Biodigestor de bajo costo para granja

Biodigestor de bajo costo para granja

Diseño, construcción y puesta en marcha

N° 1 Mayo 2020, Compilación Fundación Filones

Que es el Biogás?

El biogás, como fuente de energía renovable, ha despertado un gran interés en los últimos años, siendo  tal  vez  una  de  las  tecnologías  de  más  fácil  implementación,  sobre  todo  en  sectores rurales. Su potencial desarrollo, no solo considerando la producción de biogás, sino que como ayuda a la obtención de biofertilizante y tratamiento de problemas sanitarios en algunos casos, hacen que replicabilidad y difusión  en los sectores con abundancia de materia orgánica de desecho sea atractivo.

Cuando a finales del siglo XVIII el físico italiano Alessandro Volta identificó por primera vez el metano (CH4) como el gas inflamable en las burbujas que emergían de los pantanos, no se pudo imaginar la importancia que este gas podría llegar a tener para la sociedad humana en los siglos venideros.

El metano alcanzó una especial importancia durante la segunda guerra mundial debido a la escasez de combustibles. Con el fin de la guerra y la fácil disponibilidad de combustibles fósiles, la mayoría de las instalaciones fueron cesando en su funcionamiento. Sin embargo, en India, a comienzos de la década de los 60, se impulsó notablemente la tecnología de producción de biogás a partir de estiércol bovino con el doble propósito del aprovechamiento energético y la obtención de un biofertilizante. En China, a inicios de la década de los 70, se ha fomentado la construcción de  digestores,  mediante  programas  de  ámbito  nacional.  En  los  países  industrializados  la historia de la tecnología de biodigestión ha sido diferente y el desarrollo ha respondido más bien a motivaciones medioambientales que puramente energéticas, constituyendo un método clásico de estabilización de lodos activos de las plantas de tratamiento de aguas residuales domiciliarias. Durante la década de los ochenta, volvió a adquirir cierta importancia como forma de recuperación energética en explotaciones agropecuarias y agroindustriales. Sin embargo, con la disminución de los precios del petróleo, a finales de los años ochenta, el interés por la tecnología de digestión anaeróbica volvió a decaer, aunque en algunos países industrializados se  han  desarrollado  importantes  programas  de  desarrollo  de  plantas  anaeróbicas  a  escala industrial y doméstica. En la actualidad, el biogás se utiliza en todo el mundo como una fuente de combustible tanto a nivel industrial como doméstico. Su explotación ha contribuido a impulsar el desarrollo económico sostenido y ha proporcionado una fuente energética renovable alternativa al carbón y el petróleo.

La  actividad  agropecuaria  y  el  manejo  adecuado  de  residuos  rurales  pueden  contribuir significativamente  a  la  producción  y  conversión  de  residuos  animales  y  vegetales  (biomasa) en distintas formas de energía. Durante la digestión anaeróbica de la biomasa, mediante una serie de reacciones bioquímicas, se genera el biogás, el cual, está constituido principalmente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). Este biogás puede ser capturado y usado como combustible y/o electricidad. De esta forma, la digestión anaeróbica, como método de tratamiento de residuos, permite disminuir la cantidad de materia orgánica contaminante, estabilizándola (bioabonos) y al mismo tiempo, producir energía gaseosa (biogás). Desde una perspectiva de los países desarrollados y en desarrollo, la biotecnología anaeróbica contribuye a cumplir tres necesidades básicas: a) Mejorar las condiciones sanitarias mediante el control de la contaminación; b) generación de energías renovables para actividades domésticas; y c) suministrar materiales estabilizados (bioabono) como un biofertilizante para los cultivos. Por lo tanto, la biotecnología anaeróbica juega un importante papel en el control de la contaminación y para la obtención de valiosos recursos: energía y productos con valor agregado.

El sistema biobolsa simula el estómago en digestión

¿Qué es un biodigestor?

El biodigestor o reactor de biodigestión, es un tanque cerrado de cualquier forma, tamaño y material, en el cual se almacena basura orgánica mezclada con agua que al descomponerse en ausencia de aire generan biogás. El hecho de contener una mezcla de desechos y agua, desarrolla de forma controlada el proceso de descomposición de la materia prima agrícola, de esta forma el gas producido queda confinado en su interior hasta que es liberado para su uso, permitiendo almacenar el biogás, si es necesario purificarlo, y utilizarlo.

