BIODIGESTOR DE GEOMEMBRANA DE PVC GRANJA

BIODIGESTOR DE GEOMEMBRANA DE PVC
Se ha brindado asesoría técnica a instituciones y personas naturales para la
instalación, operación
y mantenimiento de biodigestores
y sus gasómetros
correspondientes, hechos de geomembrana de PVC. Entre sus principales bondades,
este material es flexible por lo que es adecuado para zonas sísmicas, fácil de parchar
si llega a picarse, su costo es módico y tiene una duración estimada de 10 años.
A continuación se describe la instalación y operación de biodigestores de geomembrana
de PVC en diferentes localidades de las regiones peruanas San Martín, Amazonas
y
La Libertad,
de distintas
condiciones climáticas,
demostrándose que
la
temperatura ambiente es el factor determinante para producir biogas: Mientras más
cálido el lugar, menor tiempo para producir biogas.
Se ha brindado asesoría técnica a instituciones y personas naturales para la
instalación, operación y
mantenimiento de biodigestores y
sus
gasómetros
correspondientes, hechos de geomembrana de PVC. Entre sus principales bondades,
este material es flexible por lo que es adecuado para zonas sísmicas, fácil de parchar
si llega a picarse, su costo es módico y tiene una duración estimada de 10 años.
A continuación
se describe la instalación
y operación de biodigestores de
geomembrana de PVC en diferentes localidades de las regiones peruanas San
Martín, Amazonas y La Libertad, de distintas condiciones climáticas, demostrándose
que la temperatura ambiente es el factor determinante para producir biogas:
Mientras más cálido el lugar, menor tiempo para producir biogas.
GRANJA GANADERA DE CALZADA, MOYOBAMBA, REGIÓN
SAN MAR TÍN - PERU
Los trabajos de investigación y escalamientos realizados sobre producción de
biogas, fueron de especial interés para los directivos de la Granja Ganadera de
Calzada del Proyecto Especial Alto Mayo (PEAM), ubicada en el distrito de
Calzada, Moyobamba, Región San Martín- Perú; quienes visitaron el biodigestor
instalado en el Camal Municipal de Chachapoyas.
Figura 32. Frontis y sala de ordeño de Granja Ganadera de Calzada, Región San
Martín-Perú.
Se firmó un Convenio entre el PEAM y la Universidad Nacional Toribio Rodríguez
de Mendoza de Amazonas-Perú, donde entre otros fines se estableció una alianza
estratégica para la producción de energía sustentable, lo que implicaba dar
capacitación sobre producción de biogas a su personal e instalar un sistema
completo de producción y uso de biogas y bioabonos en la granja. Sus directivos
deseaban instalar un biodigestor para producir suficiente biogas
para emplearlo
como combustible de una cocina y procesar 100 litros de leche diarios, para ya no
seguir empleando la cocina a leña que tenían; a su vez, 32deseaban mostrar a los
ganaderos que es una tecnología amigable con el medio ambiente y de fácil
manejo, que contribuirá a un manejo sustentable de sus hatos ganaderos.
Figura 33. Procesamiento de leche empleando leña. Forma de trabajo que se
deseaba cambiar por energía renovable y amigable con el medio ambiente.
Granja Ganadera de Calzada tiene como función brindar apoyo técnico altamente
especializado a los ganaderos de la Región San Martín-Perú para el mejoramiento
genético de sus hatos mediante inseminación artificial y transferencia de embriones;
además de otras tecnologías para mejorar la calidad de vida de los ganaderos.
A los directivos de Granja Ganadera de Calzada se les sugirió instalar un biodigestor
y su gasómetro hechos de geomembrana de PVC. Los cálculos de diseño se hicieron
como se mostró e n el tema de biodigestores de manga de polietileno del presente
libro. El fabricante de biodigestores de geomembrana de PVC es la empresa
CIDELSA (www.cidelsa.com ), ubicada en la ciudad de Lima-Perú, a quienes se
les solicitó el biodigestor y el gasómetro con las siguientes especificaciones:
Biodigestor
• Hecho de geomembrana de PVC de 0, 6 mm de espesor , con aditivo anti UV,
de forma cilíndrica . Con tapas selladas en ambos extremos y en ellas mangas de
entrada, de salida y de mantenimiento (salida de fondos) para conectar tubería s
de PVC de 4” de diámetro, las que se asegurarán con abrazaderas regulables de 4”
de diámetro .
• Medidas: 1,27 m de diámetro x 10 m de largo.
• Volumen total: 12, 7 m3
• Volumen para la mezcla estiércol- agua: 9 m3
• Volumen para el biogas: 3 ,7 m3
• Un accesorio tipo niple de PVC de 1” x 15 cm para salida de biogas colocado
sellado y reforzado con dos contratuercas y anillos planos de PVC de 10 cm de
diámetro.
• Todo el biodigestor debe estar sellado por alta frecuencia (HF). 33
• Debe adjunta r un kit de reparación con pegamento y parches.
Gasómetro
• Función: almacenar el biogas producido en el biodigestor y tenerlo disponible
para su uso en la cocina , iluminación o grupo electrógeno .
