41
2008 SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA

Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Propuesta de la empresa Agua y Vida para la contrucción de una planta de tratamiento de aguas generadora de energía en San Cristóbal de las Casas

Citation preview

Page 1: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

2008

SAN CRISTOBAL DE LAS

CASAS CON ENERGIA

Page 2: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

2

San Cristóbal de las Casas con

Energía

A través de biodigestores

Page 3: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

3

PR

OY

EC

TO

CN

ICO

Y F

INA

NC

IER

O

Dependencia: Obras Públicas

Programa: Aguas residuales por Energía

Proyecto :

CONSTRUCCIÓN DE PLANTAS DE TRATAMIENTO

DE AGUAS RESIDUALES MIENTRAS SE GENERA

ENERGÍA POR MEDIO DE BIODIGESTORES.

Unidad de medida: Biodigestor de 50 lt/seg

Habitantes beneficiados: 192,000 Habitantes

Presupuesto total: $9,600,000 USD (+IVA)

Capacidad instalada: 300 lts/seg

Estructura Financiera: 85% Banca Privada y 15% Estatal

Modalidad de Ejecución: Contrato de obra

Avance físico programado

Al 31 de Diciembre de 2008: Según inicio de obra

Page 4: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

4

1. DEL PROYECTO

Construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales a

norma 1 por medio de Biodigestores anaerobios que producen Bio-

Gas y con ello energía eléctrica.

2. CONTRATISTAS

Agua & Vida S.A. de C.V. Somos expertos en la recuperación de

Energía a partir de aguas residuales por la producción de Bio-Gas y de

Energía eléctrica.

3. META DEL PROYECTO

Construir una planta de tratamiento de aguas residuales y producción

de energía eléctrica en la ciudad de San Cristóbal de las Casas que

procesen un total de 600 lts/seg; de esta manera mientras se tratan

las aguas residuales almacenamos el Bio-Gas y que sirve de

combustible para los generadores de Energía eléctrica.

Page 5: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

5

DE

SC

RIP

CIÓ

N

DE

L

PR

OY

EC

TO

El proyecto incorpora el desarrollo tecnológico patentado por nosotros

para la generación de Energía eléctrica teniendo como fuente principal

aguas residuales.

Un digestor de desechos orgánicos o Biodigestor es, en su forma más

simple, un contenedor cerrado, hermético e impermeable (llamado

reactor), dentro del cual se deposita Las aguas residuales.

El fenómeno de biodigestión ocurre porque existe un grupo de

microorganismos bacterianos anaeróbicos presentes en el material

fecal que, al actuar sobre los desechos orgánicos que contienen las

aguas residuales, producen una mezcla de gases con alto contenido

de metano (CH4) llamada biogás, sumamente eficiente si se emplea

como combustible. Como resultado de este proceso genera residuos

con un alto grado de concentración de nutrientes y materia orgánica

(ideales como fertilizantes) que pueden ser aplicados frescos, pues el

tratamiento anaerobio elimina los malos olores y la proliferación de

moscas.

Se debe controlar ciertas condiciones pH, presión y temperatura a fin

de que se pueda obtener un óptimo rendimiento.

De acuerdo a las características de las aguas residuales se propone el

siguiente sistema de biodigestión para la producción de biogás, para

posteriormente generar energía eléctrica.

Estamos considerando de base, un sistema completo del cual se

puede desprender un esquema particular para el proyecto.

Page 6: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

6

TE

CN

OL

OG

ÍA, D

ES

AR

RO

LL

O D

EL

PR

OC

ES

O

A continuación se da la explicación breve del desarrollo del proceso y

las ventajas y/o beneficios que se tienen con la producción de esta

energía:

Explicación del proceso

propuesto de acuerdo al

esquema a un proyecto MDL:

El proceso sugerido cumple con lo siguiente:

1.-Es acorde con las Metodologías AM0016, AM-IIID, AMS I-D, AMS

III-H para que primeramente cumpla con requisitos de reclamo de

bonos de carbono y el proyecto sea susceptible de cumplir con lo que

pide el IPCC (Panel Intergubernamental de Cambio Climático para

proyectos con actividades en escala pequeña de la ONU-MDL

Protocolo de Kyoto).

2.-NRCS-365, y 359 ( Natural Resources Conservation Service,

conservation practice standard,) Anaerobic Digester-ambient

temperature y waste treatment lagoon, que son referente para la

construcción de Biodigestores anaerobios .

