CAMBIO EN LA UTILIZACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A BIOGÁS PRODUCIDO
POR EXCRETAS DE CERDO, Y SU EFECTO EN LOS COSTOS DE PRODUCCIÓN
EN LA EXPLOTACIÓN PORCINA; LA UNIÓN, CUILAPA, SANTA ROSA (2007-2010)
ESTUDIO DE CASO
UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES Y AGRÍCOLAS
LICENCIATURA EN CIENCIAS AGRÍCOLAS CON ÉNFASIS EN RIEGOS
JUTIAPA FEBRERO DE 2012 SEDE REGIONAL DE JUTIAPA
WILLIAN JOSÉ CAMEY VELA 20919-04
UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES Y AGRÍCOLAS
LICENCIATURA EN CIENCIAS AGRÍCOLAS CON ÉNFASIS EN RIEGOS
CAMBIO EN LA UTILIZACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA A BIOGÁS PRODUCIDO
POR EXCRETAS DE CERDO, Y SU EFECTO EN LOS COSTOS DE PRODUCCIÓN
EN LA EXPLOTACIÓN PORCINA; LA UNIÓN, CUILAPA, SANTA ROSA (2007-2010)
ESTUDIO DE CASO
PRESENTADO AL CONSEJO DE LA FACULTAD DE
CIENCIAS AMBIENTALES Y AGRÍCOLAS
POR
WILLIAN JOSÉ CAMEY VELA
PREVIO A CONFERÍRSELE, EN EL GRADO ACADÉMICO DE
LICENCIADO
EL TÍTULO DE
INGENIERO AGRÓNOMO CON ÉNFASIS EN RIEGOS
JUTIAPA, FEBRERO DE 2012 SEDE REGIONAL DE JUTIAPA
Ing. Luis Roberto Aguirre Ruano In g. Harry Florencio Mata Mendizábal
Lcda. Anna Cristina Bailey Hernández, MA
AUTORIDADES DE LA UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR
RECTOR: P. Rolando Enrique Alvarado López, S.J.
VICERRECTORA ACADÉMICA: Dra. Marta Lucrecia Méndez de Penedo
VICERRECTOR DE INVESTIGACIÓN Y PROYECCIÓN: P. Carlos Rafael Cabarrús Pellecer, S.J.
VICERRECTOR DE INTEGRACIÓN UNIVERSITARIA: P. Eduardo Valdés Barría, S.J.
VICERRECTOR ADMINISTRATIVO: Lic. Ariel Rivera Irías
SECRETARIA GENERAL: Lcda. Fabiola Padilla Beltranena
AUTORIDADES DE LA FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES Y AGRÍCOLAS
DECANO: Dr. Marco Antonio Arévalo Guerra
VICEDECANO: Ing. Miguel Eduardo García Turnil, MSc
SECRETARIA: Inga. María Regina Castañeda Fuentes
DIRECTOR DE CARRERA: Ing. Luis Felipe Calderón Bran
:
NOMBRE DEL ASESOR DE TESIS
Ing. Roni Osmán Carrillo Aguilar
TRIBUNAL QUE PRACTICÓ LA DEFENSA PRIVADA
AGRADECIMIENTOS
A: Dios, por darme la oportunidad de superarme académicamente y por la sabiduría Ing. Roni Carrillo por su asesoría en la elaboración del documento Universidad Rafael Landívar, por formarme como profesional Granja la Unión, por darme la oportunidad de realizar mi trabajo de graduación en sus instalaciones.
DEDICATORIA A:
Dios: Por darme la sabiduría y por estar siempre a mi lado.
Mi Madre: Por darme siempre el apoyo incondicional a
lo largo de mi vida. Mis Hermanos: Ya que siempre dieron un consejo, para
mejorar en todo momento. Mi Asesor: Por su apoyo y asesoría a lo largo de la
elaboración del documento de Graduación.
INDICE GENERAL
RESUMEN………………………………………………………………………………………. i
SUMMARY…………………………………………………………………………………….... ii
I. INTRODUCCION ...................................................................................................... 1
II. REVISION DE LITERATURA ...................................................................................... 2
2.1 Biogás .................................................................................................................... 2
2.2 Biodigestores ......................................................................................................... 2
2.3 Tipos de biodigestores ........................................................................................... 2
2.3.1 De Cúpula Fija ................................................................................................. 3
2.3.2 De Cúpula Móvil .............................................................................................. 3
2.3.3 De Estructura Flexible ..................................................................................... 4
2.3.4 Biodigestor Plástico de Flujo Continuo Tipo CIPAV ......................................... 5
2.4 Biología de la producción de biogás ...................................................................... 5
2.4.1 Substratos para la producción de biogás ......................................................... 5
2.4.2 Composición y propiedades del biogás ........................................................... 6
2.4.3 Purificación del biogás ..................................................................................... 7
2.5 Materiales necesarios para la construcción de un biodigestor ............................. 10
2.6 Aspectos a tener en cuenta en el dimensionamiento de una planta de biogás ... 11
2.7 Parámetros a considerar para el cálculo del tamaño de un biodigestor ............... 13
2.8 Cantidad de Excretas ........................................................................................... 14
2.9 Producción de biogás .......................................................................................... 15
2.10 Fuentes de producción de energía .................................................................... 15
2.13 Tarifa de la energía eléctrica en Guatemala ...................................................... 17
III. CONTEXTO ............................................................................................................. 19
3.1 Descripción del Contexto ..................................................................................... 19
3.2 Ubicación del estudio ........................................................................................... 20
3.3 Características de la Granja de Cerdos la Unión ................................................. 21
IV. JUSFICACION ......................................................................................................... 22
V. OBJETIVOS .............................................................................................................. 23
5.1 Objetivo General .................................................................................................. 23
5.2 Objetivos Específicos ........................................................................................... 23
VI. METODOLOGIA ...................................................................................................... 24
6.1 Diseño de instrumentos y procedimientos ........................................................... 24
6.2 Proceso de recolección de datos ......................................................................... 24
6.3 Cronograma ......................................................................................................... 25
6.4 Variables respuestas ........................................................................................... 25
6.5 Análisis de la Información .................................................................................... 26
VII. RESULTADOS Y DISCUCION ............................................................................... 27
7.1 Materiales utilizados para la construcción del biodigestor ................................ 29
7.1.1 Descripción del costo de 1m3 de biogás ........................................................ 30
7.2 Consumo de energía eléctrica para una granja de 260 vientres semitecnificada 30
7.2.1 Descripción del consumo de energía eléctrica para una granja de 260
vientres y su costo .................................................................................................. 31
7.2.2 Costo de energía eléctrica para un cerdo gordo de 90 kg. utilizando energía
eléctrica proveniente de la empresa eléctrica DEORSA ......................................... 32
7.2.3 Costo de un kw/h producido por biogás ......................................................... 32
7.2.4 Costo de energía eléctrica para un cerdo gordo de 90 kg. utilizando energía
eléctrica proveniente de un motor-generador movido por biogás ........................... 35
7.3 Comparación del costo de un cerdo gordo de 90 kg. utilizando energía eléctrica
proveniente del biogás contra el proveniente de la empresa eléctrica ....................... 35
7.4 Manejo del excedente de excretas ..................................................................... 36
7.5 Ventajas de la utilización de biodigestores y biogás en producciones pecuarias 37
7.5.1 Lo que genera un metro cubico de biogás ..................................................... 37