• Hecho de geomembrana de PVC de 0, 6 mm de espesor, de forma cilíndrica.
• Medidas: 1 m de diámetro x 2,2 m de largo.
• Con tapas selladas en ambos extremos.
• Debe tener, en el centro de una de las tapas, un accesorio tipo niple de PVC de
1” x 15 cm para entrada/salida de biogas al gasómetro, fijado con empaquetaduras
de jebe y dos arandelas de PVC de 10 cm de diámetro .
Este equipo puede producir un mínimo de 2 m3 (2000 litros) de biogas por día a una
presión mínima de 5 cm de agua, suficiente para proveer combustible para procesar
los 100 L de leche por día e iluminación con un sistema similar al de una lámpara
petromax.
El esquema de instalación del sistema de producción de biogas en la Granja
Ganadera de Calzada se muestra en la Figura 34, donde se especifica el nombre y
ubicación de cada uno de los componentes del sistema; además, las dimensiones y
los
materiales que
biodigestor.
deben
ser empleados en la infraestructura que albergará al
Figura 34. Esquema de instalación del biodigestor y del gasómetro en Granja
Ganadera de Calzada, Moyobamba, San Martín- Perú.
Se aprovechó la pared y prolongación del techo de uno de los almacenes de la
granja como uno de los lados de la poza que albergará al biodigestor. Para el otro
lado se construyó un muro con ladrillo y cemento de 10 m de largo x 1 m de alto a
1 m de la pared, con dos columnas equidistantes de fierro y concreto para
reforzarlo y soportar el altillo de madera donde se ubicará el gasómetro.
Figura 3 5. Boca de carga, poza para el biodigestor (10 m de largo x 1 m de
ancho x 1 m de alto) y al fondo boca de descarga. Se colocó tierra para eliminar
el ángulo en el fondo, a lo largo de la poza para el biodigestor.
Figura 36. Colocación del biodigestor hecho de geomembrana de PVC en la poza.
Accesorio para salida de biogas.
A ras del piso de la boca o cámara de carga se instaló un tubo de PVC de 4” x 50
cm de largo, al que se conectó el biodigestor empleando la manga que ya t rae
para este propósito. Se sujetó con una faja de 5 cm de ancho hecha de cámara de
llanta, se aseguró con una abrazadera metálica de cremallera, la que fue cubierta
con otra faja para evitar que afecte al biodigestor. La boca o cámara de descarga y
la de drenaje total para mantenimiento, en el otro extremo de la poza, se conectaron al
biodigestor de manera similar.
Figura 37. Conexión del biodigestor a las bocas de carga, descarga y drenaje total.
Cálculos para la mezcla estiércol- agua
Debido a que el estiércol estaba ligeramente oreado se empleó
la relación
estiércol - agua de 1:5 lo que equivale a 6 partes en total. Una parte será de
estiércol y las cinco partes restantes serán de agua.
• 9 m3 de mezcla estiércol - agua
9/6 = 1, 5 m3 de estiércol = 1500 kg de estiércol
• pH de la mezcla: 6, 7 a 7, 5; si es necesario, se corrige con lechada de cal
• La mezcla estiércol - agua se preparará en un cilindro de fierro de 200 L:
Estiércol = 200 L / 6 partes = 33,3 L = 33,3 kg de estiércol Empleando un balde de
20 L , la medida será: 1 balde + ¾ balde para cada cilindro de mezcla.
• Se midió el estiércol con el balde y se vació en el cilindro, se hizo una marca
en el cilindro a la altura que alcanzaba el total de estiércol necesario, para que en
adelante se adicione el estiércol al cilindro con palana hasta la marca. Enseguida,
se llenó con agua
y se
agitó para uniformizar
la mezcla estiércol- agua;
finalmente, con esta mezcla se cargó el biodigestor. Fueron necesarios 45 cilindros
de esta mezcla para completar los 9 m3 que debe contener este biodigestor.
Figura 38. Medición de la cantidad de estiércol necesario. Marca en el cilindro
(borde superior de la etiqueta blanca). Agitación de la mezcla estiércol-agua y carga
del biodigestor.
Cantidad de fierro para eliminar el H2S
• Producción diaria estimada de biogas: 35% de la mezcla estiércol -agua:
0, 35(9 m3) = 3, 15 m3 de biogas
• H2S producido = 0, 1 %(v/v)
H2S = (0,1 m3 H 2S / 100 m3 biogas) x 3, 15 m3 biogas/día
= 3, 15x10-3 m3 H2S/día = 3 ,15 L H2S/día
• Para 2 años de operación = 730 días
3 ,15 L H2S/día x 730 días = 2299, 5 L H2S
V = 2300 L H2S en 2 años de operación
P. V = n .R.T ;
n = P.V / R.T
R = 0,082 L.atm/mol.K;
P = 1 atm;
T = 20ºC + 273 = 293 K
n = 95 , 73 mol de H2S
H2S
+
Fe
FeS
+
H2
95,73 mol de H2S x (1(56) g Fe / 1 mol H2S) = 5361 g Fe
• Se requerirá 5, kg de fierro como esponja de fierro para lavar
ollas para los extremos y clavos de 2” para el centro del cartucho.
