TERCER INFORMEESTUDIO TECNICO - FINANCIEROANALISIS DE PROCESOSGRUPO 4APROYECTO PLANTA DE PRODUCCIN DE BIOGAS

1. DESCRIPCIN DEL PROCESO

1.1 Descripcin general del proceso

CONDICIONES DE LOS BIODIGESTORES:tiempo de retencin30 das

pH7,6

tipo de biodigestorBiodigestor de cpula fija

produccin

relacin consumo de desechos produccin de biogs

0,5m3 de biogs /kg masa

Relacin de produccin de bioabono0,882 Kg de Bioabono/ Kg de Biomasa

Como se explic en el anterior informe el servicio de comedores por da nos podra brindar 0,315m3- 0,943m3 de desperdicios alimenticios se sac un promedio entre estos dos valores y se obtuvo: 0,629 m3Sabemos que debemos cargar al biodigestor para produccin diaria: Desperdicios de alimentos: 767,23 kg Hojas residuales:511,48 kg Agua: 319,68 lts

Para produccin de 30 das: Desperdicios alimenticios: 23016,96 kg Hojas residuales: 15344,64 kg Agua: 4590,4 lt*(1lt/1000ml)*(1ml/1g)*(1000g/1kg)=9590,4kgPara un total de carga de: 47952 kg en 30 das 1598.4 kg/da Flujo msico de mezcla de alimentacin a la entrada= 66.6 kg/h

1.2 Diagrama BFD:

2. DESCRIPCIN DETALLADA DEL PROCESO

2.1 Diagrama PFD

2.2 Tabla de condiciones de operacin de equipos

CORRIENTESFLUJO[Kg/h]TEMPERATURA [C]PRESIN[Kpa]

1(Entrada TK-101)66,625-

2(Salida TK-101)-(Entrada P-101)95,582

3 (Salida P-101)-(Entrada E-101)191,2

4(Salida E-101)70181,2

5(Entrada R-101)33,3

6(Entrada R-102)

7(Salida R-101)29,3735 -

8(Salida R-102) -

9(Entrada TK-102)58,7425 -

CORRIENTEFLUJO [m3/h]TEMPERATURA [C]PRESIN [Kpa]

10(Salida Tope R-101)16,653570,42

11(Salida Tope R-102)

12(Entrada T-101)33,3

13(Salida T-101)(Entrada Trampa de Vapor)33,07

14(Salida fondo Trampa de Vapor)0,63230 -

15(Entrada C-101)32,4430167,35

16(Salida C-101)(Entrada E-102)250,04911,93

17(Salida E-102)(Entrada Lavado y secado)900,5

18(Salida Lavado y secado)32,44

2.3 Tabla de diseo bsico de equipos

EQUIPOS GEOMETRA CILINDRICA [ V=*h*r2]

DIMENSINBIODIGESTORES (1-2)DEPSITO

Radio [m]22,4

Altura [m]4,25,2

Volumen [m3]52,7894,1

FOSA

Ancho [m]3

Largo [m]8

Altura [m]2

rea [m]24

Volumen [m]48

INTERCAMBIADOR TUBO Y CARCASA

rea [m2]0,107

Longitud til [m]0,374

N de tubos10

Volumen [m3]0,04

TRAMPA DE VAPOR

Dimensiones [mm]

A 53

B96

E66

G100

H41

Peso: 2 kgVolumen: 0.003817 m3

2.4 Tabla. Herramienta y mtodo usado para el diseo de cada equipo

EQUIPOCONDICIONES DE OPERACINDIMENSIONAMIENTO

HERRAMIENTA DE CALCULOMTODOHERRAMIENTA DE CALCULOMTODO

TK-101

TK-102

R-101

R-102

E-101

E-102

P-101

T-101

C-101

C-102

2.5 Matriz de condiciones de proceso

EquipoCondiciones especiales

Alta TBaja TAlta PBaja PNoEstequiometricoRelacion CompresionTLMAlta PAlto T

TK-101x

TK-102

R-101

R-102

E-101

E-102xx

P-101

C-101xx

2.6 Diagrama de condiciones de operacin por equipo2.6.1 Fosa

2.6.2 Bomba mezcladora

2.6.3 Intercambiador de calor E-101

2.6.4 Biodigestor R-101

2.6.3 Biodigestor R-102

2.6.4 Deposito

2.6.5 Desulfurizador

2.6.6 Trampa de agua

2.6.7 Compresor C-101

2.6.8 Intercambiador de calor E-102

2.6.9 Equipo de lavado y secado

3. ESTRATEGIA DE DISEOEl afn de la bsqueda de un desarrollo sostenible ha hecho que se desarrollen diversos estudios e implementaciones de energas alternativas. En muchos pases europeos como Espaa ya el biogs es una forma de energa prcticamente establecida, por tal razn en nuestro diseo de la planta hicimos varios hbridos o combinaciones de diversos estudios sobre la configuracin de los equipos hasta llegar al que consideramos ms conveniente. A continuacin mostramos los diseos preliminares que permitieron llegar al definitivo.