Las áreas rurales se caracterizan por disponer de grandes cantidades de desechos provenientes de las actividades agrícolas y pecuarias que allí se desarrollan, a estos los llamaremos biomasa. El estiércol de los animales y las personas, bagazo de caña, las cascaras de las frutas, las hojas, los residuos de la cocina y demás materiales orgánicos similares pueden, teóricamente, ser convertidos en energía y en abono que retorna a la tierra de donde fue tomado por las plantas.

PRODUCTORES DE BIOMASA

El biogás generado por este medio tiene los mismos usos que el gas metano de origen fósil, puede utilizarse para combustión directa en procesos de cocción y calefacción, como combustible de transporte, iluminación, y producción de electricidad.

Este tipo de energía está principalmente orientado a suplir necesidades y generar oportunidades, siendo principalmente, las granjas de pequeña escala y las comunidades rurales, los más indicados para utilizar eficientemente los recursos locales, y reciclar los desechos generados en sus procesos.

El impacto de la utilización de biodigestores

La actividad agropecuaria está siendo impulsada desde los gobiernos como parte de la estrategia para la reducción de la pobreza. El desarrollo agropecuario descontrolado implica ampliación de frontera agrícola, nuevos asentamientos humanos en zonas de colonización, mal uso de agroquímicos y contaminación, mal manejo de los residuos orgánicos, potencialmente contaminantes de acuíferos y ecosistemas, deforestación por consumo de leña tanto para cocinar como para usos productivos (secado de café, quesos, yogures, secado de frutas, etc.).

Biodigestor

El consumo de leña en los hogares para cocinar, además de deforestación, implica problemas respiratorios, cáncer, irritación de ojos, y otras enfermedades, principalmente en mujeres y niños. Además, son estos dos grupos sobre los que recae la carga de trabajo de búsqueda y recogida de leña. Por todo esto, el desarrollo agropecuario debe ir acompañado de sensibilización, capacitación, tecnologías y normativas que permitan un desarrollo productivo sustentable.

Una familia que pueda disponer de unos 20 kilos de estiércol fresco al día, ya sea de dos o tres vacas, o de varios cerdos, o unas pocas decenas de ovejas, y que tenga acceso a agua, aunque no sea potable, durante la mayor parte del año, puede introducir un biodigestor de bajo costo en su modo de producción obteniendo:

Energía

El biogás es principalmente gas metano, muy parecido al gas butano y propano que se vende en garrafas. Se puede usar para cocinar, iluminar y calentar.

Producción

El biól producido es un fertilizante natural y gratuito, que mejora el rendimiento de los cultivos hasta un 30%. Se puede usar directo sobre la tierra, como pre tratamiento sobre las semillas o de forma foliar. Si se tiene vacas lecheras, el empleo del fertilizante sobre los cultivos forrajeros como la alfalfa, aumenta su producción y calidad, y esto repercute en una mayor producción de leche de las vacas.

Salud familiar

Al quemar el biogás para cocinar no se producen humos, y tanto los pulmones de mujeres y niños, como las paredes de la cocina y ollas dejaran de estar cubiertos de hollín negro. De esta manera se previenen enfermedades respiratorias, irritación en los ojos y otras enfermedades.

Higiene animal

Al introducir el estiércol en el biodigestor se eliminan olores, focos de infección y moscas. El descenso en la población de moscas incide directamente reduciendo la mastitis en las vacas.

Medio ambiente

Al generar cada familia su propio combustible para cocinar ya no es necesaria la tala de árboles para convertiros en leña y se reduce la presión sobre el entorno.

Carga de trabajo y económica

El tiempo diario o semanal dedicado por las familias a recoger leña, o el dinero dedicado a la compra de combustible en las épocas de lluvias se sustituye por 20 minutos diarios que requiere el biodigestor para su carga con estiércol fresco y agua.

Tecnología sostenible

Al ser una tecnología sencilla, es accesible a cualquier persona sin conocimientos previos. Basta con instalar de forma guiada un biodigestor para conocer a fondo la tecnología, su manejo diario, su mantenimiento y modalidad de reparaciones. Todos los materiales se pueden conseguir en el mercado local, sin ser necesario importar nada del extranjero.

