Manual Construccion Bio Digest Or

Manual de construcciny operacin de biodigestor tipo hind y flujo continuo

Biodigestores:Una estrategia para mitigar el cambio climtico y generar responsabilidad social, ambiental y poltica

Experiencia Biodigestores, tecnologa limpia para mitigar el cambio climticoDiana Domnguez Gmez- CARE ECUADOR Jorge Granja Ruales - UNIVERSIDAD TCNICA DEL NORTE (UTN) Robinson Guachagmira y Luis Robalino Asociacin de Campesinos Agroecolgicos de Intag (ACAI)

Autores

Carolina Mancheno, CARE Ecuador Fernando Unda, CARE Ecuador Galo Varela, Universidad Tcnica del Norte

Revisin

FotografasDiana Domnguez Gmez Jorge Granja Ruales Robinson Guachagmira Luis Robalino CARE Ecuador / Claudia Futterknecht (Directora) Programa de Cambio Climtico Programa Ambiente, Economa y Sociedad Proyecto De la Nieve al Manglar

Reconocimientos Videos Diseo y diagramacinIdentidad Grfica

Pablo Muoz - Editor y Diego Robles - Camargrafo

Impresin

Identidad Grfica Tiraje 200 ejemplares Primera edicin CARE Ibarra-Ecuador Agosto, 2010

AGRADECIMIENTOSA Green Empowerment por financiar la iniciativa; a la Universidad Tcnica del Norte (UTN) y su club ecolgico Allpha Mashikuna (amigos de la tierra) por aceptar el reto de la investigacin aplicada; a las iniciativas tursticas privadas Hacienda La Merced y Bosques de Paz; al Ilustre Municipio de Antonio Ante y; a la Asociacin de Campesinos Agroecolgicos de Intag; todos ellos por contribuir con su experiencia y sumarse al proyecto de investigacin propuesto por CARE y la UTN.

Procesos capacitacin durante la investigacin

Capacitacin con Universidades Tcnica del Norte y Pontificia Universidad Catlica del Ecuador Sede Ibarra

Capacitacin con departamentos ambientales de los municipios de Antonio Ante e Ibarra.

Intercambio de experiencias en manejo de biodigestores Bolivia-Ecuador

Talleres con universidades, organizaciones de segundo grado y gobiernos locales de Imbabura.

PRESENTACINLa investigacin e implementacin de alternativas que permitan generar energas amigables con el ambiente, forman parte de los esfuerzos que CARE y la Universidad Tcnica del Norte (UTN) impulsan, en la lgica de apoyar la construccin de cadenas productivas que vinculen desarrollo econmico, seguridad alimentaria y produccin limpia, es el resultado de la reflexin del compromiso individual y social para contribuir a la mitigacin de los efectos del cambio climtico a partir de acciones de responsabilidad social, ambiental, econmica, cultural y poltica. Estrategias determinantes para CARE y la UTN en la facilitacin de mecanismos que contribuyan a consolidar un modelo de desarrollo sustentable, son la participacin y la construccin de redes con la sociedad civil, con entidades del gobierno nacional (como rectoras de la poltica pblica) y con organismos de la cooperacin internacional. Es as que los avances y retos presentados en el diseo, implementacin y monitoreo de biodigestores fue posible sistematizarlos gracias al financiamiento de Green Empowerment; al involucramiento directo de las familias y comunidades, al dilogo constructivo con entidades como las Direccin Regional del Ministerio de Ambiente de Morona Santiago, el gobierno autnomo descentralizado de Antonio Ante, la Junta Parroquial de Peaherrera del Cantn de Cotacahi, entre otros. Un socio principal fue la Asociacin de Campesinos Agroecolgicos de Intag (ACAI) a travs de su proyecto financiado por el Fondo de Pequeas Donaciones del FMAM (SGP), cuyos integrantes se involucraron no solo de manera decidida en esta actividad, sino que adems contribuyeron a que los aprendizajes identificados sean sistematizados en el presente documento. El texto que se pone en su consideracin constituye a la vez un manual o gua tcnica para la construccin de biodigestores como una alternativa para la generacin de energa aplicable en los espacios de uso domstico y en actividades productivas desde una mirada de identificacin de aprendizajes sociales e institucionales. Un elemento clave de este proyecto fue la sistematizacin permanente del camino recorrido desde el diseo, hasta la construccin y obtencin de biogs y biol. En este contexto, el presente documento es un esfuerzo de investigacin y reflexin participativa que rescata las experiencias desarrolladas en las provincias de Imbabura y Morona Santiago. As mismo se brinda una visin tcnica y operativa global en relacin a los usos, caractersticas y potencialidades que ofrecen los diferentes tipos de biodigestores investigados: modelo hind (7), flujo continuo (2 en investigacin y 8 en construccin) y horizontal (3). Esperamos que este aporte pueda ser complementado y mejorado en el quehacer de familias y comunidades, cuyo trabajo cotidiano generan condiciones de equidad que construyen, en la prctica, la utopa posible del pas intercultural e inclusivo. Julio, 2010

Programa Ambiente, Economa y Sociedad CARE Ecuador

Universidad Tcnica del Norte FICAYA

CONTENIDOAgradecimientos Presentacin

1. Introduccin

Lugares de investigacin

1 2 3 5 7 7 8 11 12 14 15 16 17 18 18 18 19 20 20 21 21 23 26 26 27 27 28 28 29 29 29 30 30 31 31 32 32 33 34 34 35 36

2. Contexto de la investigacin 3. Aspectos tcnicosUsos de biogs y biol Composicin y caractersticas del biogs Composicin: uso y caractersticas del biol de ensayos Criterios a considerar en el diseo de un biodigestor Ventajas y desventajas de los biodigestores

4. Biodigestor familiar tipo hind

Estructura del biodigestor modelo hind Construccin del biodigestor hind Pasos grficos para construccin del biodigestor hind Excavacin del pozo Limpieza y fundicin de la base del pozo Armado de malla y molde metlico Fundicin del pozo y cmaras de entrada y salida del biodigestor Construccin de campana y colocacin de contra pesos Colocacin de campana Colocacin de sellos de seguridad Composicin de sustratos Toma de muestras para anlisis de pH y temperatura 5. Biodigestores de flujo continuo Materiales e insumos requeridos Preparacin de la fosa Implementacin del tanque de entrada y tanque de salida (rea de carga y descarga) Preparacin de la funda plstica Colocacin del dispositivo de salida del biogs Colocacin de la funda plstica Vlvula de seguridad Colocacin del filtro Inflado y llenado del agua de la funda Control de nivel de agua Alimentacin del biodigestor Primera utilizacin del biogs Proteccin, manejo y mantenimiento del biodigestor Esquema de biodigestor flujo continuo Bibliografa 6. Lecciones aprendidas Lecciones tcnicas Lecciones socioeconmicas Glosario

Manual de construccin y operacin de Biodigestor tipo Hind y flujo continuo

1.

INTRODUCCIN

Con el pasar del tiempo se hace evidente la necesidad de utilizar energas alternativas que contribuyan al saneamiento ambiental y mitigacin al cambio climtico, que permitan por medio de su implementacin, alcanzar tecnologas de bajo costo y fcil aplicacin. Es importante reflexionar que las energas basadas en el uso de recursos naturales no renovables no son una opcin sostenible a largo plazo, por lo que hoy en da la poblacin tiene la obligacin moral de entender la importancia del uso y tratamiento de energas alternativas. Un tipo de energa alternativa es el uso de la materia orgnica (estircol de ganado, gallina, chanchos, humanos, residuos de hierba verde, etc.) como una solucin energtica local, regional y global. Para ello se desarrollan y difunden procesos eficientes y sencillos, como por ejemplo, la degradacin anaerobia lograda a travs del biodigestor en el cual se produce biogs (metano) y fertilizantes lquidos y slidos. Es as que, con la finalidad de brindar mayor informacin para el desarrollo y uso de energas alternativas, CARE y la Universidad Tcnica del Norte (UTN) anan esfuerzos para realizar trabajos de investigacin y desarrollar mayor conocimiento referente a biodigestores amigables con el ambiente, mnimo impacto visual y acondicionado al medio social. A este esfuerzo se suma la Asociacin de Campesinos Agroecolgicos de Intag (ACAI) quienes manejan una tecnologa alternativa muy adecuada a su zona. En la provincia de Morona Santiago la alianza institucional se la realiz con la Direccin Regional de Ministerio del Ambiente y porcicultores de la parroquia de Tayusa, General Proao y Sevilla Don Bosco. En la provincia de Imbabura, la mayora de estas investigaciones se encuentran, en empresas tursticas privadas; las mismas que buscan ofertar un turismo diferente, responsable con el ambiente y la sociedad, emprendiendo as el reto de utilizacin de energas alternativas en cada una de sus empresas. Entre estas organizaciones se han implementado biodigestores para realizar estudios como: cantidad y calidad del biogs, de biol (fertilizante) y sobre todo el nivel de aceptacin y compromiso por parte de la sociedad para aplicar estas tecnologas.

