produccion de biogas

Producción de Energía Renovable (biogás)

a partir del estiércol del ganado bovino en

la Estación Experimental Agraria El

Porvenir – INIA

ANÁLISIS DE SITUACIÓN ACTUAL Y MEJORAS

Proyecto “Producción de Energía Renovable (biogás) a partir del estiércol del ganado bovino en la Estación Experimental Agraria El Porvenir - INIA”

1

Producción de Energía Renovable (biogás) a partir del

estiércol del ganado bovino en la Estación Experimental

Agraria El Porvenir – INIA

ANÁLISIS DE SITUACIÓN ACTUAL Y MEJORAS

UBICACIÓN:

LUGAR: INIA DISTRITO: JUAN GUERRA PROVINCIA: SAN MARTÍN

DEPARTAMENTO: SAN MARTÍN, PERÚ

Proyecto piloto que forma parte del Proyecto “BioSinergia”:

“ACCESS TO ENERGY AND INCLUSIVE BUSINESS PROMOTION WITH BIOFUELS IN THE PERUVIAN AMAZON”

Proyecto financiado por:

Informe elaborado por: Abel Pezo Valles, Fernando Acosta Bedoya, Jean Velásquez

Piñas, Martijn Veen & Richer Garay Montes

Fotografías: Jean Velásquez Piñas, Martijn Veen & Richer Garay Montes

SNV Servicio Holandés de Cooperación al Desarrollo, en alianza con Soluciones

Prácticas (antes ITDG).

VERSIÓN ACTUALIZADA

TARAPOTO, JUNIO 2011


2

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN 3

2. OBJETIVOS 4

3. DATOS DE INGENIERÍA 4

4. CARACTERÍSTICAS Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR: 6

4.1. Características 6

4.2. Construcción de biodigestor 7

5. INVERSIÓN Y FINANCIAMIENTO: 16

6. AVANCES EN EL BIODIGESTOR 17

7. PROBLEMÁTICAS Y PROPUESTA DE SOLUCIÓN 20

7.1. Problemática 20

7.2. Propuesta de solución 21

8. CONCLUSIONES 23

9. TRABAJOS A REALIZAR 24

10. ANEXOS 28

Anexo N° 01. Cálculos para generación de biogás 29

Anexo N° 02. Propuesta para la utilización de energía 30

Anexo N° 03. Esquema de mejoras a realizar 34


3

1. INTRODUCCIÓN

La región San Martín se caracteriza por impulsar y priorizar el desarrollo de la actividad

agrícola, ganadera y la explotación forestal; estas actividades productivas generan

residuos los cuales no están siendo aprovechados adecuadamente en zonas rurales

donde la población carece de fuentes energéticas (gas doméstico y energía eléctrica)

para sus hogares. La utilización de los residuos provenientes de la ganadería (excretas)

es una alternativa significativa para la obtención de gas natural (biogás) a través de los

biodigestores los cuales reducirán esta demanda de energía.

La creciente demanda en zonas urbanas y la carencia en zonas rurales de energía

eléctrica a nivel regional es el principal factor para que se den nuevas alternativas para

la producción de energía eléctrica que puedan suplir dicho aumento de la demanda.

Los altos precios del combustible y las elevadas tarifas locales de la energía eléctrica

son factores fundamentales para desarrollar plantas de biogas a nivel nacional y

regional que produzcan energía, a partir del uso de los desechos de la producción

agropecuaria.

En la Estación Experimental Agraria El Porvenir - INIA, se obtiene aproximadamente

500 Kg/día de excretas provenientes del ganado bovino, por lo que se ha propuesto la

implementación de un Módulo Biodigestor (Biodigestor en geomembrana de EPDM

Firestone – USA) a través del expediente técnico denominado “Producción de energía

renovable (BIOGAS) a partir del Estiércol del ganado Bovino en la Estación

Experimental Agraria El Porvenir - INIA”, proyecto que no se concluyó en su totalidad

por motivos de presupuesto y ruptura de la geomembrana por un ganado, el cual se

viene reanudando en un piloto demostrativo por el proyecto BioSinergia. La ejecución

de este proyecto es importante porque representa una tecnología apropiada para el

desarrollo de las áreas rurales permitiendo a las comunidades una autonomía

energética, además de proporcionar abonos orgánicos necesarios para sus cultivos.


4

2. OBJETIVOS

El presente documento tiene como objetivo informar los avances y la problemática del

Biodigestor geomembrana EPDM, ocurrida durante su instalación y proponer

alternativas de mejoras a fin de que sirva de modelo para el aprovechamiento

energético y la obtención de biofertilizante en la Estación Experimental Agraria El

Porvenir - INIA entre enero – Agosto 2010.

3. DATOS DE INGENIERÍA

La puesta en funcionamiento del Biodigestor permite tener como productos

principales biogás para la producción de energía eléctrica y biofertilizantes para

mejorar la calidad de los suelos.

