UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION
CURSO: INSTALACIONES SANITARIAS Y ELECTRICAS PROFESORES: HUARI CAMA EDUARDO DIONISIO, CAVERO TORRES JUAN JAVIER TRABAJO: BIODIGESTORES INTEGRANTES: RIVERA ACUÑA CARLOS
20152503J
SALAZAR SANDOVAL STEFANY
20151125K
ESPINOZA MOGROVEJO ERICK
20151115F
TORRE PALOMINIO ANTHONY
20152524G
2019 – I
Un biodigestor es un sistema natural que aprovecha la digestión anaerobia (en ausencia de oxigeno) de las bacterias que ya habitan en el estiércol, para transformar este en biogás y fertilizante. El biogás puede ser empleado como combustible en las cocinas, calefacción o iluminación, y en grandes instalaciones se puede utilizar para alimentar un motor que genere electricidad. El fertilizante, llamado biól, inicialmente se ha considerado un producto secundario, pero actualmente se está tratando con la misma importancia, o mayor, que el biogás, ya que provee a las familias de un fertilizante natural que mejora fuertemente el rendimiento de las cosechas. Los biodigestores familiares de bajo costo han sido desarrollados y están ampliamente implementados en países del sureste asiático, pero en Sudamérica, solo países como Cuba, Colombia y Brasil tienen desarrollada esta tecnología. Estos modelos de biodigestores familiares, construidos a partir de mangas de polietileno tubular, se caracterizan por su bajo costo, fácil instalación y mantenimiento, así como por requerir sólo de materiales locales para su construcción. Por ello se consi deran una ‘tecnología apropiada.
Las familias dedicadas a la agricultura, suelen ser propietarias de pequeñas cantidades de ganado (dos o tres vacas por ejemplo) y pueden, por tanto, aprovechar el estiércol para producir su propio combustible y un fertilizante natural mejorado. Se debe considerar que el estiércol acumulado cerca de las viviendas supone un foco de infección, olores y moscas que desaparecerán al ser introducido el estiércol diariamente en el biodigestor familiar. También es importante recordar la cantidad de enfermedades respiratorias que sufren, principalmente las mujeres, por la inhalación de humo al cocinar en espacios cerrados con leña o bosta seca. La combustión del biogás no produce humos visibles y su carga en ceniza es infinitamente menor que el humo proveniente de la quema de madera. Son tres los límites básicos de los biodigestores: biodigestores: la disponibilidad de agua para hacer la mezcla con el estiércol que será introducida en el biodigestor, la cantidad de ganado
que posea la familia (tres vacas son suficientes) y la apropiación de la tecnología tecnología por parte de la familia. Debido a la ausencia de oxígeno en el interior de la cámara hermética, las bacterias anaerobias contenidas en el propio estiércol comienzan a digerirlo. El producto gaseoso llamado biogás, realmente tiene otros gases en su composición como son dióxido de carbono (20-40%), nitrógeno molecular (2- 3%) y sulfhídrico (0,5-2%), siendo el metano el más abundante con un 60-80%.
El sistema consta de una poza de entrada que es el lugar donde se realiza la mezcla de estiercol y agua que sera introducida en el biodigestor, el reactor que es una estructura tubular de geomenbrana de PVC con una capacidad 10 m3 en donde se realiza la digestion anaerobica, al otro extremo del reactor se encuentra la poza de salida que sirve para el almacenamiento del biol, ademas de una tuberia que sirve para evacuar los sedimentos cuando sea necesario, la valvula de seguridad esta construida en base a una botella plastica transparente que contiene una columna de agua de 7 a 9 cm, la funcion de esta valvula es dejar escapar una parte del biogas cuando la presion es excesiva para evitar la ruptura del reservorio o el reactor, el reservorio es el lugar donde se almacena el biogas y tiene una capacidad de 2 a 3 m3, en la parte final de la instalacion encontramos el filtro para acido sulfhidrico y las cocina a biogas.
anaeróbica es el proceso en el cual microorganismos descomponen material La digestión anaeróbica es biodegradable en ausencia de oxígeno. Este proceso genera diversos gases, entre los cuales el dióxido de carbono y el metano son los más abundantes (dependiendo del material degradado)
TIPOS: Pozos sépticos Es el más antiguo y sencillo digestor anaeróbio que se conoce, utilizado normalmente para la disposición de aguas residuales domésticas. Se cree que de allí deriva el uso potencial de los gases producidos por la fermentación anaeróbica, para el uso doméstico. Para la correcta operación de estos pozos es requisito indispensable aislar las aguas servidas que caen en él, de las que contienen jabón o detergentes. El efecto de los jabones y en especial los detergentes, inhibe la acción metabólica de las bacterias, razón por la que los pozos se colmatan con rapidez y dejan de operar, haciendo necesario destaparlos frecuentemente para recomenzar la operación. Cuando no es posible separar las aguas negras de las jabonosas, como en el alcantarillado urbano, es necesario hacer un tratamiento químico con Polímetros a esta agua a fin de solucionar el problema antes de iniciar la fermentación anaeróbica.
