7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
1/86
INSTALACION DE BIODIGESTORES DE FLUJO CONTINUO PARA LAPRODUCCIONDEBIOGASCOMOFUENTEENERGETICAALTERNATIVA EN LA VEREDA FORANTIV EN EL MUNICIPIO DE OICAT.
DEPARTAMENTO DE BOYACA
EDNA PEREZ FLOREZOSCAR PIRACON CANO
UNIVERSIDAD AGRARIA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
FUENTES ENERGETICASBOGOTA, DICIEMBRE DEL 2012
INSTALACION DE BIODIGESTORES DE FLUJO CONTINUO PARA LAPRODUCCION DEBIOGASCOMOFUENTEENERGETICAALTERNATIVA EN LA VEREDA FORANTIV EN EL MUNICIPIO DE OICAT.
DEPARTAMENTO DE BOYACA
EDNA PEREZ FLOREZOSCAR PIRACON CANO
Trabajo final para la materia de fuentes energticas
PROFESORJAVIER GUERRERO
Ingeniero Electromecnico
UNIVERSIDAD AGRARIA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
FUENTES ENERGETICASBOGOTA, DICIEMBRE DEL 2012
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
2/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
3/86
CONTENIDO
Pg.
RESUMEN
INTRODUCCION
1. MARCO REFERENCIAL
1.1 ANTECEDENTES
1.2 DESARROLLO DE LOS BIODIGESTORES EN OTROS PAISES
2. MARCO TEORICO
2.1 BIODIGESTORES
2.1.1 Aprovechamiento del estircol para la produccin de Biogs
2.1.2 Ventajas
2.1.3 Desventajas
2.1.4 Caractersticas del Biogs
2.1.5 Tipos de biodigestores
3. ASPECTOS METODOLOGICOS
3.1 IDENTIFICACIN DEL PROBLEMA
3.2 JUSTIFICACIN
3.3 OBJETIVOS
3.3.1 Objetivo General
3.3.2 Objetivo Especfico
10
12
14
14
18
21
21
22
23
25
26
27
28
28
29
30
30
30
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
4/86
3.4 METODOLOGIA
3.5 ASPECTOS TECNICOS
3.5.1 Biodigestor de Campana o Cpula Fija
3.5.2 Materiales utilizado en las construcciones
3.5.3 Ejecucin de obras
3.6 FINANCIACION
3.7 PRESUPUESTO
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
GLOSARIO
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
31
34
34
36
37
43
43
45
47
48
51
53
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
5/86
LISTA DE TABLAS
Pg.
TABLA 1. Produccin y composicin terica del biogs
TABLA 2. Produccin de biogs vs energa elctrica
26
27
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
6/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
7/86
LISTA DE ANEXOS
Pg.
Anexo A. BIODIGESTORES: Desarrollo histrico internacional
Anexo B. Reacciones bioqumicas en la formacin del BIOGAS
Anexo C. Factores Determinantes
Anexo D. Relacin carbono nitrgeno (c/n) de diversos sustratos
Anexo E. valores de generacin de biogs segn diferentes sustratos
Anexo F. Rangos de Temperatura y Tiempo de fermentacin
Anaerbica
Anexo G. Rango de valores de pH en la generacin de BIOGAS
Anexo H. Energa equivalente (valor energtico) biogs vs otras
Fuentes
Anexo I. Plano Diseo Biodigestor, Planta de distribucin y porqueriza
60
61
58
59
53
54
55
56
57
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
8/86
RESUMEN
En el trabajo instalacin de biodigestores de flujo
continuo para la produccin de biogs como fuente energtica alternativa en
la vereda Punta Larga corregimiento la Rejoya municipio de Popayn
departamento del Cauca; se busca Desarrollar una alternativa tecnolgica
que conduzca a mejorar el impacto ambiental, econmico y social de la
comunidad residente en dicha vereda.
Conociendo un alto porcentaje de necesidades bsicas insatisfechas de las
44 familias residentes en la vereda Punta Larga, algunas generadas por laescases de recursos econmicos y la falta de empleo; el 45% de estas
familias causan el deterioro y deforestacin de sus bosques utilizando la tala
de rboles para lea como fuente de combustible para la coccin de los
alimentos; as mismo las aguas servidas y en gran mayora de las
porquerizas son arrojadas a las quebradas sin ningn control, generando
contaminacin. Como una respuesta a evitar lo anterior se presenta una
propuesta econmica para 20 familias a la Empresa Interconexin Elctrica
para el Sur Occidente Andino - I.S.A. ; quien aprob y apoyo
financieramente para 10 familias e impulsar la actividad de explotacin
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
9/86
porccola y la instalacin de biodigestores de campana de flujo continuo para
la produccin de biogs como fuente energtica alternativa al uso de la lea,
produccin de bioabono para la recuperacin de suelos, proteger el medio
ambiente, mejorar las condiciones y calidad de vida de la comunidad.
En la actualidad se han construido cinco (5) biodigestores y cinco (5)
porquerizas con las respectivas instalaciones para su funcionamiento; se
contina apoyando este proceso que al trmino de su construccin se
mitigar en un 50% la contaminacin y la tala de bosque.