Page 7: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

7

3.-Establecen las bases para cumplir con las normatividad mexicana

de descarga de aguas NOM-001 SEMARNAT 1996, ya que al

Biodigestor se le añade un tren de pulido de agua para cumplir con la

norma. El Biodigestor en si disminuye la carga contaminante del

afluente en un 80%. Pero está diseñado para que con un sistema

sencillo se pueda cumplir la norma.

4.-Los sistema de gases se diseñan para cumplir con al NOM-085

Semarnat-1994 y evitar contaminar el aire con los demás gases

asociados al metano, si bien hacemos un bien al quemar el metano

que es 21 veces mas efecto invernadero que el CO2, los gases

asociados pueden ser un problema.

5.-El sistema cumplirá con estándares internacionales en el Manejo de

los residuos sólidos de las granja (AWS) acorde 2006 IPCC

GUIDELINES FOR NATIONAL GREENHOUSE GAS INVENTORIES,

EMISSION LIVESTOCK AND MANURE MANAGEMENT,

INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE.

Page 8: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

8

TE

CN

OL

OG

ÍA, D

ES

CR

IPC

IÓN

DE

L P

RO

CE

SO

El proceso de manera general, se compone de un Biodigestor a donde

llegan las aguas negras, aquí se generan dos corrientes principales:

Una de gas que se envía al sistema de manejo de gases para su

limpieza y contabilización en el medidor termal y de ahí se envía al

quemador o al moto generador, de este podemos obtener calor y

energía, el calor puede ser usado para calentar el Biodigestor y la

energía aprovechada internamente o ser porteada para que se use

donde la necesite, aplican las restricciones de la CFE.

La segunda corriente es del agua que sale del Biodigestor que puede

ya ser usada como recomendación en cultivos de talle largo, o tratada

para cumplir con la norma y usarse nuevamente.

Los lodos, que son mínimos, que se recuperaran del Biodigestor cada

3 o 4 años pueden ser usados como mejorador de suelo o fertilizante,

o ser dispuestos en campo a reforestar por que van generando una

capa orgánica en el piso.

Page 9: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

9

TE

CN

OL

OG

ÍA, D

ES

CR

IPC

IÓN

DE

LA

S U

NID

AD

ES

1. Biodigestor: El Biodigestor que es un reactor en forma de laguna forrada. Cubriría un área de 7,200 m2, la profundidad la estimaríamos al hacer la ingeniería básica. Para una mayor optimización en las reacciones químicas de las bacterias anaeróbicas se apoya con los siguientes sistemas: de agitación, extracción de lodos, calentamiento y colección de biogás. Se considera un volumen de reacción de acuerdo a un reactor cstr.

Sistema de Agitación: Por medio de tubería de PVC hidráulico,

ubicada estratégicamente se provoca turbulencia en todos los

espacios de la fosa. Estos arreglos se conectan en un cabezal con

bomba, para controlar la succión-expulsión del efluente.

Page 10: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

10

Sistema de extracción de lodos: Es un arreglo de tubería de PVC

hidráulico que se conecta a dos de los arreglos del sistema de

agitación, va al fondo del Biodigestor prácticamente por todo el ancho

de mismo. La función de este sistema, y como su nombre lo dice,

retira los sólidos sedimentados del Biodigestor.

Sistema de calentamiento: Por condiciones de reacción, se debe

mantener una temperatura apta para la producción de biogás, se tiene

registro que en el sitio las pueden llegar a ser temperatura bajas, es

por eso que se recomienda inyectar calor al sistema, por medio de un

arreglo de tubería de acero inoxidable, que se ubica en las paredes

laterales del Biodigestor.

A la salida del Biodigestor se conectan los tubos de acero con otros

de PVC hidráulico, los cuales conducen un circuito de agua limpia que

llega a un tanque de recepción, para de ahí pasar a la chaqueta del

quemador de 24” y aprovechando el calor que emana este, calentarla.

Esta línea de agua caliente se une a una extensión de agua que se

Page 11: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

11

puede calentar en un intercambiador de calor adaptado al radiador del

moto-generador.

Sistema de colección de biogás: Este sistema esta por todo el

perímetro superior del Biodigestor se coloca una tubería perforada de

polietileno de alta densidad, como línea conductora del biogás hacia la

salida del Biodigestor, para posteriormente mandarlo al SKID y a su

combustión en el quemador y/o moto generador.