Biodigestor del domo flotante (Indio): Este biodigestor consiste en un tambor, originalmente hecho de acero pero después reemplazado por fibra de vidrio reforzado en plástico (FRP) para superar el problema de corrosión. Normalmente se construye la pared del reactor y fondo de ladrillo, aunque a veces se usa refuerzo en hormigón. Se entrampa el gas producido bajo una tapa flotante que sube y se cae en una guía central. La presión del gas disponible depende del peso del poseedor de gas por el área de la unidad y normalmente varía entre 4 a 8 cm de presión de agua. El reactor se alimenta semi-continuamente a través de una tubería de entrada. Biodigestor de domo fijo (Chino): ( Chino): Este reactor consiste en una cámara de gas-firme gas-firm e construida de ladrillos, ladrillos , piedra u hormigón. La cima y " fondos son hemisféricos y son unidos por lados rectos. La superficie interior es sellada por muchas capas delgadas de mortero para hacerlo firme. La tubería de la entrada es recta y extremos nivelados. Hay un tapón de la inspección a la cima del digestor que facilita el limpiado. Se guarda el gas producido durante la digestión bajo el domo y cambia de sitio algunos de los volúmenes del digestor en la cámara del efluente, con presiones en el domo entre 1 y 1.5 m de agua. Esto crea fuerzas estructurales bastante altas y es la razón para la cima hemisférica y el fondo. Se necesitan materiales de alta calidad y recursos humanos costosos para construir este tipo de biodigestor. Más de cinco millones de biodigestores se ha construido en China y ha estado funcionando correctamente (FAO, 1992) pero, desgraciadamente, la tecnología no ha sido tan popular fuera de China. Esta instalación tienen como ventaja su elevada vida útil (pueden llegar como promedio a 20 años), siempre que se realice un mantenimiento sistemático.
Biodigestor de estructura flexible La inversión alta que exigía construir el biodigestor de estructura fija resultaba una limitante para el bajo ingreso de los pequeños granjeros. Esto motivó a ingenieros en la Provincia de Taiwán en los años sesenta (FAO, 1992) a hacer biodigestores de materiales flexibles más
baratos. Inicialmente se usaron nylon y neopreno pero ellos demostraron ser relativamente costoso. Un desarrollo mayor en los años setenta era combinar PVC con el residuo de las refinerías de aluminio producto llamado "el barro rojo PVC." Esto fue reemplazado después por polietileno menos costoso que es ahora el material más comúnmente usado en América Latina, Asia y África. Desde 1986, el Centro para la Investigación en Sistemas Sustentables de Producción Agrícola (CIPAV), ha estado recomendando biodigestores de plástico económico como la tecnología apropiada por hacer mejor uso de excrementos del ganado, reduciendo la presión así en otros recursos naturales. En este digestor el gas se acumula en la parte superior de la bolsa, parcialmente llena con Biomasa en fermentación; la bolsa se va inflando lentamente con una presión de operación baja, pues no se puede exceder la presión de trabajo de la misma.
Biodigestor de polietileno
Digestor flotante Un rasgo innovador de usar polietileno tubular es que los biodigestores pueden localizarse para flotar en cualquier superficie de agua, con la mitad sumergida, su boca se localizada sobre el nivel de agua más alto, mientras la toma de corriente debe ajustarse a un objeto flotante, como un coco seco o un recipiente de plástico. En Viet Nam más de 5% de los biodigestores flotantes se ubican en estanques que facilitan su instalación, generalmente donde el espacio de las granjas es limitado.
Biodigestor flotante Funcionamiento de Digestor: Es posible usar cualquier tipo de excreta, pero la producción de gas es más alta con estiércol de cerdo y mezclas de excrementos de pollos y ganado. La cantidad requerida depende de la longitud del digestor, pero generalmente es aproximadamente 5 kg de estiércol fresco (1 kg la materia sólida) para cada 1 m. A esto deben agregarse 15 litros de agua para que el volumen de los sólidos represente 5 por ciento aproximadamente. No es aconsejable usar menos agua, esto puede llevar a la formación de escoria sólida en la superficie del material. Cuatro a cinco cerdos (peso vivo supuesto de 70 kg) proporcionará bastante estiércol para producir el gas requerido para una familia de cuatro a cinco personas. Se ha experimentado este biodigestor con excrementos humanos siendo una manera eficaz de reducir transmisión de enfermedades y dar otro uso a las letrinas. Mantenimiento:
Los digestores deben cercarse para evitar averías en el sistema. Debe proporcionarse un tejado para prevenir el daño al plástico por la radiación ultravioleta. Cualquier tipo de cobertura en material tradicionalmente usado en la granja es conveniente. Para aumentar la presión de gas al cocinar, se puede atar un objeto pesado (ladril lo o piedra) al fondo del depósito o apretar un cordón alrededor del medio.
La lluvia no debe entrar en el digestor, porque puede causar dilución excesiva. El nivel de agua en la válvula de seguridad debe verificarse semanalmente. Se debe cubrir el digestor diariamente y asegurarse que el tubo de la salida no este bloqueado.
Digestor con tanque de almacenamiento tradicional y cúpula de polietileno. Otro tipo de planta de producción de biogás que ha logrado disminuir los costos hasta 30 % con respecto a los prototipos tradicionales, es la que se caracteriza por tener una estructura semiesférica de polietileno de película delgada en sustitución de la campana móvil y la cúpula fija, y un tanque de almacenamiento de piedra y ladrillo como los empleados en los prototipos tradicionales. Este tipo de instalación posee a su favor que resulta más económica que los sistemas tradicionales; por ejemplo, una instalación de 4 m3 puede costar, aproximadamente, $550 USD, y la estructura de polietileno flexible puede llegar a alcanzar hasta diez años de vida útil.
Digestor con tanque de almacenamiento tradicional y cúpula de polietileno.
Digestores de alta velocidad o flujo inducido Estos son los utilizados comúnmente en instalaciones industriales o semiindustr semiindustriales. iales. Generalmente trabajan a presión constante, por lo que se podrían catalogar como Digestores Tipo Hindú Modificado. Se les conoce de ordinario como CSTD (Conventional Stirred Digestor). Se diferencian de los digestores convencionales en que se les ha agregado algún tipo de agitación mecánica, continua o intermitente, que permite al material aún no digerido, entrar en contacto con las
bacterias activas y así obtener buena digestión de la materia orgánica, con tiempos de retención hidráulica relativamente cortos, de hasta 15 días. Este es un concepto nuevo dentro de la tecnología de fermentación anaeróbica, combina las ventajas de varios tipos de digestores en una sola unidad, facilitando el manejo y procesamiento de material biodegradable de diverso origen y calidad.