7.5.2 Utilización del biogás para generar energía................................................... 37
7.5.3 Producción de abono orgánico ...................................................................... 38
7.5.5 El efluente como alimento de animales ......................................................... 39
7.5.6 Protección al medio ambiente ........................................................................ 39
7.6 Desventajas en la utilización de biodigestores y de biogás en producciones
pecuarias ................................................................................................................... 40
7.7 Esquema de la distribución eléctrica de la granja de cerdos ............................... 40
7.7.1 Esquema de la distribución eléctrica de la granja, utilizando la energía
eléctrica de la Empresa de Guatemala (DEORSA) ................................................ 41
7.7.2 Esquema del biodigestores tipo flexible utilizado en la granja de cerdos ...... 42
7.7.3 Esquema de la distribución eléctrica utilizando el biogás .............................. 43
III CONCLUSIONES ...................................................................................................... 44
IX RECOMENDACIONES ............................................................................................. 46
X. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 47
XI. ANEXOS ............................................................................................................. 50
INDICE DE CUADROS
Cuadro 1. Contenido de elementos en el biogás…………………………………………....6
Cuadro 2. Materiales para la caja de entrada y salida del biodigestor………………….10
Cuadro 3. Temperatura y tiempo de duración de las excretas en el biodigestor……….13
Cuadro 4. Consumo de agua según el tipo de explotación……………………………….14
Cuadro 5. Producción de heces y orina en cerdos………………………………………...14
Cuadro 6. Producción de biogás por tipo de animal……………………………………….15
Cuadro 7. Usos y aplicaciones de diferentes sistemas de energía………………………16
Cuadro 8. Consumo de energía eléctrica…………………………………………………...16
Cuadro 9. Consumo mensual y costos en centavos de dólar para el año 2007………..17
Cuadro 10. Materiales para la construcción de un biodigestor con capacidad de
100 m3…………………………………………………………………………………………29
Cuadro 11. Resumen de costos de 1 m3 de biogás……………………………………….30
Cuadro 12. Consumo de energía por área y sus costos………………………………….31
Cuadro 13. Descripción del costo total para un cerdo gordo de 90 kg. utilizando energía
eléctrica de la empresa DEORSA……………………………………………………………32
Cuadro 14. Descripción del costo para un kw/h producido por biogás………………….33
Cuadro 15. Características del generador eléctrico………………………………………34
Cuadro 16. Características del motor de biogás…………………………………………...34
Cuadro 17. Descripción del costo para un cerdo gordo de 90 kg. utilizando biogás…..35
Cuadro 18. Comparación de costos de un cerdo de 90 kg. utilizando energía eléctrica
de la empresa de Guatemala contra la proveniente de biogás…………………………..35
Cuadro 19. Reducción de emisiones de CO2 por cada biodigestor de 7.2 m3………….40
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Costo del kilowatt hora DEORSA…………………………………………………17
Figura 2. Costo del kilowatt hora DEOCSA…………………………………………………18
Figura 3. Costo del kilowatt hora EEGSA…………………………………………………..18
Figura 4. Esquema eléctrico (DEORSA)……………………………………………………41
Figura 5. Biodigestor tipo flexible…………………………………………………………….42
Figura 6. Esquema eléctrico (Biogás)……………………………………………………….44
Cambio en la utilización de energía eléctrica a biogás producido por excretas de cerdo, y su efecto en los costos de producción en la explotación porcina; La
Unión, Cuilapa, Santa Rosa (2007-2010)
RESUMEN
El presente estudio documenta, el cambio que hubo en la utilización de energía eléctrica
proveniente de la Empresa Eléctrica de Guatemala, por la utilización de las excretas de
cerdo, para extraer gas metano, que sirve para producir energía eléctrica a través de un
motor generador. También se estudio los efectos que este causó sobre los costos de
producción y los beneficios e inconvenientes de la utilización de este sistema. El cambio se
realizó por la necesidad de hacer más eficiente la producción y así poder mejorar la
competitividad en el mercado. Según los logros, el mayor beneficio que este sistema otorga
es la baja de costos de producción correspondiente a la energía eléctrica, ya que el kilowatt
hora producido por la empresa eléctrica es de Q. 1.82, mientras el kilowatt hora producido
por las excretas a través del biogás es de Q. 0.59. Con este costo, se aumenta la
rentabilidad de la producción de 12.14% a 19.87%. Otros beneficios que presenta el
sistema de biodigestores, es que los efluentes de salida pueden ser utilizados como
alimento para animales tales como peces y vacas, también se pueden utilizar en la
producción de lombricompost; por último ayuda a bajar la emisión de gases producidos por
la excretas principalmente el bióxido de carbono (CO2). Finalmente el mayor problema de
sistema es su alto costo inicial y los posibles riesgos de explosión.
i
Change in the use of electricity to biogas produced by pig manure, and its effect on production costs in pig farming; La Union, Cuilapa, Santa Rosa (2007- 2010)
SUMMARY
This study documents the change that occurred in the use of electric power, from “Empresa
Electrica de Guatemala”, by the use of pig manure to extract methane gas, used to produce
electricity through a generator engine. We also studied the effects it caused in production
costs and the benefits and drawbacks of using this system. The change was made for the
need to make production more efficient and thus improve competitiveness in the market.
According to the achievements, the greatest benefit is that this system provides low cost of
production for electric energy, because the kilowatt hours produced by the electric company
is US$0.23, while the kilowatt hour produced by manure through biogas is US$0.08. With
this cost, the profitability of production increased from 12.14% to 19.87%. Other benefits
that the bio digester system presented, is that the output effluent can be used as food for
animals such as fishes and cows, can also be used in the production of vermicompost and
finally helps to lower the emission of gases produced by manure, mainly carbon dioxide
(CO2). Finally the biggest problem of the system is its high initial cost and the potential risk
of explosion.
ii
I. INTRODUCCION
En Guatemala se ha realizado un incremento de animales en la explotación porcina,
según datos de la Asociación de Porcinocultores de Guatemala (APOGUA) para el año
del 2000 se estima, 641 mil cabezas en granjas tecnificadas y 783 mil cabezas en
granjas criollas, el total de producción de estiércol es de 642,683 toneladas, de esta
excretas el 75% se utiliza como cerdas (subproducto de alimento para ganada vacuno
en engorda), mientras que el otro 25% se va como aguas negras a afluentes de aguas,
para el año 2007 el Instituto de Nacional de Estadísticas (INE) estimo un total de
cerdos de 1,581,130.
La mayoría de granjas en el país utilizan como fuente de energía la electricidad, esto
sirve para genera calor, para generar luz, para dar movimiento a motores, etc., pero no
se había contemplado la utilización de los desechos de los cerdos, para la producción
de gas metano y tampoco se había identificado los beneficios que esto conlleva, este
tipo de gas es uno de los más sencillos en la naturaleza y uno de los más abundantes,
este tipo de gas nos puede servir, para generar calor, para dar movimiento a motores
tanto para bombeo de agua, como para generados de electricidad (Cerrato, 2001).
La utilización de biogás en las explotaciones pecuarias se ha venido utilizando desde
muchos años atrás, pero no es hasta la década de los 70 donde empieza a tomar
mayor auge. En el año 2000 las granjas de la Empresa Toledo de Guatemala empiezan
a utilizar los biodigestores para la producción de gas metano, utilizando como fuente
las excretas de los cerdos, y así satisfacer las demandas de energía para las granjas
donde se explotan a los cerdos. (Landin, 2007).