Sistema de bombeo con materia orgánica extra: Este sistema se

conecta a la tubería de entrada al digestor, es un sistema emergente

para cargar materia orgánica y tener la cantidad de DBO

prácticamente constante y la generación de energía eléctrica sea

siempre la misma. El bombeo se lleva a cabo por medio de una

arreglo de bomba con una tolva con gusano donde en la bomba se

mezcla la materia arrastrada por el gusano y con agua llevarla hacia la

tubería de entrada del digestor.

2. Sistema de manejo de Biogás (SKID):

Este sistema esta pensado como una forma de protección de los

equipos que posteriormente se utilizarán para la combustión del

biogás.

Page 12: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

12

Este sistema cuenta con un medidor de presión para el gas, un turbo

soplador para el aumento de presión del mismo, un panel solar con su

batería y regulador de carga para mantener funcionando el medidor de

flujo, un arreglo de filtros para retirar la acidez del biogás, y por ultimo

un medidor de flujo termal para la cuantificación de gas, este ultimo

pieza clave si se quiere reclamar los bonos de carbono que se

produzcan durante la vida del proyecto.

Medidor Termal y Sistema de Manejo de Gases.

Nuestro Sistema de Manejo de Gases

Material: Todo en acero inoxidable 304

Soplador regenerativo anti explosión, aplicación biogás. Este soplador jala el gas del digestor para quemarlo o combustionarlo, es especial por que ante un taponamiento no se atasca

Sistema de medición : Tipo termal de acuerdo a las ultimas

Page 13: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

13

recomendaciones de la ONU para proyectos MDL, alta confiabilidad, registro electrónico de datos: flujo y temperatura para mejor control de calidad del digestor y evidencia en proyectos MDL, se alimenta con una Celda Sola, vida útil de 15 a 20 años:

Cuenta con un sistema de filtrado del biogás que mejora las condiciones del gas tanto para se quemado o combustionado, si es quemado para cumplir con la norma 085 Ecol de emisiones, el sistema cuenta con filtros de hierro esponja y catalizador que permiten retirar el acido sulfhídrico a niveles menores a 3000 ppm para que en caso de ser quemado no se produzcan SOx contaminantes y si es combustionado en un moto generador ya lleve una protección el biogás que entre vaya endulzado y alargue la vida útil del motor, este sistema además ahorra lo del filtro si se quisiera poner para un moto generador.

Sistema de monitoreo y control de la presión: cuenta con un medidor de presión para el control de la presión del medidor

Controlador Solar: se menciono que cuenta con una celda solar que almacena energía en una batería (incluida en el equipo) y el controlador solar es un aparato que acondiciona y controla la corriente al medidor termal, además que es una fuente alternativa de energía.

Sistema de separación de agua, el acero inoxidable, el sistema de empaque de fierro esponja y un sistema de purgas, ayudan a que el agua se separe del biogás, ya que este sale saturado del Biodigestor y si se quema así es probable que se generen mas NOx, por lo que el sistema de purgas moja los tanques de inox, manteniéndolos mas frescos que el medio ambiente ayudando a una separación máxima del agua en un sistema pasivo

Timers de control de tiempo y pressure switch que ayudan a controlar el encendido del soplador cada de acuerdo aun programa que se hacer al timers para quemar el gas de acuerdo a lo produce el digestor

Page 14: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

14

3. Quemador de 24” con chaqueta, tipo cerrado: Equipo diseñado para una combustión completa de metano contenido

en el biogás, con una eficiencia del 92%, esta constituido por dos

cámaras de acero inoxidable 304, recubiertas de aislante para

alcanzar la temperatura de llama adiabática y asegurar la destrucción

del metano y proteger al equipo de las altas temperaturas, en la

primera cámara se lleva a cabo la combustión con un sistema de

ignición el cual esta conectado a un energizador solar, se usa una

boquilla de diseño especial® para la distribución del biogás en la

cámara.

Con un sistema de inyección de aire por medio de sopladores®

aseguramos la máxima eficiencia en el quemado de biogás.

En la cámara superior se tiene por todo su cuerpo una chaqueta para

el intercambio de calor, hay casos que no tiene chaqueta para

recuperar calor pero en ambos casos se protege con cubiertas

aislantes, el fin de esta cámara es asegurarnos de quemar restos del

biogás que no se hallan quemado en la primera cámara.

Page 15: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

15

¿Porqué usar un quemador cerrado?

