Sistema de compresión y almacenamiento de biogás para aplicaciones culinarias en viviendas rurales

Abstracto-

La Facultad de Ingeniería de Bhubaneswar, Odisha (India) está llevando a cabo un proyecto para diseñar y desarrollar un sistema de producción, purificación, compresión y almacenamiento de biogás adecuado para su uso como gas de cocina en hogares rurales. El biogás se produce en un digestor de tambor flotante mediante digestión anaeróbica de residuos de cocina y se recoge mediante un globo elástico. Se ha diseñado un compresor de palanca de pie que permite a los usuarios ponerse de pie y comprimir utilizando un sistema de válvula y palanca de pie. El prototipo final es capaz de comprimir biogás a aproximadamente 4 bar en un tanque de 0,5 m3. Además del compresor, se utiliza un recipiente con gel de sílice para eliminar el vapor de agua del Biogás y también hay un recipiente de fibra con lana de acero para actuar como purificador de sulfuro de hidrógeno en línea con el biogás que ingresa al sistema de compresión. . El resultado demostró que el sistema podía comprimir biogás en un recipiente, con una presión de 4 bar y un tiempo de funcionamiento de 30 min.

Introducción

El biogás se está convirtiendo en una fuente de energía cada vez más importante para las zonas rurales de los países en desarrollo debido a los desechos orgánicos fácilmente disponibles, como los desechos de cocina. El biogás tiene una ventaja en términos de energía sostenible de bajo coste. El biogás es una alternativa adecuada a los combustibles tradicionales sólidos y gaseosos para cocinar utilizados en las comunidades rurales en desarrollo. El digestor de biogás se utiliza para recolectar desechos de cocina y convertirlos en biogás mediante procesos de digestión anaeróbica. El biogás es un combustible renovable y de combustión limpia que contiene entre un 50 y un 60 % de metano y puede utilizarse en aplicaciones de cocina casera. Sin un método de compresión adecuado, el gas permanece en un gran volumen y es difícil de transportar y almacenar.
El objetivo del proyecto es diseñar un sistema para comprimir y almacenar biogás de forma adecuada para cocinar gas en comunidades rurales. Para comprimir biogás, diseñamos un sistema de pistón y cilindro, es decir, una bomba de bicicleta modificada, que es el mejor método de compresión debido a su bajo costo y puede alcanzar la presión requerida en poco tiempo. Tomamos un tanque de aire que es el contenedor de almacenamiento adecuado para biogás.

Sistema de compresión y almacenamiento de biogás para aplicaciones culinarias.

Necesidad de compresión y almacenamiento de Biogás
En los hogares rurales hay grandes cantidades de residuos de cocina. Pero no se ha hecho ningún esfuerzo por utilizar estos desechos con fines de producción de energía. Se ha hecho un esfuerzo para utilizar este biogás como fuente de cocción con la ayuda de biodigestores. Debido al menor tamaño de las plantas y a una gestión inadecuada, la producción de gas fue limitada e irregular. Siempre se consideró sólo como un acuerdo stand by alternativo. Por ello, se propuso un sistema de compresión y almacenamiento para utilizar biogás proveniente de digestores. El biogás se purifica, comprime y almacena en cilindros de GLP, lo que facilita su transporte para su uso.

Mecanismo de compresión
El diseño se establece como un mecanismo inclinado de “bomba de pie” mediante bombas de bicicleta.

compresor de pie
Nuestro proyecto tiene como objetivo un sistema de almacenamiento de gas a alta presión en un recipiente a presión para almacenar gas comprimido como energía de bajo coste. Un compresor de pie está diseñado para servicio portátil y es diferente del tipo común de compresor alternativo. Este compresor tiene su tamaño de capacidad de etapa única más pequeño para entregar 0,015 m3/min y la presión de entrega es de hasta 4 bar.

Principio de funcionamiento
El diseño del compresor de pedal incluye dos cilindros que están sostenidos por una estructura simple, basada en el diseño operado por pedal (Fig.5). Con este diseño, el contenedor se mantiene estacionario, estable y los cilindros se mueven con la palanca. El brazo de palanca actúa para dar ventaja mecánica y mueve los dos pistones a través del cuerpo del cilindro. Los dos cilindros se utilizan con válvulas de cierre para comprimir el biogás alternativamente. El sistema de válvulas conecta los dos cilindros y permite un funcionamiento variable del sistema. Los cilindros están conectados en paralelo y cada uno tiene dos válvulas. Una de estas válvulas controla el flujo desde el globo de almacenamiento, la otra controla el flujo de biogás hacia la entrada del tanque de almacenamiento. Una vez que el tanque contiene suficiente gas comprimido, la compresión será difícil y algunos de los cilindros pueden desconectarse para facilitar el bombeo. Para desconectar un cilindro, la válvula de biogás debe colocarse en la posición "apagado" para que el biogás no entre en esa rama del sistema.

Conclusión
Nuestro trabajo de investigación demuestra que el sistema de producción, compresión y almacenamiento de biogás es una empresa rentable para los hogares rurales donde se encuentran disponibles grandes cantidades de residuos de cocina. Está demostrado que el biogás se puede comprimir, almacenar en bombonas de GLP y transportar. Para que el biogás sea adecuado para aplicaciones culinarias, se comprime a 4 bar después de la purificación, se elimina la humedad y se introduce en un cilindro de GLP. Además de la producción de energía, la planta de biogás también proporciona fertilizante orgánico y es útil para abordar los problemas de eliminación de residuos y un medio ambiente libre de contaminación. Hemos determinado que el método de compresión más viable es una bomba de bicicleta. También determinamos que un tanque de aire estándar es ideal para esta aplicación porque está fácilmente disponible, es menos costoso, portátil, con accesorios estándar y resiste la corrosión del biogás. Nuestro diseño final fue fabricado utilizando procesos de construcción muy simples y convencionales. Fue construido en muy poco tiempo de 2 a 3 días. Además, el costo de nuestro prototipo final es de alrededor de 3.000 rupias cuando se ensambla sin el digestor de biogás.

Referencia del documento del informe y descarga:

Sistema de compresión y almacenamiento de biogás para aplicaciones culinarias en viviendas rurales