Asimismo, aporta como beneficio social la transferencia de informaciones tecnológicas

las cuales son dirigidas a los productores agrarios y la población rural con la finalidad

de aplicar la técnica de instalación de biodigestores, con la consiguiente producción de

biogás y biol, permitiendo mejorar los estándares de vida de las familias rurales del

trópico.

Una de las causas del calentamiento global es la concentración de gas metano en el

ambiente y mediante el uso de los biodigestores se está contribuyendo la mitigación

de los impactos ambientales negativos.

Aproximadamente, los 500 kg/día de excretas producen 18 m3 de gas metano que

equivale a 13846 watt/hora que en términos de uso representan unos 17 focos de 100

watt/8 horas (85 focos de 20 Watt/8 horas que son los que se utilizan en zonas

rurales). El uso de esta tecnología significa un ahorro de energía eléctrica de

S/30.00/hora (13846 watt/hora) y en gas metano representa S/. 20.00/día. Adicional a

este beneficio se obtendrán 3000 litros diarios de fertilizantes orgánicos provenientes

del biodigestor.

En el cuadro N° 01 se puede observar la demanda actual de biogás en el establo

lechero de la estación experimental agraria El Porvenir - INIA. Actualmente no cuentan


5

con equipos especializados, para ordeño, ni para refrigeración, además solo cuentan

con algunos fluorescentes y focos ahorradores los cuales se encuentran en mal estado,

es por eso que la demanda actual de biogás es muy baja, llegando a ser de 5,04 m3 al

día.

En el cuadro Nº 02 se muestra el requerimiento energético por equipos para ser

utilizado a futuro con el suministro del biogás. De acuerdo a lo observado en el cuadro

de requerimiento energético se necesitará 33,29 m3 para el funcionamiento de los

equipos arriba mencionado, encontrándose por encima de lo que se producirá (18 m3

de biogás), proponiéndose instalar otro biodigestor con estas características para

poder

Cuadro 01. Requerimiento energético actual del establo lechero en la Estación

Experimental Agraria El Porvenir - INIA

Descripción Cantidad

Potencia unitaria

Tiempo de funcionamiento

ideal


real

Consumo unitario de biogás

Consumo total

N° W horas horas L/hora m3

Focos ahorradores 1 20 4,00 4,00 26,00 0,10

Fluorescentes 4 40 4,00 4,00 52,00 0,83

Picadora de pastos 1 5660 0,33 0,33 7358,00 2,45

Cocina (dos quemadores) 1 - 3,00 3,00 550,00 1,65

TOTAL 5,04

Fuente: Elaboración propia

Nota: Se considera que 18 m3 es igual a 13846 watt (1,3 m3/kw-h) y el consumo de biogás considerado para

el funcionamiento individual de cada equipo siempre y cuando estos sean adaptados a biogás

Tiempo de funcionamiento de una máquina de refrigeración 15 min/hora 1 Horse Power (hp) = 745,7 Watts

Cuadro 02. Requerimiento energético a futuro del establo lechero en la Estación

Experimental Agraria El Porvenir - INIA


Potencia unitaria


ideal


real


Consumo total

N° W horas horas L/hora m3

Focos ahorradores 61 20 7,00 7,00 26,00 11,10

Fluorescentes 0 40 0,00 0,00 52,00 0,00

Ordeñadora mecánica 1 2237 5,00 5,00 2908,23 14,54

Picadora de pastos 1 5660 0,33 0,33 7358,00 2,45

Tanque de frío 1 500 5,00 1,25 650,00 0,81

Congeladora 1 400 12,00 3,00 520,00 1,56

Refrigeradora 1 300 12,00 3,00 390,00 1,17

Cocina (dos quemadores) 1 - 3,00 3,00 550,00 1,65


6

TOTAL 33,29

Fuente: Elaboración propia

Nota: Se considera que 18 m3 es igual a 13846 watt (1,3 m

3/kw-h) y el consumo de biogás considerado para el

funcionamiento individual de cada equipo siempre y cuando estos sean adaptados a biogás

Tiempo de funcionamiento de una máquina de refrigeración 15 min/hora 1 Horse Power (hp) = 745,7 Watts

4. CARACTERÍSTICAS Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR:

4.1. Características

El biodigestor es de tipo laguna cubierta para un volumen en promedio de 450 kilos

diarios de estiércol de ganado bovino, con un Tiempo de Retención Hidráulica TRH de

25 días y una carga en una proporción de 1:3. Considerando que la temperatura

interna promedio fue aproximadamente de 35 oC. Las medidas del Biodigestor y del

reservorio se determinaron de acuerdo a la siguiente tabla:

Cuadro N° 02. Especificaciones Técnicas de la construcción del Biodigestor y del

Reservorio

ESPECIFICACIONES

No de animales Medidas Medidas Volumen

Cerdos Bovinos Biodigestor De reservorio m3

Hasta 100 Hasta 30 4,0 x 7,0 x 2,0 4,0 x 5,0 x 1,5 30

101 a 200 31 a 60 5,0 x 10,0 x 2,0 5,0 x 6,0 x 1,5 60

201 a 300 61 a 100 6,5 x 12,0 x 2,0 6,0 x 8,0 x 1,5 90

301 a 500 101 a 150 8,0 x 16,0 x 2,0 8,0 x 9,5 x 1,5 150

501 a 800 151 a 300 8,0 x 18,0 x 2,0 10,0 x 11,0 x 2,5 250

801 a 1200 301 a 500 8,0 x 18,0 x 4,0 10,0 x 14,0 x 2,5 350

Fuente: CIDELSA 2009.


7

4.2. Construcción de biodigestor

Se construyó una viga perimetral de 0.15 m de ancho X 0.25 m de altura donde está

fijado la geomembrana superior de EPDM, dicha viga cumple la función de soporte del

EPDM y sobre ella se realiza la unión por medio de las platinas y los pernos de anclaje.

De acuerdo al Cuadro 01, las medidas del Biodigestor tiene un ancho de 5.0 m, 10.0 m

de longitud y una profundidad de 2.0 m y el reservorio tiene un ancho de 5.0m X 6.0m

de largo y 1,50 m de profundidad.

Se realizó el movimiento de tierras con las características ya mencionadas, para luego

realizar el tendido de la línea de biogás con una tubería de PE o de PVC. Con este

diseño el Biodigestor estará en condiciones de producir aproximadamente 18 m3 de

biogás diario y 3,000 litros de biofertilizante por día.

Caja de Dilución. Permitirá sedimentar materiales pesados (piedras, palos, tierra, etc.)

y materiales sobrenadantes (pajas, etc.), que proporcionara un fluido libre de

materiales extraños.

Biodigestor de Cubierta Lagunar. De 60 m3 donde llegarán las excretas que producirá

el Biogás.

Reservorio. De 45 m3 donde llegarán los fluidos finales luego de la producción de

Biogás, los cuales serán utilizados como fertilizante orgánico.


8

Figura N° 01. Caja de Dilución


9

1.3 m.

0.5 m.0.3 m.

1.6 m.0.6 m.

0.4 m.

3.2 m.

0.9 m.

Salida hacia el

Biodigestor.

Espesor Pared:

0.15 m.

Ubicación Malla (trampa)

fil Ø 1/2.

Volumen Total Util: 3 m3.


10

Grafico N° 01. Ubicación del Biodigestor


11

PLANO N° 01. DISEÑO DE CONSTRUCCIÓN DE LA LAGUNA CUBIERTA DEL BIODIGESTOR EN LA ESTACIÓN EXPERIMENTAL AGRARIA EL

PORVENIR - INIA


12

PLANO N° 02. DISEÑO DE CONSTRUCCIÓN DEL ARMADO DE SOSTEN DE LA VIGA EN LA ESTACIÓN EXPERIMENTAL AGRARIA EL PORVENIR -

INIA


13

PLANO N° 03. DETALLE DEL NIVELAMIENTO DE LA VIGA DE CONCRETO EN LA ESTACIÓN EXPERIMENTAL AGRARIA EL PORVENIR – INIA


14

PLANO N° 04. BIODIGESTOR INIA.


15

PLANO N° 05. LAGUNA BIOL – INIA.


16

5. INVERSIÓN Y FINANCIAMIENTO:

El presupuesto total contemplado en el proyecto inicial para la construcción del

Biodigestor fue por la fuente de Recursos Directamente Recaudados – RDR del

Instituto Nacional de Innovación Agraria – INIA por un monto de S/35,161.45 nuevos

soles tal como se muestra en el Cuadro 01, para ello los indicadores Económicos del

proyecto fueron VAN 116,167.15; TIR: 132.47% y B/C: 2.05. El ente ejecutor fue la

Unidad Operativa 008 – Estación Experimental Agraria “El Porvenir – Instituto Nacional

de Innovación Agraria – INIA, para ello se contó con los siguientes proveedores: la

Empresa CIDELSA para los materiales del Biodigestor y el Sr. Ángel Teodosio Romero

Ruiz para las obras civiles.

Cuadro N° 03. Inversión Total del Proyecto en Nuevos Soles (S/.)

(Tipo de Cambio 3.12 soles - 15/06/09)

CONCEPTO VALOR (S/.) %

1. INVERSIÓN FIJA 30,673.72 87.24 A. Tangibles 28,673.72 81.55 - Obras civiles 6,037.00 17.17 - Geomembrana de EPDM de 45 mils, de 60

M3 (5,0m x 10,0 x 2,0 de profundidad) y un gasómetro.