PALABRAS CLAVES: Biodigestores, Biogs, combustible, tala,
deforestacin, contaminacin, bioabono
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
10/86
INTRODUCCION
Este proyecto es el producto de la proyeccin social de la Universidad
Nacional Abierta y a Distancia UNAD , y particularmente del rea de
Comunicacin Social, que conoci la situacin que en la actualidad viven las
familias asentadas en la vereda Punta Larga, corregimiento La Rejoya en el
municipio de Popayn, departamento del Cauca.
En este lugar la poblacin est preocupada por la creciente tala de rboles
nativos para usar la madera como combustin, lo cual afecta negativamente
los nacimientos de agua, especialmente ojos naturales de agua limpia.
La propuesta que se plantea como alternativa a esta accin antropica contra
el medio ambiente y en aras de propiciar el bienestar de la comunidad, es la
instalacin de biodigestores de flujo continuo para la produccin de biogs
como fuente energtica alternativa para desarrollar la biotecnologa aplicada.
Metodolgicamente se desarrollaron reuniones con la Junta de Accin
Comunal y la comunidad para definir las familias beneficiadas, quienes
participaron en la formulacin del proyecto y gestin para obtener el apoyo
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
11/86
financiero por la Empresa Interconexin Elctrica para el Sur Occidente
Andino - I.S.A. .
Se espera que el presente proyecto aplicado sea un aporte significativo para
la comunidad y cumpla con los requisitos propuestos por la UNAD, para optar
el titulo de Profesionales en Manejo Agroforestal; adems pueda ser tomado
como referencia para otras investigaciones que se pretendan hacer sobre el
mismo.
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
12/86
1. MARCO REFERENCIAL
1.1 ANTECEDENTES
La vereda Punta Larga zona rural se encuentra ubicada al nororiente de la
ciudad de Popayn, limita al norte con la vereda La Rejoya, al sur con la
vereda San Bernardino, al oriente con la Variante que la separa de los
Barrios El Uvo y La Esperanza. Est ubicada en el corazn del Valle de
Pubenza, rodeada por la quebrada del mismo nombre al sur y con la
quebrada El Chamizal al norte, las cuales se unen en el occidente con el
Charco del Burro. La superficie es de aproximadamente 70.000 m2, con una
altitud de 1.742 msnm, con una poblacin aproximada de 226 habitantes y 44
familias.
En un comienzo fue un valle sembrado de robles por lo que en ese entonces
la llamaron Los Robles. Quien la llam Punta Larga fue el doctor lvaro Po
Valencia debido a que los primeros habitantes abrieron una trocha a lo largo
del valle; quedando una calle angosta y larga. A lado y lado de sta se
construyeron las casas y se distribuyeron las fincas. Segn relatos de
algunos habitantes, hace ms o menos 30 aos, en 1973 este territorio era
una finca ganadera de propiedad de la seora Josefina Valencia, quien le
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
13/86
entreg la propiedad de las tierras a su hermano lvaro Pio Valencia y l,
con el fin de ayudar a los moradores del sector les vendi el m 2 a CIEN
PESOS M/L ($100.oo) y con facilidades de pago. En ese tiempo solo haba
una casa finca de propiedad del seor Juan Cristbal Valencia quien la
conserva an y la tiene en arrendamiento. Sus primeros habitantes fueron: el
seor Luis Rosero, Jos Elas Chapuel, Carlos Meja, Juan Quilindo, entre
otros. Cada uno de ellos con sus respectivas familias quienes en la
actualidad continan viviendo en la vereda.
La vereda se conform como tal, cuando sus habitantes organizaron la Junta
de Accin Comunal de la zona rural y fue aprobada mediante Resolucin No.
331 de 2001 y se le reconoci Personera Jurdica el 28 de marzo del 2001,
en este momento se le denomina vereda Punta Larga, perteneciente al
corregimiento de San Bernardino.
La mayor fuente de empleo es el cultivo y venta de caf, ste es ofrecido en
su mayora por el seor Olid Larrarte, quien es propietario las fincas ms
grandes de la vereda. Sus actividades sociales son la celebracin de la
Navidad, realizan encuentros deportivos, la religin predominante es la
catlica; aunque existen otras como la alianza cristiana evanglica y los
franciscanos, quienes habitan y cultivan un lote de terreno que sirve de
fuente de empleo para algunas personas de la comunidad.
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
14/86
Conociendo un alto porcentaje de necesidades bsicas insatisfechas de la
comunidad de la vereda Punta Larga, algunas generadas por la escases de
recursos econmicos y la falta de empleo; otras causadas por el deterioro y
deforestacin de sus bosques utilizando la tala de rboles para lea como
fuente de combustible para la coccin de los alimentos; as mismo las aguas
servidas y en gran mayora de las porquerizas son arrojadas a las quebradas
sin ningn control, generando contaminacin. Como una respuesta a evitar lo
anterior se impulsa la actividad de explotacin porccola y la instalacin de
biodigestores de campana de flujo continuo para la produccin de biogs
como fuente energtica alternativa al uso de la lea, para mejorar las
condiciones y calidad de vida, proteger el medio ambiente y permitir generar
recursos econmicos a las familias, evitando la migracin de la poblacin
econmicamente activa a engrosar los cinturones de miseria en las ciudades.
