SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE BIOGAS

Transcripción

1 SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE BIOGAS PRESENTACION POR: ING. FRANCISCO JAVIER GARZA GALLEGOS

2 Qué es el biogás? Es una mezcla de gases producidos por microorganismos que descomponen la materia orgánica en ausencia de oxígeno Compuesto Fórmula % Metano CH Dióxido de Carbono CO Nitrógeno N Hidrógeno H2 0 1 Ácido Sulfhídrico H2S 0 3 Oxígeno O2 0 0 Vapor de Agua H2O 1.5-3

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.)

4 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

5 Utilización del Biogás 1. Almacenamiento 2. Tratamiento 3. Aplicaciones

6 ALMACENAMIENTO

7 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 ruedas que permiten a la cubierta deslizarse hacia arriba o hacia abajo, según la cantidad de gas almacenado

8 SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DEL BIOGAS Sistemas de almacenamiento con presión variable y volumen fijo Sistemas de almacenamiento con presión fija y volumen variable uso Para alta presión Para presión media Para baja presión Cilindro Empleados comúnmente para baja presión Gasómetro de Globo Gasómetro Rígido de Cabeza Flotante Tanque

9 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

10 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.

11 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

12 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.

13 SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE BIOGAS

14 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

15 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

16 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)

17 Contenedor de Gas Estándar

18 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. La mirilla instalada en la membrana externa asegura un control óptico del sistema.

19 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

20 Ejemplos Utilizado principalmente en P.T.A.R.s municipales Volumen de 10 hasta 20,000 m3 Presión operativa desde 5 hasta 80mbar

21 Contenedor de Gas Montado en la Parte Superior

22 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 interna en el tanque cuando exista bajo nivel de gas. La mirilla instalada en la membrana externa asegura control óptico del sistema.

23 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

24 Ejemplos Utilizado principalmente en P.T.A.R.s municipales Diámetros de tanque de 5 a 40 m Presión operativa desde 5 hasta 20mbar

25 Diseño de Plataforma y Puente Plataforma para instalar mezcladores, sensores, etc. Fácil acceso al tanque Corto tiempo de ingeniería y reducidos periodos fuera de servicio

26 Bolsas de Biogás Instalación en interiores. Sistema flexible Volúmenes de 10 hasta 5,000 m3

27 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

28 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 para permeabilidad de gas.

29 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)

30 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

31 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.

32 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.

33 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

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39 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.