Baja inversión

El coste de un biodigestor familiar depende de su tamaño y este depende del clima. En  climas  fríos,  el  coste  en  materiales es  en torno  a  250 dólares  americanos (a $4.000 sería un millón de pesos), mientras que en climas tropicales baja a 150 dólares (a $4.000 sería seiscientos mil pesos), depende de la creatividad y los materiales. La inversión se recupera en dos a tres años por los ahorros producidos en gasto en combustible, tiempo y mejora de la producción.

Un  biodigestor  de  bajo  costo  es  un sistema  sencillo  y  accesible  que  incide positivamente en varios de aspectos sobre la  vida  familiar,  económica  y  productiva de los pequeños y medianos productores, sin ser una solución a todos los problemas, si es un recurso que aporta multitud de significativas mejoras.

LOS BIODIGESTORES EN LA PRÁCTICA

El Biodigestor

Un biodigestor se construye con plástico (polietileno tubular, geo membrana de PVC o de polietileno). Por lo demás se usan tuberías de 6” para la entrada de estiércol y agua, y para la salida de biól. La conducción de biogás se hace con tubería PVC para agua de ½” o ¾” y se hace uso de accesorios comunes como llaves de esfera, codos, tees, etc. Todos estos materiales suelen estar disponibles en el mercado interno de cada país.

El biodigestor, al ser de plástico flexible, debe estar semi-enterrado en una zanja abierta en el suelo. Las medidas de un biodigestor familiar varían según las regiones, pero en todos los casos para ubicarlo es necesario disponer de un espacio de 1m de ancho x 8m de largo. En el altiplano, el biodigestor debe estar bajo una carpa solar para protegerlo del frío, e instalarlo con orientación de este a oeste.

La construcción e instalación de un biodigestor lleva una mañana (si la zanja ya está construida), y terminar de acondicionar toda la conducción de biogás lleva una tarde.

El biogás

Los biodigestores familiares producen unos 700 litros de gas al día, suficientes para cocinar unas tres horas por jornada. Este gas, llamado biogás, se produce de forma natural dentro del biodigestor al fermentar el estiércol mezclado con agua. El biogás es muy parecido al gas que se encuentra en la garrafa y se puede emplear para cocinar, iluminar con lámparas a gas, en campanas para calentar lechones, etc. Al cocinar con biogás se evita el humo que desprende los fogones y daña a la salud.

El biogás se almacena en unos reservorios hechos de plástico que tienen la función de una garrafa (bombona), son opcionales.  Estos  reservorios  tienen  que ser  colocados  cerca  de  la  cocina  y  estar  en  un espacio  protegido  bajo  techo.  Gracias a estos reservorios se da presión al biogás, garantizando aproximadamente una hora de cocina por cada reservorio. Sin reservorios, solo se tendrá de 20- 30 minutos de biogás.

El biol

Cada vez que se carga el biodigestor con estiércol fresco y agua por la tubería de entrada, por el otro extremo (tubería de salida) rebalsan 80 litros de biol (compost). Este biol es estiércol y agua que se fermentó dentro del biodigestor.

El biol es un fertilizante líquido que sustituye completamente el fertilizante químico. Filtrado, el biol puede ser utilizado como fertilizante foliar en la mochila, o puede ser vaciado directamente al suelo y a los canales de riego. Los productores que lo emplean mencionan que su producción de cultivos aumenta entre 30% a 50%. Además, el biol protege contra los insectos y permite recuperar las plantas afectados por la helada.

Los elementos básicos de un biodigestor

Para utilizar un biodigestor es necesario tener animales, agua y contar con la información adecuada.

Es necesario tener suficientes animales como para recoger un balde diario (los grandes de pintura de 20 L) de estiércol fresco. Se necesitan de dos a tres vacas o seis a siete chanchos para recoger un balde diario (de 20 L) de estiércol fresco. Se pueden mezclar estiércoles de diferentes animales (oveja, chancho, burro, etc.) pero la mitad del balde necesariamente deberá contener bosta de vaca. Para facilitar la recogida de la bosta, es mejor que los animales duerman en el corral o establo cerca de la casa. Si los animales están sueltos y no se recogen a la noche, será más trabajo recoger el estiércol.

Es necesario también tener acceso al agua, de río, pozo, o naciente. Lo ideal es disponer de agua de pila, que funcione todo el año, porque diariamente se necesitan 60 litros para la carga. Si falta el agua durante unas semanas, se puede mantener el biodigestor, pero llevará más trabajo hacerlo funcionar.