1


Lugares de investigacin: biodigestores implementados

Hostera La Merced Baja Zuleta

Hostera Bosques de Paz El Limonal

Asociacin de Campesinos Agroecolgicos de Intag (ACAI)

Granja La Pradera UTN

Comunidad Chaupi Guarangui

Camal Antonio Ante

2


2.

CONTEXTO DE LA INVESTIGACIN

El Plan Nacional del Buen Vivir 2009-2013 del Ecuador menciona que es un reto recuperar la calidad ambiental en las zonas urbanas, especialmente en trminos de calidad del aire y del agua,el mejoramiento de los estndares ambientales de las industrias y las grandes inversiones, as como de los pequeos productores que, sin un control efectivo, ponen en riesgo la salud de las comunidades rurales, especialmente por contaminacin de productos qumicos usados en la agricultura. Es as como los biodigestores en el Ecuador han tenido aceptacin, no tanto, como una opcin rentable inmediata, pues, mientras se mantenga el subsidio del Estado al gas esta alternativa no puede competir en costos; pero s ha respondido como una atractiva oferta para reducir el grave problema de contaminacin del sistema de ros que cruzan por las ciudades pequeas y medianas del Pas, especialmente donde las Municipalidades no dispone de incentivos que viabilicen mejores prcticas de manejo de residuos como parte de un esquema normativo municipal de control de la contaminacin.

2.1. UbicacinLa investigacin fue en la provincia de Imbabura a diferentes altitudes y temperaturas, con la finalidad de contar con parmetros ambientales al momento de tener un prototipo de biodigestores para cada una de stas zonas. A continuacin se detallan las caractersticas de la provincia de Imbabura as como los lugares en los cuales se realiz la implementacin. La provincia de Imbabura se encuentra al norte del Pas, limitada por: NORTE: Carchi y Esmeraldas; SUR: Provincia de Pichincha; ESTE: Sucumbos y Napo; OESTE: Provincia de Esmeraldas Su capital es Ibarra misma que se encuentra a una altitud: 2214 m.s.n.m Imbabura posee una variedad de pisos climticos que van desde el mesotrmico hmedo y semihmedo pasando por el mesotrmico seco, hasta el pramo sobre los 3.500 metros de altitud, con temperaturas entre los 8C. y los 28. (Fuente: http://www.edufuturo.com/imprime.php?c=2327)

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Figura 1. Ubicacin

PROVINCIA DE IMBABURA

Lugar de investigacinCamal Municipal Hostera Bosques de Paz Hostera La Merced Baja Granja La Pradera (UTN) Comunidad Chaupi Guarang Intag

CantnAntonio Ante Ibarra- Parroquia La Carolina Ibarra- Zuleta Antonio Ante Ibarra; Unin de Organizaciones Campesinas Cochapamba Cotacachi; Asociacin de Campesinos Agroecolgicos de Intag (ACAI) Ibarra Macas Total biodigestores

Cant.1 1 1 2 1 8 1 3 18

Universidad Catlica del Ecuador Sede Ibarra (ECAA) Morona Santiago

Los lugares en los cuales se ubic la investigacin se caracterizan por tener ganado vacuno y porcino cuyos desechos o excretas en algunos casos no tienen tratamiento lo que produce un alta contaminacin ambiental ya que son liberados directamente al caudal de los ros y quebradas. De ah que el biodigestor se convierte en una opcin para dar tratamiento a este tipo de contaminacin. En Morona Santiago se implementaron biodigestores de modelo horizontal que an se encuentran en proceso de investigacin. En el caso de Morona Santiago al momento de esta publicacin, CARE con el apoyo y el liderazgo de la oficina regional del Ministerio del Ambiente Regional, se desarrolla el proceso de investigacin e implementacin de 3 biodigestores, con la finalidad de dar los primeros pasos en la regularizacin de calidad ambiental con agricultores que tiene porquerizas y que estn afectando ambientalmente con los desechos provenientes de sta actividad productiva. El inters por parte de los propietarios no slo se basa en el manejo adecuado de los desechos sino tambin en la produccin de biol y en la generacin de energa alternativa; esto en consideracin al alto costo mensual que significa la compra de fertilizantes qumicos para sus pastos y el uso de energa para abrigar a lechones.

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3.3.1 QU ES UN BIODIGESTOR?

ASPECTOS TCNICOS

Un biodigestor es una cmara hermtica e impermeable en la que se depositan desechos orgnicos (estircol o material vegetal) para producir en su interior una degradacin anaerbica de la cual se obtiene biogs y fertilizante lquido y slido en menores cantidades. El mecanismo bsicamente consiste en alimentar el biodigestor con materiales orgnicos (estircol) y agua cruda por perodo de 35 a 45 das aproximadamente durante los cuales, se produce el proceso bioqumico y la accin bacteriana, desarrollndose estas dos simultnea y gradualmente, todo esto en condiciones ambientales y qumicas favorables, en esta accin se descompone la materia orgnica hasta producir biol y biogs (metano) para luego ser usado como combustibles (generacin de calor y/o electricidad entre otros). La digestin anaerobia se produce a partir de polmeros naturales y en ausencia de compuestos inorgnicos, realizada en las siguientes tres fases:

Hidrlisis anerobia

1) Hidrlisis y fermentacin

La materia orgnica se descompone por accin de un grupo de bacterias hidrolticas anaerobias que hidrolizan las molculas solubles en agua, como grasas, protenas y carbohidratos, y las transforman en monmeros y compuestos simples solubles.

2) Acetognesis y deshidrogenacin

Los alcoholes, cidos grasos y compuestos aromticos se degradan produciendo cido actico, CO2 e hidrgeno que son los sustratos de las bacterias metanognicas.

3) Metanognica

Se produce metano a partir de CO2 e hidrgeno, por la accin de la actividad de bacterias metanognicas

(Marty, 1984)

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La degradacin anaerobia es producida por bacterias metanognicas (en su tercera fase) que participan en la descomposicin de desechos orgnicos en un ambiente hmedo, sin oxigeno y con una temperatura adecuada (aproximadamente 35C, a menor temperatura se requiere de ms tiempo para producir la digestin anaerobia). Tambin se requieren de otros parmetros como: Hermetismo.- ambiente completamente hermtico. Relacin carbono/nitrgeno (C/N) 1 La relacin ptima de la materia orgnica C/N es 30:1; con una relacin (10:1) existe prdidas de nitrgeno asimilable reduciendo la calidad del material digerido. Con una relacin (40:1) es demasiado amplia por lo que se inhibe el crecimiento debido a falta de nitrgeno. TABLA 1. RELACIN CARBONO NITRGENO EN DIFERENTES SUSTRATOSSustrato Papel Caa de maz Pajas (trigo, cebada, avena, centeno Cascarilla de arroz Hojas frescas Residuos de frutos follaje abundante follaje en plena floracin follaje maduro Rastrojo de leguminosas Estircol de bovinos Residuos de panza (camal) Estircol de equinos Estircol de porcinos Desechos de humanos Relacin Carbono/Nitrgeno 150-200/1 150/1 60-128/1 95/1 40-80/1 40/1 10/1 20/1 50/1 10-15/1 18-40/1 20-30/1 18-25/1 16-20/1 5-20/1

