Maestría en Ingeniería · 2026

Aprovechamiento energético del biogás generado a partir de biomasa residual

Resumen

La biomasa residual corresponde a la fracción predominante de los residuos generados en entornos urbanos y agroindustriales. Estos subproductos pueden representar grandes problemáticas ambientales, económicas y sociales bajo modelos de gestión ineficientes, pero también, por sus características, presentan alto potencial de aprovechamiento energético y agronómicos que logran traducirse en beneficios en diferentes en tornos, entre ellos el industrial. En este trabajo, se aplicó un modelo de aprovechamiento energético del biogás generado en la agroindustria del país y en los rellenos sanitarios que cuentan con redes de captura de este; para tal fin, se desarrollaron dos (2) estudios, en el primero se usó el biogás proveniente de la estabilización anaerobia de porcinaza en la granja La Casona, de Supercerdo Paisa, para la generación de energía eléctrica en un pequeño generador de 2,5 kW y en el segundo estudio se aprovechó térmicamente el biogás proveniente de la disposición final de residuos ordinarios en una caldera pirotubular de 80 BHP, que es usada como fuente de vapor en un sistema de esterilización. En primera instancia, se llevó a cabo la caracterización del biogás en términos de la concentración de CH4, CO2, N2 y O2, identificando para el sector porcícola un biogás con alta concentración de CH4, cercana al 70%, pero bajo flujo de generación, contrario a esto en el biogás proveniente de la disposición final de residuos ordinario se evidenció una concentración de metano entre 36 y 55% con un alto flujo de captura, superior a los requerimientos del sistema. Posteriormente, para el desarrollo del experimento en el generador eléctrico, se determinó la instrumentación necesaria para la conexión de la red de conducción de biogás y el sistema de generación con sus respectivos controles de operación y seguridad. Una vez realizada esta determinación, se iniciaron las pruebas de generación y a modo general se obtuvo una operación continua durante el tiempo evaluado con una eficiencia de conversión de energía cercana al 20%. Si bien, este valor determinado en el experimento está por debajo del rendimiento teórico, 24%, puede ser normal debido a que el sistema usado es muy pequeño, 2,5 kW, y su diseño original fue desarrollado para trabajar usando gasolina como combustible, aun así, los resultados son concluyentes y podrían ser implementados en sistemas de pequeña escala. En cuanto a lo desarrollado para el sistema de esterilización, inicialmente se diseñó la red de conducción de biogás desde el lugar de captura hasta el punto de aprovechamiento, con esto se seleccionó el soplador de impulsión y se determinaron los elementos e instrumentación necesaria para la adecuada operación del sistema. Una vez instalada la red de conducción, se caracterizó la composición del biogás con el fin de determinar los parámetros de combustión del quemador ECOFLAM MAX GAS 500, con esto se determinó un dosado relativo que permitiera alcanzar una estabilidad en el sistema y una quema completa del CH4, alcanzando así la temperatura de operación adecuada para la caldera. Posteriormente, se realizó un monitoreo continuo en el sistema durante once (11) días de operación en función de la caracterización del biogás y de parámetros como caudal, presión, tiempo de operación y temperatura. Finalmente, se determinó según lo observado, que todos los parámetros del sistema son dependientes de la concentración de CH4 en el biogás, por lo que, se realizó un análisis de dispersión y secuencia de los datos observados para este ítem, con esto se determinó que los datos son representativos para el sistema y presentaron alta confiabilidad con buena reproducibilidad a través de los días evaluados. Finalmente, se presentaron las conclusiones, en estas se destacan la eficiencia observada, la importancia de implementación de estos sistemas para buscar estabilidad, autonomía energética y disminución de la presión de los combustibles fósiles sobre la matriz energética del país. En este capítulo también se destacaron los avances evidenciados en la operación de los rellenos sanitarios del país y se proponen los estudios que se deben realizar para implementar los métodos de limpieza de biogás en pequeños productores.

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