Diseño de reactor cilíndrico para producción de biogás, aprovechando el estiércol bovino en la finca la esperanza municipio de Pupiales. Y reducir el hidróxido de azufre

dc.contributorMarulanda Arevalo, Jose Luddey
dc.creatorMoreno Jiménez, Alex Yovanny
dc.creatorMoreno Cordoba , Jaime Francisco
dc.date2023-02-21T13:51:20Z
dc.date2023-02-21T13:51:20Z
dc.date2022
dc.date.accessioned2023-06-05T15:16:07Z
dc.date.available2023-06-05T15:16:07Z
dc.identifierUniversidad Tecnológica de Pereira
dc.identifierRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereira
dc.identifierhttps://repositorio.utp.edu.co/home
dc.identifierhttps://hdl.handle.net/11059/14561
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/6645728
dc.descriptionEste trabajo tiene como objetivo el diseño de un reactor para generar gas con estiércol bovino y la reducción de H2S. Se investiga en el mercado nacional la oferta de reactores existentes y su viabilidad de instalación en la finca la esperanza, observando algunas falencias de estos para la aplicación requerida se procede a realizar el diseño del reactor teniendo en cuenta las especificaciones pertinentes para la finca la esperanza. Se programa una hoja de cálculo para facilitar a las personas que les puede interesar este tipo de biodigestores. Dado que el biogás contiene impurezas se estudia instalar unos filtros para evitar este problema.
dc.descriptionThe objective of this work is the design of a reactor to generate gas with bovine manure and the reduction of H2S. The supply of existing reactors and their feasibility of installation in the Esperanza farm are investigated in the national market, observing some shortcomings of these for the required application, the design of the reactor is carried out taking into account the relevant specifications for the Esperanza farm. A spreadsheet is programmed to facilitate people who may be interested in this type of biodigester. Since the biogas contains impurities, some filters are studied to avoid this problem
dc.descriptionPregrado
dc.descriptionIngeniero(a) Mecánico(a)
dc.descriptionCONTENIDO 1. TABLAS................................................................................................................................................... 5 1.1. Tabla de ilustraciones.................................................................................................................... 5 1.2. Contenido de tablas ...................................................................................................................... 6 2. INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................... 1 2.1. Planteamiento del problema......................................................................................................... 2 2.2. Objetivo general............................................................................................................................ 3 2.3. Objetivos específicos..................................................................................................................... 3 3. MARCO TEÓRICO................................................................................................................................... 4 3.1. Antecedentes ................................................................................................................................ 4 3.1.1. Biogás en Colombia ............................................................................................................... 4 3.1.2. Biogás a nivel mundial........................................................................................................... 4 3.2. Historia de los biodigestores......................................................................................................... 5 3.3. Biomasa ......................................................................................................................................... 6 3.4. Tipos de biomasa........................................................................................................................... 6 3.4.1. Biomasa natural..................................................................................................................... 6 3.4.2. Biomasa residual ................................................................................................................... 6 3.4.3. Biomasa producida................................................................................................................ 6 3.5. Conversión de biomasa en energía ............................................................................................... 7 3.5.1. Método termoquímico.......................................................................................................... 7 3.5.1.2. Pirólisis............................................................................................................................... 7 3.5.1.3. Gasificación ....................................................................................................................... 7 3.5.1.4. Co-combustión .................................................................................................................. 8 3.6. Métodos bioquímicos.................................................................................................................... 8 3.6.1. Fermentación alcohólica ....................................................................................................... 8 3.6.2. Fermentación metánica ........................................................................................................ 8 3.7. Procesos de biodigestión............................................................................................................... 8 3.8. Digestión aerobia .......................................................................................................................... 8 3.8.1. Digestión anaerobia .............................................................................................................. 9 3.9. Fuentes de energías renovables.................................................................................................... 9 3.9.1. Tipos de fuentes de energía renovable................................................................................. 9 3.10. Biogás ...................................................................................................................................... 10 3.11. Biogás vs gas natural (ventajas y desventajas)........................................................................ 11 3.12. Biodigestor .............................................................................................................................. 11 3.13. Clasificación biodigestores...................................................................................................... 12 3.13.1. Digestor continúo................................................................................................................ 12 3.13.2. Digestor discontinuo ........................................................................................................... 12 3.14. Tipos de biodigestores............................................................................................................. 13 3.14.1. Biodigestor tubular (taiwanés-flexible)............................................................................... 13 3.15. Partes de un biodigestor ......................................................................................................... 14 3.15.1. Reactor ................................................................................................................................ 14 3.15.2. Pileta de carga ..................................................................................................................... 14 3.15.3. Almacenamiento y sistema de gas...................................................................................... 15 3.15.4. Pozo de descarga................................................................................................................. 15 3.16. Criterios de diseño................................................................................................................... 15 3.16.1. Tipo de sustrato................................................................................................................... 15 3.16.2. Temperatura del sustrato.................................................................................................... 16 3.16.3. Presión de operación........................................................................................................... 17 3.16.4. Densidad.............................................................................................................................. 