Fuente: http://www.manualdelombricultura.com/wwwboard/messages2/2272.html http://www.ambientum.com/enciclopedia/residuo/1.66.26.21r.html http://organicsa.net/relacion-cn-en-el-compost.html

Presin .- La presin manomtrica ptima es de 6 cm de agua dentro del biodigestor. Tiempo de retencin (TR). Es el tiempo que se demora desde el momento de la carga hasta la obtencin de biol de buena calidad. En algunos casos el TR va desde los 35 hasta los 75 dependiendo de la temperatura. Tiempo corto de retencin = mayor cantidad de biogs, biol de baja calidad. Tiempos largos de retencin = baja cantidad de biogs, con biol de buena calidad pH.- El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solucin. Los valores ptimos de operacin oscilan entre 6.7 y 7.5 con lmites de 6.5 a 8.0 (Hayes et al., 1979). La estabilidad del proceso anaerobio depende de los factores mencionados arriba, siendo los principales la temperatura y el pH del material biodegradado, aspectos que en el campo son de fcil obtencin, control y manejo.1 La relacin carbono-nitrgeno es una de las ms importantes, ya que tanto el carbono como el nitrgeno son elementos bsicos para la nutricin de los organismos, para una correcta fermentacin deben encontrarse en las proporciones idneas 25-40/1. (C/N). Esta relacin muestra la fraccin de carbono orgnico frente a la de nitrgeno. Si al terminar un proceso y tras la fermentacin se tiene un valor C/N alto, indica que no ha sufrido una descomposicin completa. 2 Consiste en un tubo en forma de U que contiene un lquido, generalmente mercurio. Cuando ambos extremos del tubo estn abiertos, el lquido busca su propio nivel ya que se ejerce 1 atm en cada uno de los extremos. Cuando uno de los extremos se conecta a una cmara presurizada, el lquido se eleva en el tubo abierto hasta que las presiones se igualan. La diferencia entre los dos niveles del lquido es una medida de la presin manomtrica. Fuente: http://sites.google.com/site/cientificogenial/presion-manometrica

2

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3.2 USOS DE BIOGS Y BIOL (FERTILIZANTE)El biogs y biol son el resultado de la descomposicin de la materia orgnica dentro del biodigestor (sin presencia de oxgeno); el biol por lo general contiene nutrientes fcilmente asimilados por las plantas; en tanto que el biogs puede ser utilizado en la generacin de calor entre otros. El biogs y biol (fertilizante) pueden ser utilizados de la siguiente forma:APLICACIONES DEL BIOGS Y BIOABONO

Biogs

Fertilizante (biol)

Generacin de calor

Generacin de electricidad

Fertilizante lquido

Fertilizante slido (Mnimas cantidades)

Quemadores Lmparas de combustin calefaccin cocina

Motores de combustin interna

3.3. COMPOSICIN Y CARACTERSTICAS DEL BIOGSSe llama biogs a la mezcla constituida por metano (CH4) aproximadamente entre un 55% a un 70%, de dixido de carbono entre 25-45% y de otros gases que se encuentran en pequeas cantidades como hidrgeno, nitrgeno y sulfuro de hidrgeno. Tabla 2. Composicin y caractersticas del biogsCaractersticas del biogs Proporciones % Volumen CH4 Metano 50-70 CO2 Anhdrido Carbnico 27-44 H2 S Sulfuro de hidrgeno 1,5 a 2 OTROS 3

Fuentes:http://www.textoscientificos.com/energia/biogashttp://www.unsa.edu.ar/matbib/micragri/micagricap5.pdfhttp://www.biodisol.com/biocombustibl es/biogas-que-es-el-biogas-digestion- anaerobia-caracteristicas-y-usos-del-biogas-energias-renovables-biocombustibles Elaboracin: Propia

Tabla 3. Rendimiento de biogs1 m3 de biogs equivale a: Alcohol 1,1 litros Gasolina 0,8 litros Gas-oil 0,65 litros Gas natural 0,76 m3 Carbn de piedra 1,5 kg. Madera 1,3 kg. Fuente: Presentacin Jaime Marti, Bolivia, 2010

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3.4. COMPOSICIN, USOS Y CARACTERSTICAS DEL BIOL: ENSAYOSDurante el proceso de investigacin se tom una muestra de los resultados de biol obteniendo los siguientes resultados: Tabla 4. Datos generales de lugares de muestreoLugar El Limonal; Hostera Bosques de Paz Zuleta: Hostera Hacienda La Merced Sustratos de carga 70% de material verde y 30% de estircol equino. 100 % estircol de ganado vacuno. Temperatura Ambiente 18 24C 10-15C Temperatura interna biodigestor 26-28C 15-17C Altitud 1213 m.s.n.m 2800 m.sn.m

3.4.1 Anlisis FsicoTabla 5. Anlisis fsico de muestras de biol.Parmetro pH Conductividad Temperatura Turbidez Densidad Slidos Totales (ST) Slidos Voltiles totales (SVT) Slidos Fijos Totales (SFT) Unidades s/cm C NTU g/ml mg/L mg/L mg/L Resultado La Merced 6.76 7.23 17.90 Fuera de escala 1.00 9535.00 4810.00 4725.00 Resultado Bosques de Paz 7.15 1575 21.6 57.7 0.99 4790 2110 2680

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3.4.2 Anlisis QumicoTabla 6. Anlisis qumico de biolParmetro Nitritos (NO2 ) Nitratos (NO3 ) Amonio (NH4 ) Nitrgeno Total (NT) Potasio (K) Fosfatos (PO4 ) Hierro Total Hierro Fe2+ Hierro Fe3+ Cobre (Cu) Calcio (Ca) Manganeso (Mn) Boro (B) Sulfato (SO4) Unidades mg/L mg/L mg/L % mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L Resultado La Merced 0.832 9.746 3.0 0.0136 540 25.17 1.41 1.20 0.21 1.22 41.0 0.53 Menor 0,05 97.0 Resultado Bosques de Paz 0.230 27.47 2.04 2.97 x 10-3 80.0 12.59 0.55 0.40 0.15 0.65 49.0 Menor a 2.0 0.044 14.0

3.4.3 Anlisis MicrobiolgicoTabla 7. Anlisis microbiolgico de biol.Muestra Corresponde E. Coli (UFC/ml) La Merced 30 E. Coli (UFC/ml) Bosques de Paz 1.0 Coliformes Totales (UFC/ml) MNPC Valores Norma*

M1

Biol

200 nmp/100ml

Fuente: Anlisis de biol; Laboratorio Pontificia Universidad Catlica del Ecuador Sede Ibarra.

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En la Hostera Bosques de Paz se pudo realizar una investigacin en plntulas de ctricos Tangelo que estaban prcticamente muertas; el ensayo consisti en evaluar el nivel de recuperacin o no de stas a travs de la utilizacin del biol obtenido de su biodigestor. En la siguiente tabla y en las fotografas se observan los resultados que estas plantas tuvieron al ser fertilizadas tres veces a la semana con 50 cc de biol ms 50 cc de agua en cada una durante tres semanas.

Tabla 8. Ensayo: Recuperacin de plntulas de ctrico tangeloCultivo Ctrico Tangelo Muestra total 100% Plantas recuperadas 92% Plantas muertas 8%

Fuente: Elaboracin propia

De igual forma se observ la excelente recuperacin que existe en plantas de papaya y tomate rin que presentaban problemas al momento de iniciar con su fructificacin; ahora se nota frutos fuertes y vigorosos. El nivel de fertilizacin es ptimo en cultivos como pastos, frutales de ciclo largo, especies forestales; en un sistema de fertilizacin basal. Nota: No es recomendable realizar aplicaciones a productos de consumo directo como por ejemplo lechugas, rbanos, cilantro, otras; por el nivel de contaminacin de E. Coli.

