DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR PARA LA GENERACION DE GAS METANO (CH4) Y APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE ELECTRICIDAD.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
UNIDAD EDUCATIVA MAESTRO ORLANDO ENRIQUE RODRIGUEZ
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR PARA LA GENERACION
DE GAS METANO (CH4) Y APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE
ELECTRICIDAD.
Autores:
Duarte Nelson C.I:25.801.453
Galué Roxibel C.I:24.952.547
Ovalles Miguel C.I:25.195.032
Tang Richely C.I:25.778.829
Uzcategui María C.I:25.407.309
Tutor de contenido: Lcdo. Alfonso vivas Tutor Metodológico: Msc. Tammy Rodríguez.
San Francisco, Mayo de 2012

2. INDICE GENERAL:
Veredicto........................................................................................................................III
Dedicatoria......................................................................................................................IV
Agradecimiento................................................................................................................V
Resumen……………………………………………………………………………….…..…VI
Introducción…………………………………………………………………..………….…...VII
CAPITULO I. EL PROBLEMA…………………………………………………………….....1
Planteamiento del Problema.............................................................................................1
Formulación del problema………………………….……..……………..……….……...….1
Objetivos de la Investigación (Objetivo General, Objetivos Específicos)…………...…2
Justificación del Problema……………………………………………………………………2,3
Delimitación…………………………………………………….…………………………..…...3
CAPITULO II. MARCO TEORICO………………………..……..…….…………………..….4
Antecedentes de la Investigación………………………...…………………………….........4
Bases Teórica…………………………………………………………………………..……....5
Sistema de variables (Definición Conceptual, Definición Operacional)……………....6,7
Cuadro de Operacionalización De Variable……………………………………………….8
Hipótesis………………………………………………………………………………………..9
Términos básicos………………………………………………………………………….....9,10
CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO……………………………………………….11
Tipo de Investigación………………………………………………………………………....11
Diseño de Investigación………………………………………………………………...……11
Población……………………………………………………………………………………....12
Muestra…………………………………………………………...…………………...…….....12
Técnica e instrumento de recolección de datos……………………………………...…….12
Metodología experimental…………………………………………………………………12,15
CAPITULO IV. RESULTADOS DE LA INVESTIGACION………………………………...16
Resultados de la Investigación………………………………………….………..……...…...16
Conclusiones…………………………………………………………………………..……….17
Recomendaciones…………………………………………………………………………......18
Referencias bibliográficas………………………………………………………………..……19
Anexos………………………………………………………………………………………20,31
II

3. VEREDICTO
El jurado calificador nombrado por la Unidad Educativa “Maestro Orlando Enrique
Rodríguez” aprueba el trabajo de grado titulado:
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BIODIGESTOR PARA GENERACION DE GAS
METANO (CH4) Y APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE ELECTRICIDAD.
Requisitos para la aprobación de la asignatura Técnica de Investigación por los
alumnos:
Duarte Nelson
Galue Roxibel
Ovalles Miguel
Tang Richely
Uzcategui Maria
El jurado emite el siguiente veredicto:
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Los Cortijos ____ de ____ de 2012
III

4. AGRADECIMIENTO
En primer lugar a Dios por habernos dado la vida e iluminado en la meta que nos
trazamos y permitirnos alcanzar con éxito nuestros propósitos.
A nuestros padres, hermanos y demás familiares, por haber estado con nosotros en
todo momento y quienes sin exigirnos nada, nos han proporcionado su tiempo y
conocimiento puesto que han sido de gran ayuda.
A nuestro tutor de contenido Alfonso Vivas, por ilustrarnos y dedicarnos su tiempo,
apoyo, conocimientos y las herramientas necesarias para la realización de este trabajo,
gracias a sus asesorías que fueron de gran ayuda.
A nuestros tutores metodológicos Tammy Rodriguez y Oswaldo Romero, por haber
estado allí para brindarnos sus conocimientos y paciencia en las diversas correcciones
de nuestro trabajo de investigación.
A la U. E: “Maestro Orlando E. Rodríguez” por brindarnos su apoyo.
A nuestros compañeros por haber estado allí con nosotros apoyándonos cuando
pensábamos que no podíamos seguir.
Y a todas aquellas personas que de alguna u otra forma colaboraron con la culminación
de esta meta.
IV