Con la iniciativa de la construccin de los biodigestores que son una fuente
alternativa de energa, donde se aprovecha la materia orgnica en
descomposicin en forma anaerbica para la produccin de gas metano; se
promueve la capacitacin a las familias beneficiadas quienes sern las
encargadas de replicar en las comunidades la importancia de aprovechar la
materia orgnica y los diferentes materiales que tenemos en el campo para la
produccin de biogs, ya que es un mtodo muy prctico, sencillo y
econmico, no genera contaminacin ambiental y contribuye a que no
utilicemos la lea, evitando la deforestacin. Adems con la produccin de
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
15/86
bioabono se mejoran y se impulsan las huertas caceras subsanando un
problema de seguridad alimentaria.
Desde 1.986, CIPAV (Centro para la Investigacin en Sistemas Sostenibles
de Produccin Agropecuaria), organizacin Colombiana no gubernamental,
ha promovido la construccin de biodigestores en polietileno tubular; como
alternativa tecnolgica para la descontaminacin de aguas servidas (de la
produccin pecuaria), al tiempo que se busca la generacin de biogs que
permita disminuir el uso de combustibles fsiles y la presin sobre otros
recursos naturales (madera, carbn, lea), utilizados como combustibles.
Con este propsito la Institucin ha trabajado en el desarrollo de
biodigestores de 93 m (volumen lquido) para fincas medianas, hasta
modelos de 9 y 3 m como alternativa para los productores con escasos
recursos econmicos.
En trminos generales, la estructura de la cmara de digestin consiste en
un cilindro hecho con alguna membrana impermeable a los gases y lquidos
(nylon, caucho, PVC, polietileno), que es depositado en forma horizontal en
una fosa excavada en el suelo, como tambin puede ser con el cilindro
enterrado en el suelo, el cual se cubre con ladrillo para biodigestores de
campana o cpula fija. Por ejemplo, para una familia de 5 personas un
biodigestor de 6 m permite satisfacer la necesidad diaria de combustible
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
16/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
17/86
para una familia de 5 o 6 personas. Para un biodigestor de 12 m, se requiere
6 metros de plstico calibre 8 con dimetro de 1.60 metros. Adicionalmente
se necesita en cada uno de los extremos 1.3 metros de plstico. Las
acometidas deben ser tubera de 1.25 cm de dimetro. Como vlvula de
seguridad se puede utilizar una botella plstica de capacidad de un litro con
agujeros a 14 cm del fondo.
1.2 DESARROLLO DE LOS BIODIGESTORES EN OTROS PAISES
China es el primer pas productor de biogs a partir de biodigestores. Se
calcula que hay ms de siete millones de digestores rurales, los cuales
proporcionan gas para cubrir necesidades de coccin e iluminacin, a la vez
que recuperan suelos degradados a travs de siglos de cultivos. La India es
otro de los principales impulsores de estos sistemas: Desde 1939 vienen
experimentando con diversos modelos para aplicar en climas fros o clidos.
Por su parte, en Europa y Estados Unidos se investigan los complejos
fenmenos qumicos que ocurren durante el proceso de digestin, con vistas
a una mejor utilizacin futura1.
En medio de la revolucin de las energas alternativas como solucin a los
problemas relacionados con el petrleo, los biodigestores estn entre las
formas de producir energa barata ms importante.
1Diario El Litoral, Santa Fe, 28 febrero 2007
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
18/86
La descomposicin de materia orgnica en ausencia de oxgeno
(Fermentacin anaerbica) genera una mezcla de gases, entre ellos, una
cantidad importante de gas metano. Este gas es altamente combustible y se
utiliza en muchos pases, (mayoritariamente China, Brasil, India y
actualmente en muchos pases desarrollados) para obtener energa calrica
en forma alternativa y econmica.
Esta mezcla de gases, obtenidos por medio del proceso antes descripto se
llama Biogs y el sistema en el que se produce la fermentacin controlada se
denomina biodigestor.
Aunque los nombres hagan parecer que se trata de algo complicado, no lo
es. Existen biodigestores muy avanzados y de gran tamao y otros muy
pequeos y simples del tamao de un tanque de 200 litros o menos, todo
depende de la cantidad de gas que se quiera obtener y el destino que se le
dar.
Por ejemplo un biodigestor de 2 metros cbicos puede abastecer de gas a
una vivienda, y satisfacer sus necesidades de cocina y calefaccin,
permitindole ahorrar una gran cantidad de dinero en concepto de energa.
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
19/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
20/86
Un biodigestor de aproximadamente 70 m3 o 100 m3 podra generar gas
suficiente para hacer funcionar un grupo electrgeno y generar energa
elctrica barata para una fbrica pequea.
Cualquier persona con estudios secundarios tcnicos (electricidad, mecnica,
qumica) o ingenieros de estas reas puede adquirir fcilmente los
conocimientos necesarios para fabricar biodigestores de distintos tamaos y
comercializarlos.
Los biodigestores ms pequeos pueden fabricarse a partir de tanques
plsticos, fibra de vidrio o cualquier material resistente a la corrosin. Los de
mayor tamao se construyen generalmente de concreto en el mismo lugar
donde funcionarn, aunque en la actualidad se los fabrica tambin porttiles.
En Argentina, se utiliza una Tecnologa renovable y limpia; biodigestores,
otra solucin para la basura, donde Reciclan basura y la transforman en
energa. En localidades vecinas a Santa Fe funcionan desde hace aos.
Especialistas de la UNL creen que con este sistema la ciudad de Santa Fe
podra tratar los residuos orgnicos que genera y a la vez producir hasta
12.500 metros cbicos de biogs por da2.