3.1 Comentarios Generales3.2 Versiones preliminares

4. LOCALIZACIN DE LA PLANTAUbicacin previa:El terreno en el que se ubica una planta de biogs, debe estar cerca al lugar de suministro; para nuestro caso la planta se situara dentro de los predios de la Universidad industrial de Santander, aprovechando que en el sector del bosque hay un lote de dimensiones que permite ubicar todo el montaje, y al mismo tiempo es aledao al laboratorio de procesos de ingeniera qumica al cual se le va a prestar el servicio.Esta ubicacin fue descartada, tomando en cuenta el aspecto ambiental y lo valioso que es para la comunidad universitaria gozar de un ambiente sano y de libre esparcimiento.Ubicacin definitiva:Encontramos una muy buena alternativa para la ubicacin de la planta, se encuentra ubicado por la carretera que va a la zona de las canchas UIS, este terreno que actualmente esta siendo utilizado para almacenar los residuos forestales e incluso los desperdicios de comedores, en pocas palabras la materia prima de nuestro proceso, no se encuentra tan cercano al lugar de suministro del biogs pero si estamos salvaguardando el aspecto ambiental que es aun mas importante y una de las razones de ser de nuestro proyecto.

DISTRIBUCION EN PLANTA:

En el pozo de fermentacin tiene lugar la descomposicin de bacterias con exclusin del aire formndose: el biogs, combustible y el cieno de pudricin, inodoro

LA NECESIDAD DE UN TCNICO EN LA PLANTA:Los fallos y averas no ofrecen problema alguno si existe en el lugar una persona que conozca bien este tipo de instalaciones.

5. COSTOS DE CAPITAL DE EQUIPOSFACTOR DE TRASLADO

EQUIPOSCOSTO DE COMPRA - FOB INCLUIDO (2012)[PESOS $]IMPUESTO DE IMPORTACION (16%) [$ PESOS]TRANSPORTE PTO CARTAGENA- BMANGA [$ PESOS]

Fosa0No aplica

Bomba mezcladora4.946.317791.41187746

Intercambiador tubo y carcasa 1420.96367.35471.145

BiodigestoresNo aplica

DepositoNo aplica

Desulfurador 7.131.116 1.140.979 147.034

Trampa de Agua 736.686 117.870 949

Compresor 1 10.945.043 1.751.207 64.031

Equipo de lavado y secado 2.525.779 404.125 158.891

Intercambiador tubo y carcasa 2 420.963 67.354 71.145

EQUIPOSMATERIALCOSTO DE CAPITAL DEL EQUIPO [$ PESOS]COSTO DE CAPITAL DEL EQUIPO [U$]COSTO DE MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ($)

FosaHormigon769.350407

Bomba mezcladoraAcero inoxidable5.825.4743.0801.165.095

Intercambiador tubo y carcasa 1Acero al carbono559.463296111.893

BiodigestoresHormigon30.347.78516.043

DepositoHormigon9.956.9645.264

DesulfurizadorAcero inoxidable8.419.1294.4511.683.826

Trampa de AguaAcero inoxidable855.504452171.101

Compresor 1Acero al carbono12.760.2806.7462.552.056

Equipo de lavado y secadoAcero inoxidable3.088.7951.633617.759

Intercambiador tubo y carcasa 2Acero al carbono559.463296111.893

COSTO TOTAL DE EQUIPOS DE LA PLANTA$ 73.142.206$ 38.665

EQUIPOSMATERIALJUSTIFICACIN

FosaHormignLa fosa cumple la funcin de almacenamiento de materia orgnica, el hormign impermeabilizado ofrece un buen desempeo relacionando el factor costo-beneficio, porque es un material relativamente econmico y su uso no perjudica esta etapa del proceso.

Bomba mezcladoraAcero inoxidableEl acero inoxidable presenta una mayor durabilidad y resistencia a la corrosin, que se podra presentar por niveles bajos de pH en la mezcla.