Para eliminar el olor a desagüe del biogas, causado por el H 2S, se hizo un
cartucho con 1,2 m de tubo de PVC de 2” pesado para agua, en un extremo se
colocó dos esponjas de fierro para lavar ollas y se le pegó una reducción de PVC
de 2“ a ½”, por el otro extremo de este cartucho se adicionaron los 5,4 kg de
clavos de 2“, s e colocó sobre ellos otras dos esponjas de fierro y a continuación se
le pegó una reducción de PVC de 2” a ½”. Para conectar este cartucho con el resto
del sistema se colocó en ambas reducciones uniones universales de PVC de ½”.
Figura 39. En el punto de salida de biogas del biodigestor se colocó una llave de
paso de plástico de ½” cerrada, la que se conectó con el cartucho para eliminar el H2S.
Figura 40 . Regulador de presión del sistema.
A continuación del cartucho para eliminar el H 2S se instaló el regulador de
presión hecho con una botella descartable de gaseosa de 1,5 L, a la que se le hizo
dos agujeros de 2 cm de diámetro a la altura de su hombro y se la llenó con agua
hasta 2/3 de su volumen. Luego se hizo una te con tubo de PVC de ½”, a cuya
rama vertical de 30 cm de largo se le hizo ranuras cada centímetro hasta los 15 cm
para visualizar mejor las lecturas de presión del sistema. Enseguida, se conectó la te
a la salida del cartucho mencionado y se introdujo 10 cm de la rama vertical de la te
en la botella de agua, que fue amarrada a la viga del altillo.
Debido al clima caluroso de Calzada, con una temperatura ambiente de 24 °C;
además , en la tarde el sol daba directo a la poza que albergaba el biodigestor y
lo abrigaba, favoreciendo la biorreacción de metanogénesis, por lo que la parte libre
del biodigestor se infló totalmente con el biogas producido a los 18 días de
instalado y cargado con 9 m3 de la mezcla estiércol-agua.
Figura 41. Biodigestor cargado con 9 m3 de la mezcla estiércol- agua el primer
día. Al final de la 1ra. Semana, en la 2da. Semana y al inicio de la 3ra. Semana.
Figura 42. Biodigestor lleno con el biogas producido a los 18 días de instalad o y
cargado.
Se procedió a realizar la instalación del gasómetro en el altillo ubicado sobre el
biodigestor. Se abrió lentamente la llave general , verificando que no burbujee el
biogas en la botella de agua que regulaba la pres ión. Con la llave totalmente
abierta y sin que ocurra burbujeo, se comenzó a trasvasar el biogas hacia el
gasómetro hasta llenarlo completamente . Enseguida se tendió la tubería de PVC de
½” para conducir el biogas desde el gasómetro hasta la sala de elaboración de
productos lácteos y su conexión a las hornillas correspondientes.
Figura 43. Conexión del biodigestor con el gasómetro.
Figura 44. Mientras el gasómetro se va llenando con biogas, se tendió la tubería
de PVC de ½” hacia la sala de proceso de lácteos.
Figura 45. Vista del biodigestor y gasómetro, llenos de biogas. Todas las
conexiones s e hicieron con tubo y accesorios de PVC de ½”.
Para medir la presión total del sistema, se desamarró la botella del regulador y se la
bajó lentamente hasta apreciar burbujeo del biogas en el agua de la botella, en ese
momento se contó el número de líneas o ranuras de la rama sumergidas en el agua
de la botella, encontrándose que la presión era de 2 cm de agua. Inicialmente se
fijó el regulador de presión en 5 cm de agua.
La tubería de PVC de ½” conductora de biogas se tendió hasta la sala de elaboración
de productos lácteos de la granja, y dentro de ella se hicieron las ramificaciones
para abastecer con biogas a tres hornillas hechas de ladrillo y barro. La tubería
terminaba junto a cada hornilla, en una llave de paso de plástico de ½”, a esta
llave se conectó un tubo de fierro galvanizado en forma de L, en cuya rama corta se
embonó un quemado r industrial de gas (empleado para gas propano). Terminada
esta instalación, se procedió a realizar las pruebas de encendido y correcto
funcionamiento de las hornillas, a una presión de biogas de 2 cm de agua en todo el
sistema.
Figura 46. Prueba de encendido de la hornilla a biogas. La llama azul indica
combustión total y alcanza una altura de 6 0 cm.
La prueba de encendido del biogas en el quemador de cada hornilla fue exitosa, por
lo que para el día siguiente se convocó a las autoridades del PEAM y al personal
de la granja, para que observen el funcionamiento del sistema de producción de
biogas y su empleo en la elaboración de producto s lácteos.
Figura 47. Funcionarios del PEAM y de Granja Ganadera de Calzada observan el
empleo del biogas para elaborar productos lácteos. Llama tocando el fondo del perol.
Figura 48. Directivos del PEAM: “Es el primer biodigestor que se instala en la
Región San Martín”.
Figura 49. Boca de descarga del biodigestor y ducto de control de nivel. El efluente
se colecta en una poza de concreto adyacente al biodigestor para ser bombeada para
fertirrigar los pastizales. La tubería tapa da servirá para el drenaje total del
biodigestor en caso sea necesario.