5. DEDICATORIA
Inequívocamente este logro es dedicado a Dios, quien nos dio la vida, quien es
nuestro inspirador principal; por iluminarnos en el camino que debemos seguir, por
enseñarnos que con fe y paciencia se logra todo lo que uno se propone en esta vida. A
nuestros padres, los cuales nos han dado la vida y la educación, y han hecho de
nosotros personas de bien, comprensivas, respetables y cuidadosas al momento de
enfrentarnos a cualquier clase de retos. A nuestro eje de formación académica la U. E.
“Maestro Orlando E. Rodríguez”. A nuestros amigos de todos los días y finalmente a
nuestros compañeros de clases que estuvieron siempre apoyándonos.
Atentamente:
Duarte Nelson.
Galué Roxibel.
Ovalles Miguel.
Tang Richely.
Uzcategui María.
V

6. Duarte Nelson Enrique, Galue Roxibel Paola, Ovalles Miguel Angel, Tang Richely
Andreina, Uzcategui María de los Ángeles. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN
BIODIGESTOR PARA GENERACION DE GAS METANO (CH4) Y
APROVECHAMIENTO EN LA GENERACION DE ELECTRICIDAD. U.E. “Maestro
Orlando Enrique Rodríguez”. San Francisco 2012
RESUMEN
Se diseñó y construyó un biodigestor con residuos orgánicos (desperdicios,
excremento y desechos sólidos) utilizando un recipiente de polietileno de alta densidad
y simulando las condiciones de un relleno sanitario típico, en este contenedor se
sometió un aproximado de 50 kilogramos de desechos sólidos con el correspondiente
tratamiento con capa vegetal. De este proceso se verificó la producción con éxito de
gas metano, esta se verifico mediante la producción de una combustión con “llama”
característica color azul, de una presión medida en 5 atmósferas. Conjuntamente se
instaló un sistema de producción de electricidad utilizando una turbina diseñada
especialmente para el caso que produce electricidad estática y de corriente continua de
5 amperios los cuales utilizando madera y polietileno de media densidad; se evidencian
en el funcionamiento y operatividad de un motor de 4 amperios así como el de una
lámpara común.
Palabras claves: Biodigestor, gas metano, combustión.
VI

7. INTRODUCCIÓN
La producción mundial de energía constituye uno de los grandes retos de la
comunidad internacional, no solo porque comienzan a escasear los modos de
obtención, sino que también porque los que existente resultan ser muy
contaminantes e ineficientes a las realidades actuales. El gas metano, uno de los
componentes del gas natural, se ha ganado una posición dominante dentro de la
matriz energética mundial, porque sus características intrínsecas le permiten
pasar todas las pruebas que hoy en día debe tener una “energía óptima”.
La combustión del metano es la más limpia de todos los combustibles fósiles,
lo cual ayuda a mejorar la calidad del aire y del agua. En dicha combustión se
produce menor cantidad de emisión gases contaminantes, los cuales son
catalogados como Gases de Efecto Invernadero. Por otra parte, puede ser
utilizado para generar frío sin necesidad de emplear compuestos químicos como
los clorofluocarbonos destructores de la capa de ozono (Protocolo de Montreal).
Así mismo, es un excelente sustituto de la gasolina en motores de combustión
interna.
Además de lo descrito, este gas puede ser obtenido mediante al
descomposición de materia orgánica construyendo biodigestores que además de
cumplir la función generadora de gas, pueden ser utilizados para reducir las
enormes cantidades de desechos sólidos producidas en las grandes ciudades.
Aunado a esto tal como lo describe este trabajo, se pueden diseñar y construir
sistemas de producción eléctrica funcionales a gas, los cuales pueden ser
simples y de fácil mantenimiento. Esta y características más generales sobre el
proceso constituyen el contexto de la presente investigación.
VII