En la actualidad hay cierta incertidumbre en los porcinocultores, de cual fuente de
energía utilizar, ya sea la proveniente de la electricidad o la de gas metano, por eso se
es necesario realizar estudios y documentarlos, para que los porcinocultores tengan
herramientas de juicio y decisión, para volver más eficientes y rentables las empresas
encargas de la explotación porcina.
1
II. REVISION DE LITERATURA
2.1 Biogás
El biogás es un gas que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos,
por las reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de
microorganismos (bacterias metanogénicas, etc.), y otros factores, en ausencia de
oxígeno (esto es, en un ambiente anaeróbico) (Rodríguez, 2007).
Para producir biogás es posible utilizar cualquier tipo de estiércol ya sea de vaca,
cerdo, cabra, aves e incluso es posible emplear los desechos humanos (Rodríguez,
2007).
2.2 Biodigestores
Un biodigestor es, en términos generales, un compartimiento hermético en el cual se
fermenta la materia orgánica en ausencia de oxígeno. Como fruto de este proceso se
obtiene un gas combustible que posee aproximadamente 66% de metano y 33% de
bióxido de carbono (Rodríguez, 2007).
El material resultante de la biodigestión, o efluente, puede ser directamente usado
como abono y como acondicionador del suelo, pues los nutrientes como el nitrógeno se
tornan más disponibles, mientras los otros como el fósforo y el potasio no se ven
afectados en su contenido y su disponibilidad (Rodríguez, 2007).
2.3 Tipos de biodigestores
Principalmente se conocen en nuestros medios tres tipos de biodigestores: De cúpula
fija, de cúpula móvil y biodigestor tipo salchicha. Estos biodigestores son de flujo
continuo lo que permite la entrada y salida constante de fluido. A continuación se hace
una breve descripción de cada uno de ellos:
2
2.3.1 De Cúpula Fija
Son aquellos armados en una sola estructura que por regla general es hecha en
materiales rígidos (concreto, bloques o ladrillos). Debido a la alta presión que pueden
alcanzar en su interior y a la constante variación de la misma, se recomienda su
construcción en forma de domo, bajo tierra en suelos estables y firmes, y la
impermeabilización de la parte interna de la estructura a fin de evitar el escape de
líquido y gases. Estos factores hacen obligatorio el uso de mano de obra altamente
calificada para su diseño y construcción (Botero y Preston, 2006).
El modelo de cúpula fija tiene como principal característica que trabaja con presión
variable; sus principales desventajas, son que la presión de gas no es constante y que
la cúpula debe ser completamente hermética, ello implica cierta complejidad en la
construcción y costos adicionales en impermeabilizantes. Sin embargo, este modelo
presenta la ventaja de que los materiales de construcción son fáciles de adquirir a nivel
local, así como la inexistencia de partes metálicas que pueden oxidarse y una larga
vida útil si se le da mantenimiento, además de ser una construcción subterránea
(Botero y Preston, 2006).
2.3.2 De Cúpula Móvil
Los biodigestores de este grupo tienen dos estructuras: la primera al igual que en los
de estructura sólida fija, va enterrada y hecha en concreto, bloque o ladrillo; la segunda
en la mayoría de los casos es una campana metálica que “flota” sobre la primera
estructura.
Se caracteriza por tener un depósito de gas móvil a manera de campana flotante. Esta
campana puede flotar en la masa de fermentación o en un anillo de agua. Las ventajas
de este tipo de planta son que trabajan a presión constante y se puede determinar la
cantidad de gas almacenado por el nivel de la campana; pero tiene como desventaja
3
que está expuesto a la corrosión ya que las campanas son generalmente metálicas.
Últimamente se ha experimentado con fibra de vidrio y se han obtenido buenos
resultados. Además, presenta costos altos de construcción y de mantenimiento, debido
al uso periódico de pintura anticorrosiva (Botero y Preston, 2006).
2.3.3 De Estructura Flexible
Los altos costos de inversión requeridos para la construcción de biodigestores de
estructuras sólidas, impiden que las personas con pocos recursos económicos tengan
oportunidad de instalar uno de estos diseños, razón que motivó en Taiwán, en los años
60 la idea de hacer las cámaras de digestión en materiales flexibles (membranas de
nylon y neopreno) que aun eran costosas. En los 70 fue usado un material de menor
costo, subproducto de las refinerías de aluminio, y veinte años después se recurrió al
PVC y al polietileno, material vigente hoy principalmente en América Latina y Vietnam
(Botero y Preston, 2006).
Generalmente, estos materiales tienen forma tubular o cilíndrica con la entrada y la
salida del material situados en los extremos opuestos y la salida de gas en el centro.
El modelo tipo balón, consiste en una bolsa o balón plástico completamente sellado,
donde el gas se almacena en la parte superior, aproximadamente un 25% – 30 % del
volumen total. Tiene como desventajas que debido a su baja presión es necesario
colocarle sobrepesos al balón para aumentarla. Su vida útil es corta, de
aproximadamente 5 años y el material plástico debe ser resistente a la intemperie, así
como a los rayos ultravioleta. La planta balón está compuesta de una bolsa de plástico
o de caucho completamente sellada. La parte inferior de la bolsa (75% de volumen) se
rellena de la masa de fermentación, mientras en la parte superior de la bolsa (25%) se
almacena el gas (López, 2007).
4
2.3.4 Biodigestor Plástico de Flujo Continuo Tipo CIPAV
Basado en el modelo Taiwanés, la Fundación CIPAV inició la investigación y promoción
de biodigestores plásticos de flujo continuo en 1986. Como fruto de las investigaciones
se han estado promoviendo biodigestores que van desde 3 hasta 100 metros cúbicos
construidos con polietileno tubular calibre 8 con un diseño que incluye cajas de entrada
y salida del material líquido.
Las principales ventajas de este tipo de biodigestor, comparado con otros diseños y
materiales, son su bajo costo, su facilidad de construcción, instalación y manejo, y su
mínimo mantenimiento (Botero y Preston, 2006).
2.4 Biología de la producción de biogás
Para diseñar, construir y operar plantas de biogás es necesario conocer los procesos
fundamentales involucrados en la fermentación del metano. El proceso de producción
de biogás depende de varios factores que afectan la actividad bacteriana, como son
por ejemplo el tipo de sustrato, la temperatura, tiempo de retención del material a
fermentar, entre otros (López, 2007).
2.4.1 Substratos para la producción de biogás
Los desechos utilizados como materia prima pueden ser de origen animal como
estiércol de ganado vacuno, de cerdos, ovejas, caballos, etc.; de origen vegetal como
pulpa de café, hojas de papa, desechos de banano, remolachas y otros; y de origen
doméstico consistente en las aguas residuales de letrinas y cocina, sin contenido de
jabón (López, 2007).
5
2.4.2 Composición y propiedades del biogás
El biogás es un producto de la fermentación anaeróbica, esta compuesto por una
mezcla de gases principalmente de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). Se
estima que la producción de biogás a partir del estiércol de un (1) cerdo adulto es de
0.28 a 0.34 m3 de biogás (Sogari, 2003).
Cuando la digestión anaeróbica ocurre en condiciones óptimas el contenido del biogás
es:
Cuadro 1. Contenido de elementos en el biogás.
Componente Símbolo Porcentaje
Metano CH4 54 – 70 %
Dióxido de carbono CO2 27 – 45 %
Nitrógeno N2 0.3 – 3 %
Hidrógeno H2 0 – 1.0 %
Monóxido de carbono CO 0.1 %
Oxígeno O2 0.1 %
Sulfuro de hidrógeno H2S Trazas
(Sogari, 2003).