19,713.72 56.07

- Laguna reservorio impermeable para el biol en geomembrana de PVC sin refuerzo de 1mm de grosor (5,0 m x 06,0 m x 1,50 m de profundidad).

- Materiales

973.00 2.77

- Grupo Electrógeno de 1.5 Kw 1,950.00 5.55 B. Intangibles 2,000.00 5.69 - Asesoría Técnica 2,000.00 5.69 2. CAPITAL DE TRABAJO 4,487.73 12.76 - Fijos 983.73 2.80 - Variables 3,504.00 9.97 3. TOTAL INVERSIONES 35,161.45 100.00

Fuente: Elaboración Propia


17

Como se puede apreciar en el Cuadro Nº 02, se han tenido en cuenta todos los gastos

correspondientes desde la ejecución, instalación hasta la puesta en marcha del

Biodigestor, pero en el momento de aprobar el proyecto no se habían considerado

otros gastos, permaneciendo parcialmente con la inversión fija obviando el gasto

tangible correspondiente a la compra del grupo electrógeno de 1.5 Kw, fuente

primordial para la transformación de biogas a energía eléctrica.

Debido a lo indicado, el proyecto del biodigestor se encuentra inoperativo por falta de

presupuesto y en peligro de daños externos que se puedan presentar como altas

precipitaciones, altas temperaturas, invasiones de los animales del hato ganadero, etc.

6. AVANCES EN EL BIODIGESTOR

6.1. Acopio de la materia prima (Estiércol de ganado).

Debido a la escasa implementación el acopio del estiércol del establo del hato

ganadero del INIA - Estación Experimental Agraria “El Porvenir” se ha realizado

manualmente, trasladándoselo en carretillas hasta la poza de dilución para su mezcla

con agua en la proporción de 1:3 (1 nivel de estiércol de ganado vs 3 niveles de agua).

Esta preparación se realizo hasta notar que el material orgánico este bien diluido.

6.2. Alimentación al Biodigestor.

Una vez obtenido los purines de ganado (mezcla de agua, estiércol y orina), a través de

tuberías ingresa al biodigestor hasta llegar al nivel del desnatador.


18

Una vez que los efluentes han ingresado al Biodigestor, los purines se descomponen

naturalmente mediante un proceso anaeróbico de la bacterias (sin oxigeno) que

existen en el estiércol, para transformarlo en gas metano y fertilizante orgánico.

Cuadro No 04. Volumen de estiércol alimentado al Biodigestor.

FECHA MUESTRA PROPORCION

(1/x) VOLUMEN

ESTIERCOL (m3) VOLUMEN AGUA (m3)

VOLUMEN TOTAL (m3) (est. + agua)

23/03/2010 Estiércol fresco 3.00 0.4280 1.28 1.71



26/03/2010

Estiércol fresco 3.00 0.6848 2.05 2.74



30/03/2010



31/03/2010


Bazofia 3.00 0.1712 0.51 0.68

05/04/2010


Bazofia 3.00 0.1712 0.51 0.68












23/04/2010


Estiércol seco 4.00 0.1712 0.68 0.86

TOTAL 8.51 25.95 34.46

Fuente: Unidad de Postcosecha y Agroindustria - El Porvenir - INIA - 2010.

El volumen de acumulación diaria en la caja de alimentación fue de 1.06 m de ancho

por 1.5 m de altura por 1.7 de largo, haciendo un total de 2.7 m3 alimentación/día


19

aproximadamente en 19 días de alimentación, dependiendo de la disponibilidad del

personal y de las condiciones climáticas de la zona.

En el Cuadro No 03 podemos observar que el porcentaje de estiércol fresco es de 91%

(7.7382 m3), seco es 5% (0.4280 m3) y bazofia es 4% (0.3424 m3); el total de

porcentaje de materia orgánica efluente en el Biodigestor es de 8.5086 m3 lo cual

representa el 100%.

El porcentaje de agua efluente al Biodigestor fue de 75% (25.9536 m3) y de materia

orgánica del 25 % (8.5086 m3), haciendo un total del 100% (34.4626 m3).

Grafico N° 01. Porcentaje de alimentación al biodigestor

Fuente: Unidad de Pos cosecha y Agroindustrias – El Porvenir – INIA – 2010.

6.3. Primeros Análisis.

Se realizó el análisis del estiércol para la determinación de la capacidad de dilución en

agua. Para ello se tomo un volumen de estiércol el cual fue agregado en un vaso

precipitado con agua hasta que el estiércol no se diluya. El resultado final fue 3

Unidades en peso de estiércol/ vol. agua. La calidad del estiércol se determina en

función a la cantidad de metano obtenido y en la calidad de biol después de su

estabilización. Del mismo modo, se realizaron los análisis de humedad, sólidos totales

y la relación carbono nitrógeno a fin de obtener datos que nos permita determinar la

calidad de la materia prima.