La respuesta es por eso que el quemador ahora se rediseño para

cumplir tanto con normas mexicanas como del MDL.

Básicamente hubo un cambio muy importante y en relación a todas las

compañías que planearon sus equipos para cobrar bonos de carbono,

en un inicio los mismos requerimientos de parte del Panel

Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC) en el seno de la ONU

por lo que podemos mencionar los siguientes puntos como referentes:

1.- Los lineamientos no eran muy claros y se dejo muchos criterios

abiertos a la interpretación.

2.-Las compañías buscaron invertir barato, es decir instalando equipos

de muy bajo costo (incluyendo el Biodigestor), únicamente para

cumplir.

3.-Los equipos que se instalaron no contemplaban cumplir con la

normatividad ambiental vigente, en este caso la de México.

4.-Lo quemadores eran del tipo abierto, una infraestructura más

económica

5.-Posteriormente las políticas de IPCC cambiaron a incentivar la

generación de energía eléctrica y/o algún uso productivo del biogás

por lo que se comenzó a poner más requerimientos estrictos para

reclamo de bonos de carbono únicamente por quema directa del

metano.

Page 16: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

16

Quemador Cerrado

Material: Acero Inox 304,

Cumple con la normatividad ambiental Mexicana 085 Semarnat 1997

Cámara adiabática que alcanza los 1100°C durante la quema del biogás, con lo que se garantiza su destrucción

Tiene un sistema para inyección de aire auxiliar para la combustión y mantener la eficiencia y absorber variaciones por cambios en flujo y composición.

Sistema de Ignición de doble chispa

Doble cámara de combustión la primaria adiabática y una secundaria para asegurar la correcta quema del gas

Puertos de Muestreo para conocer exactamente la composición de gases de combustión

Medición y registro de temperatura

Sistema de control de tiempo para sistema de inyección de aire.

Page 17: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

17

De acuerdo a todo lo que hemos discutido en esta parte el quemador

esta echo para cumplir con los requerimientos para cumplir normas

ambientales.

4. Línea de conducción de biogás:

Es el arreglo de tubería de PVC hidráulico la cual se identifica de color

amarillo, su longitud debe ser por lo menos de 20 m para conectar

hasta el quemador. En este caso se hace otro arreglo para mandar

biogás hacia el motor del generador de energía eléctrica. La línea

cuenta con varias purgas o trampas de agua.

Esquema de Sistema Biodigestor-Quemador, alcance de la primera parte de la

cotización

Page 18: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

18

5. Cuarto para los Moto generadores:

Los equipos necesitan un resguardo ante las inclemencias normales

del lugar, de igual manera todos los sistemas de control, por lo que se

propone la construcción de un cuarto con la ventilación y luz

apropiadas.

6. Sistema de generación de Energía Eléctrica (Moto generadores):

Este sistema abarca los sistemas periféricos con los cuales se hace

trabajar los motores generadores y la distribución de esta energía

hasta 100 m de distancia hacia donde lo indique el cliente.

Este moto generador esta con un recuperador de calor especial para

usarlo con los gases de escape del motor, tablero electrónico y un

software para recolectar sus datos en PC y llevar un control mas

preciso del moto generador.

Page 19: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

19

TE

CN

OL

OG

ÍA,

BE

NE

FIC

IOS

Beneficios que tienen el

trabajar con un sistema de

biodigestión y de generación de

energía eléctrica:

El manejo del biogás producido en su planta tiene los siguientes

beneficios:

Mejor manejo de sus residuos orgánicos.

Bajo el punto de vista ecológico; se elimina una fuente activa de producción de gases de efectos invernadero, evitando el calentamiento global del planeta.

Económicamente hablando; al tener la planta un suministro de fuente de energía propia, tiene también un ahorro en el pago periódico de su consumo de energía eléctrica.

Vuelve su planta autosustentable.

EL Panel Intergubernamental de Cambio Climático facilita mejor los procesos de producción de energía eléctrica que los procesos de simple quema.

Page 20: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

20

Producción de Biogás en la Plata Tratadora de

agua y residuos orgánicos con captura de

biogás.