Biol obtenido en el biodigestor de Bosques de Paz

Plntulas de Tangelo antes del ensayo

Plntulas recuperadas tratadas con biol despus de 3 semanas

Cultivos que mejoraron su nivel de fructificacin y desarrollo de follaje

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3.5. CRITERIOS A CONSIDERAR EN EL DISEO DE UN BIODIGESTOR:Los siguientes aspectos a tener en cuenta en el diseo, planificacin y construccin de un biodigestor son:

Nivel de participacin y responsabilidad por parte de los propietarios que van a implementar un biodigestor. Que la familia cuente con toda la informacin tcnica para la implementacin y manejo de un biodigestor. Compromisos de la familia: tiempo para el mantenimiento, recursos econmicos para la compra de materiales de construccin, mano de obra, rea disponible para la construccin. Necesidades correctamente identificadas para la implementacin del biodigestor, por ejemplo: sanitaria, energtica (biogs), fertilizantes, otros. Disponibilidad de materia prima, desechos pecuarios o domsticos. Visin integral de la gestin ambiental y produccin agropecuaria de su actividad productiva. Diseo de prototipo configurados o adaptados a cada una de sus realidades locales. La siguiente tabla es una base con la cual se puede realizar los clculos necesarios para conocer el nmero de animales requerido para tener una cantidad determinada de biogs.

Tabla 9. Datos base para calcular cantidad del biogs requeridoAporte de estircol diario por especieGanado Cerdo Bovinos Caprino Conejos Equino Humano adulto Humano nio kg de estircol fresco producido por cada 100 Kg. de peso del animal 4 8 4 3 7 0,4 Kg. por adulto 0,2 Kg. por nio

Estircol diarioAnimales Nmero Peso kg/ Animal Peso vivo total kg 900 100 18 120 300 Estircol generado/ 100kg/da 8 4 4 4 4 Estircol total kg/da 72* 4 0,72 4,8 12 93,52

Vacas 3 300 Cerdas 1 100 madres Lechones 9 2 Cerdos-cras 8 15 Cerdos en 6 50 estado de venta Total 3 vacas: 72 Kg 24 cerdos: 21,52 Kg *Pero en ganado estabulado todo el da

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Tabla 10. Produccin de biogs Animales Litros de biogs producido/da/Kg de . estircol cargado diariamente Biogs requerido (litros) 1160 1160 Estircol necesario (kg) 22,75 32,86

Cerdo 51 Bovino 35,3 Nota: Cada kg de estircol de vaca producir 35,3 litros de biogas

Cuntos animales son necesarios para producir este biogs? Animales Cerdo Vacas Estircol necesario 22,75 32,86 Estircol/100 Kg /da Peso vivo necesario 4 8 568 Kg (11 chanchos) 419 Kg (1 vaca y un ternero)Fuente: Presentacin Jaime Marti, Bolivia, 2010

3.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS BIODIGESTORESEntre las ventajas de los biodigestores se pueden apuntar las siguientes: Disminucin de la tala de los bosques al no ser necesario el uso de la lea para cocinar. Esta es una opcin factible para comunidades aisladas o alejadas de los circuitos de distribucin del gas comercial. El biogs presenta menos riesgo a la seguridad familiar en relacin al gas de uso domstico. Reduccin del trabajo de los campesinos, principalmente de mujeres y nios debido a que dejan de buscar lea en lugares lejanos. Diversidad de usos (alumbrado, coccin de alimentos, produccin de energa elctrica, transporte automotor y otros). Produccin de biol o biabono rico en nutrientes, ecolgico y econmico, adems no contamina el ambiente en comparacin con los fertilizantes qumicos sintetizados. Mejoramiento de las condiciones de saneamiento ambiental a travs de la reutilizacin y transformacin de los desechos orgnicos, como las excretas de animales (generalmente vacunos) contaminantes del ambiente y fuente de enfermedades para seres humanos y animales. Fomenta la unin familiar a travs de la educacin e involucramiento de todos sus integrantes, principalmente de adultos mayores, nios, nias y de personas con capacidades diferentes a travs del intercambio de responsabilidades para el mantenimiento del biodigestor. Complementa y promueve un modelo de gestin integral sustentable de la finca y del manejo de sus recursos naturales. En el Ecuador actualmente existe un subsidio al precio del gas, esto hace que no se considere la obtencin de energa proveniente de otras fuentes alternativas sin embargo; el biol obtenido del biodigestor compensa econmicamente toda su inversin adems que permite mantener un sistema de produccin libre de contaminantes.

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En cuanto a las desventajas se puede apuntar las siguientes: Requiere de un trabajo diario y constante, sobre todo para la carga de la materia orgnica. Dependiendo del modelo, requieren de mucho cuidado sobre todo cuando son construidos con plsticos, ya que stos pueden ser fcilmente cortados y quedar inutilizados. Otros modelos pueden ser tambin de costos elevados aunque de mayor duracin. Los beneficios de los biodigestores no han sido lo suficientemente difundidos. Dentro de las desventajas es posible identificar dificultades tcnicas resultantes de la construccin de biodigestores: El biodigestor debe encontrarse cercano a la zona donde se recoge la materia orgnica o sustrato; y a la zona en la cual se realiza su consumo. Debe mantenerse una temperatura constante y cercana a los 35 C. Es posible que como subproducto se obtenga cido sulfhdrico (H2S), el cual es txico y corrosivo y causa malos olores. En caso de no contar con las medidas de seguridad se puede correr el riesgo de causar explosin.

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4.

BIODIGESTOR FAMILIAR TIPO HIND (Cpula flotante)

Experiencia: MANUAL DE CONSTRUCCIN Y OPERACINEl biodigestor tipo hind al momento de esta publicacin se implement en cinco lugares de la Provincia de Imbabura: En el Camal de Antonio Ante, Hostera Bosques de Paz, Hacienda La Merced, y la Granja La Pradera de la UTN; todos ellos fueron construidos con la finalidad de realizar diferente tipos de investigaciones como: a) determinar el sustrato ideal para cada piso altitudinal, b) determinar un modelo prototipo3, c) disminuir el impacto visual al momento de implementar este tipo de tecnologas.

Biodigestor modelo Hind, Bosques de Paz El Limonal

Dos biodigestores ms del mismo modelo se est implementando en la Comunidad de Chaupi Guarangu y en la Pontificia Universidad Catlica Sede Ibarra (PUCESI). El biodigestor hind de esta investigacin est diseado con las siguientes caractersticas:Volumen: 2400 litros Carga diaria: 10-15 kg de materia orgnica y 30-45 litros de agua. Produccin de biogs equivalente: 5kg/mes de gas domstico. Produccin de biol (fertilizante): 30-40 litros de biol diaria despus de 35-45 das Altura: 2,65 metros Dimetro:1,30 metros Vida til: 15 aos

Al momento de la redaccin del presente documento, los biodigestores an se encuentran en fase de investigacin, por lo que los resultados de esta primera fase son preliminares. A continuacin se detalla el proceso de construccin y manejo de los biodigestores modelo Hind que la UTN y CARE ECUADOR implementaron con la finalidad de realizar en su primera fase las investigaciones anteriormente mencionadas.3 Por motivo de investigacin el biodigestor se lo dise en menores dimensiones a las recomendadas en la literatura y, considerado para aquellas familias que cuenten con animales en cantidades menores (10 cabezas de ganado y/o hasta 15 chanchos),

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4.1. ESTRUCTURA DEL BIODIGESTOR MODELO HIND CPULA FLOTANTE:Consiste en una estructura vertical que dispone de una campana flotante y dos tanques: uno para la carga de materia orgnica y otro para la descarga de biol; bajo el principio de vasos comunicantes, a esto se suma una cmara hermtica en la cual se genera condiciones de degradacin anaerbicas de la materia orgnica; para formar biogs y bio abono (lquido conocido como biol). Adicionalmente tiene dos contrapesos, suspendidos desde la campana, para agitar la mezcla interna de materia orgnica.Biodigestor Tipo Hind de cpula mvil Adecuado para la produccin de biogs, mnimo impacto visual Fuente:http://www.energianatural.com.ar/biogas02.html

l

Para permitir el ingreso de la materia orgnica y la salida del bioabono, se dispone de dos tubos PVC que se conectan el tanque de almacenamiento con la zona de carga y descarga.