17 3.16.5. Nivel de acidez (pH)............................................................................................................. 17 3.16.6. Tiempo de retención ........................................................................................................... 18 3.16.7. Sistema de mezclado........................................................................................................... 19 3.16.8. Propiedad de los materiales................................................................................................ 21 3.17. Diseño de recipientes a presión .............................................................................................. 22 3.17.1. Presión de diseño ................................................................................................................ 22 3.17.2. Presión hidrostática............................................................................................................. 22 3.17.3. Presión de empuje lateral ................................................................................................... 23 3.17.4. Espesor de casco cilíndrico. (t) ............................................................................................ 23 3.17.5. Propiedad de los materiales................................................................................................ 23 3.17.6. Esfuerzo del material........................................................................................................... 24 3.17.7. Deformación del material.................................................................................................... 24 3.17.8. Diseño de anillos atiesadores.............................................................................................. 25 3.17.9. Ubicación de anillos atiesadores......................................................................................... 26 3.17.10. Selección de bombas....................................................................................................... 26 3.18. Cálculo del NPSH disponible.................................................................................................... 27 3.19. Purificación del biogás............................................................................................................. 27 3.19.1. Reducción del H2S................................................................................................................ 28 3.19.2. Reducción de agua. ............................................................................................................. 28 4. METODOLOGÍA Y EXPERIMENTOS. ..................................................................................................... 29 4.1. Delimitación geográfica............................................................................................................... 29 4.2. Dimensionamiento del biodigestor............................................................................................. 30 4.3. Materia prima para experimentación en la finca........................................................................ 30 4.4. Mezcla de la materia prima......................................................................................................... 31 4.4.1. Densidad de la mezcla......................................................................................................... 32 4.4.2. Tiempo de retención ........................................................................................................... 32 4.4.3. Espacio para producción de biogás..................................................................................... 32 4.5. Volumen Total requerido para biodigestor................................................................................. 33 4.6. Producción de biogás.................................................................................................................. 33 4.7. Elección del tipo de biodigestor.................................................................................................. 34 4.8. Biodigestores en el mercado....................................................................................................... 34 4.8.1. Tanque de tratamiento anaeróbico .................................................................................... 35 4.9. Diseño de biodigestor para la finca............................................................................................. 35 4.9.1. Presión interna de trabajo................................................................................................... 35 4.9.1. Presión hidrostática............................................................................................................. 35 4.9.2. Presión de trabajo interna requerida.................................................................................. 35 4.9.3. Espesor del reactor para el biodigestor .............................................................................. 36 4.9.4. Diseño de anillos atiesadores.............................................................................................. 36 4.9.5. Cálculo de tornillos sujetadores de tapa............................................................................. 41 4.9.6. Selección de bomba ............................................................................................................ 42 4.9.7. Purificación de biogás.......................................................................................................... 43 4.10. Planos...................................................................................................................................... 43 4.11. Simulación ............................................................................................................................... 44 4.11.1. Primera etapa: Simulación de cargas estáticas sobre la tapa del reactor........................... 44 4.11.2. Segunda etapa: Simulación de cargas estáticas sobre el tanque reactor........................... 47 4.12. Manejo de la base de datos .................................................................................................... 50 4.12.1. Paso 1. ................................................................................................................................. 50 4.12.2. Paso 2 .................................................................................................................................. 52 4.12.3. Paso 3 .................................................................................................................................. 54 4.12.4. Paso 4 .................................................................................................................................. 55 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS................................................................................................................... 60 6. RECOMENDACIONES ........................................................................................................................... 63 7. CONCLUSIONES ................................................................................................................................... 64 8. BIBLIOGRAFIA...................................................................................................................................... 65 9. ANEXOS................................................................................................................................................ 68
dc.format97 Páginas
dc.formatapplication/pdf
dc.formatapplication/pdf
dc.languagespa
dc.publisherFacultad de Ingeniería Mecánica
dc.publisherIngeniería Mecánica
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dc.rightsManifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 de
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rightsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rightshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectFuente de energía
dc.subject620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingeniería
dc.subjectBiogás
dc.subjectAlmacenamiento de gas natural
dc.subjectBiogás
dc.subjectBiodigestor
dc.subjectGas natural
dc.titleDiseño de reactor cilíndrico para producción de biogás, aprovechando el estiércol bovino en la finca la esperanza municipio de Pupiales. Y reducir el hidróxido de azufre
dc.typeTrabajo de grado - Pregrado
dc.typehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.typehttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa
dc.typeText
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion


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