A partir de la actividad anaerobia llevada a cabo dentro del Biodigestor

y en función de la cantidad de SSV y materia orgánica presente como

sustrato y considerando la recirculación de lodos. Se estima que la

Planta puede llegar a Generar una producción de biogás de hasta

90,000.00 m3/día, a partir de un caudal diario aproximado de hasta

115lps contenidos en un volumen de 10,000 m3 de agua residual a

tratar. (Datos aproximados se necesita un análisis detallado del agua

residual para dar cifras exactas)

Esta cantidad de biogás es suficiente para satisfacer la alimentación

de hasta 144 moto generadores de 60 kw, como potencial estimado.

Sin embargo para efectos de las necesidades de la planta se puede

instalar moto generadores de mayor capacidad. El número de moto

generadores a instalar se determina de acuerdo al resultado de los

estudios de ingeniería.

Page 21: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

21

TE

CN

OL

OG

ÍA, C

OG

EN

ER

AC

IÓN

Y

PR

OD

UC

CIÓ

N D

E E

NE

RG

ÍA

Sistema de Cogeneración y Producción de

Energía Eléctrica.

El Biogás antes de ser utilizado como combustible, debe de ser

tratado para eliminar trazas de ácido sulfhídrico, presente en el

biogás. Mismo que es altamente corrosivo.

Composición del Biogás

Gases Porcentaje (%)

Metano (CH4) 55-75

Dióxido de Carbono (CO2) 25 -45

Nitrógeno molecular (N2) 0-0.3

Hidrógeno Molecular (H2) 1-5

Sulfuro de Hidrógeno (SH2) 0-3

Oxígeno Molecular (O2) 0.1-0.5

Vapor de Agua Trazas

Page 22: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

22

Composición de Biogás en porcentaje.

Otra sustancia que debe ser retirada es el Sulfuro de Hidrógeno; Este

compuesto debe ser eliminado no solo por características letales (gas

altamente venenoso), sino que acelera el fenómeno de oxidación

debido a la combinación con vapor de agua formando ácido,

envejeciendo instalaciones de acero, o piezas de los motores, esto

son eliminados por medio de una filtración.

Purificación del Biogás:

Como el biogás contiene un 30% a 40 % de CO2 y pequeñas

cantidades de H2S y otras sustancias dañinas, es natural estudiar la

posibilidad de purificar el biogás, afín de eliminar los componentes

inútiles o tóxicos. Sabiendo los efectos corrosivos del H2S en los

motores. La eliminación del sulfuro de hidrogeno, H2S se lleva a cabo

por el sistema de manejo de gases. Todos los usuarios del biogás en

motores de combustión afirman la necesidad de limpiar el sulfuro de

hidrogeno, H2S, del gas antes de utilizarlo.

El biogás en motores.

Esta experiencia muestra que el biogás es más eficiente para

mantener la potencia de los motores que cualquier otro tipo de

combustible sucedáneo, gaseoso o no.

Page 23: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

23

Por lo tanto, no hay razones para preocuparse por el hecho de que el

CO2 del biogás, al reemplazar al aire puro en el cilindro de un motor,

puede provocar una merma en la potencia nominal. 1(1. Introducción a la tecnología

de la digestión anaerobia, Secretaria de Agricultura, ganadera, desarrollo rural, pesca y alimentación; Firco., 2007.)

Vertientes de aprovechamiento para la energía

a partir del Biogás como combustible.

Necesidades de calefacción y electricidad pueden suplir con el uso de

Biogás, además de ser una manera racional de utilizar los residuos

orgánicos y evitar enviar gas metano a la atmósfera.

Page 24: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

24

FL

UJO

DE

L P

RO

CE

SO

DE

PR

OD

UC

CIÓ

N

El flujo del proceso de producción del proyecto se ajusta una vez

destinado el recurso económico, y se organiza la compra de los

materiales en función de la fecha de arranque del proyecto así

como de la entrega de equipos. Para dar una idea del tiempo

destinado a los avances de obra y ejecución de la construcción se

muestra la siguiente tabla calendario que contempla tiempos de

ejecución.

ETAPA OBJETIVO

Tiempo

Estimado

1ERA

Construcción y

Adaptación de las fosas,

compactación, afine de

talud, zanjas etc.

15 días

1ERA

Recubrimiento con linner

a fosa del Biodigestor

Anaerobio cobertura y

recubrimiento

20 días

1ERA Instalación de Tubería

de extracción de lodos 28 días

1ERA Instalación de Tubería

de agitación 28 días

1ERA Cabezal para agitación y

recirculación 8 días

Page 25: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

25

ETAPA OBJETIVO

Tiempo

Estimado

2DA Instalación de Sistema de

Recirculación de lodos 15 días

2DA Sistema de cogeneración. 12 días

ETAPA OBJETIVO Tiempo

Estimado

3RA Quemador 3 días

3RA BGHS 3 días

Page 26: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

26

3RA Estabilización del

Sistema

Se ejecuta

desde que al

Biodigestor

anaerobio se

le coloca la

cobertura. Y

termina hasta

la entrega de

la obra.