Figura 1. Estructura de un biodigestor modelo Hind

Campana flotante Caja de carga

Caja de descarga

PVC carga

Tanque reactor

PVC descarga

Elaboracin: Jorge Granja

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4.2. CONSTRUCCIN DEL BIODIGESTOR HINDPara la construccin de un biodigestor modelo hind con campana flotante se requiere los siguientes materiales:Tabla 11. MATERIALES BIODIGESTORES TIPO HIND Materiales Cemento Unidades quintales Cantidad 14 1 3 3 2 3 3 4 1 2 3 2 1 3 1 1 1 2 10 16 1 1 1 1 3 2,5Entrega de accesorios Hostera Bosques de Paz, El Limonal Entrega de materiales Hostera Bosques de Paz, El Limonal

Malla electrosoldada, 6 x 150 x unidades 150 Tubos desage (6) metros Tubos desage (4) metros Tubos de presin de PVC de 20 unidades mm Vlvula tigre PVC Bola unidades Adaptador macho C/R 63 X 2" Codo E/C 20 mm X 90 Tee 20 mm Manguera bicapa 3/4 " Adaptador hembra C/R 20 1/2" Neplo flex "mm Tefln unidades unidades unidades unidades X unidades unidades unidades

Adaptador macho C/R 20 mm unidades X1/2" Tee R/R 1/2" unidades Neplo corrido 1/2" Universal PVC 1/2" Abrazaderas unidades unidades unidades

Cable de acero (alma de acero) metros 3/16 Grillete HG cable 3/16 unidades Tubos de moto para sellar la campa Bombril Aditivo plastificante Campana de acero Arena Ripio Piedra Unidades Unidades Unidades Unidades Metros cbicos Metros cbicos Slo si se requiere

Herramientas

Molde de hierro Tablas de encofrado Palancn Pico Barra de hoyado Carretilla Recipientes plsticos Sierra Escalera Nivel Plomada

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Para la construccin de este modelo en el camal de Antonio Ante, hostera Bosques de Paz, hacienda La Merced, comunidad Chaupi Gurangu y en la granja La Pradera de la UTN, la PUCESI ECAA de la provincia de Imbabura se utiliz los siguientes materiales en base al siguiente presupuesto:Tabla 12. MATERIAL REQUERIDO PARA LA CONSTRUCCIN BIODIGESTOR PROTOTIPO, tipo HIND (Campana flotante) Materiales de construccin Cemento Malla electrosoldada, 5 x 150 Tubo PVC de 6 3 metros Tubo PVC de 4 3 metros Campana superior flotante Arena y ripio para encofrado Excavacin en roca Accesorios para tubera de gas Cantidad 14 quintales 1u 1u 1u 1u 5,50 m3 2,45 m3 1 Aporte Institucional 98,00 Aporte Actor Local total 98,00 40,00 14,00 7,00 360,00 50,00 60,00 45,00 40,00 110,00 714,00

40,00 14,00 7,00 360,00

50,00 60,00 45,00 40,00 604,00

Imprevistos (Transporte de materiales, otros) TOTAL PRESUPUESTADO (Precios a Junio 2010)

Nota 1: La idea es utilizar los agregados disponibles en cada sector Nota 2: El aporte del actor local consisti en la mano de obra para el armado del encofrado comn, material ptreo mantenimiento y manejo. Nota 3: Los costos de mantenimiento dependen del trato que se le d a cada biodigestor; en este caso es imprescindible que al menos cada ao se d una capa de pintura a la campana. Tambin se recomienda poner una cubierta al biodigestor con la finalidad de evitar posibles oxidaciones de la campana.

4.3. PASOS GRFICOS PARA CONSTRUCCIN DEL BIODIGESTOR HIND

Para el caso Bosque de Paz, se conoce que la mezcla total sera: 3 litros de estircol equino 7 litros de hierbas verdes 10 litros de agua Cul es el tamao del biodigestor? Entonces: Se asume que TRH = 30 das; carga total diaria de 20 litros= (3 + 7 + 10) litros Por lo tanto Tamao mnimo = 30 x 20 = 600 litros; esto implica que para el tamao real de 1600 litros podramos cargar hasta 3 veces la carga diaria de este ejemplo.Elaboracin: Jorge Granja

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a. Excavacin del pozoAntes de realizar la excavacin del pozo es necesario tener en consideracin el tipo de suelo y las posibles fuentes de agua cercanas, en caso de tenerlas es mejor no realizar este trabajo debido a posibles lixiviaciones de lquidos contaminantes.

1,30m de dimetro y 2,65m de profundidad.

Cavar adecuadamente para no tener problemas al ubicar el molde metlico.

b. Limpieza y fundicin de la base del pozoLa excavacin se inicia con la remocin del material en toda el rea sealada, es importante recordar el espacio de los canales para la colocacin de los tubos de carga y descarga. El pozo debe ser excavado hasta alcanzar la profundidad de 2,65 m, siempre controlando el dimetro, la dimensin correcta es 1,30 m.

Eliminar todos los escombros del fondo del pozo

La base debe ser fundida con una parrilla de hierro. (10cm de espesor)

c. Armado de malla y molde metlicoLa ejecucin del hormign armado comienza con la colocacin de la malla electrosoldada en la base del pozo, siendo la parte ms importante durante este proceso, cuidar que la malla est separada del fondo aproximadamente 5 cm.

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Una vez vertido el hormign en la base, se procede a colocar la malla electrosoldada en la pared vertical del pozo. Durante esta colocacin, es preciso que la malla vertical est guiada por las varillas salientes de la base.

La malla de 8mm sirve para dar mayor resistencia al cilindro

d. Fundicin del pozo y cmaras de entrada y salida del biodigestor

Tanque reactor

Caja de carga

Biodigestor fundido con moldes metlicos

Caja de descarga

Biodigestor en construccin Las paredes deben ser completamente impermeabilizadas

Notas aclaratorias:Es necesario que las paredes del biodigestor estn completamente impermeabilizadas para evitar lixiviaciones o prdidas de biogs. En las cajas de carga y descarga; el tubo de 4 pulgadas es para el ingreso de materia orgnica y el de 6 para salida de biol.Zona de carga y descarga(nota: luego se corta el tubo para que permita el ingreso o salida de materia orgnica y biol respectivamente)

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e. Construccin de campana y colocacin de contra pesosPara la construccin de la campana es necesario realizar el clculo de su tamao como se muestra en el siguiente ejemplo:

Para el caso Bosque de Paz, se conoce que el tamao real del pozo es de 1600 litros Cul es el tamao de la cmara de gas del biodigestor? Entonces: Cmara de gas = (1/3) x tamao del biodigestor= (1/3) x 1600 litros = 530 litrosElaboracin: Jorge Granja

Es indispensable la colocacin de los contrapesos en la campana ya que estos permitirn estabilizarla, tambin tienen la funcin de agitar la materia orgnica que se encuentra dentro del biodigestor; de no contar con estos se corre el riesgo de que se forme una nata superficial de la materia orgnica en la parte ms alta del pozo que impide la salida del biogs hacia la campana.

Contrapesos dispuestos desde la campa para agitar la mezcla internamente en el biodigestor

f. Colocacin de campanaSe requiere que alrededor de la campana se coloque un tubo de llanta de motocicleta internamente relleno de arena y aserrn con el objetivo de tener un sello entre la campana y el pozo, evitando as fugas de biogs.

Colocacin de la campana y el tubo sellante

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g. Colocacin de sellos de seguridadLa vlvula de gas es colocada con la finalidad de evacuar biogs acumulado y no utilizado, evitando as posibles explosiones, es necesario recordar que en el sellos de seguridad se debe incluir el bombril o estropajo hmedo para capturar el cido sulfhdrico, causante de posibles malos olores.