Cálculo de la alimentación diaria del biodigestor
• A partir del día en que se llenó completamente la cúpula del biodigestor y su
gasómetro con el biogas producido por la fermentación anaeróbica de la mezcla
estiércol- agua cargada en el biodigestor al inicio, se comienza a emplear el biogas
y para mantener su producción se deberá alimentar diariamente el biodigestor .
• Para producir bioabonos más ricos en NPK, se a sume un tiempo de retención
hidráulico de 45 días , calculamos la cantidad de mezcla estiércol-agua que se debe
alimentar diariamente al biodigestor a partir del día 46:
9 m3 / 45 días = 0 ,2 m3 / día = 200 L/día = 1 cilindro/día
• La mezcla estiércol- agua (1:5) se preparará como ya se ha indicado para
cargar el biodigestor.
Se capacitó a todo el personal y los practicantes de la Granja Ganadera de Calzada
para que se involucren con el manejo sustentable de una granja y con el correcto
manejo del biodigestor.
Figura 50. Capacitación al personal y practicantes de la Granja Ganadera de Calzada.
Logros obtenidos:
- Producción y empleo de energía renovable, a partir de estiércol de ganado vacuno.
- El efluente del biodigestor se emplea para hacer fertirrigación de los pastizales de
la granja.
- Ya no se emplea leña para elaborar productos lácteos, por tanto se evita humos
Irritantes y tizne que mancha la ropa.
- El técnico encargado de elaborar los productos lácteos en la granja emplea la
vestimenta adecuada (mandil y gorro) para garantizar la sanidad en la elaboración ,
en un ambiente agradable de trabajo.
- Transferencia de tecnología para mejorar la calidad de vida, reduciendo la
contaminación ambiental y la tala de árbol es para usarlos como leña.
Figura 51. Biodigestor a una presión de 15 cm de agua.
En el biodigestor de 12 m3 instalado en Granja Ganadera de Calzada se dejó que la
presión alcanzara 15 cm de agua, observándose que por efecto del inflado y
desinflado del biodigestor y su gasómetro, se generaban estrías que de continuar
esta forma de operación pueden afectar seriamente este equipo disminuyendo su
vida útil. Por ello se recomendó operarlo a una presión de 10 cm de agua, la cual
no produce tensión exagerada en ambos componentes. El biodigestor de Calzada
produce biogas para procesar 100 L de leche por día, con una secuencia de trabajo
de dos días de producción y un día de descanso.
SANT O TOMÁS, LUYA, REGIÓN AMAZONAS - PERU
El distrito de Santo Tomás pertenece a la provincia de Luya, Región Amazonas –
Perú. Se ubica a 2700 msnm y su temperatura ambiente promedio es de 14°C. Aquí
se realizó la Tesis del ahora Ingeniero Agroindustrial de la UNTRMA Nemecio
Chauca Rituay, que incluyó la instalación y puesta en operación de un biodigestor para
producir biogas para una cocina de dos hornillas, y el efluente se aplicó como abono
orgánico para alfalfa.
Por razones de seguridad para el biodigestor y para evitar que por la noche esté
ex pues to a las inclemencias del tiempo, se recomendó a l tesista construir una
caseta de tapial (muros de barro y piedra vaciados) de 8 m de largo x 2,5 m de
ancho x 3,5 m de alto, con techo inclinado (desnivel de 1 m) de paja, con dos
planchas alternadas de cobertura de plástico transparente para tener iluminación
natural en el interior (Figura 5 2). Esta habitación tiene una puerta de acceso y no
tiene ventanas, a dos metros del piso se ha hecho un altillo donde se ha instalado el
balón de almacenamiento de biogas , hecho de geomembrana de PVC de 0,6 mm de
espesor , de 1 m de diámetro x 2 m de largo, con una sola entrada/salida de
biogas. El esquema de instalación fue similar al de Calzada.
El biodigestor tubular , de geomembrana de PVC de 0,6 mm de espesor, de 1,27 m
de diámetro y 8 m de largo (10 m3), con una boca de carga, una salida de biogas ,
una salida de biol y una salida para evacuación total del biodigestor. Se instaló
en el suelo, en una zanja sin desnivel de forma trapezoidal, de 90 cm de
profundidad, 70 cm en el fondo y 90 cm en el tope. En cada extremo se hicieron
las pozas de carga y descarga, de ladrillo tarrajeado con cemento, de forma cúbica
con aristas de 50 cm; en el fondo de la cara que da al biodigestor, se colocó un
tubo de PVC de 4” x 70 cm de largo, al cual se conectó las bocas de carga y
descarga del biodigestor, respectivamente . A la salida para evacuación total del
biodigestor se conectó un tubo de PVC de 4” x 3 m de largo, con su extremo
reducido a 2 ” y cerrad o con una llave de plástico de 2”; este tubo sale a la
altura del fondo de la zanja y queda libre en su extremo aprovechando el desnivel
del terreno, se empleará para retirar el biosol cada seis meses.