Estabilización

incluida

Page 27: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

27

TIE

MP

O A

PR

OX

IMA

DO

DE

OB

RA

Tiempo Aproximado en la entrega de la obra: 8

meses y medio aproximadamente.

*NOTA: Esto depende de la magnitud del

proyecto y de los resultados del estudio de

ingeniería.

Page 28: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

28

RE

SU

LT

AD

O E

SP

ER

AD

O

Capacidad Industrial.

Cada Biodigestor anaerobio, cuanta con una capacidad de soportar

5,000 m3 en volumen total de agua residual. Se pretende la

implementación de 6 Biodigestores anaerobios, mismos que en

conjunto soportan 90,000 m3 totales de agua residual.

Capacidad Instalada.

Este será determinado de acuerdo a los resultados obtenidos del

Estudio de Ingeniería. Para nuestros propósitos se considera que la

instalación de dichos Biodigestores se puede acercar a la

capacidad industrial.

Número de moto generadores de 60 kw que se pueden abastecer

= hasta 432. Por lo que se requerirán moto generadores de mayor

potencial de generación y alimentación.

Kva industriales = 25,995.18 con factor de eficiencia del 80%

Page 29: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

29

Kw/h producidos = 15´222,789.78

Agua tratada = 347.22 lps aproximadamente.

Aportando bio-abono que puede ser vendido como mejorador de

suelo

Volumen de Operación Programado.

Los 90,000 m3 de agua residual pero este valor sigue estando

en función del estudio de Ingeniería.

Page 30: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

30

RE

QU

ER

IMIE

NT

OS

D

E C

AL

IDA

D

El proceso sugerido cumple con lo siguiente:

1.-Es acorde con las Metodologías AM0016, AM-IIID, AMS I-D, AMS

III-H que primeramente cumpla con requisitos de reclamo de bonos

de carbono y el proyecto sea susceptible de cumplir con lo que pide

el IPCC (Panel Intergubernamental de Cambio Climático para

proyectos con actividades en escala pequeña de la ONU-MDL

Protocolo de Kyoto).

2.-NRCS-365, y 359 ( Natural Resources Conservation Service,

conservation practice standard,) Anaerobic Digester-ambient

temperature y waste treatment lagoon, que son referente para la

construcción de Biodigestores aerobios .

3.-Establecen las bases para cumplir con las normatividad mexicana

de descarga de aguas NOM-001 SEMARNAT 1996, NOM-002-

SEMARNAT-1996, NOM-003-SEMARNAT-1997 según aplique ya

que al Biodigestor se diseña para que trabaje en conjunto y

complementando la remoción de materia orgánica un tren de

tratamiento de agua residual convencional y cumplir con la

normatividad aplicable, el Biodigestor disminuye la carga

contaminante del efluente en un 80%, no llega a cumplir la

normatividad por si solo, sin embargo aunado a el los procesos de

tratamiento de agua residual convencionales, se puede garantizar el

cumplimiento de los parámetros obligados por la norma.

Page 31: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

31

4.-Los sistema de gases se diseñan para cumplir con al NOM-085-

SEMARNAT-1994 y evitar contaminar el aire con los demás gases

asociados al metano, si bien hacemos un bien al quemar el metano

que es 21 veces mas efecto invernadero que el CO2, los gases

asociados pueden ser un problema.

5.-El sistema cumplirá con estándares internacionales en el Manejo de

los residuos sólidos acorde 2006 IPCC GUIDELINES FOR NATIONAL

GREENHOUSE GAS INVENTORIES, EMISSION LIVESTOCK AND

MANURE MANAGEMENT, INTERGOVERNMENTAL PANEL ON

CLIMATE CHANGE. Y La ley General para la Prevención y Gestión

Integral de los Residuos.