2 Fuente: Universia. Prensa Institucional UNL
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
21/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
22/86
2. MARCO TEORICO
2.1 BIODIGESTORES
Los Biodigestores son fosas especiales en las cuales se produce gas
metano, a travs de la fermentacin anaerbica (sin oxgeno) de desechos
orgnicos, con estircol de animales desperdicio de comidas y rastrojos de
siembra. El gas metano que se produce en los biodigestores se puede
utilizar para cocinar o para el alumbrado domiciliar, Se pueden construir
biodigestores Multifamiliares3.
Los biodigestores se pueden construir con plstico especial que cubre la fosa
y las tuberas PVC que se utilizan para transportar el gas metano.
Es muy conocido el efecto por el cual, una gran variedad de desechos
orgnicos se degradan produciendo un gas combustible, rico en metano. El
proceso se produce siempre y cuando el material se encuentre en un
ambiente cerrado libre de oxigeno (fermentacin anaerbica). El gas as
producido se denomina BIOGAS y los residuos slidos producidos se
denominan BIOABONO.
3kookay.org/temas/_Biogs/BIODIGESTORES.doc
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
23/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
24/86
Tanto el biogs como el bioabono son de gran utilidad. El biogs puede ser
empleado de igual modo que el gas propano convencional, incluso con los
mismos artefactos (cocinas, lmparas, calefaccin, motores a gas, etc.). El
bioabono es uno de los mejores abonos naturales, pues concentra muchos
elementos residuales que ordinariamente, en la descomposicin aerbica, se
pierden por su carcter voltil4.
2.1.1 Aprovechamiento del estircol para la produccin de biogs: Un
sistema ecolgico, econmico que recicla residuos orgnicos produciendo
energa y abono natural; Un biodigestor es un contenedor que produce
biogs y abono natural a partir de material orgnico, principalmente
excrementos (animales y humanos) y desechos vegetales. Se trata de un
sistema sencillo y econmico que recicla los residuos orgnicos
convirtindolos en energa y fertilizantes para usos agrcolas, ideal para
comunidades rurales.
Los biodigestores son utilizados generalmente para tratar el estircol de
bovinos y porcinos, que generan una mayor cantidad de biogs. En el caso
de usar este gas para generar energa elctrica, el sistema alimenta a un
motor diesel o de tipo rotativo conectado a un generador, mientras que para
las aplicaciones trmicas, el gas es inyectado a un quemador que puede ser
incorporado a calderas, hornos y secadoras.
4www.agualimpia.com
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
25/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
26/86
Algunos modelos pueden requerir unos costos altos, dadas las posibles
dificultades de su instalacin y puesta en marcha, aunque en los aos 60, los
materiales plsticos flexibles supusieron el abaratamiento de este tipo de
sistemas. El polietileno ha permitido la expansin en la actualidad de los
biodigestores por toda Amrica Latina, Asia y frica.
Las diferentes necesidades y recursos disponibles de sus posibles
destinatarios han llevado al desarrollo de cerca de 70 variedades, que
incluyen desde versiones muy bsicas y artesanales hasta construcciones de
tipo industrial5.
2.1.2 Ventajas
Produccin de biogs, que puede ser usado como combustible para la
coccin de los alimentos sin que adquieran un olor o sabor extrao. Al
utilizar esta fuente de energa se evita el uso de lea, contribuyendo a
la disminucin de la deforestacin.
Permiten aprovechar los excrementos, evitan problemas de
contaminacin de aguas, malos olores o criadero de insectos y
c
(patgenos).
5http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
27/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
28/86
Mejoran la capacidad fertilizante del estircol. El lodo producido en el
proceso genera un efluente rico en nutrientes como nitrgeno, fsforo,
potasio o magnesio, que son aprovechados directamente por las
plantas. De esta manera, se permite el tratamiento de los desechos
orgnicos de las explotaciones agropecuarias y disminuye su carga
contaminante.
Se aumenta la cantidad de Nitrgeno, Fsforo y Potasio y se producen
micronutrientes para el suelo.
Se eliminan los malos olores, moscas y parsitos y disminuye las
malezas en los cultivos.
Mejora la capacidad de retencin de humedad y desenvolvimiento de
microorganismos en el suelo.
Se homogeniza el biofertilizante facilitando la mezcla, pulverizacin y
distribucin en cultivos y pasturas6.
6FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA, UNAD. Pg. 250 a 255.
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
29/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
30/86
2.1.3 Desventajas
Su ubicacin debe estar prxima a la zona donde se recoge el sustrato
de partida y a la zona de consumo, tanto para acumular los desechos
orgnicos como para abaratar los costos que supone la canalizacin
del sistema.
La temperatura debe ser constante y cercana a los 35 C, lo que
puede encarecer el proceso de obtencin en climas fros.
Puede generar como subproducto sulfuro de hidrgeno, un gas txico
y corrosivo que puede adems reducir la capacidad calorfica del
biogs, encareciendo el proceso por la necesidad de depurarlo.
Puede haber posibles riesgos de explosin, en caso de no cumplirse
las normas de seguridad para gases combustibles.
El gas metano, principal componente del biogs, al ser lanzado a la
atmsfera, causa el efecto invernadero7.
7FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA, UNAD. Pg. 250 a 255.