La carga del biodigestor

Un biodigestor familiar necesita ser cargado cada día, con estiércol fresco y agua, según el tipo de animales que se tenga.

El mantenimiento

Para un buen mantenimiento, es necesario atender a 3 partes del biodigestor

  • La válvula de seguridad: se hace con una botella de refresco, que se la llena de agua. Esta botella deja escapar el exceso de gas. Es necesario mantener el nivel de agua de la botella.
Válvula de seguridad
  • Filtro  de  sulfhídrico:  Para  quitar  el  olor  (que no  es  a  estiércol)  del  biogas,  se  debe  filtrar haciéndolo pasar a través de una lana de hierro (normalmente usada para lavar ollas). Cuando se sienta “olor” en la cocina, se debe cambiar la lana de hierro vieja por una nueva.
  • En las tuberías de biogas se condensa agua, que cada cierto tiempo hay que purgar. Esta agua se saca fácilmente por las llaves o las uniones universales de la conducción de biogás.

Cuidados de un biodigestor

Los biodigestores familiares son económicos, pero son frágiles. Siendo de polietileno, más gruesos que los plásticos de las carpas solares, si no se protegen se agujerean. Los pequeños agujeros de hasta 5 cm se pueden arreglar, pero los de mayor tamaño no.  Para  evitar  problemas,  como  que  se  entre accidentalmente  un  animal  y  pise  el  tanque  de

plástico, es muy recomendable colocar una muralla o cerca entorno del biodigestor. De igual forma, se deben cuidar los reservorios donde se almacena el biogas. Es recomendable asignar un espacio cerrado y techado destinado sólo para los reservorios.

Duración

Un biodigestor bien cuidado puede durar entre 5 a 6 años. Después de ese tiempo es necesario cambiar el plástico por uno nuevo, mientras que los demás materiales tienen una duración mayor.

Se dieron casos de biodigestores bien cuidados que duraron 11 años sin cambiar el plástico. En otros casos, por no cuidar el ingreso accidental de un animal, un biodigestor se puede romper a los pocos días de su instalación.

Resultados

Los biodigestores suponen un adecuado tratamiento de los residuos orgánicos, que además generan biogás y biól.  Los  biodigestores  se convierten así en una herramienta de mitigación de  la  contaminación  por  manejar  correctamente los residuos, produciendo combustible y evitando la  deforestación;  produciendo  fertilizante  natural, evitando  el  uso  de  químicos  y  aumentando  la productividad  y  reduciendo  la  ampliación  de  la frontera agrícola.

La calidad de vida de las comunidades mejora, primeramente por cuestión de salud en mujeres y niños al poder cocinar sin humos. La producción y uso de fertilizante natural añade el valor agregado de ecológico a los productos, permitiendo aumentar los ingresos y aumentando la producción agropecuaria en un 30 a un 50%, lo que repercute directamente en los ingresos obtenidos por las familias. También el biól puede ser vendido por los campesinos como fertilizante orgánico generando otra forma de ingreso. Para aplicar el biól en todos los cultivos y comercializarlo es necesario que se presente de forma estable y que se eliminen eventuales patógenos. Por esta razón los biodigestores, también como medida de mitigación de la contaminación, pueden integrarse con humedales construidos para el post tratamiento del biól en los casos necesarios, significando un eficaz método de depuración, tratamiento y reutilización de efluentes.

Los biodigestores de bajo costo son una tecnología eficaz para obtener beneficios del tratamiento de residuos.  Otras alternativas adecuadas son las fosas sépticas o pozos de infiltración. Estas  soluciones,  sin  embargo,  requieren  de  un mantenimiento que pocas veces se procura en el área rural, y sirven  únicamente a descontaminar el  residuo  perdiendo  la  oportunidad  de  generar otros  productos  aprovechables.  El compostaje, que es otra metodología valida porqué genera un producto de gran valor como es el abono orgánico, requiere de mayor carga de trabajo y de espacio. Además, con el compostaje también se pierde la oportunidad de generar un combustible. Por todas estas  consideraciones,  los  biodigestores,  en  los casos de disponer de agua para la mezcla, materia orgánica adecuada y una correcta capacitación y apropiación por parte del productor, se convierten en  una  alternativa  muy  interesante  por  sus múltiples beneficios.

DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PUESTA A PUNTO DE UN BIODIGESTOR TUBULAR

Para nuestro ejemplo suponemos una granja suponemos una granja pequeña, con una cantidad de cabezas de ganado bovino de 30 animales, estos permanecen en el establo 12 horas del día y el resto están pastando por los potreros, cada vaca produce en promedio diario 18 a 19 Kg de estiércol, pero dado que no todo el excremento se deposita en las vaquerizas, suponemos que podemos aprovechar 7 Kg por día.

Lista de materiales

  • Bolsa plástica de polietileno de alta densidad, para invernadero, calibre 16 milésimas de grosor (dimensiones 10 m largo y 2,5 m ancho)
  • Tubo PVC, sanitario, de 6” (1.5 m)
  • Tubo PVC, agua, de ½” (La longitud varía de acuerdo a la ubicación de la cocina).
  • Unión roscada de PVC de ½” (1)
  • Codos PVC ½ “ (2)
  • Cámaras de llanta de bicicleta, motocicleta o automóvil (Pueden ser usadas pero nuevas resisten más) (4)
  • Silicona roja (Tarro)
  • Pegamento PVC
  • Adaptador macho PVC de ¾”
  • Adaptador hembra PVC de ¾”
  • Reductor PVC de ¾” a ½”
  • Unión o camisa lisa PVC ½”
  • Arandelas metálicas de ½” (2)
  • Plástico para revestir las paredes de la fosa, tipo invernadero, (10m largo x 1.0 m ancho)
  • Alambre galvanizado
  • Envase de gaseosa PET 2 litros, será la válvula de escape.
  • Tee PVC de ½” (2)
  • Llave de paso PVC de ½” (2)
  • Uniones PVC ½”
  • Baldes plásticos de 5 Galones (2)
  • Paja
  • Cal
  • Cemento
  • Arena
  • Agua
  • Cinta de teflón industrial

Lista de herramientas

  • Sierra para cortar las tuberías
  • Tijeras para cortar el hule
  • Pala para cavar
  • Cinta métrica
  • Martillo
  • Alicates
  • Taladro (en caso de requerirse algún hueco en el tubo de 6”)
  • Nivel con graduación de inclinación (para construir las rampas de entrada y salida del biodigestor)

Presupuesto:

Los materiales requeridos son muy comerciales, se consiguen en los almacenes de materiales de construcción, el plástico para invernadero, se consigue en almacenes más especializados, pero no es difícil conseguirlos. Como se aclaró mucho antes el costo oscila por el orden de los 150 dólares americanos (a $4.000 Col, serian aproximadamente $600.000), este costo no incluye ninguna mano de obra para la construcción.

PROCESO CONSTRUCTIVO

Cálculos

Las especificaciones técnicas del biodigestor:

  1. Tamaño de la fosa: 8 m de largo, 80 cm de profundidad, 1 m de ancho
  2. Tamaño de la bolsa plástica: 2.5 m de semicircunferencia (al ser cilíndrica, es la medida del ancho de la bolsa), por lo tanto, el radio π*R=2.5, R=0.79m. Longitud 10 m
  3. Volumen del biodigestor: Para calcular el volumen del biodigestor, hemos de tener en cuenta que la bolsa se acomodará a las dimensiones de la fosa.

Nos ayudaremos con el esquema siguiente para la explicación de los cálculos:

70+70+100=240 cm medidas de la fosa (10 cm de tolerancia al vertical)

500-240=160cm que queda de la circunferencia de la bolsa

160/2=80 cm es la altura h que alcanzará el biodigestor inflado por encima del suelo

Este dato es importante para decidir la longitud de la tubería que saldrá del biodigestor, y evitar problemas como que choque con el tejado que cubre la fosa.

  1. Inclinación de la tuberías de entrada y salida:

La tubería de entrada tendrá una inclinación de 30° sobre la horizontal y la de salida, 40° sobre la horizontal.

En el proceso constructivo, se explica cómo proceder a su construcción.

  • Volumen de mezcla en el biodigestor

El volumen de mezcla tiene que tapar las entradas de aire. Por lo tanto, debe tapar el tubo de entrada que está a 40 cm, entonces la cantidad mínima en litros será:

40*800*100=3.2*106cm3 3200 litros de mezcla

A partir de ese valor la mezcla está en un medio anaerobio.