8. CAPITULO I. EL PROBLEMA.
1.1 Planteamiento del problema.
En los últimos años es evidente la crisis energética y la acumulación descontrolada
de desechos sólidos. Más de 18.600 millones de kg en residuos orgánicos e
inorgánicos son desperdiciados en diferentes países, lo que significa que cada país
produce al menos 660.0000 kg de basura al año, más de 16.500 Kg al día.
En Venezuela esta realidad se manifiesta por simple indiferencia gubernamental
donde no se presentan soluciones factibles para disminuir o mejorar este problema; es
muy común, que las instituciones encargadas de recoger la basura del país, no
asumen bien su papel (recoger basura), puesto que no es sólo en Margarita, o zonas
turísticas e importantes sino también en todos los centros urbanos y rurales entre otras;
estén afectadas por el mencionado problema. En Maracaibo este lamentable hecho se
manifiesta de manera dramática. Igualmente desde hace dos años se ha verificado en
la región un racionamiento de energía eléctrica con consecuencias que incluye el daño
de algunos artefactos eléctricos y el desmejoramiento de la calidad de vida de las
personas.
Es por lo tanto una necesidad imperante evaluar alternativas que permitan la
generación de electricidad con residuos para contribuir su reducción y además sea
continua y no dependa directamente de combustibles fósiles (carbón y petróleo). En
cuanto a estos problemas se ha determinado realizar un generador de energía eléctrica
a partir de dichos desechos.
1.2 Formulación Del Problema
Una vez formulado el planteamiento del problema, se formula la siguiente
interrogante ¿Es posible realizar un biodigestor de desechos orgánicos que produzca
suficiente gas metano para producir electricidad?
1

9. 1.3 Objetivos De La Investigación
Objetivo General:
Construir un biodigestor para producir gas metano (CH4) a partir del cual se produzca
una combustión suficiente para generar electricidad.
Objetivos Específicos:
1- Diseñar un biodigestor para producir gas metano (CH4) por descomposición
de materia orgánica.
2- Construir un generador de electricidad adecuado al biodigestor obtenido.
3- Verificar el voltaje producido por el generador desarrollado.
4- Evaluar la operatividad del generador mediante el uso de aparatos de bajo
voltaje.
1.4. Justificación De La Investigación
El presente trabajo tiene la virtud de que maneja dos importantes vertientes que
constituyen problemas en la actualidad, estos son la exagerada acumulación de
desechos responsable de numerosas enfermedades de la piel y de tipo respiratorio,
además de elevar los niveles de contaminación ambiental; y por otro lado la escasez
de fuentes energéticas, que en la actualidad afectan considerablemente al país
trayendo como consecuencia el daño de artefactos eléctricos, que viene a sumarse a
una disminución en la calidad de vida de los individuos; con este trabajo se pretende en
todo caso disminuir la acumulación de basura, mediante un sistema que a la vez trae el
beneficio de servir para generar energía eléctrica.
2

10. Por lo antes mencionado es preciso destacar que se trata de algo
completamente novedoso, es decir realizar un biodigestor que producirá gas y a su
vez se generara electricidad; lo cual sugiere que no se producen desechos en la
generación de electricidad al contrario se disminuye el volumen de los mismos. De
resultar la construcción de este sistema, constituirían un punto de partida para una
nueva generación de aparatos que produzcan electricidad. Esto con los
correspondientes aportes de tipo social generaran un ambiente más saludable y
limpio por disminución de desechos sólidos; con un significativo aporte tecnológico y
metodológico representado en el esquema funcional de la trasformación de basura a
gas natural aprovechable que puede ser realizado incluso a gran escala
considerando el enorme potencial de los rellenos sanitarios.
1.5 Delimitación
Esta investigación se realizara en la localidad de los cortijos Municipio San
Francisco Estado Zulia. Utilizando los desechos propios de la comunidad siguiendo
tres fases operativas:
1- Revisión de antecedentes.
Entre Octubre y Diciembre del 2011
2- Diseño experimental.
Entre Enero y Marzo del 2012
3-Verificación y Resultados.
Entre Abril y Mayo del 2012
3

11. CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la Investigación
Los generadores eléctricos alimentados por combustión de biomasa son
relativamente nuevos, la revisión de fuentes indican que los más antiguos se registraron
en 1998 cuando H. Vogel y S.Kedrers publicaron en “sciencie” un artículo sobre la
conversión de biomasa en Watts de energía eléctrica; para esto utilizaron material de
excremento de ganado bovino sometido a presión y temperatura hasta la generación
de combustión con la respectiva conversión mediante bobinas de cobre. Desde
entonces innumerables grupos de trabajo han realizado investigaciones similares, entre
los cuales destacan:
R. Vals y H.vogel en Alemania 2001, desarrollaron un sistema dual de energía
eólica y biomasa de desechos orgánicos; la mayoría provenía de la energía eólica sin
embargo la combustión de biomasa mantenían un voltaje constante aun en ausencia de
vientos, esto hizo que en el 2002 el mismo equipo de trabajo construyeran el primer
generador eléctrico con biomasa usando como principal materia prima residuos de
alimentos y excrementos de animales de granja.
En Australia k.Smith y L Worked en 2003 diseñaron un sistema para aprovechar los
gases producidos en el relleno sanitario en Syneid con la finalidad de utilizarlos como
fuente energética alterna, este sistema en efecto producía electricidad pero era muy
inestable, hasta la fecha aún se hacen estudios para mejorar este sistema
Toscano Luis, de la Universidad central de Venezuela, 2009, realizo un trabajo
denominado “análisis de los parámetros y selección de hornos de combustión de
biomasa” en él se describía básicamente la selección de los materiales más
convenientes a ser utilizados como biomasa.
En la universidad del Zulia Maracaibo, Venezuela el licenciado en física Gonzáles
Alexander en el 2008 realizo un trabajo titulado reactores gaseosos de presión variable
para generación de energía eléctrica. En él explica de manera detallada de la variación
4

12. del voltaje en un generador eléctrico en función de la presión de gas suministrada. Esto
con la finalidad de evaluar el comportamiento de diferentes tipos de gases en
condiciones controladas.
2.2. Bases teóricas
2.2.1 Biodigestor
Según laurousse 2010 Un biodigestor es un contenedor cerrado, hermético e
impermeable (llamado reactor) dentro del cual se deposita el material orgánico a
fermentar (excrementos de animales y humanos, desechos vegetales-no se incluyen
cítricos ya que acidifican-, etcétera) en determinada dilución de agua para que a través
de la fermentación.
2.2.2 Biomasa:
Según (Lexus 2008, página 248) es la materia orgánica originada en un proceso
biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía según el
Diccionario de la Real Academia española (2010).
2.2.3. Generador eléctrico
Según (Larousse 2008, pag 258) un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de
mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos,
positivo y negativo) transformando la energía mecánica en eléctrica. Aunque la
corriente generada es alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente
continua.
2.2.4. Partes de un generador eléctrico
Según (Enciclopedia mecánica popular, capitulo 8 página 1025) En las centrales de
generación de energía eléctrica (nucleares, térmicas, hidráulicas...) la energía mecánica
que el generador transforma en energía eléctrica proviene del movimiento de una
turbina, accionada dependiendo del tipo de central por vapor de agua, aire, gas o agua.
En la figura 1 se ha representado esquemáticamente el sistema de generación de
energía eléctrica de una central hidráulica. En la parte inferior de la figura se observan
5

13. las palas de la turbina (accionada por agua) y las compuertas verticales que sirven para
regular el caudal de agua que entra a la turbina. En la parte superior está representado
el generador de energía eléctrica. Dicho generador consta de dos partes: El estátor,
que es la parte estática del generador. Actúa como inducido y el el rotor, que es la parte
móvil conectada al eje de la turbina. Es el que actúa como inductor. (ver figura 1)
Fig. 1. Partes del generador eléctrico.
2.2.5 Principio de generación de gas natural por descomposición de residuos
(Handbook de Química, 2008. Universidad de Pensilvania) La transformación de
energía calórica a energía eléctrica, está fundamentado en la primera ley de la
termodinámica. Tomando en consideración el carácter combustionante de los residuos
orgánicos, capaces de producir Metano (CH4), Etano (CH3-CH3) y Propano (CH3-CH2-
CH3) gases que fácilmente pueden ser utilizados para alimentar turbinas generadoras
de electricidad.
2.3. Sistema de Variables
Variable Dependiente: Generador eléctrico a base del gas metano.
Variable Independiente: Biodigestor de Materia orgánica.
6