Page 32: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

32

INV

ER

SIÓ

N Y

FIN

AN

CIA

MIE

TO

100%

85%

SISTEMA

FINANCIERO

15%

GOBIERNO

ESTATAL

Porcentajes por definir

(Accionistas del proyecto)

MUNICIPAL

Page 33: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

33

VA

LU

AC

IÓN

EC

ON

ÓM

ICA

PREMISAS

Premisas Básicas y Consideraciones para el

Proyecto de Biodigestor

1. Se tomaron los siguientes datos de las facturas recibidas a. Demanda de potencia b. Consumo en Kw/h c. Costos unitarios por tarifa horaria

De lo anterior se determinó el consumo promedio por hora en uso horario y horarios de verano e invierno.

Para determinar la demanda futura se calculó la estacionalidad promedio mensual real de consumos.

2. El costo de la energía eléctrica futuro se determinó en base a la última factura y se incremento al 12% anual.

3. Se consideró la instalación de un Biodigestor industrial con capacidad de 300 Kw

4. La inversión del equipo en el proyecto incluye la instalación de filtros para DQO´s

Page 34: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

34

Observaciones:

Los incrementos anuales de las tarifas en horario base e intermedio, durante los últimos 12 meses fue del 28.82% y 27.62% respectivamente, en el caso del horario punta; el descuento aplicable en enero de 2008 fue del 27.35%, lo que implicó un descuento sobre la tarifa inicial (marzo 07 – febrero 08) del 16.08%

Se presentan demandas y consumos muy irregulares durante los últimos 12 meses que reflejan una demanda promedio inferior a la capacidad del equipo, sin embargo, es necesario determinar las causas de estas variaciones para hacer una estimación correcta ya que el impacto de este efecto en los índices financieros del proyecto es considerable debido a que se calcula un generación excesiva y no aprovechada de casi el 30% misma que no se considera sea vendida a otra entidad o población.

Se considera el IVA como un ahorro o efecto positivo en el Proyecto ya que el pago de éste implica un gasto no recuperable para los Estados y Municipios que, al generarse la energía en la zona no se consume de la red de CFE y no se causa este cargo.

Por lo anterior, esta evaluación debe considerarse como PRELIMINAR, sujeta a la revisión y determinación de la demanda y consumo reales de cada una de las plantas.

Page 35: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

35

CO

RR

IDA

FIN

AN

CIE

RA

ES INDISPENSABLE PRESENTAR

DOCUMENTACIÓN ESPECÍFICA SOBRE

CONSUMOS DE ENERGIA, ELABORAR ESTUDIO

DE AHORROS ESTIMADOS Y LA CANTIDAD DE

AGUAS RESIDUALES Y SU COMPOSICIÓN

Page 36: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

36

MA

RC

O L

EG

AL

NORMAS OFICIALES MEXICANAS EN MATERIA

DE: DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES

NORMAS OFICIALES MEXICANAS EN MATERIA DE:

DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES D.O.F.

NOM-001-ECOL-1996

NOM-001-SEMARNAT-1996

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES EN LAS DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES EN AGUAS Y BIENES NACIONALES. (ACLARACIÓN D.O.F. 30-ABRIL-1997).

06/ENE/97

NOM-002-ECOL-1996

NOM-002-SEMARNAT-1996

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES EN LAS DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES A LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO URBANO O MUNICIPAL.

03/JUN/98

NOM-003-ECOL-1997

NOM-003-SEMARNAT-1997

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES PARA LAS AGUAS RESIDUALES TRATADAS QUE SE REUSEN EN SERVICIOS AL PÚBLICO.

21/SEP/98

NOM-001-SEMARNAT-1996 4. ESPECIFICACIONES

4.1 La concentración de contaminantes básicos, metales pesados y

cianuros para las descargas de aguas residuales a aguas y bienes

nacionales, no debe exceder el valor indicado como límite máximo

permisible en las Tablas 2 y 3 de esta Norma Oficial Mexicana. El

rango permisible del potencial Hidrógeno (pH) es de 5 a 10 unidades.

Page 37: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

37

4.2 Para determinar la contaminación por patógenos se tomará como

indicador a los coliformes fecales. El límite máximo permisible para

las descargas de aguas residuales vertidas a aguas y bienes

nacionales, así como las descargas vertidas a suelo (uso en riego

agrícola) es de 1,000 y 2,000 como número más probable (NMP) de

coliformes fecales por cada 100 ml para el promedio mensual y diario,

respectivamente.