Justo en la T se coloca el bombril o estropajo

h. Composicin de SustratosA continuacin se presenta un clculo bastante bsico para la mezcla en relacin de sustratos.

Determinacin simple del tamao del biodigestor.Ejemplo de clculo Para el caso Bosque de Paz, las hierbas mezcladas (hm) tienen un relacin C/N = 35 y para el estircol equino (ee) se ha estimado una relacin C/N = 20. Para la mezcla ideal C/N = 30 Cul es la composicin de la mezcla? Entonces: Xhm* 35 + Yee*20 = 30 X*(35-20) = 30-20 donde: Xhm = % de hierbas verdes y Yee = % de estircol equino Por lo tanto: Xhm = 67 % Xhm = 70 % de hierbas mezcladas Yee = 30 % de estircol equinoElaboracin: Jorge Granja

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Para el caso Bosque de Paz, las hierbas verdes (hm) se ha estimado un TS = 24 % y para el estircol equino (ee) se ha estimado un TS= 40 %. Para la dilucin ideal de slidos totales < 15 % Cul es la adicin de agua? Entonces: Por lo tanto Agua = 125 % Mnimo = 100% (es decir el volumen similar al total de la mezcla de materia orgnica, 10 litros de materia orgnica + 10 litros de agua) Sin embargo; una vez realizado el ensayo con el clculo recomendado no se obtuvieron los mejores resultados en cuanto a pH y homogenizacin del sustrato: por lo que se realizaron ensayos hasta conseguir la mezcla ptima; quedando: Que la proporcin ptima es 1 a 3-4 es decir: 1 kg de sustrato + 3 o 4 litros de agua

Bosques de Paz:

Hacienda La Merced:

Material verde (14 Kg) y estircol de caballo (6 Kg), agua (80 litros)/ da

Estircol de ganado vacuno (20 Kg), agua (60 litros)/ da

Camal de Antonio Ante

Granja La Pradera UTN

Rumen de ganado vacuno (20 Kg) y agua (60 litros)/ da

Estircol de ganado (300 Kg) y agua (990litros)/ semana

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i. Resultados basado en la siguiente tabla de RetencinTabla 13. Tiempo de retencin hidrulico (TRH) recomendado en base al sustratoMATERIA ORGNICA TRH (das)

Estircol vacuno lquido. Estircol porcino lquido.

20 - 30 das 15 - 25 das

Estircol aviar lquido.

20 - 40 dasObtencin de biol

Fuente: ESCUELA POLITECNICA NACIONAL; Diseo y construccin de un biodigestor para pequeas y medianas granjas, Ecuador 2010

Como resultado se tiene el biogs que permite una combustin pausada, el mismo que genera combustin para aproximadamente 40 minutos para una hornilla de cocina domstica. Otro resultado producto del biodigestor es el biol (Las caractersticas del mismo se puede observar en el captulo I: COMPOSICIN, USOS Y CARACTERSTICAS DEL BIOL: ENSAYOS)

Llama generada de biodigestor

j. Toma de muestras para anlisis de pH y temperaturaLos datos fueron tomados al menos dos veces por semana; el proceso consisti en verificar pH y temperatura; una vez tomado los datos se realizaron las respectivas correcciones al sustrato de ser necesario: Con pH bajo (4-6) es necesario incorporar un puado de cal en el biodigestor y proceder a agitar la campana; caso contrario se requiere incrementar agua en la mezcla hasta obtener una relacin 5-1 (sustrato-agua para incrementar el pH).

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Durante la investigacin los ensayos arrojaron los siguientes resultados que, segn la bibliografa est dentro de los parmetros aceptables. De tener valores diferentes se corre el riesgo de no generar biogs, o que las caractersticas del biol no sean de buena calidad; por lo que es necesario realizar las correcciones en el sustrato que se mencion anteriormente

Tabla 14. Resultadas de pH en algunos lugares de investigacin Lugar Hacienda La Merced - Zuleta Hostera Bosques de Paz - El Limonal Camal Antonio Ante - Atuntaqui Granja experimental La Pradera UTN - Chaltura pH 6,6 - 7,19 7,03 7,40 7,16 7,20 7,16 7,32

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5.

BIODIGESTOR DE FLUJO CONTINUO

En la zona de Intag y en base a su propia realidad social, econmica y cultural se implementan biodigestores de flujo continuo, esto como parte de un proceso de formacin en la implementacin de granjas integrales con enfoque agroecolgico. Bajo esta mirada se considera que este tipo de biodigestor cumple con las caractersticas que requiere la zona. Con este modelo se ha logrado conseguir 4 horas de gas al da, dos horas para la maana y dos horas para la tarde y, aproximadamente 40-60 litros diarios de biol (fertilizante). Al momento los integrantes de la Asociacin de Campesinos Agroecolgicos de Intag (ACAI) son quienes estn a cargo de la implementacin e investigacin de este modelo con apoyo de CARE Ecuador y la UTN. Es necesario conocer que en un biodigestor de flujo continuo se produce un proceso de biodigestin similar a un largo estmago o intestino en el que se digieren los excrementos; por un lado se lo alimenta y por el otro se obtiene abono orgnico y biogs. Este proceso se conoce como biodigestin y se produce dentro de una funda plstica de doble capa. Dentro del sustrato lquido las bacterias y microorganismos descomponen la materia orgnica en condiciones anaerbicas (sin aire) generando biogs.

Biodigestor flujo continuo de familias de la zona de Intag

La materia que se pone en el biodigestor, fluye a lo largo de la funda plstica doble hasta llegar al otro lado, en el recorrido se va transformando y se pierde su mal olor por lo que el abono que resulta no es desagradable al olfato. El biodigestor, es una tecnologa econmica y fcil de construir permitiendo el aprovechamiento y reciclaje de recursos que se tiene en la finca.

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5.1. MATERIALES E INSUMOS REQUERIDOSLos materiales bsicos para la construccin de biodigestores de flujo continuo son los siguientes:

Tabla 15. BIODIGESTOR FLUJO CONTINUO Material Cantidad 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,5 27 40 25 Tee E/c 32 mm PVC Buje E/c PVC 32 mm x 25mm Adaptador salida de tanque 1" Codo E/C 32 mm X90 Codo E/C 32 mm X45 Adaptador hembra 25 x 1/2 PP Tapn macho R Neplo Flex de 3/4 Tapn macho 3/4 R Adaptador macho de 32 mm X1 Adaptador hembra de 32 mm 3/4 RR Metros de tubo 20 mm Metros de plstico amarillo verdoso calibre 10 Metros de zarn para proteccin de biodigestor Costales reciclados o plsticos reciclados para cubrir el hoyo

Materiales para la construccin de biodigestores flujo continuo

Costo total aproximado: 200 USD Los materiales citados son para la construccin del biodigestor considerados hasta antes de llegar a la conexin de la cocina. Materiales para cocina desde las llaves Cantidad 4 5 1 3 2 2 2 2 Material Codos Hg de 1/2 X90 Elevador Hg de 1/" X 20 cm Tee Hg de Vlvulas bola bronce Neplos Flex de Abrazaderas de Neplos corrido Hg de Neplos Hg de X10

Costo total aproximado: 200 USD Estos materiales son desde el inicio de las llaves hasta la hornilla. Nota 1: La vida til de este biodigestor es de hasta 8 aos siempre y cuando se de el mayor cuidado al plstico, por lo que la vida til se resume en el cuidado que se d al plstico. Nota 2: Los costos de mantenimiento vara de acuerdo a la pieza que haya que cambiar costos que son mnimos a excepcin del plstico, en este caso es el rubro ms costoso. Nota 3: A los costos de implementacin es necesario sumarle transporte, mano de obra sobre todo de la excavacin entre otros.