14. 2.3.1 Definición conceptual.
Variable dependiente
Generador eléctrico a base del gas metano :Según (Larousse 2009) Se define como
todo aparato capaz de producir electricidad mediante sistema de bovinas
acumuladoras de calor, que usa el gas metano ya que es el gas más liviano de los
hidrocarburos se forma por descomposición gradual de urea a alta presión que se da
por digestión de materia orgánica o acumulación de gases en el subsuelo.
Variable Independiente
Biodigestor de Materia orgánica: Según (Larousse 2009). Es un contenedor cerrado,
hermético e impermeable llamado (reactor) dentro del cual se deposita la materia
orgánica que se define como residuo orgánico que resulta de la descomposición de
material animal o vegetal.
2.3.2 Definición Operacional.
Variable dependiente
Generador eléctrico a base de gas metano: Es un sistema o aparato constituido por
varias turbinas de rotación continua que transforman el flujo discontinuo de la energía
calórica en corriente continua, es decir electricidad. El calor de esto se alimenta puede
ser por diversas fuentes: calórica, eólica, cinética o por combustión de material fósil o
biomasa, para medir el potencial eléctrico se utilizara un voltímetro. Y también la
composición de gas metano (CH4) que es el producto principal de la digestión de
materia orgánica, altamente inestable y de rápida combustión, puede ser usado como
generador de calor para construir múltiples sistemas que ameriten esta energía.
Variable Independiente
Biodigestor de Materia orgánica: por ser un contenedor cerrado herméticamente en el
cual se van a depositar desechos como (excremento y materiales solidos) con su
proceso espontáneo de descomposición va producir gas natural y amoniaco (NH3) los
cuales se acumulan, Razón por la cual pudiesen ser aprovechados para la generación
7

15. de electricidad y así el flujo de gas se determinara mediante un flujo de metro digital
acoplado a el sistema.
2.3.3 Cuadro de operacionalizacion de la variable
Objetivo General: Construir un biodigestor para producir gas metano (CH4)
a partir del cual se produzca una combustión suficiente para generar electricidad.
Objetivos Variable Dimensiones Indicadores
Específico
Diseñar y Dependiente: Sistema de Combustión de
construir un Generador generación de gas metano
biodigestor eléctrico a gases
para producir base de gas autosustentable
gas metano metano.
(CH4) por
descomposición
de materia
orgánica.
Construir un Independiente: Aparato de Flujo de
generador de Biodigestor de conversión de energía
electricidad Materia energía continua,
adecuado al orgánica discontinua. medible con
biodigestor voltímetro
obtenido.
Verificar el Sistema Medición de
voltaje continúo de voltaje
producido por energía continúo.
el generador eléctrica.
desarrollado.
Evaluar la Verificación de Funcionamiento
operatividad del electricidad operativo del
generador constante. generador.
mediante el uso
de aparatos de
bajo voltaje.
Fuente: Duarte, Galue, Ovalles, Tang, Uzcategui. (2012)
8