El metano es la base energética del biogás. Es aproximadamente 20% más ligero que
el aire, por lo que al contrario que el propano y butano, no se acumula a ras del suelo,
disminuyendo los peligros de explosión. Es un gas inoloro e incoloro (Sogari, 2003).
Analizando en su conjunto, como mezcla de estos gases, el biogás tiene las siguientes
propiedades:
Temperatura de inflamación: 600 Co.
Presión crítica: 82 bar.
Temperatura crítica: - 82,5 Co.
6
Densidad: 1,2 kg / m3.
Poder calorífico (90% CH4): 7.600 kcal / m3 (Sogari, 2003)
El biogás es usado como cualquier otro combustible para uso doméstico e industrial, el
prerrequisito indispensable es que exista la disponibilidad de quemadores diseñados
especialmente para operar con biogás (Sogari, 2003).
Algunos aparatos en los cuales se podría utilizar son: Estufas, lámparas,
refrigeradores, calentadores, incubadoras y motores de generación eléctrica.
En el mercado de los energéticos, la planta de biogás compite con la leña, el gas
propano y la electricidad; fuentes energéticas utilizadas usualmente en la cocción; con
el kerosene, las velas y la electricidad en la iluminación, sobre todo en lugares donde el
servicio es deficiente o no existe; con el gas propano y la electricidad en la refrigeración
y con la gasolina o el diesel, como combustible para motores (Sogari, 2003).
2.4.3 Purificación del biogás
La purificación del biogás no es más que la remoción del dióxido de carbono y el
sulfuro de hidrógeno. El dióxido de carbono es eliminado para aumentar el valor del
biogás como combustible. El sulfuro de hidrógeno se elimina para disminuir el efecto de
corrosión sobre los metales que están en contacto con el biogás (Lara, 2008).
A medida que la humedad es menor, la facilidad de combustión es mayor. El agua
puede ser eliminada si se pasa el gas a través de cal viva, aunque con ello se afecta el
porcentaje de bióxido de carbono. La presencia de bióxido de carbono en el gas
presenta el aspecto más grave: reduce el poder calorífico del combustible, y aún más,
aumenta la capacidad de almacenamiento así como incrementa la presión de los
tanques de almacenamiento. Esto también es causa de baja efectividad en el momento
de la combustión de gas, pues requiere algo del calor producido para elevar su
7
temperatura de ignición. A pesar de esto, la operación de absorción resulta sencilla
mediante el paso del gas a través de agua de cal. El uso de este absorbente deja de
ser práctico y costeable cuando se trabaja a gran escala, en este caso, se emplean
sustancias como dietil amina, trietil amina, hidróxido de calcio, carbonato de potasio e
hidróxido de potasio. Un análisis de costo – beneficio de la ganancia de poder calorífico
contra consumo de reactivos, de agua y de energía llevarán sin duda a concluir que es
más ventajoso usar el gas con CO2 (Silva, 2008).
El hidrógeno aumenta el poder calorífico del gas, por lo que no es necesario eliminarlo.
Por otro lado, el ácido sulfhídrico se presenta en pequeñas cantidades, casi
imperceptibles, cuando el ciclo de digestión se alarga más de treinta días. Esta
componente afecta cuando el gas se utiliza en la operación de maquinaria, pues ayuda
al deterioro del metal; si el uso que se le da al gas es sólo para combustión, la
eliminación del ácido sulfhídrico no es de importancia (Jiménez, 2009).
El método químico más simple y eficiente de remoción del dióxido de carbono es su
absorción en agua de cal, este necesita mucha atención por cuanto el agua de cal se
agota y necesita recambiarse frecuentemente, lo que trae como consecuencia su
preparación frecuente si no se obtiene comercialmente. El agua de cal puede
sustituirse por una solución acuosa de etanolamina, la cual absorbe el dióxido de
carbono (y también el sulfuro de hidrógeno). Aunque este proceso es caro para hacerlo
rutinario en la purificación del biogás debido al calentamiento periódico al que tiene que
ser sometida esta sustancia para su regeneración (Lara, 2008).
Otra alternativa es utilizar otro residual fuertemente alcalino como medio de absorción
de estos gases como son los efluentes de cultivos de microalgas. El líquido efluente del
digestor es vertido directamente en un tanque de gran tamaño para producir el alga
Spirulina. El alga es filtrada para ser usada como alimento de cerdos o patos, o bien
como aditivo y el agua residual que tiene un valor de pH de 10 o más y es almacenada
en un tanque cilíndrico. Esta agua se hace atravesar en contracorriente al biogás. El
8
agua que queda como resultado de esta reacción contiene carbonato de hidrógeno la
cual es rehusada en el cultivo de las algas (Sogari, 2003).
El dióxido de carbono es bastante soluble incluso en agua neutral (878 cc/litro a 20 Co)
bajo presión atmosférica, así que el lavado con agua ordinaria es quizás el método más
sencillo de eliminación de impurezas (Lara, 2008).
El CO2 es soluble en agua mientras que el metano no lo es. A alta presión, la
solubilidad del CO2 aumenta proporcionalmente permitiendo que la concentración de
metano en el biogás se incremente (Sogari, 2003).
Además de los métodos tradicionales de desulfuración con limaduras de hierro existe
un procedimiento basado en la adición de aire al 1.5% del volumen de biogás
producido. Con este método se asegura una disminución del contenido de H2S de
aproximadamente 120 ppm o 0.012% en volumen de biogás (Lara, 2008).
Para la conservación de los aparatos operados con biogás, especialmente en los
motores se debe extraer el sulfuro de hidrógeno (H2S) contenido en el gas. Para lograr
esta purificación se emplean varios sistemas:
Filtros de óxido de hierro (FeO2): Para esto se puede utilizar la viruta de hierro, la cual
se puede regenerar con exposición al aire libre. El aire debe inyectarse con cuidado al
filtro y puede hacerse con bombas para acuarios (Jiménez, 2009).
Adición de FeO2 al sustrato: Adicionando 500 g por cada 4000 l. de sustrato, el
contenido de H2S pasa de 0,2% a 0,07%. Esta cantidad debe suministrarse diariamente
(Lara, 2008).
Aprovechamiento de la condensación de agua: Cuando se condensan grandes
cantidades de vapor de agua del biogás, se absorbe allí mismo grandes cantidades de
9
H2S, alcanzando remociones de un 30 a 40% del ácido. Este método es muy usado en
climas fríos (Lara, 2008).
Por adición de aire: Se puede inyectar aire en una proporción del 3% al 5%
directamente al digestor o al sitio de almacenamiento del gas, con el fin de que el H2S
se descomponga en agua y azufre elemental. Este azufre se puede adicionar al abono
líquido resultando benéfico para el suelo. El suministro de aire debe ser controlado,
para no crear una mezcla explosiva (Lara, 2008).
2.5 Materiales necesarios para la construcción de un biodigestor
Cuadro 2. Materiales para la caja de entrada y salida.
Biodigestores familiares (3 a 15 m3) Biodigestores industriales (mayores de 15 m
3)
Materiales necesarios por caja: Materiales necesarios por caja:
_ 285 ladrillos _ 428 ladrillos
_ medio bulto de cemento _ 2 bultos de cemento
_ 0.25 m3 de arena (50 paladas) _ 0.4 m
3 de arena (80 paladas)
_ 1 tubo de gres o cemento de 30 cm. _ 1 tubo de gres o cemento de 30 cm.