Construcción paso a paso

  1. Cavar la fosa con las dimensiones adecuadas para alojar el biodigestor: 8m de longitud, 1m de ancho y 0.8m de profundidad. la cavar la zanja es importante que los lados y el piso queden lisos, sin piedras o raíces, la tierra que se saca debe llevarse lo más lejos posible de los bordes, de manera que no caigan sobre la bolsa o que la lluvia o movimientos las arrastre al interior.
  1. La bolsa plástica medirá 10m, dos metros más que la fosa, para ganar un metro a cada lado y poder amarrar la entrada y la salida del biodigestor.
  2. Cortamos dos extremos de tubería PVC de 6”: 65cm entrada y 75cm salida.
  3. Cortamos el hule de las llantas (cámaras de la rueda) en tiras de unos 5 cm de ancho y con un par de tiras, forramos un extremo de cada tubo. Esta parte de los tubos será la que irá dentro de la bolsa: El objetivo es evitar cualquier daño en la misma.
  1. Para acomodar las tuberías de entrada y salida tenemos que hacer unas rampas con una inclinación de 60° sobre la horizontal, para la entrada y de 45° sobre la horizontal para la salida. Procedemos del siguiente modo:
    • Empezaremos por el extremo de la fosa donde estará situada la salida del biodigestor; a 30cm de la fosa y centrado, situamos el balde donde caerá el biol. El balde irá introducido en el suelo, por lo que cavaremos un agujero que lo aloje, pero no completamente enterrado en el suelo (habrá que ir tanteando según se haga la rampa y vamos probando como queda acomodado el tubo).
    • La tubería de salida tiene que quedar con una inclinación de 45° y dentro de la fosa, a 20cm por encima dl fondo, además tiene que reposar en el balde para que cuando salga el compost, este caiga dentro.
    • Se debe realizar un corte semicircular desde la boca del balde, lo cortaremos con la sierra.
    • Hacemos una rampa en el suelo, que comunique el balde con el interior de la fosa, donde descansará la tubería. L rampa tiene que ser de 45°, nos ayudaremos con el nivel.
    • Para la entrada seguimos el mismo procedimiento, pero esta vez, la inclinación de la rampa es de 60° y dentro de la fosa, el tubo debe quedar a una altura de 40cm sobre el fondo. Para ello situamos el balde a 15cm de la fosa, e igualmente lo enterramos en el suelo.
  • Para la entrada, se recomienda que al final de la construcción, el balde se sustituya por una caja de hormigón, a modo de embudo, que haga más fácil la carga del biodigestor.
    • Rociar cal en las paredes de la fosa.
    • Cubrir el fondo de la fosa con paja, con el fin de conseguir una superficie blanda para el biodigestor.
    • Cubrir las paredes y el fondo con el plástico aislante.