Instalaciones Industriales Las instalaciones industriales de producción de biogás emplean tanques de metal que sirven para almacenar la materia orgánica y el biogás por separado. Este tipo de planta, debido al gran volumen de materia orgánica que necesita para garantizar la producción de biogás y la cantidad de biofertilizante que se obtiene, se diseña con grandes estanques de recolección y almacenamiento construidos de ladrillo u hormigón. Con el objetivo de lograr su mejor funcionamiento se usan sistemas de bombeo para mover el material orgánico de los estanques de recolección hacia los biodigestores, y el biofertilizante de los digestores hacia los tanques de almacenamiento. También se utilizan sistemas de compresión en los tanques de almacenamiento de biogás con vistas a lograr que éste llegue hasta el último consumidor. Para evitar los malos olores se usan filtros que separan el gas sulfhídrico del biogás, además de utilizarse válvulas de corte y seguridad y tuberías para unir todo el sistema y hacerlo funcionar según las normas para este tipo de instalación. La tendencia mundial en el desarrollo de los biodigestores es lograr disminuir los costos y aumentar la vida útil de estas instalaciones, con el objetivo de llegar a la mayor cantidad de usuarios de esta tecnología.
Biodigestores Biodigest ores industriales
DISEÑO DE UN BIODIGESTOR TUBULAR Para diseñar un biodigestor, primero se debe tener en cuenta que hay muchos criterios que se suelen utilizar, por ejemplo: -
Criteri os de necesidad de combustible Criterios Criterios Criteri os de necesidades medioambientales (cuando se desea tratar todos el estiércol generado) Criterios Criteri os de un fertilizante natural Criterios Criteri os de límite de estiércol disponible
Se sabe que el proceso que tiene lugar en este equipo produce biogás y también un fertilizante (el cual comúnmente se conoce como biol y biosol en sus fases líquida y sólida). El proceso interno es el siguiente:
Determinación del tiempo de retención Las bacterias reaccionan entre sí en función de la temperatura a la cual se encuentren. Hay tipos de bacterias cuyo rendimiento óptimo se da a 70°C y otros que tienen un rango de valores menores. A medida que se esté más o menos alejado de su temperatura adecuada, la generación de biogás será más rápida o lenta. Existe un límite; debajo de 5°C las bacterias ya no reaccionan y por ende no producen nada. De esta forma, se genera una relación inversa entre la temperatura de la región y el tiempo de retención.
Determinación de estiércol disponible Esto se obtiene de la siguiente tabla. Vale decir que para el caso de los animales, si son de pastoreo, el estiércol disponible será solo el 25% de lo que indica la tabla.
Determinación de la carga de mezcla diaria de entrada La carga de entrada al biodigestor es una combinación del estiércol disponible con agua. Esta relación por lo general es de 1:4, y para ganado vacuno o bobino es de 1:3. Estas proporciones generan una buena dilución asegurando un flujo continuo en el interior del biodigestor. Usualmente, se puede sustituir parte del agua por suero de leche de vaca, esto da mejores resultados en la generación de biogás.
Obtención de la producción de biogás Existe una proporción estimada de producción de biogás en función de los kg de estiércol cargado diariamente.
Optimización de producción de fertilizante El fertilizante que se obtiene de un biodigestor puede mejorar considerablemente su calidad si se aumenta el tiempo de retención en un 25%, pero en contraparte también aumenta el costo.
Dimensionamiento del polietileno tubular El polietileno tubular comercial varía su ancho de rollo, lo cual representa a la mitad de la circunferencia del plástico.
Los más comunes rollos, según su ancho, son los siguientes:
Con estos datos, se puede obtener también el área de la manga de polietileno, así como la longitud que tendrá el biodigestor, en función del volumen total (líquido y gaseoso):
Finalmente, se escoge la mejor posibilidad de longitud y sección. En estos casos, es conveniente que la relación entre la longitud del biodigestor y su diámetro se acerque lo más posible a 7, aunque también es aceptable que se encuentre en un rango de 510.
Dimensionamiento de la zanja del biodigestor Estas medidas también están en función del ancho de rollo del polietileno.
ESQUEMA GENERAL DE DISEÑO
INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO Antes de empezar empezar con la instalación, instalación, se debe replantear replantear el sistema (Biodigestor (Biodigestor y Cámaras Cámaras de infiltración). Para ubicar el sistema de tratamientos de efluentes cloacales, en el terreno es necesario seguir algunas pautas:
Escoger una zona alta, en la que no se formen charcos o se inunde cuando llueve, de no tener este espacio disponible se deberá rellenar luego de realizada la instalación. Mantener la mayor distancia posible desde el sistema de tratamiento de efluentes cloacales a cuerpos de agua superficiales (lagunas o arroyos), a perforaciones de extracción de agua, a los límites del terreno y edificaciones.
Distancias recomendadas:
Prever futuras construcciones o ampliaciones de la vivienda (como galpones, quinchos o garajes). Aunque el Biodigestor y las Cámaras de infiltración están ubicados bajo tierra, hay que tener en cuenta que no se pueden hacer construcciones ni transitar tr ansitar con vehículos sobre ellos. El espacio ocupado por el sistema de tratamientos podrá incorporarse al parque de la casa, ya que sobre ellos se puede caminar, circular en bicicleta, cultivar un jardín, etc. Una vez ubicado en el terreno el sistema se dará comienzo a la instalación:
Biodigestor y cámara de extracción de lodos. Cámaras de infiltración. infiltraci ón.