(Lara, 2008)
Para la salida del biogás:
Un acople macho roscado de PVC de 3.75 cm.
Un acople hembra roscado de PVC de 3.75 cm.
Dos a cuatro ruanas de neumático de carro (dos a cada lado)
Dos arandelas en aluminio de 15 cm de diámetro y agujero central de 3.75 cm.
0.5 metros de tubo de PVC de 3.75 cm.
4 – 5 metros de manguera flexible (manguera de aspiradora roscada) de 3.75 cm.
10
Para la válvula de seguridad:
30 cm de tubo de PVC de 3.75 cm.
1 “T” de PVC de 3.75 cm.
1 frasco o envase plástico transparente
Para la trampa de agua:
1 “T” de PVC de 3.75 cm.
20 cm de tubo de PVC de 3.75 cm.
1 tapa de ajuste o roscada
Para el filtro de ácido sulfhídrico:
Nota: Los materiales descritos aquí para la salida del biogás y la válvula de seguridad,
son para biodigestores industriales. Para biodigestores familiares se usan los mismos
materiales pero de 1 pulgada de diámetro y las arandelas con orificio de 1 pulgada.
Además de estos materiales, se necesitan 2 neumáticos usados de camión que
permitan obtener correas largas de 5 cm de ancho, y manguera de polietileno de 1½
pulgadas para hacer la conducción del gas hasta el sitio de consumo (Lara, 2008).
2.6 Aspectos a tener en cuenta en el dimensionamiento de una planta de biogás
Para poder calcular el tamaño de una planta de biogás, se utilizan determinados
valores característicos. Para una planta de biogás sencilla son los siguientes:
La cantidad diaria de material de fermentación
El tiempo de retención (fermentación) (TR)
La producción específica de gas al día (Gd) en dependencia del tiempo de retención y
del material de fermentación. Además, son usuales los siguientes conceptos y valores
característicos:
11
La materia seca (MS o ST). El porcentaje de agua varía en cada material de
fermentación natural, por esa razón, en trabajos de investigación más exactos se opera
con la parte sólida o materia seca del material de fermentación.
La masa orgánica seca (MOS o SVT). Para el proceso de fermentación son
importantes sólo los componentes orgánicos o volátiles del material de fermentación.
Por eso, se trabaja solamente con la parte orgánica de la materia seca.
La carga del digestor: Esta indica con cuánto material orgánico es alimentado
diariamente o cuánto material debe ser fermentado al día. La carga del digestor se
calcula en kg de masa orgánica por metro cúbico del digestor por día (kg MOS / m3
día). Largos tiempos de retención producen una menor carga del digestor. Para las
plantas de biogás sencillas, cargas de 1.5 m3 / día ya son bastante altas. Plantas
grandes con control de temperatura y agitación mecánica se pueden cargar con unos 5
m3 / día. Si la carga del digestor es demasiado alta, baja el valor del pH (Lara, 2008).
La planta se queda estancada en la fase ácida, porque hay más material de
fermentación que bacterias de metano.
El tiempo técnico de retención o fermentación (TR o t) es el lapso durante el cual el
material de fermentación permanece en el digestor y es el tiempo necesario para la
completa fermentación del material (Lara, 2008).
La producción específica de gas es indicada en relación con la cantidad de material de
fermentación, con la materia seca o con la masa orgánica seca. En la práctica ella
indica la producción de gas que se obtiene de un determinado material de fermentación
durante un determinado tiempo de retención con determinada temperatura en el
digestor (Jiménez, 2009).
12
El grado de fermentación se mide en porcentaje. Este indica cuánto gas se obtiene en
comparación con la producción total específica de gas. La diferencia con 100% indica
qué cantidad de material de fermentación todavía no ha sido fermentado. En plantas de
biogás sencillas, el grado de fermentación alcanza alrededor del 50%. Esto significa
que la mitad del material de fermentación queda sin aprovechar (Lara, 2008).
2.7 Parámetros a considerar para el cálculo del tamaño de un biodigestor
En la determinación del volumen de biodigestión necesario influyen factores como la
temperatura, el número de cerdos y el gasto de agua por cerdo.
Temperatura: Con base en la temperatura de la zona se define el tiempo de retención
necesario, que es el tiempo que debe demorarse el material a tratar en atravesar todo
el biodigestor. La importancia de la temperatura se debe a que la fermentación
anaeróbica es llevada a cabo por organismos que crecen y actúan mejor a
temperaturas altas. Por tanto los biodigestores ubicados en piso térmico cálido
(temperatura ambiente mayor a 24 ºC) necesitan menos tiempo de retención que los
ubicados en piso térmico templado o frío. Esto hace que para tratar un volumen dado
de residuos por día, se necesite menor tamaño de biodigestor en zona cálida que en
zona templada o fría (Jiménez, 2009).
Cuadro 3. Temperatura y tiempo de duración de las excretas en el biodigestor.
Temperatura ambiental promedio Días de tiempo de retención
Cálido – más de 24 ºC 10 a 15 días
Medio – 18 a 24 ºC 15 a 20 días
Frío – menos de 18 ºC 20 a 25 días
(Lara, 2008).
13
Cuadro 4. Consumo de litros de agua según el tipo de explotación.
Tipo de explotación Consumo de agua
Cría 35
Ciclo completo 30
Ceba 20
(Lara, 2008).
2.8 Cantidad de Excretas
La cantidad de excretas o aguas residuales a tratar están en función del número de
animales, estado fisiológico de los mismos y cantidad de agua usada en el lavado de
las instalaciones. La existencia de sistemas de pretratamiento de los residuos, tales
como la separación de sólidos o los sedimentadores también influye en la cantidad y
calidad del residuo (Jiménez, 2009).
La forma más precisa de calcular la cantidad de aguas residuales generadas en la
explotación es midiendo su caudal por día en el punto o puntos de colección o
vertimiento. Como esto no siempre es factible, entonces es necesario calcular la
cantidad de excretas producida, con base en el número y tamaño de animales, y
determinar la cantidad de agua usada en el lavado diario de las instalaciones (Jiménez,
2009).
Cuadro 5. Producción de heces y orina en cerdos.
Estado Fisiológico Promedio (Kg) Rango (Kg)
Hembra vacía 4.61 3.3 – 6.4
Hembra gestante 3.00 2.7 – 3.2
Hembra lactante 7.72 6.0 – 8.9
Macho reproductor 2.81 2.0 – 3.3
Lechón lactante (camada de 10) 8.02 6.8 – 10.9
Crecimiento 7.64 6.6 – 10.6
14
Levante 6.26 5.9 – 6.6
Finalización 6.26 5.7 – 6.5
(Jiménez, 2009).
La cantidad de aguas residuales producidas por día es la suma del agua empleada
para lavar y la cantidad de excretas estimada. La capacidad necesaria del biodigestor
se obtiene multiplicando la cantidad de aguas residuales producidas por día, por el
número de días de tiempo de retención, de acuerdo a la zona climática donde se
ubique la explotación (Jiménez, 2009).
2.9 Producción de biogás
Cuadro 6. Producción de biogás, dependiendo del tipo de animal.
Tipo de animal Producción de biogás (m3/día)
Cerda madre y Verracos 0.19
Cerdo en engorda 0.08
(Jiménez, 2009).