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
31/86
Figura 1. El ciclo de la BIOMASA en el BIODIGESTOR
2.1.4 Caractersticas del biogs: El BIOGAS est compuesto en un 50 a
70% de METANO y un 30 a 50% de dixido de carbono, adems de
contener hidrgeno sulfurado y otros gases de menor importancia.
TABLA 1. PRODUCCION Y COMPOSICION TEORICA DEL BIOGAS
PRODUCCION DEGAS
SUBSTRATO(L/Kg. de materia
seca)Carbohidratos 800
Protenas
Grasas
700
1,200
CONTENIDO DEMETANO(CH4) %
50
70
67
CONTENIDODECO2 %
50
30
33
Fuente: OEKOTOP
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
32/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
33/86
TABLA No. 2 PRODUCCIN DE BIOGAS Vs ENERGIA ELECTRICA
Fuente: OEKOTOP
2.1.5 Tipos de biodigestores8: Existen diferentes tipos de biodigestores que
se clasifican principalmente de acuerdo a su construccin, entre los ms
conocidos se encuentran:
Biodigestores de tambor flotante
Biodigestores de estructura flexible (tipo chorizo)
Biodigestores de flujo continuo (de campana o cpula fija)
8FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA, UNAD. Pg. 250 a 255.
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
34/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
35/86
Con el apoyo tcnico brindado a la comunidad se espera que ayuden a
concientizar al resto de la poblacin para evitar el deterioro de los suelos con
la expansin agropecuaria y ganadera en las riveras de los nacimientos.
3.2 JUSTIFICACION
Se presenta como alternativa de solucin posible y econmica el impulso a la
actividad porccola y la construccin de biodigestores en la vereda Punta
Larga, corregimiento la Rejoya, municipio de Popayn; donde se dar un
buen manejo a los estircoles y aguas servidas mediante la implementacin
de biodigestores, con los cuales se obtendr biogs como fuente energtica
y as reemplazar el uso indiscriminado de la lea como combustible, evitando
la tala del bosque.
Adems, el bioabono para fertilizar cultivos con una consecuente reduccin
en la contaminacin de los recursos hdricos, suelo, fauna y flora.
Esta alternativa permite economas de escala y la generacin de ingresos
econmicos adicionales a los generados por las labores agropecuarias sin
afectar las reas destinadas a cultivos. Por otro lado la instalacin de los
biodigestores de campana de flujo continuo, permiten el tratamiento del agua
de lavado, cosechas, uso domstico, incluyendo el estircol de cerdos y otros
animales para la produccin de biogs como fuente de energa que sustituya
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
36/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
37/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
38/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
39/86
Despus de conocer este PROCESO EN ASAMBLEA GENERAL se
seleccionaron las familias beneficiarias:
MARINA ROSERO, MARTHA LUCIA FERREIRA, ORLANDO SANCHEZ,
CLIMACO TINTINAGO, LUIS ENRIQUE CAMPO
Definido el personal se recurri hacer visitas a cada parcela para definir el
sitio y la ubicacin para realizar los trazos de la porqueriza y el biodigestor,
haciendo las recomendaciones pertinentes frente a desniveles y sitios
despejados y la distancia del biodigestor y las cocinas.
En mingas los beneficiarios adecuaron los sitios y se dio inicio a la
explanacin y excavaciones consistentes en huecos de 2,50 metros de
profundidad por 1,50 metros de dimetro, para la construccin de
porquerizas se hace el plan en un terreno de 8 metros de largo por 3 metros
de ancho, para realizar las obras ms rpido las familias optaron por pagar la
mano de obra a maestros constructores de la comunidad. A medida de que
se va adelantando las construcciones se hacen los talleres para que los
beneficiarios conozcan las medidas respectivas en cada plano y cmo
funciona el biodigestor.
En el mes de junio se hizo la entrega a cinco familias de los materiales de
construccin para las cocheras y los biodigestores arena, mixto, ladrillo,
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
40/86
cemento, laminas de eternit, madera para el techo y otros. (Ver 3.5.2.
materiales Utilizados en la construccin).
En los meses de agosto y septiembre se realizo la construccin de cinco
biodigestores y se est haciendo la entrega de dos lechones por familia.
Se continuo con la informacin y capacitacin frente al cuidado de los cerdos
con respecto mantenimiento de cocheras y alimentacin de los cerdos,
donde se impulsa la construccin de un vivero con especies forrajeras como
leucaena (Leucocepitala), nacedero (Trichantera gigantea), ramio
(Bohemeria nvea), bore (Alocasia macrorrhiza) y chachafruto (Erithrina
edulis), y el aprovechamiento de subproductos de la finca como pltano
(Musa cavedihii), guineo (Musa paridisiaca), caa (Saccharum officinarum),
cidra (Cucurbita ficifolia), entre otros.
En la actualidad se est en el proceso de llenado del biodigestor para que al
mes de diciembre se pueda dar uso al biogs.
3.5 ASPECTOS TECNICOS
3.5.1 Biodigestor de Campana o cpula fijo: En trminos generales, la
estructura de la cmara de digestin consiste en un cilindro impermeable
hecho por encima de la superficie del suelo o enterrado. El tanque puede ser
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
41/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
42/86
un hoyo cuadrado o cilndrico en la tierra revestido de ladrillo o bloques de
cemento o un tanque metlico.