91%

5%

4%


20

Cuadro No 05. Análisis físico químico del estiércol de ganado bovino.

Fuente: Unidad de Postcosecha y Agroindustria - El Porvenir - INIA - 2010.

Trascurrido los 20 días después de la alimentación al Biodigestor, se observo la

generación de gas metano esto con el hinchamiento de la geomembrana superior de

EPDM a una altura de flecha de 75 cm, superando los niveles establecidos en el diseño

con una altura de fecha de 60 cm. (S. Hilares). Estos resultados nos indican que se han

aplicado correctamente todos los criterios relacionado al funcionamiento del

biodigestor, logrando cubrir las expectativas de los profesionales de la Empresa

CIDELSA.

7. PROBLEMÁTICAS Y PROPUESTA DE SOLUCIÓN

7.1. Problemática

Las condiciones climáticas adversas fueron uno de los factores negativos para el

retraso de la construcción y funcionamiento del biodigestor; asimismo, hubo fuga del

gas metano, producto del mal sellado en los empalmes de las platinas con la

geomembrana de EPDM y la manta de PVC, de igual manera por la desnatadora

irrumpiendo la acumulación del gas.

Por falta de presupuesto no se construyó el cerco perimétrico del biodigestor para

prevenir el daño por ingreso de animales. La ubicación cercana del Biodigestor a los

comederos del establo lechero facilitó el ingreso de un vacuno al Biodigestor que

rompió la membrana del mismo provocando la ruptura aproximadamente 5 metros de

longitud ocasionando daños irreparables.

Número Muestra ST% %H Relación C/N

1 2

4.27 4.32

95.73 95.68

12.3 12.1


21

Observando los avances preliminares de la puesta en marcha del biodigestor es

necesario realizar algunas modificaciones al diseño inicial.

Con la visita de los especialistas de CIDELSA y SNV se recogieron recomendaciones muy

valiosas para la rehabilitación y posterior funcionamiento del Biodigestor que servirá

como módulo demostrativo para los productores de la región.

Debido a los escasos recursos económicos que se asignan al INIA – Estación

Experimental Agraria “El Porvenir” es imposible dar solución al funcionamiento

inmediato del biodigestor por lo que a fin de darle operatividad para el cumplimiento

de los objetivos del proyecto se ha visto por conveniente realizar las alianzas

estratégicas con las instituciones CIDELSA y SNV quienes brindarán el apoyo financiero

y disponer de un modelo de biodigestor para los agricultores interesados en la

generación de energía renovable.

7.2. Propuesta de solución

Con la visita a las instalaciones del biodigestor de los profesionales de la empresa

CIDELSA, Ing. Sonia Hilares, especialista en diseño de Biodigestor y del Econ. Edmundo

Rodríguez ha sido posible conocer la problemática actual del biodigestor del INIA –

Estación Experimental Agraria “El Porvenir” y a la vez se han obtenido observaciones,

sugerencias y recomendaciones para un buen funcionamiento:

1. Es indispensable construir un cerco perimétrico el cual debe contar con columnas

de concreto y estar revestido con malla olímpica hexagonal; con esto se

garantizará mantener la seguridad de los equipos como también de los

productos obtenidos en el biodigestor.

2. Es importante contar con una zanja de coronación la cual cumplirá la función de

drenaje para agua de lluvia con el fin de proteger el biodigestor de posibles

inundaciones debido a fuertes precipitaciones en la zona, para ello se tendrá que

calcular área 1 (correspondiente al techada de los comederos) y área 2

(correspondiente al área libre).


22

3. Con la ruptura del EPDM provocada por una vaca, deberá cambiarse toda la

geomembrana superior; para ello se tendrá una nueva propuesta de cúpula de

geomembrana en material PVC que es una alternativa al EPDM, esto con el

objeto de darle como máximo 2 metros de longitud de flecha; al hacer estas

modificaciones ya no se tendrá que adquirir un gasómetro.

4. Se ha visto la necesidad de construir una caja o poza de retención de dilución con

condiciones anaeróbicas. Esta caja tiene la finalidad de dar hidrólisis a la biomasa

por espacio de 4 días y trabajara en forma paralela con la caja de dilución. El

proceso de producción de biogás tiene varias etapas y las dos primeras son la

hidrólisis y la acidogénesis. Esta caja tiene el propósito de mejorar la eficiencia de

la producción de biogás para obtener por cada metro cubico de biomasa un

metro cúbico de gas metano,

5. Después de hacer el análisis de dilución correspondiente al estiércol vacuno, el

alto porcentaje de arena que se arrastra en la limpieza de los comederos nos

obliga a diseñar y construir un sedimentador (desarenador y rejilla), esto es

necesario para la retención de arena y otros materiales inorgánicos antes de

entrar a la poza de retención.

6. Se sugirió la construcción de un techo para la protección del reservorio del biol

para evitar las altas precipitaciones.

