), Energía solar fotovoltaica y cooperación al desarrollo, Madrid, España: IEPALA, 1999.

J. I. B. Wilson, La energía solar, Madrid, España: Alhambra,1982.

F. Kreith, Principios de transferencia de calor, 6a. ed., México: Thomson, 2001.

J. Duffie, Solar Engineering Thermal Processes, 3a. ed., New Jersey, USA: Jhon Wiley, 2013.

D. R. Pitts, Transferencia de calor, Bogotá: McGraw-Hill , 1980.

R. Almanza, Ingeniería de la energía solar, México: El Colegio Nacional, 1994.

F. Vega, R. Rodríguez, L. Cumbal, J. Guasumba, Sistema de Biodegradación Acelerada para la Reutilización de Desechos Vegetales, Ecuador: Centro de Investigación Científica y Tecnológica del Ejército-Ecuador, 2006.

Descargas

Publicado

10-09-2024

Número

Sección

Investigación

Cómo citar

Producción eficiente de biogás mediante calentamiento del sustrato con energía solar térmica de baja temperatura. (2024). Científica, 23(1), 3-12. https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v23n1a01