16. 2.4 Hipotesis.
Tomando en cuenta la capacidad de la materia orgánica en su proceso de
descomposición la producción de gas natural, se puede Considerar el aprovechamiento
de dichos compuestos, los cuales sometidos a alta presión pueden producir gas
metano (CH4) suficiente para producir electricidad. se asume que dicha potencia puede
ser utilizada para alimentar aparatos de bajo consumo.
2.5 Términos básicos
2.5.1 Bobinas: Según (Lexus 2008, página 287), es componente de un circuito
eléctrico formado por un alambre aislado que se arrolla en forma de hélice con paso
igual al diámetro del alambre.
2.5.2 Combustión: Según (química general, Boyd 2002), es una reacción química en la
cual generalmente se desprende una gran cantidad de calor y luz.
2.5.3 Electricidad: Según (Mecánica popular 2008), es el flujo por un conductor de lo
que se ha denominado electrones, una de las partes más pequeñas del átomo, que a
su vez forman la materia.
2.5.4 Metano: según (química general, Boyd 2005), es el hidrocarburo alcano más
sencillo, cuya fórmula química es CH4, resulta ser muy volátil y reactivo.
2.5.5 Propano: según (química general, Boyd 2005), es el primer hidrocarburo de
cadena con dos atamos de carbono, considerado el precursor de los alquenos,
alcoholes y derivados, muy ligero y formas parte del gas natural.
2.5.6 Residuo orgánico: Según (Lexus 2010), es todo desecho de origen biológico,
que alguna vez estuvo vivo o fue parte de un ser vivo, por ejemplo: hojas, ramas,
cáscaras y residuos de la fabricación de alimentos en el hogar
9

17. 2.5.7 Turbina: Según (Enciclopedia libre 2011), es el nombre genérico que se da a la
mayoría de las turbo máquinas motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de las
cuales pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un
rodete con paletas o álabes.
2.5.8 Voltaje: Según (Lexus 2008, página 288), se puede definir como el trabajo por
unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para
moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.
10

18. CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO.
3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN.
Según el propósito de la investigación es aplicada ya que obtiene su información de
la actividad intencional la cual fue realizada en corto tiempo, según la profundidad de la
investigación esta es explicativa ya que muestra preocupación en determinar los
orígenes o las causas de los fenómenos que suceden, según como se codifica la
información es cuantitativa ya que permite analizar la información codificada de manera
numérica sin que intervengan juicios de valor específicamente trata de un trabajo de
ingeniería, con bases a principios de diseño en generación de combustión a partir del
gas metano.
Está destinada a la demostración de leyes, propias de esta área del conocimiento
para obtener un artefacto o sistema con características preestablecidas en la hipótesis
planteada.
En este contexto supone la recolección y selección de desechos sólidos usados
como muestra que constituyen un indicador de variable, en función de esto se deberá el
éxito del sistema a elaborar en este trabajo.
3. 2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN.
Este trabajo es de tipología experimental pura (según Chávez 1992), está
fundamentada en un diseño de ingeniería, y es de campo pues se recurre a una
evaluación de espacio y condiciones que permitan desarrollar de la manera más
eficiente la investigación. Cuenta con una metodología propia, con procedimientos
novedosos que están en la línea de investigación del área de la electricidad en función
de los fundamentos teóricos establecidos en la bibliografía en cuanto a la generación de
electricidad mediante la combustión de gases.
En líneas generales este trabajo esta fomentado en la generación de electricidad
mediante la combustión de gas metano (CH4) producido por la biodigestion de materia
orgánica (basura), simulando para ello las condiciones de un relleno sanitario típico.
11

19. 3.3. POBLACIÓN.
Está definida por la materia orgánica generada en las adyacencias del sector los
Cortijos, Municipio San Francisco del estado Zulia; y consta por todos aquellos
desechos sólidos característicos de la basura urbana, es decir un universo de diez
toneladas acumulada por espacio de tiempo de quince días.
3.3.1. MUESTRA.
Corresponde a una porción de población tomada de manera intencional y aleatoria,
con un muestreo no probabilístico, equivalente a cien kilogramos de desechos sólidos,
sin un patrón especifico.
3.4. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS.
Dado que el trabajo corresponde a un diseño experimental puro, según Chávez
(1992), se basa en la observación directa del fenómeno ocurrido, por lo tanto esta es
una de las técnica e instrumento para la recolección de información que se presenta,
así como la observación participante y el dialogo explicativo. Los cuales sirvieron para
la interpretación y verificación del hecho registrado.
3.5. METODOLOGIA EXPERIMENTAL.
3.5.1 DISEÑO DEL BIODIGESTOR.
Se diseñó el biodigestor de manera que apreciara con más claridad su estructura.
Fig. 2 diseño del generador.
12