FINALIZADA LA PREPARACIÓN DE LA FOSA, COMENZAMOS CON EL MONTAJE DE LA BOLSA DEL BIODIGESTOR

  1. Extender la bolsa plástica sobre una superficie limpia. A cinco metros de uno de los extremos, y en la mitad de la bolsa situaremos el orificio de salida del gas.
  2. Para ello seguiremos los siguientes pasos:
  • Con unas tijeras, hacemos un agujero de ½” en la superficie de la bolsa.
  • Cortamos dos trozos de hule de 5 cm2, que evitarán cualquier posible fuga.
  • Con las dos arandelas metálicas y los adaptadores, macho y hembra de PVC, montaremos lo siguiente desde el interior hacia afuera de la bolsa: adaptador macho, arandela metálica, hule, bolsa, hule, arandela metálica, adaptador hembra y reductor.
  • Al adaptador hembra, le unimos el reductor y a él, le uniremos posteriormente la tubería por la circulará el gas.
  • Para realizar este montaje, es necesario que una persona se introduzca dentro de la bolsa con el adaptador macho, la arandela metálica y uno de los trozos de hule y desde el exterior, otra persona, coloque el otro hule, la arandela metálica y el adaptador hembra. juntos han de roscar los adaptadores y apretarlos bien para evitar fugas. Por la parte exterior, sellamos con silicón rojo el contorno del adaptador. ¡OJO! SOLO SE UTILIZA EL SILICON ROJO POR FUERA DE LA BOLSA. Cualquier gota de silicón o pegamento que caiga dentro de la bolsa, perjudicará la reacción de fermentación del biodigestor.
  • Ahora vamos a fijar los tubos que serán de entrada y salida del biodigestor. Para ello, necesitamos tubo de PVC de 6” y hule, cortamos tiras de hule que servirán para amarrar la bolsa a la tubería.
  • Agarramos el tubo de 65 Cm (entrada) y lo introducimos en la bolsa 30 cm (se dejan 35cm por fuera), el extremo que previamente cubrimos con hule va al exterior, para que la bolsa se apreté sobre esta área.
  • Lo situamos en la mitad del extremo de la bolsa y una persona se encarga de mantenerlo en su lugar.
  • mientras dos personas se colocan a cada lado y van recogiendo la bolsa como un acordeón. Cada doblez se traslapando con el anterior. hacemos dobleces de unos 25cm de ancho y vamos desde el exterior de la bolsa hacia el tubo, hasta que quede cubierto con la bolsa.
  • Para amarrar el hule no se hacen nudos, sino que se solapa el final de la tira de hule con el propio hule de la vuelta anterior. ¡OJO!!! Cualquier arruga en la bolsa, puede provocar un escape para el gas, por lo que esta operación tiene que hacerse al menos entre tres personas, para que el hule quede bien apretado.
  • Repetimos los pasos con la otra tubería, que será la salida del tubo.
  1. Ya estamos preparados para llevar a la fosa el biodigestor, acomodarlo con cuidado en la fosa evitando cualquier arruga en el fondo del mismo y previendo que la salida del gas quede centrada con respecto a la bolsa. OBSERVACIÓN: Se requerirá por lo menos de la ayuda de cuatro personas para trasportar el biodigestor y evitar así que roce con cualquier elemento en el suelo que lo pueda dañar.
  2. Por ultimo realizamos la instalación de las tuberías de PVC ½” por las que el gas llegará a la cocina.
    • El primer tramos se tubería es el que sale directamente de la bolsa hacia arriba. Dado que la bolsa, una vez se llena va alcanzar una altura aproximada por encima del suelo de 80cm, cortaremos un trozo de 50cm, en el, situaremos la primera llave de paso. Para ello cortaremos en partes iguales el trozo de tubo y lo pegaremos a ambos lados de la llave de paso con el pegamento PVC. RECOMENDACIÓN: Para conseguir que las uniones con pegamento sean seguras, se debe introducir y girar ¼ de vuelta a la vez que se hace presión.
    • Pegamos un codo PVC de ½” liso en el extremo superior del tubo, se debe fijar la tubería de salida y acomodar la bolsa, para darle estabilidad a la instalación.
    • Cortamos un trozo de tubo de PVC ½” de 1.5m de largo y lo pegamos al codo, a continuación pegamos una Tee de ½”.
  3. Instalación de la válvula de seguridad.
    • Cortamos un trozo de tubo de 20cm, que pegaremos en la parte inferior de la Tee y que irá introducida en el envase de gaseosa, al cual le hacemos un orificio de 2cm en la parte superior, cerca de la tapa, y lo llenamos de agua hasta la mitad, este arreglo se debe fijar con alambre al techo o a otro lugar distinto a la tubería, puesto que es muy pesada.
  •  De la Tee saldrá otro tubo que llegará hasta la cocina. La longitud de esta instalación dependerá de la distancia entre la cocina y el biodigestor. Dado que los tubos de PVC ½” son de 6m, seguramente se necesitaran otros accesorios para la instalación. Todos ellos deben asegurarse en las uniones con pegante PVC.
  • Sellar con cinta teflón las uniones de la tubería con la entrada de la cocina.