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El costo de estos materiales asciende aproximadamente de 200 USD, que pueden variar dependiendo de la distancia entre la chanchera, el biodigestor y la cocina, as como tambin por el uso de bloques, ladrillos o piedra del lugar.

a. Preparacin de la fosaTomando como referencia, un biodigestor de 10 metros de largo, se debe excavar o construir una fosa con las siguientes medidas. 10 metros de longitud 0,80 metros de profundidad 0,90 metros de ancho en la parte superior 0,80 metros o (80 centmetros) en la parte inferior o base El piso debe estar a nivel Se debe cuidar que en la fosa no hay piedras ni rocas puntiagudas o races de plantas arbustos y rboles en la superficie lateral y de la base de la fosa, que esto podra romper el plstico que posteriormente ser colocado.

b. Implementacin del tanque de entrada y tanque de salida (rea de carga y descarga)En los extremos de la fosa se procede a excavar un hueco cuadrado de 1 metro de ancho por 1 metro de largo y un metro de profundidad, luego se arman los tanques (en un extremo para la carga de materia orgnica y en el otro para la descarga del biol) que pueden ser fundidos o hechos con bloques, tambin se puede usar tanques redondos prefabricados (como se muestra en las grficas) en los cuales se colocan tubos de cemento de 20 cm de dimetro (de uso en las alcantarillas) para que facilite la circulacin de mezcla de estircol y agua. 27


c. Preparacin de la funda plsticaUna vez que se cuenta con todos los materiales, se prepara la funda (plstico tubular, calibre 8-10) de 24 metros, se corta en la mitad quedando dos fundas tubulares (mangas) de 12 metros cada una, luego se introduce una funda dentro de la otra, los quiebres (costuras) de las fundas deben coincidir para que formen una sola funda doble. Al final queda una salchicha o chorizo grueso de 12 metros de largo que ser colocada y acoplada a los tubos de cemento en cada extremo de la fosa de 10 metros. De los dos metros de plstico que aparentemente sobra, se procura que a cada extremo quede 1 metro para el amarrado posterior.

d. Colocacin del dispositivo de salida del biogsLa ubicacin de la salida del biogs se hace aproximadamente a 2 metros de la zona de carga, y sobre el quiebre superior del plstico se hace un corte circular un poco ms pequeo del dimetro de la rosca del adaptador. El adaptador se introduce en el orificio realizado anteriormente y luego se sujeta fuertemente para lograr un cerrado hermtico usando arandelas y empaques de caucho, (por lo general los cauchos son de tubos de llanta de carro que ya no se utilizan).Dispositivo de salida del biogs

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e- Colocacin de la funda plstica (salchicha) dentro de la fosaLos extremos de funda se amarran con correas de neumticos de carro reutilizado en los tubos de cemento de los tanques de entrada y salida (rea de carga y descarga) la funda debe quedar bien extendida, con los quiebres inferior y superior alineados en el centro de la fosa. A continuacin se hace un amarre temporal en el extremo del tubo de cemento que queda en el interior de los tanques de entrada y salida. Este cierre en los extremos de los tanques se lo hace con la finalidad de facilitar el inflado y posterior ingreso de agua en la funda plstica.

f. Vlvula de seguridadSe coloca con una T de 32 mm, en el tramo entre el biodigestor y la cocina (casa), a unos 2 metros de la funda (salchicha). Su funcin es formar un sello de agua para que el exceso del biogs acumulado y no utilizado pueda salir, evitando que la funda estalle por la presin del biogs.

g. Colocacin del filtroA un metro de distancia de la vlvula de seguridad, se coloca una T de PVC de 32mm con reduccin a 1/2 (media), con la finalidad de ubicar un filtro que contiene una esponjilla de hierro (estropajo), que reacciona y funciona en contacto con la humedad atrapando partculas de gases (anhdrido sulfrico, sulfuros en general, entre otros) que son responsables del mal olor. Esta esponjilla debe ser cambiada cada mes o dos meses aproximadamente (cuando est muy oxidada).29


Filtro Vlvula de seguridad

Dispositivo de salida del gasEl bombril o estropajo debe estar hmedo al momento de ser instalado, con la finalidad que ste reaccione con el cido sulfhdrico, disminuyendo as los malos olores provenientes del gas.

h. Inflado y llenado de agua de la funda (salchicha)Asegurndose que los extremos de los tubos de cemento (tipo alcantarilla) estn sellados, se procede a llenar la funda con aire proveniente de un compresor, una vez que la funda est completamente inflada se aprovecha para revisar que no haya fugas debido a malos amarres o rupturas del plstico. En otros casos tambin se puede usar el aire generado de una bomba de fumigar a motor dando muy buenos resultados. Una vez que se descarta fuga de aire o ruptura del plstico se procede a ingresar la primera carga (aproximadamente 8 caretillas de estircol mezclado con 24 carretillas de agua) a la funda, llenando primero el tanque de entrada o carga, este paso puede durar algunas horas, tiempo en el cual se debe controlar para evitar la posibilidad de fugas.

Inflado de la funda con bomba

i. Control del nivel de aguaLa funda se llena de la mezcla anteriormente mencionada en un 60% de su capacidad total de tal manera que sobre pase o tape completamente los tubos de alcantarilla, para evitar que el biogs tenga salida o escape por los extremos.Control de nivel de agua

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j. Alimentacin del biodigestorAl siguiente da de la instalacin se contina con la carga o alimentacin del biodigestor, colocando en adelante todos los das la mezcla de estircol y agua. Para el biodigestor de 10 metros de longitud se debe colocar al menos dos baldes de 20 litros de excremento fresco ms 6 baldes de agua, de manera prctica en la mayora de casos, las familias cuentan con una chanchera con cuatro o cinco animales permanentes, que es limpiada todos los das, el producto de este lavado se introduce directamente al tanque de entrada. Otras familias utilizan el estircol de ganado vacuno, dando muy buenos resultados

k. Primera utilizacin del biogsEl biogs y biol estarn listos 30 das despus de la primera carga, este ser el momento de instalar la cocina artesanal (no cocina convencional). El biogs es llevado al sitio requerido (cocina) a travs de tuberas de PVC o manguera negra de 32 mm (1 pulgada) y al llegar a la cocina se acopla a la hornilla construida con tubera metlica de pulgada, realizando las conexiones con llaves de paso igualmente de pulgada. Todos los das se dispondr de 3 horas en la maana y 3 horas en la tarde de biogs y de 40-60 litros de biol aproximadamente. Por la disponibilidad de biogs durante los 365 das del ao y durante varios aos, este tipo de instalaciones se denomina biodigestores tubulares de flujo continuo. Es necesario mencionar que aproximadamente dos veces por semana es preciso realizar masajes al biodigestor con la finalidad de romper la nata superficial que se forma de la degradacin del estircol (similar a la que se forma en un charco de agua sucia) para que el biogs se libere con facilidad.

Combustin con biogs

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l. Proteccin, manejo y mantenimiento del biodigestorDadas las caractersticas frgiles del plstico una vez instalado el biodigestor, una de las primeras medidas inmediatas e importantes es la construccin de un cerramiento y techo para el biodigestor protegindolo principalmente de gallinas, perros, seres humanos, etc. Tambin hay que realizar limpiezas en forma peridica, para evitar el crecimiento de plantas y arbustos cercanos al biodigestor que pueden poner en riesgo el plstico, en el supuesto que no se tenga estos cuidados lamentablemente se pueden dar casos de ruptura del plstico.

Biodigestor con proteccin

Para tener una mejor evacuacin del biol se requiere que al menos una a dos veces por semana, se realicen masajes suaves a la funda del biodigestor.