La cmara de gas-firme debe ser construida de ladrillos, piedra y cemento. La
cima y " fondos son hemisfricos y unidos por lados rectos. La superficie
interior es sellada por capas delgadas de mezcla de arena y cemento para
hacerlo firme. La tubera de la entrada es recta y extremos nivelados. Hay un
tapn de la inspeccin a la cima del digestor que facilita el limpiado. Se
guarda el gas producido durante la digestin bajo el domo y cambia de sitio
algunos de los volmenes del digestor en la cmara del efluente, con
presiones en el domo entre 1 y 1.5 m de agua. Esto crea fuerzas
estructurales bastante altas y es la razn para la cima hemisfrica y el fondo.
Figura 2. Esquema del Biodigestor de Campana
1.tuberadesalidadelgas;2.Selloremovible;3. Tapa mvil; 4. Entrada; 5. Tanque de desplazamiento; 6. Tubera de salida; 7.Almacenamiento de gas; 8. Materia orgnica.
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
43/86
Se necesitan materiales de alta calidad para construir este tipo de biodigestor
de campana de flujo continuo.
Esta instalacin tienen como ventaja su elevada vida til (pueden llegar como
promedio a 20 aos), siempre que se realice un mantenimiento sistemtico.
3.5.2 Materiales utilizados en las construcciones: Por familia se entrego
los siguientes materiales para la construccin de un biodigestor.
1600 unidades de Ladrillos
20 bultos de Cemento
3 mt Arena
3 mt Mixto
Hierro
2 Tubos de PVC de 3 x 6 mt
14 hojas eternit No. 6
4 teleras de madera de 7 mt
Tubera de PVC para instalacin domiciliaria del gas
Accesorios requeridos de PVC
Vlvulas de seguridad
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
44/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
45/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
46/86
TECHOS CON ESTRUCTURA EN GUADUA Y CUBIERTA DE ETERNIT
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
47/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
48/86
Desde la cochera se conduce el estircol por tubera PVC 3 hasta una caja
en concreto de 50 cm x 50 cm, donde se le agrega agua y esta es conducida
al biodigestor en forma de biomasa para su fermentacin.
CONDUCTO Y CAJA DE RECIBO BIOMASA
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
49/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
50/86
Los biodigestores son de campana de flujo continuo, su construccin se hace
sobre un hoyo circular de 2,70 mt de profundidad y un dimetro de 1,50 mt,
cubierto de ladrillo y repello.
CONSTRUCCION DEL BIODIGESTOR
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
51/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
52/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
53/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
54/86
Desde el biodigestor a unos 40 cm del suelo sale otro tuvo de PVC de 3,
para evacuar el efluente, este llega a otra caja en concreto de 50 cm x 50 cm,
donde el beneficiario lo utiliza como bioabono para las labores agrcolas,
puede ser extrado manualmente o con motobomba.
CULTIVOS TRABAJADOS CON BIOABONO
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
55/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
56/86
3.6 FINANCIACION
El financiamiento de capacitacin, infraestructura, algunos insumos y
materia prima sern aportes de la Empresa Interconexin Elctrica para el
Sur Occidente Andino - I.S.A. , y la mano de obra ser asumida por los
beneficiarios.
3.7 PRESUPUESTO
El presupuesto ha sido elaborado para beneficiar a diez (10) familias.
FUENTES DE FINANCIACION
ACTIVIDADES Y/OCOMPONENTES
AO DEL PROYECTO 2.007 2008TOTAL
FINANCIACION PORACTIVIDAD Y/OCOMPONENTES
DENOMBREDEFINANCIACION
CAPACITACION
LAS FUENTES
APORTES PORCOMUNIDADFINANCIAR ISA- Y TECNICOS
TalleresGiras tcnicas
ASISTENCIA TECNICA
INFRAESTRUCTURAConst. BiodigestoresConst. Porquerizas
COMPRA LECHONESLechonesConcentrados
MANEJO AMBIENTALPlntulas proteccinMano de obraImprevistos 5%
TOTAL FINANCIACIONPOR FUENTE
OBSERVACIONES
600.000
400.000
1.000.000
10.600.0004.800.0005.800.000
3.600.0002.400.0001.200.000
2.250.000
5.400.000902.500
600.000400.000
1.000.000
10.600.000
3.600.000
2.250.0005.400.000
902.500
18.952.500 5.800.000 24.752.500
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
57/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
58/86
COMPONENTE OACTIVIDAD
Capacitacin
INDICADOR UNIDADDE
MEDIDA
1META SEMESTRAL TOTAL234
PROYECTO
Flias capacitadasTalleresGiras tcnicas
Infraestructura bsica ConstruccinPorquerizas
Compra de cerdosLechonesCompra de concentrados BultosAsistencia tcnicaProfesionalManejo ambientalPlntulas proteccinBanco de protenasPlntulas de nacedero,
chachafrutoMano de obraJornales
COMPONENTES/ACTIVIDADES
NmeroNmeroNo.
Nmero
NmeroNmeroNmeroNo.