INSTALACIÓN DEL BIODIGESTOR 1. La profundidad de excavación será determinada por la altura del equipo y por la profundidad alcanzada por la tubería proveniente de la vivienda, esta tubería deberá estar sobre la tubería de entrada del equipo o a igual profundidad.
2. Excavar primero la parte cilíndrica, aumentada como mínimo 20 cm al diámetro del equipo, de esa forma tendremos una excavación con un mínimo de 10 cm alrededor del mismo. Ejemplo: para un equipo de 1300 lts, con 120 cm de diámetro, excave 140 cm de diámetro.
3. La base deberá ser excavada aproximadamente con el mismo formato cónico de equipo, estar compactada y libre de elementos rocosos (piedras, escombros, etc.) que pudiesen dañar las paredes del equipo. Deberá hacerse en el fondo una platea de 60 cm de diámetro de hormigón con un espesor de 5 cm, con una malla sima en su interior.
4. Al bajar el equipo dentro de la excavación, asegurar que la parte inferior cónica esté bien apoyada.
5. Llenar el equipo con agua antes de comenzar la compactación. Para ello, instale la válvula de extracción de lodos y manténgala cerrada, el agua debe permanecer en el equipo incluso después de realizar la instalación completamente.
6. Para entierre y compactación, primero llene con arena mezclado con cemento seco, la parte cónica del equipo para lograr logr ar que no queden huecos y el apoyo sea perfecto. Luego prepare suelo cemento en proporción 5 partes de tierra y 1 parte de cemento libre de elementos rocosos (piedras, escombros, etc.) que puedan dañar el equipo. Compactar de forma manual cada 20 cm hasta llegar a la superficie.
7. La posición de la cámara de extracción de lodos es determinada por la posición de la válvula de extracción de los mismos. Se deberá excavar el volumen requerido para la cámara dependiendo del tamaño del equipo. La cámara se puede realizar con mampostería tradicional, anillos premoldeados de cemento o plásticos disponibles en el mercado, la cámara no debe tener aislación en el fondo.
8. Los gases provenientes del proceso de digestión biológica serán eliminados por la tubería del sistema de ventilación ventilació n de la vivienda. Si la vivienda no posee ventilación, será necesario instalar un conducto de ventilación entre el equipo y la vivienda que debe ventilar a los 4 vientos. 9. No retire los aros de pet que están en el interior del tanque, éstos son el material filtrante filtr ante y soporte biológico fundamental para el buen funcionamiento del filtro anaeróbico.
10. Para iniciar su uso, instale el tubo sanitario de la vivienda a la entrada del Biodigestor, conecte la salida del agua a las cámaras de infiltración y mantenga la válvula de extracción de lodos cerrada.
INSTALACIÓN DE LAS CÁMARAS DE INFILTRACIÓN 1. Realizar el replanteo del campo de infiltración sobre el terreno. 2. Cavar las zanjas, quitar los restos de tierra suelta, nivelar, luego rastrillar el fondo y las paredes para que el suelo tenga una mayor absorción.
3. Con un destornillador rompa el sello en el diámetro apropiado para el tubo de entrada. entrada.
4. Instale la placa de salpicadura en las ranuras apropiadas debajo de la entrada, para prevenir la erosión del fondo de la zanja.
5. Inserte el tubo de entrada en el terminal al comienzo.
6. Coloque la parte final de la entrada en la primera cámara sobre la orilla trasera del terminal.
7. Levante y coloque la parte final de la próxima cámara en la cámara anterior, continúe conectando hasta que termine la zanja.
8. Para asegurar la estabilidad estructural, estru ctural, llene el área de la pared lateral con la tierra de los costados, comience en las uniones donde las cámaras se conectan.
9. Tapar el sistema con un mínimo de 30 cm de tapada dejando en la superficie una lomada para que al asentarse la tierra no quede bajo el nivel de suelo.
MANTENIMIENTO Antes de de dar dar mantenimiento, mantenimiento, se debe debe destapar destapar el tanque tanque y dejara que se ventile durante 10 minutos.
1. El período de extracción de lodos estabilizados, será realizado preferentemente en períodos estivales (12 a 24 meses). 2. La primera extracción de lodos estabilizados debe realizarse a los 12 meses de la fecha de inicio de utilización, de esa forma será posible estimar el intervalo necesario entre las operaciones, de acuerdo con el volumen de lodos acumulados en el biodigestor. Ejemplo: si el volumen del lodo extraído fue menor que la capacidad de la cámara de extracción de lodos (abajo de la válvula), aumentar el intervalo entre las extracciones; caso contrario, si es mayor o igual, disminuir el intervalo. 3. Abriendo la válvula (1) los lodos alojados en el fondo del tanque salen por gravedad. Primero salen de dos a tres litros de agua de color beige pestilente, luego serán eliminados los lodos estabilizados (oscuros inoloros, similar al color café). Cierre inmediatamente la válvula cuando vuelva a salir agua color beige pestilente. 4. Si observa dificultades en la salida de lodos, remueva el fondo utilizando un tubo o palo de escoba (teniendo cuidado de no dañar el tanque). 5. En la cámara de extracción de lodos, la parte líquida del lodo estabilizado será absorbida por el suelo, quedando retenida la materia orgánica que después de secar, se convierte en un polvo negro que puede ser utilizado como fertilizante. 6. Recomendamos limpiar el filtro anaeróbico echando agua con una manguera después de una obstrucción y cada tres o cuatro extracciones de lodos.