Figura 52. Ubicación de la casa de Nemecio Chauca (izquierda) y de la caseta
del biodigestor (derecha). El pueblo de Santo Tomás, Amazonas – Perú, está en la
parte superior. En fotografía derecha el interior de la caseta.
Figura 53. Visita de los estudiantes de educación secundaria al biodigestor de
Santo Tomás. Nemecio Chauca les explicó el funcionamiento del biodigestor.
Este biodigestor se cargó con una mezcla estiércol: agua de 1:5. A los 42 días de
cargado, el biogas producido alcanzó una presión de 8 cm de agua, en ese día se
empezó a utilizar el biogas como combustible para una cocina de dos hornillas,
cuya llama azul alcanzó una altura de 60 cm. Como prueba inicial, se puso en una
hornilla un tacho con cuatro litros de agua, la que hirvió en 18 minutos (Figura 54).
Actualmente, el biogas se emplea como combustible para preparar los alimentos de
la familia (Figura 55).
Figura 54. Encendido de la cocina de dos hornillas y prueba inicial de calefacción.
Figura 55. Llama azul en ambas hornillas de la cocina. Cuy frito en la cocina a
biogas.
Figura 56. Capacitación sobre producción y aplicaciones del biogas y bioabonos
a los estudiantes y poblado res de Santo Tomás.
Para mantener la producción de biogas , se alimenta diariamente el biodigestor con
2 00 litros de mezcla estiércol: agua en la proporción de 1:5; en consecuencia
produce 200 L de biol/día, el cual se emplea como abono orgánico en parcelas
experimentales de alfalfa por triplicado, en la proporción biol: agua de 1:1, en tres
formas diferentes para cuantificar su efecto, con respecto a un testigo, sobre la
fenología de la alfalfa. En tres parcelas se aplica el biol diluído solo como abono
foliar, en otras tres solo al suelo y en las tres últimas se aplica como abono foliar
y simultáneamente al suelo. El biol influenció para que las plantas de alfalfa
profundizaran más su raíz y produjeran mayor macollamiento, en consecuencia
mayor cantidad de materia seca, lo que s e resume en un pasto de calidad para el
ganado.
Nemecio Chauca viene aplicando en Santo Tomás el biol y biosol en su s parcelas de
alfalfa, aguaymanto, ciruelero, cereza y manzana; con lo que ha incrementado su
producción mejorando de esta manera sus ingresos económicos. La alfalfa que cultiva
la emplea para alimentar los cuyes de su granja, donde emplea un sistema de
pirámide de cinco pisos calados que le permite tener 80 cuyes en cada poza de 2 m x
2 m. La pirámide evita que los cuyes se estresen y que estén en contacto con la
humedad del piso causada por sus orines, contribuyendo así a la sanidad de la
granja.
Figura 57. Alfalfa y aguaymanto fertilizados con bioabonos en Santo Tomás.
Figura 58. Ciruelero y alfalfa fertilizados con bioabonos en Santo Tomás.
Figura 59. Cerezo y manzano fertilizados con bioabonos en Santo Tomás.
Figura 60. Pirámide para duplicar el número de cuyes por metro cuadrado.
GANADERÍA RENACER, PÓLVORA, TOCACHE, REGIÓN SAN
MARTÍN - PERU
La Ganadería Renacer de propiedad del Sr. Jenrry Díaz Díaz, se ubica en el Puerto
Agustín Aros Vela s/n, rivera del Río Huallaga, distrito Pólvora, provincia de
Tocache , Región San Martín – Perú. Para llegar hasta la ganadería es necesario
navegar río abajo desde Tocache media hora en bote por el Río Huallaga. Está a
600 msnm y su temperatura ambiente promedio es de 26°C.
Figura 61. Puente sobre el río Huallaga, en la orilla derecha está Tocache. La
zona es de riesgo por lo que debe tomarse las precauciones necesarias.
El sistema de producción de biogas se instaló en el marco del curso teórico práctico “Producción de Biogas”, organizado por el propietario de la Ganadería
Renacer, auspiciado por el Vicerrectorado Académico de la Universidad Nacional
Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas (UNTRMA) y el Proyecto Especial
Alto Mayo (PEAM), con la participación de profeso res y alumnos de la
Universidad Nacional Agraria de la Selva de Tingo María (UNAS).
Figura 62. Traslado de los participantes al curso en la Ganadería Renacer de Tocache.
Se instaló un biodigestor tubular de geomembrana de PVC de 0,6 mm de espesor,
de 1,27 m de diámetro y 30 m de largo (36 m3), con una boca de carga, una salida
de biogas, una salida de biol y una salida para evacuación total del biodigestor. Se
instaló en el suelo, en una poza sin desnivel de forma trapezoidal, de 90 cm de
profundidad, 70 cm en el fondo y 90 cm en el tope.
Fotografía 63. Poza para el biodigestor. Se revisó su interior para retirar piedras o
raíces que puedan afectar al biodigestor.
La poza para el biodigestor se hizo en la trayectoria del sol. A todo lo largo del
biodigestor se colocó un techo a dos aguas, con estructura de madera y cobertura
de polipropileno embreado para darle sombra. A 50 cm del suelo se hizo un altillo
donde se instaló los dos balones de almacenamiento de biogas, hechos de
geomembrana de PVC de 0,6 mm de espesor , de 1 m de diámetro x 4 m de largo,
con una sola entra da/salida de biogas (Figura 68). El esquema de instalación fue
similar al de Calzada.