Nmero
Nmero
11
1
2212
22
2
10101
25002500
150
1010210
30301
7.5007.500
300
1 1 1
CAPACITACIONASISTENCIA TECNICAINFRAESTRUCTURA TECNICACOMPRA DE LECHONESCOMPRA DE CONCENTRADOSMANEJO AMBIENTALMANO DE OBRAIMPREVISTOSTOTAL ANUAL DE COSTOSTOTAL ANUAL DE COSTOS EN VALOR
PRESENTECOSTO TOTAL DEL PROYECTO EN VALOR PRESENTE
Aos del Proyecto /Aos Calendario12
2.0072.0081.000.000500.000500.0001.000.000500.000500.00010.600.0005.300.0005.300.0002.400.0001.200.0001.200.0001.200.000600.000600.0002.250.0001.125.0001.125.0005.400.0002.700.0002.700.000
902.500451.250451.25012.376.25012.376.25024.752.500
24.752.500
24.752.500
RESUMEN DE COSTOSAo Cero 2.007 Ultimo ao (2.008)
VALOR 10
1010
24.752.5002.475.2502.475.250
UNIDADFamiliasPorquerizasBiodigestoresMiles de pesosPesosPesos
A. POBLACION OBJETIVO TOTALB. CANTIDAD TOTAL DE PRODUCTO
C. COSTO TOTAL EN VALOR PRESENTED. COSTO POR BENEFICIARIO
E. COSTO POR UNIDAD DE PRODUCTO
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
59/86
CONCLUSIONES
Con el acompaamiento tcnico de estudiantes del programa de Manejo
Agroforestal de la UNAD, se logro la aprobacin de un proyecto
econmico para beneficiar a familias de escasos recursos; para el
impulso a la explotacin porccola y el aprovechamiento de la materia
orgnica en la produccin de gas y bioabono, generado por los
biodigestores; evitando la contaminacin de nacimientos de agua, medio
ambiente, tala de bosques y el mejoramiento de suelos para la agricultura
orgnica en la bsqueda de mejorar la calidad de vida de los habitantes
de la vereda Punta Larga.
Reduccin de un 50% en la contaminacin por aguas residuales
procedentes del lavado de las porquerizas al cauce de las quebradas
adyacentes a la vereda, evitando el deterioro de la fauna y flora por los
desechos orgnicos que son arrojados, ya que su descomposicin
necesita grandes demandas de oxigeno, elemento fundamental para la
vida acutica.
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
60/86
La utilizacin del bioabono como materia prima para el mejoramiento de
la produccin agrcola limpia, lo cual contribuye a que las comunidades
rurales tengan beneficios econmicos adicionales, y no dependan de
proveedores externos y eviten el consumo de productos qumicos
extranjeros (triple 15, 10-30-10, urea, foliares, etc.).
La utilizacin del biogs satisface las necesidades de combustible para la
coccin de los alimentos de las familias beneficiadas, permitiendo un
mejoramiento en su calidad de vida; adems se disminuye en un 50%
aproximadamente la tala de bosques; adems se obtiene un excelente
fertilizante para sus reas de autoconsumo (huerta casera).
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
61/86
RECOMENDACIONES
Revisar peridicamente las instalaciones, vlvulas, llaves de paso con el
objetivo de eliminar posibles escapes que puedan provocar un mal
funcionamiento del biodigestor, elevado consumo de combustible, peligro
de explosiones y emisin de gases de efecto invernadero a la atmsfera;
se debe quemar al mximo el combustible.
Realizar sistemticamente las operaciones de mantenimiento y
conservacin necesarias para mantener el biodigestor en pleno
funcionamiento.
Difundir la produccin y uso del biogs en las zonas rurales donde existan
condiciones adecuadas para ello, con el fin de evitar la tala de bosques y
el deterioro del medio ambiente.
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
62/86
GLOSARIO
ALTERNATIVA: Mtodo alterno para solucin de problemas ambientales.
ANAEROBIA:Adj. Dicho de un organismo: Que puede vivir sin oxgeno.
BIOABONO: Lodo o efluente resultante de mezcla de la materia orgnica
(eses fecales) del cerdo y agua; excelente fertilizantes para las plantas y
alimento para los peces.
BIODIGESTOR: Es una fosa especial en la cual se produce gas metano, a
travs de la fermentacin anaerbica (sin oxgeno) de desechos orgnicos,
con estircol de animales desperdicio de comidas y rastrojos de siembra.
BIOGS: Gas producido por el reciclado de residuos qumicos o biolgicos
BIOMASA: Materia orgnica originada en un proceso biolgico, espontneo
o provocado, utilizable como fuente de energa.
CALEFACCIN:Accin y efecto de calentar o calentarse.
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
63/86
COMBUSTIBLE: Que puede arder. Lea, carbn, petrleo, etc., que se usa
en las cocinas, chimeneas, hornos, fraguas y mquinas cuyo agente es el
fuego.
CONTAMINACIN:Accin y efecto de contaminar. Alterar nocivamente la
pureza o las condiciones normales de una cosa o un medio por agentes
qumicos o fsicos.
ENERGA: Eficacia, poder, virtud para obrar. Capacidad para realizar un
trabajo. Se mide en julios. (Smb. E).
ESTIRCOL: Materia orgnica en descomposicin, principalmente
excrementos animales, que se destina al abono de las tierras.
FERMENTACIN:Accin de fermentar, Dicho de los hidratos de carbono:
Degradarse por accin enzimtica, dando lugar a productos sencillos, como
el alcohol etlico.
METANO: Qum. Primero de la serie de los hidrocarburos alifticos. Es un
gas incoloro, producido en las minas de carbn, y se desprende del cieno de
algunos pantanos. Mezclado con el aire es inflamable y se llama gris. (CH4).