7. Las costras de material orgánico formadas a través de los aros del filtro se desprenden solas al quedar gruesas.
APLICACIONES EN EL PERÚ Importancia del acceso a energía limpia para el desarrollo rural: Necesidades fundamentales. fundamentales. Asociadas con la sobrevivencia humana, aquellas necesidades energéticas que no se pueden prescindir de ningún modo; por ejemplo, con el calor que necesita el cuerpo humano para mantener balanceada su temperatura; la energía para la cocción de alimentos y la iluminación. Necesidades básicas de energía. energía. Asociada a la necesidad de energía para alcanzar un estándar de vida aceptable, este nivel incluye el nivel previo (cocción de alimentos, calor e iluminación), pero añade las necesidades que permiten acceder a otros servicios básicos elementales como salud, educación, comunicaciones y trasporte. Energía para necesidades productivas. productivas. Comprende un rango amplio de necesidades energéticas, su uso principal es la transformación de productos, explotación de recursos naturales transporte, etc. No es posible promover competitividad del agro sin acceso a la energía. Energía para el confort. confort. En este nivel podemos considerar las necesidades de energía para el confort, que está asociada con el entretenimiento de los individuos, esto es sonido, recreo y otros.
ALGUNAS EXPERIENCIAS EXITOSAS DESARROLLADAS EN EL PAÍS BIOAGRICULTURA BIOAGRICULTURA CASA BLANCA Carmen Felipe-Morales es ingeniera agrónoma y doctora en ciencias del suelo. Con su esposo Ulises Moreno, también ingeniero agrónomo, conducen la finca Bioagricultura Casa Blanca, centro de producción, capacitación e investigación agroecológica y agroecoturismo, situado en el distrito de Pachacamac, provincia de Lima, Perú. Características de la tecnología: Biodigestor tecnología: Biodigestor modelo chino de 10 m3 de capacidad de carga semi‐continua. Materiales utilizados, procedencia: Las procedencia: Las paredes se han construido con ladrillo y cemento, el piso y la cúpula de concreto armado a fin de resistir la presión del biogás que allí se genera. Disponibilidad de recurso y alimentación del biodigestor: el biodigestor: el Biodigestor es alimentado cada año con una tonelada de un precompost (de 1 mes de tiempo y con una temperatura de 50 a 55 ºC), elaborado a base de guano de cuy y rastrojos de maíz. Se le agrega t ambién 400 litros de rumen fresco de ganado vacuno ya que allí están las bacterias anaeróbicas que van a producir el biogás metano. Posteriormente, se alimenta cada semana con una carga semanal de guano de cuy y agua en una proporción de 1:4. Uso y aprovechamiento del biogás y biol: biol: El biogás lo usamos principalmente en la cocina, pero también con un generador cuyo carburador ha sido modificado para que funcione con biogás, se puede transformar el biogás en electricidad.
Principales logros y aprendizajes que se han alcanzado: En alcanzado: En la finca usan el Biol como activador de la floración para los frutales por su contenido en fitohormonas y el biosol como abono enriquecido para cultivos diversos. Por otro lado, el Biogás ha significado un ahorro significativo en el consumo de energía, puesto que desde hace 17 años no compran gas, sino que lo producen con el guano de sus cuyes (“Gas (“ Gas de Cuyisea”). Con Co n u n sólo biodigestor se aprovecha la totalidad de los residuos orgánicos que la misma finca produce y los agricultores no dependen de los fertilizantes comerciales. Por otro lado, es una forma de contribuir al cuidado del ambiente, evitando la contaminación por la quema o inadecuada disposición de los residuos. CARE PERU. PROYECTO DESARROLLO INCLUSIVO. ANCASH El Proyecto Desarrollo Económico Inclusivo de CARE Perú cuenta con 15 biodigestores operando en la región Ancash distribuidos en las provincias de Huaraz, Carhuaz, Yungay, Recuay y Huari. Por cada biodigestor existen de 10 a 16 mujeres organizadas encargadas de su manejo, mantenimiento y operación. El Biogás se utiliza para cocción y el biol y bioabono como fertilizantes de cultivos. Características de la tecnología: Biodigestores tecnología: Biodigestores de 10 m3 de Geomembrana con tapas en ambos extremos donde se instalan tres mangas para la carga y la salida de efluentes y purga de biosol. Materiales utilizados, procedencia: procedencia: Geomembrana nacional. Se colocan tres tubos de PVC de 4” x 0.50m. Se utiliza un accesorio de PVC de 1” de diámetro para la salida de
biogás instalada a 1m de la tapa de entrada o salida. El Gasómetro de geomembrana de PVC tiene un volumen de 1.73m3 para almacenar Biogás, Biogás , y utilizarlas en las horas hor as de mayor frío y menor producción de biogás. En accesorios se tiene: Manómetro diferencial, filtro de ácido Sulfhídrico, trampa de agua en tubo de 1/2”, válvula de seguridad o de alivio de
presión. Cocinas de dos hornillas adaptadas para biogás con quemadores de bronce de tamaño grande para mesa. Disponibilidad de recurso y alimentación del biodigestor: El biodigestor se coloca en una zanja de forma trapezoidal de 8.40 mts de largo, 0.80 metro de profundidad y un ancho de base de 1 mts x 1.40mts. El recurso que utilizamos para preparar la mezcla es estiércol de cuy y agua en una proporción de 1:3 (35 Kg de estiércol y 105 litros de agua). La alimentación es diaria. Produce 80 litros de biol y cerca de 2m3 de biogás y 250 litros de biosol.