Figura 64. Traslado y colocación del biodigestor en la poza, como protección se
colocó una manta de polietileno.
En ambos extremos del biodigestor se hicieron las pozas de carga y descarga, de
ladrillo tarrajeado con cemento, de forma cúbica con aristas de 1 m; a ras del
fondo de cada poza y en la cara que da al biodigestor, se colocó un tubo de PVC de
4” x 70 cm de largo, al cual se conectó las bocas de carga y descarga del
biodigestor, respectivamente. A la salida para evacuación total del biodigestor se
conectó un tubo de PVC de 4” x 3 m de largo, con su extremo reducido a 2” y
cerrado con una llave de paso de 2”; este tubo sale a la al tura del fondo de la
zanja, pasa por debajo de la poza de descarga de biol y queda libre en su extremo
aprovechando el desnivel del terreno, se empleará para retirar el biosol cada seis
meses.
Figura 65. Poza de carga y preparación de la poza de descarga del biodigestor.
Al inicio se preparó la mezcla estiércol: agua (1:5) para alimentar el biodigestor en la
misma poza de carga, para lo cual se puso en la boca del tubo de 4” un tapón atado
a una cuerda, se acarreó cinco carretillas de estiércol (una carretilla = 35 kg
aproximadamente) (Figura 66); conforme se adicionó agua hasta el borde de la poza,
se agitó para uniformizar la mezcla. Enseguida se jaló la cuerda para retirar el
tapón y permitir que la carga de 1 m3 de mezcla estiércol: agua ingrese al
biodigestor (Figura 66).
Después se determinó que era más práctico y menos laborioso lavar el piso del
cobertizo del ganado ubicado cerca del biodigestor , y el agua del lavado
conducirla por un can al de cemento donde dos trabajadores, calzando botas de
jebe, pisoteaban la mezcla estiércol: agua para uniformizarla antes que llegue a la
poza de carga del biodigestor (Figura 67).
Figura 66. Secuencia para preparar la mezcla estiércol: agua (1:5) para alimentar
el biodigestor.
Figura 67. Alimentación del biodigestor con el agua de lavado del cobertizo.
Figura 68. Vista del biodigestor y los dos balones de almacenamiento de biogas.
De izquierda a derecha: Méd. Vet. Luis Murga (PEAM), Jenrry Díaz y su esposa
(propietarios), Dr. Jorge Ríos y M.Sc. Ever Cárdenas (profesores de la UNAS Tingo María), y M.Sc. Oscar Gamarra (INDES- CES - UNTRMA).
Fotografía 69. Docentes y alumnos de la UNAS junto al biodigestor instalado.
Para eliminar el ácido sulfhídrico (H2S) de la corriente del biogas, se calculó que
era necesario 16,6 kg de fierro para dos años de funcionamiento, por lo que se
empleó esa cantidad de clavos para madera de 2” , los que se cargaron en un tubo
de PVC de 2” de 3 m de largo. En ambos extremos se colocó dos esponjas de
fierro, para evitar que se salgan los clavos, y se taparon con campanas de
reducción de 2” a ½”, a las cuales se pegó un adaptador de PVC de ½”, a cada uno
de ellos se enroscó con cinta teflón, para conexión hermética, una unión universal
de PVC de ½”, para su fácil acople y retiro de la tubería de conducción del biogas
(Figura 70) .
Figura 70. Cartucho para eliminar el H2S del biogas.
Debido al clima caluroso donde se ubica la Ganadería Renacer, no fue necesario
que el biodigestor se ubique en el interior de una caseta con en Santo Tomás.
Únicamente como protección se colocó un cerco de tablas y una malla de nylon (Figura
71).
A los 18 días de cargado el biodigestor, el biogas producido alcanzó una presión de
10 cm de agua. Desde ese día se empezó a utilizar el biogas como combustible para
una cocina de una hornilla, cuya llama azul alcanzó una altura de 60 cm. Como
prueba inicial del consumo de biogas, se puso en dicha hornilla una olla con diez litros
de agua, la que se dejó que hierva durante dos horas, lo que ocasionó un consumo
de dos mil litros de biogas aproximadamente, pues el balón que estaba conectado a
la cocina se desinfló casi hasta la mitad (Figura 72).
Fotografía 71. Biodigestor en producción a los 18 días de cargado. Se observa a
seis personas sobre la campana del biodigestor llena con biogas.
Figura 72. Prueba inicial de consumo de biogas.
En la Ganadería Renacer, el biogas se emplea como combustible para preparar
los alimentos y se desea utilizarlo para iluminación con lámparas de camiseta y
como combustible para un grupo electrógeno. Se alimenta diariamente con 600
litros de estiércol: agua (1:5), produce 600 L de biol/día, de los cuales venden
500 L diarios a S/. 2 , 00 el litro, para una plantación vecina de palma aceitera,
donde se emplea como fertilizante orgánico .
