Dimensionamiento de una planta de biogás para la generación de energía eléctrica como una estrategia auto sostenible en la finca Zelandia Vereda Mesa de Cucuana Ortega - Tolima
En el presente trabajo, se dimensiona una planta de biogás para la generación de energía eléctrica a partir del estiércol bovino. El proyecto está ubicado en la finca Zelandia, mesa de Cucuana del municipio de Ortega - Tolima. Para lograr los objetivos planteados, se realiza una recolección de muest...
- Autores:
-
Corrales Ducuara, Guillermo Alejandro
Quiroga Guzmán, Hugo Andrés
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad de Ibagué
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Ibagué
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4993
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12313/4993
- Palabra clave:
- Planta biogas - Generación de energia electríca
Planta biogas - Estiercol - Laboratorio
Planta biogas - Viabilidad financiera
Estiércol Bovino
Metanogénesis
Biogás
Biodigestor
Sistema electrógeno
Bovine manure
Methanogenesis
Biogas
Biodigester
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En el presente trabajo, se dimensiona una planta de biogás para la generación de energía eléctrica a partir del estiércol bovino. El proyecto está ubicado en la finca Zelandia, mesa de Cucuana del municipio de Ortega - Tolima. Para lograr los objetivos planteados, se realiza una recolección de muestras de estiércol (dado por edades, sexo y peso), para ser analizadas en el laboratorio de energías de la Universidad de Ibagué, obteniendo como resultado la humedad, sólidos totales, sólidos volátiles y cenizas. Los resultados obtenidos fueron de 229,98 m3 de biogás producidos al día recolectando 4512 kg de materia húmeda, con una tasa de conversión eléctrica posible de 551,97 kWh/día. En cuanto a la viabilidad financiera, el retorno de inversión es en 6,2 años solo vendiendo excesos de energía eléctrica. Se selecciona el biodigestor de laguna cubierta, el cual cuenta con un tiempo de retención hidráulica de 20 días para un VC de 337,9 m3. Consecuente a esto, se deja un 20% de volumen libre para el gas que, sumado con el volumen de la cúpula, obtenga una capacidad de almacenamiento de 1,5 días correspondientes a 541,31 m3 de biogás. |
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Corrales Ducuara, G.A. & Quiroga Guzmán, H.A. (2022). Dimensionamiento de una planta de biogás para la generación de energía eléctrica como una estrategia auto sostenible en la finca Zelandia Vereda Mesa de Cucuana Ortega - Tolima. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4993 |
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En cuanto a la viabilidad financiera, el retorno de inversión es en 6,2 años solo vendiendo excesos de energía eléctrica. Se selecciona el biodigestor de laguna cubierta, el cual cuenta con un tiempo de retención hidráulica de 20 días para un VC de 337,9 m3. Consecuente a esto, se deja un 20% de volumen libre para el gas que, sumado con el volumen de la cúpula, obtenga una capacidad de almacenamiento de 1,5 días correspondientes a 541,31 m3 de biogás.In the present work, a biogas plant is sized for the generation of electrical energy from bovine manure. The project is located on the Zealand farm, Mesa de Cucuana from the municipality of Ortega - Tolima. To achieve the objectives set, a collection of manure samples is carried out (given by age, sex, and weight), to be analyzed in the energy laboratory of the University of Ibague, resulting in moisture, total solids, volatile solids, and ash. The results obtained were 229.98 m3 of biogas produced per day collecting 4512 kg of wet matter, with a possible electrical conversion rate of 551.97 Kwh/day. As for the financial