Cabe indicar que el cambio de la Geomembrana EPDM por una de PVC no producirá

perdidas ya que todas las partes que van a ser sacadas serán reutilizadas en las

diferentes partes del sistema como por ejemplo empaquetaduras, en el cobertor de la

zanja de coronación, tapa de poza, para la cúpula de la poza en la fase hidrolítica

anaeróbica.

Asimismo, se ha visto conveniente contar con un generador eléctrico convertidor de

biogás a energía eléctrica, para ello nuestra institución y la empresa CIDELSA están en

proceso de concretar la firma de un convenio inter-institucional para la investigación y

promoción de la tecnología del biogás.


23

Una de las sugerencias de la SNV es que el cerco perimétrico ser de bajo costo

utilizándose insumos locales (maderas de la región) a fin de que se constituya como un

módulo demostrativo para la adopción de esta tecnología por los agricultores,

principalmente del sector rural.

8. CONCLUSIONES

8.1. Un biodigestor es una inversión de mediano costo para las familias rurales;

muchos materiales los puede obtener de su finca y gran parte de la mano de

obra la aporta la familia y el técnico debe ofrecer sólo asesoría.

8.2. Es una inversión para muchos años; los materiales utilizados en la construcción

del biodigestor, garantizan que será una actividad que dura aproximadamente 12

años.

8.3. Se incorpora a las actividades cotidianas de los pequeños ganaderos,

aprovechando los residuos orgánicos que los animales producen diariamente,

convirtiéndolo en un ingreso económico con la producción de un combustible

renovable, el biogás y biofertilizante. También puede utilizarse residuos de

cosecha como por ejemplo rastrojos y torta de extracción de piñón blanco

aumentando más el ingreso económico por la producción de combustible

renovable.

8.4. Es importante buscar mecanismos que consoliden estas iniciativas y las hagan

extensivas a la totalidad de ganaderos, sólo así se puede afirmar que existen

voluntades políticas en incorporar el sistema de generación de energía para el

bienestar colectivo, tan imprescindible en localidades alejadas. Por lo tanto, sólo

si todos los componentes de la sociedad y sus actores incorporan de manera

consciente y con voluntad política las de conservación del medio ambiente, se

podrá afirmar que se está configurando un nuevo modelo de sociedad donde las

etiquetas de “calidad” sea cada día mejor.


24

8.5. Se contribuirá en mitigar el calentamiento global producido por la crianza del

ganado vacuno.

9. TRABAJOS A REALIZAR

Para el correcto funcionamiento de todo el sistema en conjunto y teniendo en cuenta

las recomendaciones de profesionales expertos en instalación y mantenimiento de

biodigestores es necesario realizar los siguientes trabajos:

9.1. Zanja de coronación del establo (SNV)

Esta infraestructura permitirá derivar las aguas de lluvia procedente del tejado del

establo y del área de ordeño hacia el canal de drenaje principal, evitando daños

directos hacia el biodigestor y la laguna de biol. Se utilizara un sistema de canaletas

que recojan el agua de las lluvias y lo trasladen hacia el canal principal. Contará con 60

m lineales de canaletas que estarán ancladas al techo del establo y del área de ordeño,

ambas trasladaran el agua de lluvia por pendiente hacia una tubería de 4“ la cual

llevara el agua hacia el canal de drenaje adicional.

9.2. Zanja de coronación del biodigestor (SNV)

La zanja de coronación del biodigestor será instalada alrededor del biodigestor y de la

laguna del biol, evitara daños directos al concreto que se utiliza como anclaje del

biodigestor e impedirá que el biol se mezcle con agua de lluvia. La infraestructura será

de concreto en forma de “U” la cual recubrirá la parte del biodigestor y laguna de biol

que están expuesta a la caída de agua, posteriormente esta estructura será rellenada

con piedra chancada. Para evitar que la piedra chancada o tierra caigan hacia la laguna

de biol se utilizaran sacos de polietileno rellenados con tierra.

9.3. Canal de drenaje adicional (INIA)


25

El canal de drenaje adicional es la infraestructura que se construirá a continuación del

canal de drenaje principal y que derivara el agua de limpieza del establo hacia la parte

trasera del sistema de biodigestion. Para esto se utilizara fierros de ½” que irán

recubiertos por cemento y material agregado (arena), en total se calculó 60 metros

lineales de obra.

9.4. Canal de drenaje principal (INIA)

Consiste en las mejoras del canal de drenaje principal con la finalidad de que se realice

una buena limpieza del establo. Este canal de drenaje principal será de forma ovalada

de tal manera que este recubra la tubería de alimentación de agua hacia la caja de

dilución. Para esto se utilizara fierros de ½” y ¼” que irán recubiertos por cemento

mezclado con material agregado (ripio), en total se calculó 240 metros lineales de

obra.