2.10 Fuentes de producción de energía
Normalmente se habla en forma independiente de la energía solar y eólica, subrayando
su disponibilidad ilimitada. Sin embargo, estas fuentes de energía enfrentan grandes
restricciones debido a su intermitencia y baja densidad, lo cual obliga que para su
utilización se requiera contar con almacenamiento de energía para días nublados o de
calma y ello hace que sus costos se eleven en un alto grado. Entre las fuentes de
energías mas utilizadas podemos encontrar:
a. Energía solar. Se ha hecho énfasis en colectores planos en virtud de que su
tecnología puede ser artesanal. Su utilidad cubre el suministro de agua caliente para
diversos usos domésticos o industriales y la requerida en el digestor para su carga y
calefacción (Rodríguez, 2007).
15
b. Energía eólica. Se basa en las distintas formas de utilizar la energía del viento. Su
aplicación será la generación de energía eléctrica, bombeo de agua y disponibilidad de
energía mecánica, abriendo de esta manera la posibilidad de un sinnúmero de
actividades productivas (Rodríguez, 2007).
c. Energía hidráulica. La utilización de pequeñas caídas de agua, así como de ríos de
pequeño caudal es sumamente atractiva mediante ruedas hidráulicas, microturbinas y
motores hidráulicos que podrían dar, a los sistemas integrados, energía en forma
continua para generación de energía eléctrica y energía mecánica (Rodríguez, 2007).
d. Digestores de desechos orgánicos. La fermentación anaerobia de desechos
animales y vegetales bajo ciertas condiciones de presión y temperatura, produce gas
metano en cantidad proporcional a la cantidad disponible de desechos (Rodríguez,
2007).
Cuadro 7. Usos y aplicaciones de los diferentes sistemas de generación de energía.
Usos Solar Eólico Hidráulico Biogás
Alumbrado X X X X
Cocina X X
Bombeo agua X X X
Industria mecánica y eléctrica X X X
Industrias (eléctrica térmica) secado, destilación,
agua caliente. X X
(Rodríguez, 2007).
2.11 Consumo de energía eléctrica en algunas granjas de cerdos
Cuadro 8. Consumo de energía en diferentes explotaciones porcinas.
Cantidad de cabezas Procesos Consumo en kw/h
12,000 Maternidad y destete 18,000
5,200 Maternidad y destete 17,824
11,200 Maternidad – Engorda 40,000
16
4,500 Maternidad – Engorda 13,000
5,000 Maternidad – Engorda 19,000
(Cerrato, 2001)
2.13 Tarifa de la energía eléctrica en Guatemala
Cuadro 9. Consumo mensual (kw/h) y costo en centavos de dólar, para el año 2007.
País 20-100 100-150 150-200 200-300
Honduras 3,57 3,96 4,26 4,70
Costa Rica 8,24 7,97 7,83 7,97
El Salvador 8,11 10,27 11,27 12,20
Panamá 11,57 13,29 14,15 15,01
Nicaragua 12,68 13,81 14,77 15,84
Guatemala 12,85 12,92 13,30 14,06
(Samayoa, 2007).
Figura 1. Costo de la energía eléctrica de la distribuidora DEORSA de noviembre
del 2009 a octubre del 2010, donde destaca un alza en los meses de mayo a
julio del 2010 (Paz, 2010).
17
Figura 2. Costo de la energía eléctrica de la distribuidora DEOCSA de noviembre
del 2009 a octubre del 2010, donde destaca un alza en los meses de mayo a
julio del 2010 (Paz, 2010)
Figura 3. Costo de la energía eléctrica de la distribuidora EEGSA de noviembre
del 2009 a octubre del 2010, destacando un alza en los meses de mayo a julio
del 2010 (Paz, 2010).
Como se puede observar en las figuras, se ha encontrado un crecimiento exponencial
en el costo del kw/h, para el año 2001 se encuentra un costo promedio de las tres
empresas que distribuyen la energía eléctrica en Guatemala, de Q. 1.00 para el 2004
encontramos un costo Q. 1.25, por ultimo en el mes de agosto del año 2010 se tiene un
costo promedio de Q. 1.69 (Paz, 2010).
18
III. CONTEXTO
3.1 Descripción del Contexto
La utilización del biogás extraído de desechos orgánicos se ha venido haciendo a partir
de la década de los 70 y se empezó a utilizar en las explotaciones pecuarias. Los
países que empezaron a utilizar esta tecnología fueron los Europeos y en algunos
países de América, entre los países de América que empezaron a adoptar esta
tecnología fueron: U.S.A., Cuba, Brasil y principalmente México, ya que México es uno
de los países a nivel mundial que produce carne de cerdo, se vieron en la necesidad de
buscar alternativas de energía, para poder bajar sus costos de producción y así ser
más eficientes y poder competir en el mercado internacional.
La porcinocultura en Guatemala a través del tiempo se ha venido incrementado, la
granja porcina la Unión, inicio su producción en el año de 1999, de una forma empírica
producción únicamente cerdo gordo de 90 kg., en el año de 2002 ya se introdujo el
ciclo completo de la producción (reproducción, gestación, maternidad, destete y
engorde), con forme a transcurrido el tiempo se ha ido tecnificando, esto ha provocado
que algún rubros de los cotos de producción disminuyan y otros aumenten, entre los
costos que han aumentado, está el de consumo de energía eléctrica, esto sucedió ya
que se aumentaron las área de producción y también por el alza que ha ido teniendo la
energía eléctrica, siendo este del 10 al 15% del costo total de producción, por este
motivo se busco alternativas que permitieran bajar el costo de producción en este
rubro, surgiendo la idea de utilizar las excretas de los cerdos para producir biogás y con
este poder generar energía eléctrica a través de un motor-generador, otros de los
beneficios que se pueden alcanzar es el manejo de los desechos orgánicos, ya que se
aprovechan.
El pionero en Guatemala, que empezó a utilizar el biogás en la producción porcina fue
la Empresa de Toledo, conjuntamente con la Asociación de Porcinocultores de
19
Guatemala (APOGUA), en el año 2000. En la actualidad la Asociación de
Porcinocultores de Guatemala (APOGUA), realiza estudios, en las diferentes granjas
del país, para confirmar las ventajas y desventajas de la utilización de biogás como
energía, para las explotaciones porcinas.
El gobierno de Guatemala cuenta con una ley que regula el manejo de los desechos
sólidos, la cual es: Código de salud, decreto 90-97 del Congreso de la República. Entre
las instituciones que intervienen y dan apoyo técnico en la producción de biogás
producido por las excretas de cerdo son: APOGUA y Nutrivet S.A. El tiempo de estudio
será del 2007 a Julio del 2010.
3.2 Ubicación del estudio
Cuilapa, es un municipio y la cabecera del departamento de Santa Rosa, localizado en
la República de Guatemala. Anteriormente se llamó Cuajiniquilapa. Limita al norte con
Barberena (Santa Rosa); al este con Oratorio (Santa Rosa) y Jutiapa; y al sur con
Pueblo Nuevo Viñas y Chiquimulilla (Santa Rosa).
Entres los accidentes geográficos más relevantes está el Volcán Tecuamburro, la
montaña de las Minas y 30 cerros; lo riega 18 ríos, entre los más importantes se
encuentra, el río los Esclavos. El río San Juan ha sido utilizado para vertir drenajes y a
esto se debe su contaminación.
Se ubica en la latitud 14° 16' 42" y longitud 90° 18' 00", y cuenta con una extensión
territorial de 2,295 kilómetros cuadrados.
El clima generalmente es templado, en época seca varía a cálido. Sus temperaturas
oscilan entre 18.8 y 27.8 Co, con una media de 22.4 Co. La precipitación pluvial por año
es de 1,990 mm. y la humedad relativa es de 70.3% factor que, entre otros, contribuye
a crear el ambiente adecuado para el cultivo del café (SIM, 2010).
