Las dimensiones de la fosa a construir bajo tierra para un biodigestor plástico modelo Taiwán

Lo más adecuado sería una fosa con la forma geométrica de la bolsa de polietileno, es decir, una fosa cilíndrica o redonda, pero como esto es casi imposible de construir en la práctica, se debe buscar la figura geométrica que más se acerque a la forma cilíndrica y que además sea factible su excavación en el terreno, sin derrumbarse.  En el siguiente diagrama, se muestran las figuras que pueden llenar estos requisitos, además se puede observar una flecha que indica la factibilidad de su excavación en el terreno.  El pentágono es la figura ideal, ya que esta es la más fácil de excavar y la que tiene menor riesgo de derrumbe.

Para utilizar esta figura es necesario tener en cuenta que la bolsa de polietileno estará, en gran parte, llena de agua y estiércol, por lo cual, el ancho de la fosa debe ser menor que el diámetro de la bolsa de polietileno, para que la presión del agua sea sostenida por las paredes de la fosa y no reviente la bolsa plástica.  Esto nos lleva a la conclusión de que, para encontrar las dimensiones de la fosa, es necesario circunscribir un pentágono en el área del círculo formada por la bolsa.

La línea doble, punteada, representa la altura a la que se debería dejar la fase líquida del biodigestor.

El perímetro inferior se ajusta al perímetro de la fase líquida.  Ajustado el perímetro queda un sobrante, el cual se suma al perímetro superior, cuando se tiene el resultado se encuentra el diámetro que puede sostener este perímetro y ese será el ancho de la fase líquida.

Realizando todos esos cálculos y con una circunferencia de 5 m de la bolsa plástica, se llegó a los siguientes resultados:

La figura final del biodigestor quedaría de la siguiente manera:

Tomando las dimensiones de la Figura 4, se calculan las áreas de cada fase (líquida y gaseosa) y el porcentaje de aprovechamiento de la bolsa de polietileno.

ÁREA DE LA FASE LÍQUIDA

AFL = {[(2r) + b]/2} * h

AFL = {[(2 * 0,698222969 m) + 0,935489283 m]/2} * 0,906653152 m

AFL = 1,057128209 m² – 1057 litros de fase líquida por cada metro lineal del biodigestor

ÁREA DE LA FASE GASEOSA

AFG = [p(r)²]/2

AFG = [3,141592654 * (0,698222969 m)²]/2

AFG = 0,765787265 m² – 766 litros biogás almacenados por cada metro lineal de campana

ÁREA TOTAL DEL BIODIGESTOR

ATB = AFL + AFG

ATB = 1,057128209 m² + 0,765787265 m²

ATB = 1,822915474 m²

% DE LAS FASES (LÍQUIDA Y GASEOSA)

% FL = (AFL/ATB)*100

% FL = (1,057128209 m²/1,822915474 m²)*100

% FL = 57,99 %

% FG = (AFG/ATB)*100

% FG = (0,765787265 m²/1,822915474 m²)*100

% FG = 42,01 %

% APROVECHADO DE LA BOLSA

Área de la Bolsa

AB = p(r)²

AB = 3,141592654 *(0,795774715 m)²

AB = 1,989436789 m²

El % Aprovechado de la bolsa será el siguiente

% AB = (ATB/AB)*100

% AB = 1,822915474 m²/1,989436789 m²)* 100

% AB = 91,63%

Es importante tomar en cuenta que el nivel de la mezcla de agua con estiércol no puede quedar coincidiendo con la superficie del suelo. El agua podría salirse de la superficie del suelo, haciendo presión sobre el plástico.  Por esto es necesario profundizar la altura de la fosa en unos 10 cm, por lo que la figura quedaría así:

Las dimensiones de la fosa serían las siguientes:

Se deben de redondear las dimensiones.  Estas quedarían de la siguiente manera:

Ancho superior de la fosa      = 1,5 metros = 150 cm

Fondo o Base de la fosa        = 1,0 metro = 100   cm

Profundidad de la fosa           = 1,0 metro = 100 cm

Largo de la fosa                    = Variable (depende del largo de la bolsa)

Fase Líquida                         = 56 %

Fase Gaseosa                       = 44 %

% Aprovechado de la Bols a   = 92 %

Inclinación del talud               = 18 % (Este declive evita su derrumbe)

Autor/es: Julio Enrique Orozco Ruiz IA y Raúl Botero Botero MVZ; MSc