Uso y aprovechamiento del biogás y biol: El biol: El biogás lo utiliza la familia en la cocina para preparar sus alimentos: Desayuno, almuerzo y comida. El biol y biabono se utiliza para fertilizar las hortalizas, aguaymanto y palto. Principales logros y aprendizajes que se han alcanzado: alcanzado: Toda la producción de aguaymanto, hortalizas y paltos utiliza como base fertilizante al biol, como consecuencia los productores han reducido los costos de producción y han incrementado sus ingresos hasta en 50%. Entre las principales lecciones aprendidas se destaca que la instalación y el manejo del biodigestor debe ser en forma grupal. Entre las consideraciones técnicas se recomienda realizar reali zar una calicata de por lo menos un metro de profundidad en el lugar donde se va instalar el biodigestor y que se incorporen mecanismos de agitación de la mezcla y realizar cada 6 meses la limpieza del reactor.
FUNDO AMERICA Fundo privado ubicado en el distrito de Santa Rita de Siguas en la provincia de Arequipa. El Fundo América está dedicado a la producción de leche y cultivo de hortalizas, contando con 700 cabezas de ganado. Están desarrollando dos proyectos financiados por INNOVATE PERÚ relacionados a la generación de energía eléctrica a partir de biogas. Características de la tecnología: Biodigestor tecnología: Biodigestor de dos cúpulas de 350 m3 cada una y una laguna de recepción de biol de 350m3 instalados el 2008. Produce diariamente 350m3 de gas metano y 14 m3 de Biol. Materiales utilizados, procedencia: Ambas procedencia: Ambas cúpulas y la laguna secundaria del sistema de recuperación de residuos sólidos y generación de energía limpia son productos de últim a
tecnología existentes en el mercado peruano. La geomembrana superior es un laminado de PVC obtenido por proceso de calandraje, VINIMANTA® tipo VMP55ML de 1,00 mm de espesor, color blanco al exterior y negro al lado interno para instalación en la parte superior (cúpula) del biodigestor. Ambas cúpulas han sido recubiertas con trenzados de mangueras de riego usadas, para asegurar una mayor duración. Disponibilidad de recurso y alimentación del biodigestor: Los líquidos de la sala de ordeño son recolectados y pasan a la caja de separación de sólidos para luego ser almacenados en el tanque de recepción. Luego son distribuidos a ambos biodigestores y se apoya el proceso usando una bomba de recirculación de la masa interna. El tiempo de retención en los biodigestores es de 50 días y en la laguna de biol de 25 días. Uso y aprovechamiento del biogás y biol: biol: El Fundo América en convenio con la Universidad de San Pablo de Arequipa ganaron el 2010, a través de INNOVATE PERU del Ministerio de la Producción, el financiamiento de dos proyectos "Desarrollo de tecnología para el aprovechamiento industrial del biogás por trigeneración y por celdas de combustible en la región Arequipa" y "Desarrollo de tecnología para el procesamiento eficiente del biogás en la región Arequipa”.
Principales logros y aprendizajes que se han alcanzado: El alcanzado: El primer proyecto busca lograr el ahorro del 70% en el consumo de energía del fundo, bajando sus costos en el pago de este servicio, con lo que se da un uso económico al biogás. El segundo proyecto se deriva de la creación del biodigestor ya en marcha para dar paso a la purificación del gas obtenido y obtener electricidad aplicando el proceso de Trigeneración (25 kw) que es la obtención de electricidad para procesos de calefacción y/o enfriamiento y de celdas de combustible (1Kw). Las celdas de combustible son una tecnología limpia, que permite utilizar el biogás para generar electricidad obteniendo como residuo agua. A nivel internacional es más difundida la cogeneración (generación de electricidad y calor), con este proyecto se incluye un componente más para generar frío, que pueda ser utilizado por la empresa para la producción de quesos.
LA CALERA Granja La Calera, ubicada en la provincia de Chincha. Región Ica. Su actividad principal es la producción de huevos con aproximadamente 4 millones de gallinas, así como la producción de frutas. Es la primera granja de pollos en el Perú en introducir el manejo mejorado de excremento a través de biodigestores.
Características de la tecnología: tecnología: La Calera cuenta con cuatro biodigestores. Dos de 750m3 y 1500m3, operativos desde hace 10 años, y dos construidos en el 2010 de 3000m3 de capacidad cada uno, como parte del Proyecto Biodigestores La Calera, que implicó mejoras considerables en la gestión del guano y la mejora y modernización de todo el sistema de biogás con la introducción de sistemas de monitoreo, seguridad y control de última tecnología. Materiales utilizados, procedencia: 3 procedencia: 3 biodigestores de concreto y uno de acero. Disponibilidad de recurso y alimentación del biodigestor: La producción diaria de excremento es aproximadamente de 155 toneladas (gallinaza). Alrededor de 100 toneladas se destinan a los biodigestores. Aproximadamente 27 toneladas diarias de guano se mezclan con agua y se almacenan en lagunas abiertas para producir biol para plantaciones de árboles de frutas. Bajo el sistema de biodigestores continuo de La Calera, los tanques digestores se mantienen permanentemente llenos y se renueva la mezcla en una proporción de un treintavo por día, con un tiempo de permanencia promedio de 30 días. De los biodigestores se obtiene una mezcla de materia orgánica descompuesta, la cual es dispuesta en dos lagunas recubiertas de 5000 m3 y 8000 m3 de capacidad de las que también se recupera biogás.