Fotografía 73. Cocina a biogas en la Ganadería Renacer.
SISTEMA INTEGRAL DE PRODUCCIÓN E INVESTIGACIÓN
AGROECOLÓGICA (S IPIAG ) UNTRM, CHACHAPOYAS,
REGION AMAZONAS
En la Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional Toribio Rodríguez de
Mendoza de Amazonas (UNTRM), ubicada en el Barrio Higos Urco de la ciudad de
Chachapoyas, capital de la Región Amazonas, a 2700 msnm y una temperatura
ambiente promedio de 17°C; se encuentra el Módulo SIPIAG del Instituto de
Investigación para el Desarrollo Sustentable de Ceja de Selva (INDES-CES) de la
UNTRM. En este módulo se realiza investigación en manejo de pastos, frutales
nativos, crianza de cuyes y gallinas ponedoras, producción de compost y humus,
producción de plantones de forestales y frutales, y energías renovables: biogas,
bomba de ariete hidráulico, terma solar y aerogeneradores.
Figura 74. Módulo SIPIAG.
biodigestor y su gasómetro similares al de Granja Ganadera de Calzada, incluso la
infraestructura, con la diferencia que todo el contorno se cerró con planchas de
superboard para proteger el biodigestor de las bajas temperaturas nocturnas.
Para eliminar el vapor de agua y el H 2S del biogas, se diseñó el tablero que se
muestra en la Figura 75, el cual se coloca arriba del biodigestor. El vapor de agua,
al ascender por la tubería desde el biodigestor, se condensa y retorna como agua al
biodigestor, el vapor que haya logrado llegar hasta el primer cartucho para
eliminar el H2S, condensará y escurrirá hasta la botella ubicada en el puente de
unión de los cartuchos. En vez de emplear un cartucho de 2” x 1 m de largo
relleno con clavos de 2”, en posición horizontal; se emplean dos cartuchos de 2” x
50 cm de largo, con 2,5 kg de clavos de 2” en cada uno, ambos en posición vertical.
Esta disposición de los cartuchos permite eliminar mejor el H2S, debido a que el
biogas desciende por el primer cartucho a través de todo el empaque de clavos y
enseguida asciende por el segundo cartucho donde se eliminará el H2S remanente.
Para cargar y alimentar el biodigestor se emplea estiércol fresco de ganado vacuno
que se lleva desde el Camal Municipal de Chachapoyas. Se emplea la mezcla
estiércol: agua en la proporción 1:5.
Figura 75. Tablero de purificación y control de biogas.
Figura 76. Esquema de instalación del biodigestor en el Módulo SIPIAG.
La campana para biogas del biodigestor instalado en el Módulo SIPIAG estuvo
llena, junto con el gasómetro, a los 35 días de cargado. Este sistema de
producción de biogas y bioabonos, se ha constituido en una escuela de campo que
permite dar capacitaciones para la apropiación de esta tecnología a los estudiantes
de la UNTRM, profesionales y comuneros que visitan la Universidad.
Figura 77. Poza de carga y de descarga del biodigestor del Módulo SIPIA G.
Figura 78. Biodigestor instalado en el Módulo SIPIAG.
En el Módulo SIPIAG, se sigue desarrollando investigación sobre producción y
aplicaciones del biogas. Se habilitó una lámpara tipo petromax para que funcione a
biogas (Figura 79), se hizo funcionar un grupo electrógeno y una motocicleta a
biogas (Figura 81). Como trabajo de tesis, se está adaptando un grupo electrógeno
de 1 kW para que funcione a biogas.
Figura 79. Lámpara tipo petromax habilitada para funcionar a biogas.
Figura 80. Cocina a biogas del Módulo SIPIAG.
Figura 81. Grupo electrógeno y motocicleta a biogas en el Módulo SIPIA G.
Figura 82. Comuneros que visitan el Módulo SIPIAG.
CUMBA, PROVINCIA DE UTCUBAMBA, REGIÓN AMAZONAS
- PERÚ
El distrito de Cumba está a 400 msnm y su temperatura ambiente promedio es de
31°C. El Padre Juan de la Parroquia de Cumba, nos solicitó asistencia técnica para
instalar un sistema de producción de biogas y bioabonos, para lo cual se empleó
el esquema de la Figura 83. Esta instalación fue similar a la de Pólvora en
Tocache. El biodigestor fue de 8 m de largo y estuvo lleno de biogas a los 7 días de
cargado.
Figura 83. Esquema para instalar el biodigestor en Cumba.
Figura 84. Poza para el biodigestor en Cumba.
Figura 85. Cobertura del fondo de la poza con aserrín y mantas de polipropileno y
laterales con plancha tecnoport de 1”; para proteger el biodigestor.
Figura 86. Preparación de una carga del biodigestor y acomodo para evitar que se
formen pliegues en el llenado.
Figura 87. Equipo de trabajo con el Padre Juan.
Figura 88. Tablero de purificación y control de biogas en Cumba.
Figura 89. Sistema de producción de biogas y bioabonos en operación en Cumba.