9.5. Revestimiento del piso - área de ganadería (INIA)

Se realizara la reconstrucción del piso del área de ganadería con la finalidad de que el

estiércol a recoger tenga la menor cantidad material no orgánico (arcillas, arenas).

Para ello se realizara el vaciado de cemento para un total de 21 metros lineales.

9.6. Biodigestor (SNV)

Se realizara la adquisición de la cúpula del biodigestor, esto será de Geomembrana de

PVC 1.2 mm.

9.7. Generador (SNV)

Se realizara la adquisición de un generador a biogás de 3,6 kW de potencia nominal.


26

9.8. Cerco perimétrico del biodigestor (INIA)

Se realizará la construcción del cerco perímetro del biodigestor y de la laguna de biol,

para proteger de animales que puedan hacer daño la infraestructura a implementar.

Este cerco perimétrico se construirá con postes de quinilla que estarán revestidas con alambre

de púas; con esto se garantizará mantener la seguridad de los equipos como también de los

productos obtenidos en el biodigestor.

9.9. Techado de laguna de biol (SNV)

El techado de la laguna de biol se realizar con la finalidad de proteger al biol y que este

se mezcle con aguas provenientes de las lluvias. Para este techado se utilizaran

horcones de 4”x4”x12’ que irán anclados al suelo y estarán soportando las vigas

durmientes de 2”x5”X14’. El techo será de calamina de 0,80m x 3,60m.

9.10. Sistema adicional

- Revestimiento de tanque de almacenamiento de agua

Se realizara el impermeabilizado y mejoras del tanque de almacenamiento de

agua del cual se utilizara el agua para la dilución con el estiércol. Este

impermeabilizado se realizara utilizando sika mezclado con cemento, así mismo

se realizara la señalización y marcado del nivel de volumen del tan que de agua.

- Revestimiento y techado de caja de dilución

Se realizara el impermeabilizado y pulido de la caja de dilución utilizando sika

mezclado con cemento, también se realizara la instalación de un sistema para

cerrar la caja de dilución y realizar la homogenización de la carga, para esto se

realizara mediante una compuerta que estará anclada a la caja de dilución

mediante ángulos de fierro. La caja de dilución contara con un techado de

calamina que estar soportado por listones de 2”x3”x8’ y 3”x3”x10’. Se

adicionara una rejilla de 6” en la caja utilizada como rompe presiones que se

encuentra entre la caja de dilución y el biodigestor, esta rejilla servirá para


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filtrar algunos gruesos tales como pajas que pudieran pasar por la caja de

dilución. Esta caja “rompe presiones” deberá contar con una tapa para

protegerla de las lluvias.

- Sistema de eliminación de lodos

Este sistema será construido para realizar el mantenimiento y limpieza de lodos

que se acumulen en el biodigestor. Se realizara la conexión de una tubería de

en la parte inferior del biodigestor, la cual constara con un control de válvulas

de 6 pulgadas que ira en pendiente hacia la parte externa del sistema de

biodigestion teniendo una distancia de 40 metros lineales. Para esto se utilizara

una llave dado de 6 pulgadas la que será manipulada a nivel de la superficie.


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10. ANEXOS

Anexo N° 01. Cálculos para la generación de biogás

Anexo N° 02. Propuesta de utilización de energía

Anexo N° 03. Esquema de mejoras a realizar

Anexo N° 04. Presupuesto detallado


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Anexo N° 01. Cálculos para generación de biogás

Análisis se estiércol vacuno

Solidos Totales en estiércol fresco % 13,80% Análisis realizado en el ICT

Solidos Volátiles en estiércol % 83,54% Análisis realizado en el ICT

Factor de Producción m3 CH4/kg SV 0,27

Jaime Marti

producción de biogás L/kg estiércol 31,13 Cálculo

Dimensiones Unidad Actual

Biodigestor Biol

Ancho superior m 5,00 5,00

Largo superior m 10,00 6,00

Ancho base m 1,88 2,66

Largo base m 6,88 3,66

Altura m 2,00 1,50

Volumen liquido m3 58,91 28,41

Talud Grados 52,05 52,05

Descripción Unidad Cálculo

Volumen Liquido del Biodigestor (VL)

m3 58,91 58,91 58,91 58,91

Tiempo de retención (TR) días 30,00 30,00 30,00 30,00

Relación de carga Sólido:Líquido S/L 3,00 4,00 5,00 6,00

Carga diaria total (CDT) kg/día 1,96 1,96 1,96 1,96

Volumen de agua (VAD) m3/día 1,47 1,57 1,64 1,68

Carga diaria de estiércol (CDE) TM/día 0,49 0,39 0,33 0,28

kg/día 490,92 392,73 327,28 280,52

Producción de biogás L/kg 31,13 31,13 31,13 31,13

Generación de biogás L/día 15280,78 12224,62 10187,19 8731,87

m3/día 15,28 12,22 10,19 8,73

Tasa de consumo generador m3/kW-h 0,56 0,56 0,56 0,56

Biogás producido (60%) m3 15,28 12,22 10,19 8,73

Potencia del generador kW 3,60 3,60 3,60 3,60

Tiempo de generación horas 7,64 6,11 5,09 4,37


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Anexo N° 02. Propuesta para la utilización de energía