Consejos útiles:

  1. Para fijar los tubos de entrada y salida a las rampas de apoyo, se pueden asegurar con unas grapas de acero clavadas a tierra y unos huecos para pasar un alambre y fijarlos lado a lado.
  2. Se recomienda fijar las tuberías con alambre al techo
  3. Se recomienda fijar una Tee y una llave de purga en el recorrido de la tubería a la cocina.
  4. Es vital que el biodigestor no quede con ninguna fuga. Los puntos críticos se pueden dar en las uniones de la bolsa con la tubería. Para asegurarnos contra esto, rodeemos los amarres de hule envolviendo alambre tensado con bastantes vueltas. Ojo con romper accidentalmente la bolsa.
  5. Se recomienda tener una fuente de agua cerca del sitio de instalación del biodigestor, así se ahorra mucho tiempo al momento de cargarlo.
  6. Asegurar muy bien la entrada de la mezcla al biodigestor, de lo contrario con la fuerza del caudal pueden hacer que esta se escurra al interior de la bolsa.
  7. La cocina donde se va a quemar el gas debe estar adecuada toberas para fogón para gas natural, esto en razón que la presión del gas es un poco mayor a la atmosférica y se debe regular con la válvula de paso a la entrada de la estufa.

PROTECCION DE LA ZONA DE TRABAJO

El biodigestor necesita protegerse de todo aquello que suponga un riesgo para su correcto funcionamiento, por roturas de la bolsa. Debe quedar lejos del alcance de los niños y de los animales sueltos que dañen jugando o a arañazos el biodigestor.

La principal desventaja de esta tecnología es la facilidad con la que se puede pinchar la bolsa, por lo que se recomienda poner un cerco a su alrededor y un techo que lo proteja de los rayos del sol, ya la exposición a la luz solar supone un riesgo para la bolsa de polietileno.

PUESTA EN MARCHA

Para la puesta en marcha debemos primero definir la calidad de la mezcla, según los resultados de laboratorio estudiados, la proporción óptima de mezcla, por producción de gas, es de 1:1 (1Kg excremento por cada litro de agua), pero así la mezcla queda muy seca y se complica mucho su disolución. Por lo que se recomienda finalmente la proporción de 1:1.7 (1Kg de excremento por cada 1.7 litros de agua), la producción de biogás depende también del tipo de alimento que reciban los animales.

Una vez decidido la proporción de la mezcla, se calcula el volumen de la mezcla inicial a introducir en el biodigestor. El objetivo es que la mezcla de agua y excremento tape tanto la entrada como la salida del biodigestor y así se consiga, en su interior, un entorno anaerobio (ausente de oxigeno).

La cantidad inicial de mezcla es: 1600 Kg de estiércol y 2700 litros de agua, es decir, un total de 4300 litros de mezcla (4.3 m3), ahora el nivel de la mezcla llega hasta los 54 centímetros en la fosa.

Una vez conocida la cantidad de mezcla, es el momento de proceder a la recogida de los excrementos y a la mezcla con agua. se recomienda como base del cálculo baldes de 15 litros, y hacer la mezcla en bidón más grande, de donde se llenaran los baldes para verter en el biodigestor. La mezcla debe estar bien diluida. No debe contener grumos y ser lo más homogénea posible. Para ello agítela con un palo y disuelva los grumos con las propias manos.

Una recomendación muy importante a tener en cuenta en la primera carga, es llenar el biodigestor poco a poco SOLO CON AGUA, y aprovechar para acomodar la bolsa y evitar pliegues o arrugas, que en el futuro, pueden generar problemas como la rotura de la bolsa.

A los 30 días (depende de que tan caliente sea el clima), cuando el biodigestor este bien hinchado de gas, se purga porque esta primera carga tiene mucho porcentaje de CO2 y no quema bien, y además huele mucho a azufre.

Cargamos el biodigestor con una carga diaria de 60 kg de estiércol y 90 litros de agua por 4 días, al cuarto día ya debe estar hinchado de nuevo, debe estar expulsando compost (biol) por la salida, este no debe tener olor y no debe ser muy líquido para que no lave las bacterias del biodigestor.

El biodigestor se carga en la medida que se usa, la proporción ahora es de 1:1.3 (1 Kg de excremento por 1.3 litros de agua), a medida que vaya expulsando compost (biol), sirviendo en la cocina para cocinar, se va afinado la periodicidad y la cantidad de la carga diaria.

Este tamaño de biodigestor es funcional para una familia normal de cuatro personas.

Fuentes de datos:

https://energiacasera.wordpress.com/
http://ecotec.unam.mx/Ecotec/ecoteca/biodigestores-2
http://www.fao.org/3/as400s/as400s.pdf

www.sistemabiobolsa.com

Proyecto fin de carrera DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PUESTA A PUNTO DE UN BIODIGESTOR TUBULAR CARAZO – NICARAGUA, Susana Gómez Muñoz.

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