El Padre Juan emplea el biogas para cocina en la Casa Parroquial de Cumba, pero lo
que más valora es el biol que lo viene aplicando a su plantación de cítricos con
excelentes resultados.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO, REGIÓN LA
LIBERTAD - PERÚ
En el marco del curso teórico - práctico “Biogas y bioabonos: producción y
aplicaciones”, organizado por el Departamento de Química Biológica y Fisiología
Animal de la Facultad de Ciencias Biológicas y la Gerencia de Investigación
Científica, Proyección Social y Extensión Universitaria de la Universidad Nacional
de Trujillo, que permitió autofinanciar e instalar con nuestra asistencia técnica, un
sistema de producción de biogas y bioabonos similar en dimensiones e
infraestructura al de Cumba, en la Estación Experimental de Bioquímica Aplicada
“Dr. Julio César Arellano Barragán”, a cargo del Dr. Carlos León Torres, ubicada
en la Ciudad Universitaria de la UNT, en la ciudad de Trujillo - Perú a 33 msnm y
con una temperatura promedio de 20°C.
Figura 90. Poza de carga, poza con el biodigestor, poza de descarga de biol y al
fondo salida para biosol.
Figura 91. Preparación de la mezcla estiércol fresco de ganado vacuno: agua (1:5) y
carga del biodigestor.
H 2S, en contraste con una esponja nueva. El producto negro sobre el fierro e s el FeS.
Figura 93. Biodigestor con su carga completa (75% de su volumen total) y en
producción. Se empleó malla raschel de vivero para darle sombra.
Este sistema requirió 19 días para llenar completamente con biogas la campana
del biodigestor y el gasómetro. Viene siendo usado para prácticas de bioquímica
aplicada y de otros cursos de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UNT;
asimismo, es visitado por docentes y alumnos de otras Facultad es. El biogas se
emplea para una cocina y dos lámparas tipo petromax y los bioabonos para
cultivos hidropónicos y de otro tipo en la Estación Experimental.
POMACOCHAS, PROVINCIA DE BONGARÁ, REGIÓN
AMAZONAS - PERÚ
En base a un Convenio entre la Comunidad Campesina San Lucas de Pomacochas y
el INDES - CES de la UNTR M, se instaló un sistema de producción de biogas y
bioabonos similar en dimensiones e infraestructura al del Módulo SIP IAG. El Plantel
de Recría de esta Comunidad se ubica a 2300 msnm y 16°C de temperatura ambiente
promedio. Se empleó estiércol fresco de ganado vacuno en la proporción 1:5 con agua.
Figura 94. Ingreso al Plantel de Recría de Pomacocha.
Figura 95. Poza con el biodigestor, al fondo conexión a la poza de carga. A la
derecha, conexiones a la poza de descarga de biol y a la tubería para salida de
biosol (a ras del piso de la poza para el biodigestor .
Figura 96. Poza de carga, alimentación del biodigestor y sello hidráulico de la poza.
Figura 97. Poza de descarga vacía y llena como sello hidráulico.
Figura 98. Biodigestor en producción en Pomacochas.
El sistema de producción de biogas y bioabonos instalado en Pomacochas demoró
40 días para llenar completamente la campana y el gasómetro con biogas, que se
emplea como combustible para la cocina y los bioabonos para los pastos.
Figura 99. Cocina a biogas en Pomacochas.
Tiempo de retención hidráulica en función de la temperatura ambiente
Para biodigestores del tipo tubular de geomembrana de PVC, cargados con mezcla
estiércol fresco de ganado vacuno: agua en la proporción 1:5, se ha determinado el
tiempo de retención hidráulica (en días), necesario para llenar completamente la
campana del biodigestor y su gasómetro con el biogas producido, en diferentes
condiciones climáticas y altitudes sobre el nivel del mar, en las regiones peruanas
San Martín, Amazonas y La Libertad, a partir del día en que fue car gado el
biodigestor .
Los resultados se muestran en la Tabla 5, de donde se deduce que para la
producción de biogas, influye únicamente la temperatura ambiente y no influye la
altitud sobre el nivel del mar ni el volumen de mezcla estiércol: agua con que se
cargó el biodigestor; por lo que se recomienda que en zonas frías se vea la forma
de mantener abrigado al biodigestor para su mejor funcionamiento. Como alternativa
se puede hacer lo siguiente:
a) Cubrir el biodigestor con una manta de plástico sobre la cual se puede
colocar paja.
b) Cerrar con una manta de plástico, a manera de pared, todo el contorno
donde se ubica el biodigestor .
c) Construir una caseta para albergar el biodigestor, dejando el espacio
suficiente para su mantenimiento.
Tabla 5. Tiempo de retención hidráulica para la producción de biogas, en función
de la temperatura ambiente promedio, para biodigestores tubulares alimentados con
mezcla estiércol: agua en la proporción 1:5..
Con el software SPSS se procesaron los datos y se obtuvo la ecuación logarítmica TRH
= -44,705ln (T) + 160,394; que modela el tiempo de retención hidráulico (TRH: días )
para la producción de biogas en función de la temperatura (T : °C) ambiente, con un
ajuste R2 = 0,924.
Figura 100. Gráfica del tiempo de retención hidráulico (TRH) en días en función a la
Temperatura ambiente en °C.