Uso y aprovechamiento del biogás y biol: biol: En La Calera se producen diariamente aproximadamente 6600m3 de biogás por día, equivalentes energéticamente a 1320 galones comerciales de Gas Licuado de Petróleo (GLP). El biogás se utiliza principalmente para proporcionar calor cal or a las gallinas bebés que se crían en forma form a permanente en la granja. El biogás también es empleado en el funcionamiento de los hornos de secado de la Fábrica de Reciclaje de Papel de la Hacienda y en el sistema de calefacción del sistema de biodigestores, en ambos casos en sustitución de carbón mineral (antracita). El biosol es empleado como abono para suelos agrícolas y/o como fuente de calcio y fósforo en las raciones de alimentación de las gallinas de la granja. El biol sirve también como fertilizante orgánico por lo que es inyectado al sistema de riego presurizado de los campos agrícolas. Principales logros y aprendizajes que se han alcanzado: El “Proyecto Biodigestores La Calera” involucra la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (CH4 y N2O)
por lo que constituye un Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) y como tal, emite Certificados Certifica dos de Reducción de Emisiones (o Bonos de Carbono) debido a su impacto positivo en el medio ambiente.
FUNDO LAS TAYAS El fundo cuenta con 70 vacunos, 80 hectáreas de Taya y 10 hectáreas de alfalfa que son abonadas con biol desde el 2005. Está ubicado en el distrito Pueblo Nuevo, provincia de Chepén en la Libertad. Características de la tecnología: Cuatro tecnología: Cuatro biodigestores biodigestore s de 14 metros de largo por 2 metros de diámetro que generan biol para la irrigación de los cultivos del fundo. Materiales utilizados, procedencia: Geomembrana procedencia: Geomembrana de PVC, tuberías de 8 y de 1 pulgada, silicona, abrazaderas. Disponibilidad de recurso y alimentación del biodigestor: La biodigestor: La carga de alimentación de cada biodigestor es estiércol vacuno (25 Kg), roca fosfórica (5 Kg), alfalfa picada (5 Kg), ceniza (2 kg), Yeso agrícola (5 Kg), melasa (5 Kg) y microelementos. Cada dos días se carga el biodigestor sólo con estiércol (25 kg cada biodigestor). Cada 15 días se carga con todos los componentes. Uso y aprovechamiento del biogás y biol: El biol: El interés del fundo es la obtención del biol, obteniendo 800 litros diarios. El biol es aplicado de manera directa a las plantas de Taya en la raíz y en el tallo. También es aplicada a través del riego. Principales logros y aprendizajes que se han alcanzado: alcanzado: El fundo está situado en terrenos con bajo contenido en materia orgánica por lo que los costos en fertilizantes eran un importante porcentaje de los costos de producción, además de tener agua de riego de calidad deficiente por ser salina. En el 2005 se iniciaron ensayos para determinar mejora de rendimiento en las plantas de taya con el uso de biol. Se iniciaron pruebas con 2 litros diarios y actualmente se irriga cada planta con 80 litros diarios, esperando aumentar la cantidad en la medida que se pueda ampliar el tamaño de los biodigestores. Con otro experimento se demostró que el biol aumentaba el rendimie nto de la taya en 200% frente a las plantas abonadas con químicos, dado que el rendimiento con químicos era de 3 kg por planta y con biol de 8 kg.
PROYECTO ESPECIAL ALTO MAYO (PEAM). SAN MARTÍN El PEAM a través de su Dirección de D esarrollo Agropecuario ejecuta el “Proyecto Ganadero Regional” que brinda asesoramiento en la instalación y funcionamiento de
biodigestores en la Región San Martín, Han instalado 12 biodigestores de diversa escala hasta la fecha. Ubicación: El Ubicación: El primer biodigestor se instaló, en febrero del 2009, en el Centro Pecuario de La Granja Ganadera de Calzada, provincia de Moyobamba, región de San Martín. Biodigestor tubular de 10 m3 para el aprovechamiento del estiércol del ganado bovino en la producción de biogás y biofertilizantes. Características de la tecnología: tecnología: Mediante la fermentación anaeróbica de la materia orgánica se obtiene el biogás que es utilizado como combustible. El biol y biosol son biofertilizantes de comprobada eficacia. Materiales utilizados, procedencia: procedencia: Se utilizó geomembrana de PVC tanto para el biodigestor y el gasómetro, así como tuberías de PVC usadas para instalaciones de agua potable. Disponibilidad de recurso y alimentación del biodigestor: biodigestor: El funcionamiento del biodigestor es con excremento fresco de bovino, que es proveniente de vacas en producción donde sus heces son colectadas en la sala de ordeño (60 Kg. X día). Uso y aprovechamiento del biogás y biol: El biogás es aprovechado en el procesamiento de derivados lácteos que el centro pecuario elabora diariamente, siendo complementado con el uso de la leña. Se requiere ampliar la capacidad del biodigestor a 45 m3 para utilización exclusiva de biogás. El biol es usado como fertilizante de los bancos de energía y proteína que posee el centro pecuario.
Principales logros y aprendizajes que se han alcanzado: El alcanzado: El biodigestor descrito sirve de modelo y verificación del éxito de ésta tecnología de fácil aplicación en los medianos y pequeños ganaderos de la región San Martín. A través de alianzas estratégicas se vienen impulsando nuevos pilotos. Con la Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza se han instalado 12 biodigestores de diversos tamaños, donde los ganaderos realizan toda la inversión económica y el Proyecto Ganadero Regional brinda el asesoramiento en la instalación, funcionamiento y mantenimiento. El biogás es usado para cocción y los biofertilizantes (biol y biosol) en sus cultivos (café, cacao) y sus bancos forrajeros. Considerando los beneficios de ésta tecnología, así como su baja inversión, fácil instalación y mantenimiento, se recomienda intensificar su uso en los pobladores rurales que en su mayoría poseen animales de abastecimiento. Para ello, se recomienda instalar centros pilotos ubicados estratégicamente en cada distrito y/o provincia con la finalidad de que el ganadero o beneficiario obtenga la mejor opción según su interés.