20. 3.5.2. SELECCIÓN Y TRATAMIENTO PRIMARIO DE LA MATERIA ORGANICA.
Se selecciona un aproximado a 100 kilogramos de materia orgánica, separando de
esta material no biodegradable como: plástico, metal y vidrio. Se dispone de este
material depositándolo en bolsas plásticas por diez días. Paralelamente se dispondrán
de unos 30 litros de excremento porcino el cual se dejara en reposo con una mezcla de
capa vegetal por diez días.
.
Fig. 3 seleccionando los materiales Fig. 4 Seleccionando los 30 litros de
sólidos. excremento.
3.5.3. OBTENCIÓN DEL RELLENO SANITARIO O BIODIGESTOR (SIMULADO).
Se acondiciona un envase de polietileno, al cual se agrega en primer lugar una
capa vegetal (para retención de humedad) y sobre este se deposita los desechos
orgánicos, eliminando todo tipo de materia no biodegradable (bolsas plásticas); junto
con el excremento porcino. Sobre este material se agrega una capa de arena de por lo
menos 50 centímetros; colocando un tubo cilíndrico, que este en contacto con los
desechos y permita el escape de gases hacia la parte superior del recipiente. Se sella
el recipiente y se deja el material en descomposición por veinte días.
Fig. 5 Obtención del relleno sanitario. Fig. 6 Colocando un tubo cilíndrico en el
biodigestor.
13

21. 3.5.4. CONSTRUCCION DEL SISTEMA GENERADOR DE ELECTRICIDAD.
Se coloca una llave de paso a las conexiones de liberación de gas del biodigestor
construido, sobre esta se instala una reducción que ira unida a un tubo de cobre de 1/8
de diámetro (para aumentar la presión de gas) el gas fluirá a un receptor de presión al
cual se le conecta un sistema simple de turbina que se activa por combustión de gas,
este ira directo a un capacitador o condensador que permitirá el aprovechamiento de la
energía eléctrica producida.
Fig. 7 El biodigestor con las conexiones de liberación de gas.
3.5.5. PRUEBAS DE VERIFICACION DE PRESIÓN.
Se somete el biodigestor a la prueba de presión, esto es liberar mediante la llave
instalada pequeñas cantidades de gas sobre un envase con agua oxigenada (H 2O2) el
burbujeo intenso y consecutivo por treinta segundos garantiza la presencia de gas
metano (CH4) a presión adecuada.
Fig. 8 Prueba de verificación de presión.
14

22. 3.5.6. PRUEBAS DE GENERACION DE VOLTAJE DE CORRIENTE CONTINUA.
El voltaje es verificado mediante un amperímetro el cual realiza una lectura de la
intensidad producida, la cual es continua solo si la lectura es inferior a los 3 amperios.
Si el voltaje es discontinuo se puede instalar una resistencia de 20 ohmios para
solucionar el problema.
Fig. 9 Aparato para pruebas de presión del biodigestor.
3.5.7. VERIFICACION DE LA CAPACIDAD OPERATIVA DEL GENERADOR.
Para realizarse esta, se procede a inspeccionar la conexión que conforman el
sistema, asegurando en líneas generales que no existan errores en ella, tales como:
escape de gas, tanto del biodigestor como en las conexiones; voltaje continuo,
ausencia de corrosión en el sistema y regulación en la combustión de gas metano CH4).
Fig. 10 Verificación de la capacidad operativa del generador.
15

23. 3.5.8. PRUEBAS FINALES DE VOLTAJE.
Se realiza simplemente conectando aparatos sencillos como: lámparas, ventiladores
u otros aparatos de bajo consumo eléctrico, observando en todo caso las variaciones
de presión de gas, amperaje del sistema y funcionamiento de los aparatos conectados.
Fig.11, 12 Pruebas finales de verificación de electricidad con aparatos eléctricos.
16

24. CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
4.1 OBTENCIÓN DEL RELLENO SANITARIO O BIODIGESTOR.
Luego de seleccionar la materia orgánica, acondicionarla y separar materiales no
biodegradables se mezcló en un recipiente de polietileno de alta densidad con
capacidad para cien litros. Una vez depositada esta de manera adecuada, se mezcló
con capa vegetal, simulando la remoción característica de los rellenos sanitarios.
Completando el proceso con arena seca que permitiese la estabilización del medio.
Finalmente se selló el recipiente para simular las condiciones de reacción cuando se
entierra la materia orgánica, convirtiendo este sistema en el biodigestor que se
esperaba.
4.2 CONSTRUCCION DEL SISTEMA GENERADOR DE ELECTRICIDAD.
En esta fase, se construyó un sistema simple de generación, utilizando un dinamo
elaborado con polietileno de baja densidad, magnetizado con un imán estándar, el cual
es activado por calentamiento de aire y flujo de gas, este se adaptó al sistema
biodigestor construido, produciendo un voltaje de 4.5 voltios de corriente alterna.
4.3 PRUEBAS DE VERIFICACION DE PRESION.
Las pruebas de presión fueron realizadas fuera del biodigestor, usando una muestra
de ochenta gramos (80 g) de material del sistema y sometiéndolos a la prueba de
conductividad específica, la cual permitió evidenciar que el proceso de biodegradación
aún no estaba completo, además la presión del sistema es de apenas 1,2 atmósferas;
es decir que aún no hay suficiente metano para que el aparato sea óptimo. Debe
esperarse al menos quince días para verificar nuevamente. Sin embargo luego del
tiempo pautado, se verifico nuevamente la presión la cual resulto ser de 5 atmósferas.
Lo cual garantiza que el sistema ya es completamente operativo.
17

25. CONCLUSIONES
1. Se diseño un sistema biodigestor, mediante el tratamiento de desechos sometidos a
presión, el cual, en efecto produjo cantidades verificables de gas metano (CH4).
2. Se construyó un sistema de generación eléctrica por magnetización de hierro y
sistema estático él es adaptable al sistema del biodigestor obtenido previamente.
3. Se comprobó la formación de flujo eléctrico este es discontinuo sin embargo, en
efecto el sistema genera electricidad.
4. Se genero un voltaje suficiente para encender un bombillo y otros aparatos de
consumo moderado de electricidad.
Cabe destacar que el sistema de digestión de materia orgánica para conversión
de gases representa un potencial ilimitado de desarrollo para generar energía
alternativa, no solo para producir electricidad, sino que también para otros fines,
tales como redes de gases domestico.
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26. RECOMENDACIONES
Este tipo de trabajos requieren tiempo y numerosos ensayos, sin embargo
persiguen una finalidad muy importante, desarrollar energías alternativas y
reducir la contaminación, por lo que vale la pena el esfuerzo invertido.
Las instituciones públicas y privadas deben procurar desarrollar trabajos para
mejorar los resultados de esta investigación, empleando tiempo y recursos, en
las debilidades de este, como lo fue la estabilización de la presión.
Los resultados aquí obtenidos, no son definitivos pero pueden utilizarse para
mejorar procedimientos y obtener mejores sistemas de generación de
electricidad alternativa.
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27. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.
Alexander González “Reactores gaseosos”.
Enciclopedia libre 2011.
Enciclopedia mecanica popular, cap 8 pagina 1025.
Feders y colaboradores. LAROUSE 2008, 2010, paginas 288,287.
H. Vogel y S.Kedrers “SCIENCIE” 1998.
Handbook de quimica, 2008 Universidad de Pensilvania.
K.Smith y L Worked. “Principios de electricidad alternativa” 2003.
L. Wososk “the new structure of macromolec visión”. 2006.
MAC GRAW HILL “Handbook ded quimica“2008.
Mecanica general, boyd 2002, 2005.
Mecanica popular, 2008.
R. Fernández “química general moderna actualizada” 1998.
R. Vals y H.vogel, electronics basic level one Alemania 2001.
Skoog and Leary “química analítica instrumental” 1998.
Toscano Luis, Universidad central de Venezuela, “Nuevas tendencias en electricidad
autogenerada” 2009.
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28. ANEXOS
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29. 22

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