Memoria para optar al título profesional de Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / La temperatura es un parámetro importante para el desarrollo de la digestión anaeróbica, que es la base de la producción de biogás; puede limitar sectores para aplicar la tecnología, regular la eficiencia, ayudar en la eliminación de patógenos, afectar el tiempo de retención de la materia e incrementar la producción de biogás. Este trabajo se desarrolló para evaluar la dinámica de producción de biogás en función del régimen térmico, estableciendo la relación entre las temperaturas que afectan a un biodigestor tipo chino y proponer zonas en Chile que posean mayor aptitud para aplicar esta tecnología. El biodigestor utilizado con capacidad de 10 m3, se alimentó tres veces por semana con una mezcla de relación 3:1 agua/estiércol (v/v). Se realizaron monitoreos en dos periodos, febrero a julio (2011) y enero a agosto (2012); en este último se instalaron sensores de registro continuo (temperatura y humedad) y se realizaron análisis de la composición del biogás generado cada semana. En el primer periodo se aplicaron correlaciones lineales a las variables, obteniendo que la temperatura del aire afectó en mayor proporción a la temperatura de descarga, estanque y la del biodigestor. Para el segundo periodo se analizaron las tendencias de las variables, se aplicaron análisis de anomalías para series de tiempo, promedios móviles y ajustes funcionales de las variables más relevantes en el estudio. De los resultados se obtuvo, que la temperatura interna del biodigestor mantuvo una temperatura promedio de 22°C y la temperatura media del suelo se ajustó mejor a la temperatura media máxima del aire. Los análisis de composición fluctuaron de 55 a 85% de CH4 (metano) y de 16 a 35% de CO2 (dióxido de carbono). La zonificación se realizó aplicando el “índice térmico” propuesto en un estudio previo, pero esta vez con información térmica actualizada para todo el país; obteniendo que a partir de la región de Los Lagos y a lo largo de la cordillera de Los Andes, no es apta la aplicación de esta tecnología. Así es posible afirmar que estos biodigestores favorecen la estabilidad térmica interna y que Chile posee un importante potencial para su implementación. / Temperature is an important parameter for the development of anaerobic digestion, base of biogas production. Limit sectors to apply technology, regulate efficiency, assist in the elimination of pathogens, affect the retention time and increase the biogas production. This work was developed to assess, the dynamics of biogas production based on the thermal regime, linking between temperatures affecting a chinese digester and propose areas in Chile that have greater ability to apply this technology. A digester with 10 m3 of capacity was fed three times a week with a 3:1 mixture of water/manure. Monitorings were applied in two periods, february to july (2011) and january to august (2012); installing continuously recording sensors and analyzes compositional of biogas generated weekly. In the first period were applied linear correlations to the variables, it was found that the air temperature affects mainly the discharge, the pond and the digester temperature. In the second period was performed trend analysis, anomalies, moving averages and functional adjustements, it was found that temperature inside of digester was 22°C average and the soil average temperature is more similar with the air average temperature. In the analysis of composition, methane ranged from 55 to 85% and 16 to 35% of carbon dioxide. The zoning was performed by “thermal index”, it was found that since the region of Los Lagos and Andes mountain, range is not suitable the application of this technology. So it can be said that these digesters favor internal thermal stability and that Chile has significant potential for implementation.

Esta memoria se motiva en la necesidad energética de los pequeños ganaderos y lecheros de la zona sur de Chile y en la débil situación de diversificación de la matriz energética del país, es por esto que se propone un Biodigestor como solución viable a esta necesidad. Un Biodigestor es un equipo que produce gas metano (CH4), a partir de la descomposición de restos orgánicos, particularmente heces animales (vacunos, porcinos, etc.). Aquí se propone el diseño en términos de ingeniería básica, de un Biodigestor adecuado para las necesidades introducidas. La metodología comienza con una serie de análisis elementales que caracterizan el usuario medio del equipo, la demanda esperada, la cinética de los procesos bio-químicos presentes, las consideraciones de geometría y espacio utilizado, para concluir con los parámetros de diseño del Biodigestor y el posterior diseño. Los recursos utilizados comprendieron un apoyo bibliográfico independiente con entidades públicas relacionadas al área económicamente involucrada como el INDAP, INE o Ministerio de Economía. Se abordó un proyecto de instalación de biodigestión anaeróbica a nivel básico, utilizando un criterio económico que permite que la inversión del proyecto sea recuperada en 3 [años] y se realizó el diseño básico del estanque de biodigestión con sus componentes principales. El resultado de esta memoria es un equipo de biodigestión anaeróbica que procesa 59 [m3/mes] de purines de Bovino y produce 4,1 [m3/H] promedio de biogás. Se contempló la incorporación de un equipo generador eléctrico que es alimentado por un caudal compatible de biogás y que permite que la energía eléctrica sea aprovechable.

Made available in DSpace on 2015-03-26T14:01:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 831037 bytes, checksum: 1a0397ec45cd03f872fe9fe280ff6753 (MD5) Previous issue date: 2011-07-19 / A fábrica de Celulose Arauco y Constitucion S/A utilizava, desde a sua criação em 1975, o processo kraft convencional batch para produção de celulose. Em dezembro de 1996 os digestores foram modificados para o sistema RDH visando melhorar as resistências físico-mecânicas da polpa, aumentar o rendimento e reduzir o consumo de vapor, o que foi alcançado. Entretanto, os digestores RDH apresentavam problemas de canalização do licor de cozimento. Este estudo teve como objetivo analisar os resultados obtidos com o aumento de 2 para 4 no número de nozzles na parte inferior dos digestores, visando maior uniformidade do cozimento e melhoria global do cozimento. As modificações implantadas entre os anos de 2009 e 2010 para um digestor e, posteriormente, para todos os 10 digestores resultaram em minimização de entupimento das peneiras de circulação, consumo de álcali 1,5% menor, 2,87% menos sólidos e redução de rejeitos de cozimento em 53,5%, mesmo com um aumento de 1,8 unidades no número kappa. / Planta Constitución de Celulosa Arauco y Constitución S.A, tenía desde su puesta en marcha en 1975, un proceso típico de cocción convencional batch para producir pulpa café de mercado. En Diciembre 1996 el área de digestores fue modificada a proceso RDH para incrementar las propiedades físico mecánicas de la pulpa, incrementar la producción debido al aumento del rendimiento de la pulpa e para reducción del consumo de vapor por cocción. Entretanto, el principal problema de los digestores RDH era la canalización del licor y este estudio consiste en presentar los resultados de una modificación en las boquillas de succión, que se aumentan de 2 a 4, en líneas de licor de recirculación inferior. La base de esta modificación e implementación fue el resultado de un periodo de prueba realizada entre el año 2009 y 2010, con un primer digestor modificado. Con dicha implementación, se minimizaran los problemas de obstrucción de los harneros mediante una distribución más uniforme del licor negro en interior del digestor, consiguiendo con ello disminuir el consumo de álcali en 1,5 %, se disminuir la generación de sólidos en 2,87 %, se reducir el exceso de astillas no cocidas (rechazos) en 53,5 %, para incluso un kappa mayor que se logra subir en un 1.8 %.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012