20
3.3 Características de la Granja de Cerdos la Unión
La granja cuenta con una cantidad de 260 hembras, con un ciclo de partos a 20
semanas, teniendo de 10 a 12 partos por semana, esto nos da una producción mínima
de 100 cerdos gordos a la semana o bien 400 cerdos gordos al mes, con un periodo de
engorde de 20 semanas, con lo cual alcanzan un peso de 90 kg.
Las instalaciones de la granja son semitecnificadas de ciclo completo, esto quiere decir
que tiene las cuatro áreas requeridas para el ciclo de producción las cuales son
gestación y reproducción, maternidad, destete y engorde. El área de maternidad y
destete cuenta con calefacción para lechones y con ventilación para hembras, en el
área de gestación y reproducción cuenta con un laboratorio de inseminación artificial.
Para el funcionamiento de la granja se necesita alrededor de 7,000 a 7,250 kw/h, que
tenía un costo aproximado de Q. 13,000, para hacer funcionar las instalaciones
eléctricas, de toda la instalación eléctrica disponible únicamente se utiliza del 50% al
65% de su capacidad. La granja contrataba el servicio de la empresa eléctrica la cual
era DEORSA, pero a partir del año 2005 se inicio a introducir el sistema de
biodigestores para la producción de biogás y con este generar energía eléctrica, ya
para el año 2008, ya se tenía todo el sistema de biodigestores para producción energía
erétrica para toda la granja de cerdos.
Antes de la construcción del biodigestor, no se tenía ningún manejo de los desechos
sólidos y líquidos de la granja.
21
IV. JUSFICACION
En Guatemala se ha encontrado con un crecimiento en la explotación porcina, ya que
más personas se dedican a este tipo de explotaciones, pero este crecimiento hace que
la competencia aumente, a todo esto se le suma la entrada de carne de cerdo del
extranjero, tal competencia sigue aumentando, esto lleva a ser a la explotación más
eficiente y por tal motivo más rentable, para poder ser competitivas en el mercado.
Los costos de producción en una granja de cerdos, los rubros más importantes son: el
alimento que representa de un 60 a 70% de los costos, mano de obra de un 10 a 25%,
mantenimiento de 5%, y el consumo de energía que representa de un 5 a 20% de los
costos totales de una granja.
La mayoría de granjas utilizan el servicio que presentan las empresas distribuidoras de
energía eléctrica, y es esto lo que utilizan como fuente de energía, el costo de la
energía eléctrica ha evolucionado a través del tiempo, esta ha sido al alza, para el año
2001 se encuentra un precio de Q.1.00, pero, para agosto del 2010 se tiene un costo
de Q.1.69.
Muchos de los porcinocultores de Guatemala, no saben cómo volver más eficientes sus
producciones, y en que rubro poder bajar costos de producción, uno de los rubros
donde se puede trabajar fácilmente es en el consumo de energía, utilizando lámparas
ahorradoras, definiendo horas luz, definiendo horas de bombeo de agua, etc., otra de
las formas de contrarrestar estos costos, es creando su propia fuentes de energía, a
través de los desechos de los cerdos, en la producción de biogás.
Los porcinocultores tienen cierta incertidumbre en la adopción de nuevas tecnologías, y
la generación de energía producida por gas metano no es la excepción, por eso es
necesario realizar estudios y documentarlos, para que las personas que se dediquen a
la explotación de cerdos tengas herramientas de juicio y de decisión, para volver más
eficientes y rentables sus explotaciones.
22
V. OBJETIVOS
5.1 Objetivo General
Documentar el cambio en la utilización de energía eléctrica a biogás y su efecto en los
costos de producción, en la explotación porcina La Unión, Cuilapa, Santa Rosa (2007-
2010).
5.2 Objetivos Específicos
Documentar el costo de un metro cubico de biogás producido por excretas de
cerdo.
Describir el costo en el consumo de energía eléctrica en la granja porcina.
Comparar el costo del kw/h producido por biogás extraído de excretas de cerdo,
contra el producido por energía eléctrica.
Describir las ventajas y desventajas de la utilización de biogás en la explotación
porcina.
23
VI. METODOLOGIA
6.1 Diseño de instrumentos y procedimientos
El instrumento que se utilizo para la toma de datos es una boleta de estudio con quince
preguntas semi-estructuradas (ver anexos 1); esto se realizo para obtener la
información directa de los involucrados en la construcción del biodigestor y la utilización
del biogás, también se realizo una revisión de literatura en las instituciones visitadas,
con el objetivo de obtener información que enriqueciera el estudio.
6.2 Proceso de recolección de datos
Las instituciones que se visitaron para la recolección de datos son:
6.2.1 APOGUA
La visita a las oficinas de APOGUA se realizo con el fin de hacer una revisión
bibliográfica y obtener datos confiables que enriquezcan el estudio, ya que esta
institución brinda asesoría técnica a porcinocultores, los datos que se obtuvieron son: el
costo de un biodigestor, costo de un metro cubico de biogás y formas de utilizar el
biogás.
6.2.2 Nutrivet S.A. de Guatemala
Esta visita se realizo para hacer una revisión bibliográfica para obtener datos y de igual
manera, se realizo una entrevista con el Doc. Vet. Yeri Veliz, que es el asesor técnico
de la empresa para el área de porcinocultura, los datos que se obtuvieron son:
beneficios de la utilización del biogás en la explotación porcina, consumo de energía
eléctrica de una granja, costo de un kw/h producido por biogás.
24
6.2.3 Granja la Unión
Se realizo la visita a las instalaciones de la granja para recopilar datos de costos y
utilización de biogás y los beneficios que este trae, también para tomar datos de cuanto
era el consumo de energía eléctrica y como se utilizaba. Toda esta recopilación de
datos se realizo por medio de una entrevista con el administrador de la granja. Los
datos que se obtuvieron en esta entrevista son: beneficios del biogás, costos del
biodigestor, consumo de energía eléctrica, costo de un metro cubico de biogás, costo
de kw/h producido por biogás.
6.3 Cronograma
No
. ACTIVIDADES MES
1 2 3 4
1
Diseño de instrumentos y
procedimientos x x x
2 Visita a APOGUA x x
3 Visita a Nutrivet S.A. de Guatemala x x
4 Visita a la Granja la Unión. x x
5 Clasificación y ordenamiento de datos x x
6 Análisis de la información x x
7 Redacción del informe x x x
6.4 Variables respuestas
Las variables que se va a considerar en el estudio son:
Costo de 1m3 de biogás.
Subáreas de la granja.
Consumo de energía.
25
Costo del kw/h producido por energía eléctrica.
Costo del kw/h producido por biogás.
Rentabilidad
Beneficios de la utilización de biogás en la granja porcina.
Beneficios de la utilización de biodigetores al ambiente.
Problemas en la utilización de biogás en la granja porcina.
6.5 Análisis de la Información
Con los resultados obtenidos en las boletas de estudio, se realizo un análisis separado
de cada una de las tecnologías utilizadas, para determinar los costos y los beneficios
de cada una, posteriormente se compraran los datos obtenidos, para determinar qué
fuente de energía es más rentable utilizar.