viability, the return on investment is in 6.2 years only selling excess electricity. The covered lagoon biodigester is selected, which has a hydraulic retention time of 20 days for a VC of 337.9 m3. Consequent to this, a 20 of free volume is left for the gas that, added with the volume of the dome, obtain a storage capacity of 1.5 days corresponding to 541.31 m3 of biogas.PregradoIngeniero MecánicoResumen.....9 Abstract.....9 1. Introducción.....10 2. Planteamiento del problema.....11 3. Justificación.....11 4. Objetivos.....11 4.1. Objetivo general.....11 4.2. Objetivos específicos.....12 5. Estado del arte.....12 6. Marco teórico.....13 6.1. Energía renovable a partir de biogás.....13 6.2. Biogás.....13 6.3. Usos del Biogás.....14 6.3.1. Digestión anaeróbica.....14 6.3.2. Parámetros operacionales de la digestión anaeróbica.....16 6.4. Proceso en la producción del biogás y su utilización.....18 6.5. Biodigestor.....19 6.5.1. Tipo de Biodigestores Anaeróbico.....19 6.6. Etapas de Producción.....21 6.6.1. Limpieza y Depuración del Biogás.....21 6.6.2. Desulfuración.....21 6.6.3. Remoción del agua.....22 6.6.4. Remoción del material particulado.....22 6.7. Producción y usos del biogás.....22 6.7.1. Conversión del biogás en energía eléctrica.....22 6.7.2. Solidos totales.....22 6.7.3. Solidos volátiles.....22 6.7.4. Poder Calorífico Inferior (PCI).....23 6.7.5. Caracterización de la biomasa estiércol bovino.....23 6.8. Modelo matemático para estimar el potencial energético en función de la digestión anaeróbica.....24 6.8.1. Capacidad de generación de biogás del estiércol bovino.....24 6.8.2. Purificación del Biogás.....25 6.8.3. Tecnología Apropiada para la Generación de Biogás.....25 7. Marco legal.....26 7.1. Ley 1715 del 2014.....26 7.2. Incentivos.....27 7.2.1 Deducción especial en la determinación del impuesto sobre la renta.....27 7.2.2 Depreciación acelerada.....27 7.2.3 Exclusión de bienes y servicios de IVA.....28 7.2.4 Exención de gravámenes arancelarios.....28 8. Diagnóstico: Análisis de producción en la finca Zelandia.....28 8.4. Cálculo del potencial energético de la Finca Zelandia.....28 8.5. Número de cabezas de Ganado (Na).....28 8.6. Solidos totales o Materia seca (Ms).....29 8.7. Solidos volátiles (Sv).....31 8.8. Producción de Biogás (Bo).....32 8.9. Estimación del Potencial Energético de la finca Zelandia.....33 8.10. Criterio para la selección del sistema electrógeno.....34 8.7.1. Dimensionamiento del sistema electrógeno seleccionado.....35 8.8. Selección del tipo de biodigestor para la producción de biogás.....36 9. Dimensionamiento del volumen del biodigestor.....37 9.1. Tiempo de retención hidráulico.....37 9.2. Volumen biodigestor.....38 9.3. Volumen cúpula.....39 9.4. Volumen alimentador biodigestor y tubería de entrada.....41 9.5. Volumen laguna de almacenamiento de efluentes y tubería.....41 9.6. Trampa de llama de fuego.....42 9.7. Trampa de agua.....42 9.8. Filtro de gas.....43 9.10. Tubería de gas.....44 9.11. Antorcha.....44 9.12. Agitadores.....45 9.13. Modelo 3D Desarrollado en Solid Works.....45 10. Análisis Costo Beneficio Proyecto Zelandia.....47 10.4. Contexto de viabilidad financiera.....47 10.1.1. Inversión inicial.....47 10.1.2. Costos fijos.....48 10.1.3. Determinación de los Ingresos.....49 10.5. Análisis de Ahorros.....51 10.6. Rentabilidad del proyecto.....52 10.7. Reducción de los GEI.....54 Conclusiones.....55 Recomendaciones.....55 Referencias.....5669 páginasapplication/pdfCorrales Ducuara, G.A. & Quiroga Guzmán, H.A. (2022). Dimensionamiento de una planta de biogás para la generación de energía eléctrica como una estrategia auto sostenible en la finca Zelandia Vereda Mesa de Cucuana Ortega - Tolima. 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