Propuesta de utilización de equipos que funcionan con generador eléctrico

Descripción Cantidad Potencia unitaria

Tiempo de funcionamiento ideal

Tiempo de funcionamiento real

N° W horas horas

Focos ahorradores 61 20 4 4,00

Fluorescentes 0 40 0 0,00

Ordeñadora mecánica 1 2237 6 6,00

Picadora de pastos 0 5660 0 0,00

Tanque de frío 1 500 6 1,50

Congeladora 1 400 7 1,75

Refrigeradora 1 300 4 1,00

Propuesta de utilización de equipos que tienen consumo directo de biogás


Tiempo de funcionamiento ideal


Consumo total

N° horas L/hora m3

Cocina (dos quemadores)

1 3,00 550,00 1,65

Total 1,65

Tiempo de funcionamiento de una maquina de refrigeración

15 min/hora

1 Horse Power (hp) = 745,7 Watts

Tiempo de generación de energía eléctrica

Descripción Unidades Cálculo

Volumen Liquido del Biodigestor (VL) m3 58,91

Tiempo de retención (TR) días 30,00

Relación de carga Sólido:Líquido S/L 3,00

Carga diaria total (CDT) kg/día 1,96

Volumen de agua (VAD) m3/día 1,47

Carga diaria de estiércol (CDE) kg/día 490,92

Producción de biogás L/kg 31,13

Generación de biogás m3/día 15,28

Consumo directo de biogás m3/día 1,65

Biogás disponible m3/día 13,63

Tiempo de generación horas 6,82

Tasa de consumo generador m3/kW-h 0,56

Potencia del generador kW 3,60


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Hora

Consumo diario (h)

Focos ahorradores

Fluorescentes Ordeñadora mecánica

Picadora de pastos

Tanque de frío

Congeladora Refrigeradora

00:00 0 0 0 0 0 0 0

01:00 0 0 0 0 0 0 0

02:00 0 0 0 0 0 0 0

03:00 0 0 0 0 0 0 0

04:00 1 0 1 0 1 1 1

05:00 1 0 1 0 1 1 1

06:00 1 0 1 0 1 1 1

07:00 0 0 0 0 0 0 0

08:00 0 0 0 0 0 0 0

09:00 0 0 0 0 0 0 0

10:00 0 0 0 0 0 0 0

11:00 0 0 0 0 0 0 0

12:00 0 0 1 0 1 1 0

13:00 0 0 1 0 1 1 0

14:00 0 0 1 0 1 1 0

15:00 0 0 0 0 0 0 0

16:00 0 0 0 0 0 0 0

17:00 0 0 0 0 0 0 0

18:00 1 0 0 0 0 1 1

19:00 0 0 0 0 0 0 0

20:00 0 0 0 0 0 0 0

21:00 0 0 0 0 0 0 0

22:00 0 0 0 0 0 0 0

23:00 0 0 0 0 0 0 0

Total 4 0 6 0 6 7 4


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Hora

Consumo diario (W)

Focos ahorradores

Fluorescentes Ordeñadora mecánica

Picadora de

pastos

Tanque de frío

Congeladora Refrigeradora Total

00:00 0 0 0 0 0 0 0 0

01:00 0 0 0 0 0 0 0 0

02:00 0 0 0 0 0 0 0 0

03:00 0 0 0 0 0 0 0 0

04:00 1220 0 2237 0 500 400 300 4657

05:00 1220 0 2237 0 500 400 300 4657

06:00 1220 0 2237 0 500 400 300 4657

07:00 0 0 0 0 0 0 0 0

08:00 0 0 0 0 0 0 0 0

09:00 0 0 0 0 0 0 0 0

10:00 0 0 0 0 0 0 0 0

11:00 0 0 0 0 0 0 0 0

12:00 0 0 2237 0 500 400 0 3137

13:00 0 0 2237 0 500 400 0 3137

14:00 0 0 2237 0 500 400 0 3137

15:00 0 0 0 0 0 0 0 0

16:00 0 0 0 0 0 0 0 0

17:00 0 0 0 0 0 0 0 0

18:00 1220 0 0 0 0 400 300 1920

19:00 0 0 0 0 0 0 0 0

20:00 0 0 0 0 0 0 0 0

21:00 0 0 0 0 0 0 0 0

22:00 0 0 0 0 0 0 0 0

23:00 0 0 0 0 0 0 0 0


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Anexo N° 03. Esquema de mejoras a realizar


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produccion de biogas

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