Intercambiador tubo y carcasa 1Acero al carbonoEste material es el comnmente utilizado para construir intercambiadores y presenta buen rendimiento para las condiciones del equipo.

BiodigestoresHormignTanto los biodigestores como el deposito, cumplen la funcin de almacenamiento de materia orgnica, el hormign impermeabilizado ofrece un buen desempeo relacionando el factor costo-beneficio, porque es un material relativamente econmico y su uso no perjudica estas etapas del proceso.

Deposito

DesulfurizadorAcero inoxidableEn esta etapa del proceso se presenta un porcentaje importante de H2S el cual se desea disminuir por accin de este equipo, por lo tanto, es necesario utilizar en su construccin acero inoxidable que tiene un alta resistencia ante la corrosin que se genera por accin de este cido.

Trampa de AguaAcero inoxidableEn la trampa de agua pasa el biogs, acompaando del H2S, que no se alcanz a eliminar en la etapa previa, por esta razn se recomienda que sea de acero inoxidable.

Compresor 1Acero al carbonoEn las referencias de compresores, el material ms utilizado para su construccin es acero al carbono y el uso de acero inoxidable aumentara demasiado el precio de este equipo, que de por s es costoso.

Intercambiador tubo y carcasa 2Acero al carbonoEste material es el comnmente utilizado para construir intercambiadores y presenta buen rendimiento para las condiciones del equipo.

Equipo de lavado y secadoAcero inoxidableEs necesario el uso del acero inoxidable en este equipo, porque es la etapa final del proceso en la que el biogs ya debe cumplir con los estndares de calidad para utilizarse como servicio. El acero inoxidable asegura una larga vida del equipo que por su tecnologa es costoso.

COSTO DE INSTALACION DE LA PLANTA$ 18.285.552

COSTO TOTAL DE MANTENIMIENTO DE EQUIPOS$ 6.413.621

FCI$ 91.427.758

SALVAMENTO$ 10.971.331

DEPRECIACIN ANUAL TOTAL$ 6.217.088

6.COSTOS DE OPERACIN

COSTO DE OPERACIN$ 172.071.673

109.639.535

COSTO TOTAL SERVICIOS INDUSTRIALES ($/ao)

COL

Equipo de lavado y secado: Consume 116 Kw/h. El costo del Kw es de $366; con 13 horas operando por cochada y 6 cochadas al ao nos da un consumo de 3'319.800 $/ ao. Compresor 1: Consume 4 kW/h. El costo del kW es de $366, con 13 horas operando por cochada y 6 cochadas al ao nos da. Lo que genera un consumo anual de $ 114.192 pesos colombiano. Bomba de mezclado consume 7.5 kw/h. El costo del kw es de $366; operando 13 horas, 24 das al mes, durante 10 meses, nos da un consumo de 8.564.400 $/ ao.

6.1 Ecuacin COMCOM= COL + CUT + S + DCOM = 172.071.673 $/aoCOL (costos de mano de obra)= 45.243.720 $/aoCUT (costos de servicios industriales)= 109.639.535 $/aoS (salvamento anual)= 10.971.331 $/aoD (depreciacin)= 6.217.088 $/ao

7. INDICADORES DE FACTIBILIDAD

8. EL PROYECTO ES FACTIBLE? POR QU?El proyecto no es factible econmicamente porque la inversin de una tecnologa como la que lleva nuestro diseo de planta es muy costosa y se necesitara un tiempos ms amplio de 10 aos para llegar a ser rentable, pero si es una alternativa amigable con el ambiente, y parte del desarrollo de energas alternativas.

9. ENUMERAR POSIBLES ALTERNATIVAS DE PROYECTOUna opcin para que el proyecto fuese ms rentable en la universidad seria que todos los lugares que requirieran de gas natural se pudieran de acuerdo para hacer una sola planta de biogs que suministre el gas necesario como por ejemplo comedores all necesitan gran cantidad de gas natural para coccin de alimentos.BENEFICIOS INDIRECTOS:Tales como mejorar higiene, salud, proteccin de los rboles, menos erosin, puestos de trabajo para el tratamiento de los residuosHay gente que dice que las plantas de biogs no son rentables, que cuestan ms de lo que aportan .estos clculos carecen de fundamento, pues dejan aparte importantes ventajas:Qu valor debe darse a los nios sanosQu valor debe darse a la proteccin de las tierras de cultivo y del bosque?Qu valor debe darse a los puestos de trabajoQu valor debe darse a la independencia de los suministros de energa y fertilizantes

10. ANLISIS DE INCERTIDUMBRE11. TABLA DE MEJORAS