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
64/86
PROPANO: Qum. Hidrocarburo gaseoso derivado del petrleo, con tres
tomos de carbono, que tiene usos domsticos e industriales.
RESIDUO: Parte que queda o que sobra de algo, esp. Si es inservible:
residuos industriales
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
65/86
BIBLIOGRAFIA
RANGEL Ortiz Doris, CONSTRUCCIONES RURALES, Santa Fe de Bogot
D.C. Editorial Unisur Pg. 246 a 247.
PEREZArcesio Jos Joaqun, FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA,
Santa Fe de Bogot D.C. 2000, Editorial UNAD. Pg. 250 a 255.
INDUSTRIAL Y PRODUCCION AGROPECUARIA.- Asociacin de
Zooctenistas Antioqueos, AZOOEA. 1996.
INGENIERIA Y AGROINDUSTRIA. Enciclopedia Agropecuaria. Santa Fe de
Bogot. Editorial Terranova, 1995.
TESIS Y OTROS TRABAJOS DE GRADO, NORMAS TECNICAS
COLOMBIANAS. ICONTEC,- 2006
VOLVAMOS AL CAMPO. Biblioteca Agropecuaria. Tomo I. Editorial Grupo
latino. Edicin 2006.
www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
66/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
67/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
68/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
69/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
70/86
Anexo B. Reacciones bioqumicas en la formacin del BIOGAS
Componentes orgnicos
Molculas MacroCarbohidratos- Grasas Protenas
FASEHIDROLITICA
Molculas MicroAzucares simples, cidos grasos, aminocidos
cidos carbnico, Orgnicos, Alcoholes, Dixidode carbono
FASEcido Actico, Hidrogeno, Dixido de carbono,METANOGENICA Metanol
FASE DEBIO GAS
FORMACION DE(Metano, Dixido de carbono)
METANOFuente: Hohlfeld/ SASSE - 1986
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
71/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
72/86
Anexo C. Factores Determinantes
SUSTRATO
ComposicinRelacin C/NExistencia de bacteriasformadoras de metano
PROCESO
DIGESTOR
TemperaturaConcentracinTiempo de permanenciadel substrato en elBiodigestorValor de pH
Mezclado e intensidad delagitado
CondicionesAnaerbicasDimensionamientoDiseo
BACTERIAS - PROCESO DE FERMENTACION
CANTIDAD DEBIOGAS
Fuente: Lipp GMBH
CALIDAD DE BIOGAS
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
73/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
74/86
Anexo D.RELACION CARBONO nitrgeno (C/N) DE DIVERSOS
SUSTRATOS
SUSTRATO
Orina
Excreta de vacuno
Excreta de Porcino
Excreta de Gallina
Excreta de caprino / ovino
Excreta de Humanos
Paja de cereales
Paja de maz
Gras fresco
Desperdicios de verduras
Fuente: BARNETT
RELACION C/N
0.8
10 - 20
9 - 13
5-8
30
8
80 - 140
30 - 65
12
35
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
75/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
76/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
77/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
78/86
Anexo F. Rangos de Temperatura y Tiempo de fermentacinAnaerbica
FERMENTACION MINIMO OPTIMO MAXIMO
Psycrophilica
Mesophilica
Thermophilica
Fuente: OEKOTOP
TIEMPO DEFERMENTACION
Arriba de 100 das
30-60 das
10-15 das
4-10 C
15-20 C
25-45C
15-18C
28-33C
50-60C
25-30C
35-45C
75-80C
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
79/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
80/86
Anexo G. Rango de valores de pH en la generacin de BIOGAS
Valor pH
7 7.2
Menor de 6.2
Mayor a 7.6
Fuente: OEKOTOP
Caracterstica
OPTIMO
Retardo por cidos
Retardo por amonios
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
81/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
82/86
Anexo H. ENERGA EQUIVALENTE (valor energtico) BIOGAS vs.OTRAS FUENTES
VALORES
Valor Calorfico(Kwh/ m3)
Densidad(Kq/m3)
BIOGAS*
7.0
1.08
GASGASGASHIDROG.
NATURAL PROPANO METANO
10
0.7
0.54
26
2.01
1.51
10
0.72
0.55
3
0.09
0.07Densidad con
0.81respecto al aireLimite deexplosin (%de gas en elaire)
Temperaturade encendido
Mximavelocidad deencendido enel aire (m/s)
Requerimientoterico de aire(m3/m3)
6-12 5-15 2-10 5-15 4-80
687 650 470 650 585
0.31 0.39 0.42 0.47 0.43
6.6 9.5 23.9 9.5 2.4
Fuente: Lipp / GMBH
* Biogs: 70% CH4, 28% CO2 y 2% otros gases
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
83/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
84/86
ANEXO I. PLANO DISEO BIODIGESTOR
!. \ 0\0
_."'\ t-vO; \" ,:::"
?\.,b., 'tJ\ f:>: ~< ~Yl~':'", 'Io!~. v,:-:J:''>Jo"', ,.. '!. ~ .)~1-.'\ ~ e,)1 )1 '. l. ~
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
85/86
7/22/2019 Biodigestores Trabajo Final
86/86
PLANTA DISTRIBUCION Y PORQUERIZA
.
..
1Jc_ , , < L". '_ )
4___FliS_'_