4.3 Para determinar la contaminación por parásitos se tomará como

indicador los huevos de helminto. El límite máximo permisible para

las descargas vertidas a suelo (uso en riego agrícola), es de un huevo

de helminto por litro para riego restringido, y de cinco huevos por litro

para riego no restringido, lo cual se llevará a cabo de acuerdo a la

técnica establecida en el anexo 1 de esta Norma.

T A B L A 2

Page 38: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

38

T A B L A 3

(*) Medidos de manera total.

P.D. = Promedio Diario P.M. = Promedio Mensual N.A. = No es aplicable

(A), (B) y (C): Tipo de Cuerpo Receptor según la Ley Federal de Derechos.

Al responsable de la descarga de aguas residuales que antes de la

entrada en vigor de esta Norma Oficial Mexicana se le hayan fijado

condiciones particulares de descarga podrá optar por cumplir los

límites máximos permisibles establecidos en esta Norma, previo aviso

a la Comisión Nacional del Agua.

4.5. Los responsables de las descargas de aguas residuales vertidas

a aguas y bienes nacionales deben cumplir con la presente Norma

Oficial Mexicana de acuerdo con lo siguiente:

a) Las descargas municipales tendrán como límite las fechas de

cumplimiento establecidas en la Tabla 4. El cumplimiento es gradual y

progresivo, conforme a los rangos de población. El número de

Page 39: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

39

habitantes corresponde al determinado en el XI Censo Nacional de

Población y Vivienda, correspondiente a 1990, publicado por el

Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática.

b) Las descargas no municipales tendrán como plazo límite hasta las

fechas de cumplimiento establecidas en la Tabla 5. El cumplimiento

es gradual y progresivo, dependiendo de la mayor carga

contaminante, expresada como demanda bioquímica de oxígeno5

(DBO5) o sólidos suspendidos totales (SST), según las cargas del

agua residual, manifestadas en la solicitud de permiso de descarga,

presentada a la Comisión Nacional del Agua.

T A B L A 4

DESCARGAS MUNICIPALES

FECHA DE CUMPLIMIENTO A

PARTIR DE:

RANGO DE POBLACIÓN

1 de enero de 2000 mayor de 50,000 habitantes

1 de enero de 2005 de 20,001 a 50,000 habitantes

1 de enero de 2010 de 2,501 a 20,000 habitantes

Page 40: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

40

4.8 El responsable de la descarga queda obligado a realizar el

monitoreo de las descargas de aguas residuales para determinar el

promedio diario y mensual. La periodicidad de análisis y reportes se

indican en la Tabla 8 para descargas de tipo municipal y en la Tabla 9

para descargas no municipales. En situaciones que justifiquen un

mayor control, como protección de fuentes de abastecimiento de agua

para consumo humano, emergencias hidroecológicas o procesos

productivos fuera de control, la Comisión Nacional del Agua podrá

modificar la periodicidad de análisis y reportes. Los registros del

monitoreo deberán mantenerse para su consulta por un período de

tres años posteriores a su realización.

T A B L A 8

RANGO DE POBLACIÓN FRECUENCIA

DE MUESTREO

Y ANÁLISIS

FRECUENCIA

DE REPORTE

mayor de 50,000

habitantes

UNO MENSUAL UNO

TRIMESTRAL

de 20,001 a 50,000 habitantes

UNO

TRIMESTRAL

UNO

SEMESTRAL

de 2,501 a 20,000 habitantes

UNO

SEMESTRAL

UNO ANUAL

Page 41: Planta de Tratamiento de Agua, Propuesta de Agua y Vida

Biodigestores [SAN CRISTOBAL DE LAS CASAS CON ENERGIA]

Agua & Vida. S.A. de C.V.

| Corporativo Punta Santa Fe Prol. Paseo de La Reforma 1015-B 301

Desarrollo Santa Fe 05109 México D.F.

41

T A B L A 9

DEMANDA

BIOQUÍMICA DE

OXÍGENO 5

t/d

(toneladas/día)

SÓLIDOS

SUSPENDIDOS

TOTALES

t/d

(toneladas/día)

FRECUENCIA

DE

MUESTREO Y

ANÁLISIS

FRECUENCIA

DE REPORTE

mayor de 3.0 mayor de 3.0 UNO

MENSUAL

UNO

TRIMESTRAL

de 1.2 a 3.0 de 1.2 a 3.0 UNO

TRIMESTRAL

UNO

SEMESTRAL

menor de 1.2 menor de 1.2 UNO

SEMESTRAL

UNO ANUAL