DESVENTAJAS
El digestor debe encontrarse cercano a la zona donde se recoge el sustrato de partida y a la zona de consumo. Debe mantenerse una temperatura constante y cercana a los 35ºC. 35ºC. Esto puede encarecer el proceso de obtención en climas fríos. Es posible que, como subproducto, se obtenga SH2, el cual es tóxico y corrosivo, dependiendo del sustrato de partida y de la presencia o no de bacterias sulfato reductoras. La presencia de SH2 hace que se genere menos CH4, disminuyendo la capacidad calorífica del biogás y encarece el proceso por la necesidad de depurarlo. Riesgo de explosión, en caso de no cumplirse las normas de seguridad para gases combustibles. Requiere de un trabajo diario y constante, sobre todo para la carga de la materia orgánica. Dependiendo del modelo, requieren de mucho cuidado sobre todo cuando son construidos con plásticos, ya que éstos pueden ser fácilmente cortados y quedar inutilizados. Otros modelos pueden ser también de costos elevados aunque de mayor duración. Los beneficios de los biodigestores no han sido lo suficientemente suficientement e difundidos. Puesta en Marcha, debido a la baja velocidad de crecimiento crecimie nto de los microrganismos, en el proceso anaeróbico la puesta en marcha de este tratamiento es lenta. Los costos asociados a la construcción construcció n de los digestores anaerobios son altos, comparado con sistemas no convencionales de tratamiento, principalmente porque necesita de un sistema integrado, para proporcionar un tratamiento completo y adecuado a los purines. Además necesita la instalación de dispositivos que permitan, calentar los purines hasta unat emperatura adecuada y la instalación de un sistema de recolección y acumulación del gas, para su posterior uso o quema. Los costos de operación y mantención no son altos, solo requiere personal capacitado, para que realicen las labores de mantención, que por lo general no son muy frecuentes. Los biofertilizantes es la no eliminación de la acidez del suelo causada por el uso excesivo de fertilizantes inorgánicos dificultando, a menudo la absorción por la raíz de agua y nutrientes del suelo, tales como el potasio y el nitrógeno que influyen en la germinación y crecimiento de las plantas.
VENTAJAS
Permite disminuir disminuir la tala de los bosques al no ser necesario el uso de la leña para cocinar. Humaniza el trabajo de los campesinos, campesinos, que antes debían debían buscar la leña leña en lugares cada vez más lejanos.
Diversidad de usos (alumbrado, cocción de alimentos, producción de energía eléctrica, transporte automotor y otros). Produce biofertilizante biofertilizante rico en nitrógeno, fósforo y potasio, capaz de competir con los fertilizantes químicos, que son más caros y dañan el medio ambiente.
Elimina los desechos orgánicos, por ejemplo, la excreta animal, contaminante del medio ambiente y fuente de enfe rmedades para el hombre y los animales.
La utilización de los biodigestores además de permitir la producción de biogas ofrece enormes ventajas para la transformación de desechos Mejora la capacidad fertilizante del estiércol. Todos los nutrientes tales como nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio así como los elementos menores son conservados en el efluente. En el caso del nitrógeno, buena parte del mismo, presente en el estiércol en forma de macromoléculas es convertido a formas más simples como amonio (NH4+), las cuales pueden ser aprovechadas directamente por la planta. Debe notarse que q ue en los casos en que el estiércol es secado al medio ambiente, se pierde alrededor de un 50% del nitrógeno. El efluente es mucho menos oloroso que el afluente. Control de patógenos. Aunque el nivel de destrucción destrucci ón de patógenos variará de acuerdo a factores como temperatura y tiempo de retención, se ha demostrado experimentalmente que alrededor del 85% de los patógenos no sobreviven el proceso de biodigestión. En condiciones de laboratorio, con temperaturas de 35 oC los coliformes fecales fueron reducidos en 50 – 70% y los hongos en 95% en 24 horas.
Conclusiones
La utilización de biodigestores ofrece ofrece grandes ventajas para el tratamiento de los desechos orgánicos de las explotaciones agropecuarias, además de disminuir la carga contaminante de los mismos, extrae gran parte de la energía contenida en el material mejorando me jorando su valor fertilizante y controlando, de manera considerable, los malos olores. El uso del biogas para la generación de electricidad y de energía térmica da un valor adicional al empleo de biodigestores en las empresas agropecuarias. Los resultados económicos no se pueden generalizar pues cambiarán de acuerdo a las circunstancias de cada lugar.
Países como China e India, emplean de manera tradicional el biogas como como combustible para calefacción, cocina e iluminación. A la vez van reparando los suelos degradados a través de siglos de cultivo. Europa, EEUU y Argentina están desarrollando la investigación sobre las aplicaciones del biogas con vistas a una mejor utilización futura. Los biodigestores puede jugar un papel importante en sistemas de cultivo integrados contribuyendo a la reducción de polución y agregando valor a los excrementos del ganado. El uso de biodigestores en el Perú aumenta aumenta la calidad calidad de vida vida de los pobladores ya que pueden obtener energía mediante estos biodigestores. Además de obtener energía también podemos obtener abonos para poderlos usar en la agricultura para poder obtener buenos cosechas.
BIBLIOGRAFIA Guia de diseño y manual de instalación de biodigestores familiares-Jaime familiares- Jaime Marti Herrero. ANUAL BIODIGESTORES Sistema de tratamientode aguas residuales https://www.youtube.com/watch?v=EqXkoNLMcs&t=62s&fbclid=IwAR1wOJ4MTXShx62mreh9SetTazy5OKTsuMIK9xbVup6PLNW8VZ_c4525UM Ministerio Ministeri o de Agricultura, noviembre 2011.