Esquema de biodigestor flujo continuo

ESQUEMA DE BIODIGSTORES IMPLEMENTADOS EN INTAG

Cmara de biogs

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BibliografaBotero, B.M. y R.P. Thomas. 1987. Biodigestor de bajo costo para la produccin de combustible y fertilizante a partir de excretas. Manual para su instalacin, operacin y utilizacin. Centro Internacional de Agricultura Tropical. Cali, Colombia. Bremner, J.M. 1965. Total nitrogen. pp. 1149-1178. In: Marti, J. 2008, Gua de diseo y manual de instalacin de biodigestores familiares, Bolivia, pp21,27,33,36 Marti, J. 2010, Apuntes taller biodigestores, Bolivia. Marty, B. 1984. Microbiology of anaerobic digestion. In: A.M. Bruce, A. Kouzeli-Katsiri y P.J. Newman.Anaerobic digestion of sewage sludge and organic agricultural wastes. Elsevier. New York. pp. 72-8 Soria F., M., J. Tun S., A. Trejo R. y R. Tern S. 1994. Produccin de hortalizas en la pennsula de Yucatn. ACAI-PPD, Cartilla: Produccin de biogs en fincas campesinas del valle de Intag, un aporte a la construccin de Cotacachi - Ecuador http://biodigestores.org/ http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/ENERGIA22/HTML/articulo04.htm http://www.unesco.org.uy/phi/libros/fontana.pdf http://www.ecrsolar.com/imagenes/pdf/energias_alternativas_es.pdf http://www.upc.edu/grecdh/pdf/2008_JMH_Guia_biodigestores.pdf http://www.energianatural.com.ar/biogas02.html http://www.sepade.cl/proyectos/biodigestor.php http://www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p4-metanogenesis.pdf http://www.aqualimpia.com/PDF/Biogas%20estiercol%20de%20cerdo.pdf http://www.aqualimpia.com/PDF/Biogas%20estiercol%20de%20cerdo.pdf http://imagenes.tupatrocinio.com/img-bbdd/documentos/biodigestores.doc http://www.manualdelombricultura.com/wwwboard/messages2/2272.html http://www.ambientum.com/enciclopedia/residuo/1.66.26.21r.html http://sites.google.com/site/cientificogenial/presion-manometrica http://organicsa.net/relacion-cn-en-el-compost.html http://www.textoscientificos.com/energia/biogas http://www.unsa.edu.ar/matbib/micragri/micagricap5.pdf http://www.biodisol.com/biocombustibles/biogas-que-es-el-biogas-digestion-anaerobia-caracteristicas-y-usos

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6.Lecciones tcnicas:

LECCIONES APRENDIDAS

A continuacin se comparten las lecciones aprendidas en el diseo, planificacin, implementacin, monitoreo y evaluacin del proceso de investigacin en biodigestores.

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La implementacin de biodigestores permite mitigar de alguna forma los impactos ambientales generados por residuos orgnicos de animales a nivel peri urbano y rural. Como ejemplo se cuenta con un prototipo en el Camal Antonio Ante, lo que ha permitido disminuir en un porcentaje la contaminacin directa y a su vez se obtiene un sub producto apto para el uso en agricultura como biofertilizante. El principal inconveniente que se encontr fue la fuga de biogs que se presenciaba en el espacio que quedaba entre la campana y el pozo; situacin que fue superada al sellar este espacio con un material, de fcil acceso, reciclable, y de muy buen funcionamiento como lo es el llenar tubos de llantas de motocicletas viejas rellenas de arena y aserrn, de tal forma que se contina manteniendo la flexibilidad que se requiere de la campana. Uno de los principales problemas de manejo que se tiene en los biodigestores modelo Hind es la carencia de un sistema de agitacin de la mezcla del sustrato; por lo que la aplicacin de contrapesos que da estabilidad a la campana y al mismo tiempo agita la mezcla internamente permiti recuperar la capacidad productiva del biodigestor. Si bien es cierto, se cuenta con un diseo general de los diferentes tipos de biodigestores sin embargo; fue necesario realizar las respectivas modificaciones que dependen de cada uno de los lugares (temperatura, sustrato, otros) as como de los materiales zonales; de ah que es necesario revisar peridicamente las instalaciones, con el objetivo de eliminar posibles daos que puedan provocar mal funcionamiento del biodigestor. Es importante revisar peridicamente la vlvula de seguridad cuando el biogs no sea utilizado para reducir el riesgo de potenciales fugas y explosiones ya que es un biogs inflamable, por lo que es importante la concientizacin de los involucrados en el manejo responsable del biodigestor. Los biodigestores deben ser implementados en lugares que cuenten con un proceso agroecolgico, sistmico y diario (granja, finca agrcola o pecuaria, otras) ya que su mantenimiento y manejo como carga, descarga y agitacin se requiere que sean operaciones diarias. Es necesario que se redisee constantemente el modelo Hind (en cuanto al tamao) ya que al ser un prototipo de estudio no se cuenta con los niveles de biogs requeridos para combustin de cada familia, sin embargo; la cantidad de bioabono al igual que su calidad es exactamente la requerida. Se requiere de mayor investigacin en el uso del bioabono para cada uno de los cultivos; as como la promocin de un sistema asociativo de produccin y comercializacin que permita mejorar los ingresos econmicos familiares en caso de tener excedentes de bioabono. Posterior a todos los ensayos realizados se pudo observar que la utilizacin de sustratos cuya mezcla contena material verde funciona en biodigestores de flujo continuo no as en el hind ya que toda la celulosa tiende a flotar provocando un aprisionamiento de la campana dejndola sin movilidad y sin salida de biogs. Es imprescindible contar con un hbito de agitacin bsica en la campana que evite la formacin de una capa ms gruesa que impida la salida del biogs


La utilizacin del bioabono apoya a consolidar procesos agroecolgicos a nivel de parcelas familiares o grandes extensiones, favoreciendo al ambiente en la disminucin de uso de pesticidas. Se disminuy la contaminacin de acequias, quebradas y ros cercanos a los lugares en los cuales se implement los biodigestores por la utilizacin de excretas; el resto de materia orgnica generada por la actividad productiva se da un tratamiento previo antes de dar uso en suelos agrcolas.

Lecciones socioeconmicas:La interaccin institucional es fundamental dentro de estos procesos ya que esto genera una responsabilidad privada y pblica; en este caso el relacionamiento se lo mantuvo a nivel de gobiernos autnomos descentralizados, organizaciones no gubernamentales, empresas privadas, asociaciones de agricultores y universidades por lo que se vieron grandes aprendizajes que permiten conocer el nivel de compromiso de cada uno. El impacto social vinculado al uso de esta tecnologa es de relevante importancia, ya que se gener una visin ms amplia frente al uso de energas alternativas, en este caso del biodigestor, y por ende en el manejo de sus productos (biogs y bioabono). Al lograr un biol de buenas caractersticas, se produce un ahorro de aproximadamente 120 USD/mes/ha (en cultivo de ctricos) por dejar de comprar fertilizante sintetizados; ste valor depende de cada cultivo. Al inicio del ensayo haba una fuerte motivacin de los involucrados por realizar investigaciones que les eran desconocidas; una vez obtenidos los primeros resultados, su participacin se torna ms activa y dinmica, motivndoles a continuar con otras investigaciones. Es importante la participacin directa de autoridades, ya que esto permite impulsar un proceso poltico dinmico que dinamiza la investigacin en el uso y manejo de biodigestores, con el objetivo de tomar decisiones oportunas que mejoren la calidad ambiental de su cantn.

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GlosariosAnaerbicos: es un trmino tcnico que significa vida sin aire Agua cruda: Agua sin ningn tipo de tratamiento, libre de cloro u otros elementos desinfectantes cido sulfhdrico o sulfuro de hidrgeno: es un cido inorgnico de frmula H2S. Este biogs es ms pesado que el aire, es inflamable, incoloro, txico y su olor es el de la materia orgnica en descomposicin, como los huevos podridos. Oxidacin anaerbica: oxidacin de amonio, proceso microbiano combinando amonio y nitrito Organismo anaerbico: es un organismo que no requiere oxgeno para crecer. Digestin anaerobia: es el proceso en el cual microorganismos descomponen material biodegradable en ausencia de oxgeno. Bacterias metanognicas: Son bacterias anaerobias que producen grandes cantidades de metano como producto principal de su metabolismo energtico.

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Biodigestores, tecnologa limpia para mitigar el cambio climtico Biodigestor Modelo Hind

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