26
VII. RESULTADOS Y DISCUCION
La granja porcina la Unión inicio su producción en 1999, donde utilizaba metodología
empírica para los procesos de producción, desde el año 2002, introdujo todo el ciclo de
producción (reproducción, gestación, maternidad, destete y engorde), por consiguiente
sus costos aumentaron, lo cual llevo a tecnificar aun más la granja porcina, uno de los
rubros de los costos de producción que tiene relevancia, es el consumo de energía
eléctrica (para la granja representa el 10% de los costos totales). La medida que se
tomo en cuenta es la utilización de biodigestores para producción biogás y con el
mismo, generar energía eléctrica, se inicio introduciendo este método en el área de
engorde en el año de 2005, aquí se empezaron a tomara ciertos datos para la toma de
decisión, lo cual permitió, introducir este método a toda la granja. Para fines del año
2007 se inicio a realizar una investigación más detalla sobre el funcionamiento de los
biodigestores, las distintas funciones y utilizaciones de biogás.
La granja de cerdo tenia la necesidad de ser más eficiente y poder bajar costos de
producción para así poder ser mejor y mas competitivo en el mercado, por tal motivo se
tomo la decisión de introducir el sistema de biodigestores, para producir gas y así poder
generar su propia energía eléctrica, ya que el consumo de energía eléctrica de la
granja representaba el 12% de sus costos totales. Para introducir todo el sistema de
biogás a la granja para generar energía eléctrica se acudió a las instituciones de
APOGUA (Asociación de Porcinocultores de Guatemala) y Nutrivet S.A. de Guatemala.
Por ser asociados a APOGUA, se tiene el beneficio de tener asesoría técnica sin
ningún costo, por este motivo se acudió a esta institución para que diera el apoyo
necesario para introducir el sistema de biodigestores.
La línea genética que maneja la granja de cerdos es Dalland, esta línea genética de
cerdos la produce la empresa de Nutrivet S.A., esta empresa da un beneficio a sus
clientes, que es asesoría técnica, esta asesoría esta ha a cargo del Doctor Veterinario
27
Yery Veliz, el cual dio apoyo técnico para la construcción del biodigestor y la línea de
conducción del biodigestor al motor-generador.
La granja de cerdos con 260 hembras reproductoras, tiene la capacidad de producir
14,750 kg/día de excretas, los cuales tiene la capacidad de producir 400 a 450 m3/día
de biogás, para cubrir la necesidad mínima de energía eléctrica de la granja se
necesita alrededor de 100 m3/día de biogás, pero para producir 7,250 kw/mes, la granja
tiene que producir de 150 a 200 m3/día de biogás, por lo que se construyo un
biodigestor con una capacidad máxima de 250 m3/día, de 8 m. de diámetro y 25 m. de
largo, el biodigestor es de tipo flexible, con un sello de agua y un filtro de lechada de cal
con viruta de hierro, este tipo de biodigestores es fácil manejo y bajo costo, la empresa
que fabricó el polietileno fue Olefinas.
Para poder generar energía eléctrica, es necesario de un motor-generador, de
combustión interna a base de biogás, para esto se contacto a la empresa HONDA, que
es una de las empresas que distribuye este tipo de maquinaria, pero en ese momento
la empresa no contaba con el motor-generador necesario para la granja, por esto, por
medio de esta empresa, se logro importar un motor-generador de marca Perkins, el
cual era el ideal para la granja.
Al momento de instalar el sistema de biodigestores para generar energía eléctrica, se
encontraron con ciertos inconvenientes, uno de los primeros fue, la inconformidad del
personal de trabajo, ya que, como son gases inflamables, se tenía la preocupación que
este pudiera explotar, por tal motivo, el personal de trabajo, no quería trabajar a los
alrededor de biodigestores, por ese motivo se capacito a todos los trabajadores de la
granja, sobre las ventajas y desventajas del sistema, también sobre los cuidados que
hay que tener. El otro problema que se encontró, es que muchos animales circulaban
alrededor del biodigestor, como gallinas, perros y gatos, estos podrían ocasionar
aberturas al biodigestor y provocar fugas de gas, la medida que se tomo, fue levantar
un pequeño muro de bambú de 1 m. de altura, para impedir el paso de estos animales.
28
Los datos que se obtuvieron al momento de hacer el estudio en la Granja Porcina la
Unión, son los siguientes:
7.1 Materiales utilizados para la construcción del biodigestor
El material utilizado para la construcción del biodigestor es Polietileno, para una
capacidad de mínima de 100 m3, los accesorios que se utilizan son:
Cuadro 10. Materiales para la construcción de un biodigestor con una capacidad de
mínima 100 m3.
Accesorio Cantidad
Acople macho roscado de PVC de 3.75 cm 1
Acople hembra roscado de PVC de 3.75 cm 1
Arandelas en aluminio de 15 cm de diámetro 2
Tubo de PVC de 3.75 cm. 1 m.
Manguera flexible de 3.75 cm 5 m.
T de PVC de 3.75 cm 2
Frasco o envase plástico transparente 1
Tapa de ajuste o roscada 1
Cemento 10 bolsas
Block 350
Piedrín 2 m3
Arena 2 m3
Polietileno 8 m. diámetro * 25 m. largo
(Elaboración propia)
Utilizando estos materiales el costo de construcción del biodigestor es de Q. 8250.00,
sumado a esto el costo de la tubería de conducción para la distribución del biogás es
de Q. 2500.00 y la mano de obra diaria que se utiliza es de medio hora al día, el costo
de la mano de obra es de Q. 10.00, siendo la vida útil de biodigestor de 5 años mínimo.
29
7.1.1 Descripción del costo de 1m3 de biogás
Cuadro 11. Resumen de costos de 1m3 de biogás.
Rubro Costo
Costo de construcción Q 8,250.00
Costo de la tubería de conducción de
biogás Q 2,500.00
Costo del canal de conducción de
excretas Q 950.00
Total del costo de construcción Q 11,700.00
Vida útil de biodigestor 5 años
Costo por año del biodigestor Q 2,340.00
Costo por mes del biodigestor Q 195.00
Costo por día del biodigestor Q 6.50
Costo de mano de obra diaria Q 10.00
Producción de biogás en m3/diario 100
Costo de 1 m3 Q 0.17
(Elaboración propia)
El costo de total de un biodigestor es de Q 11,700.00, con una vida útil mínima de 5
años, teniendo estas condiciones, el costo por año o depreciación es de Q. 2,340.00,
siendo el costo por día de Q 6.50, la mano de obra que se utiliza es mínima, ya que el
biodigestor de flujo continuo, únicamente se utiliza personal para hacer inspecciones y
cambios de filtro, por eso el costo de es Q. 10.00, dando un costo total de 1m3 de
biogás de Q. 0.17.
7.2 Consumo de energía eléctrica para una granja de 260 vientres semitecnificada
Para una granja de cerdos semitecnificada con 260 hembras productoras y una
producción de cerdo gordo para la venta por semana de 100 a 112 con un peso de 90
30
kg., se tiene un consumo promedio de energía eléctrica de 7,225 kw/h/mes (ver anexo
3).
7.2.1 Descripción del consumo de energía eléctrica para una granja de 260
vientres y su costo
Cuadro 12. Consumo de energía eléctrica por área y su costo.
Area % Consumo
Consumo
kw/h
Costo unitario
kw/h Sub total
Reproducción y
Gestación 20 1,445 Q 1.82 Q 2,629.90
Maternidad 40 2,890 Q 1.82 Q 5,259.80
Destete 25 1,806.25 Q 1.82 Q 3,287.375
Engorde 15 1,083.75 Q 1.82 Q 1,972.425
TOTAL 100 7,225 Q 1.82 Q 13,149.50
(Elaboración propia)
El área que más consume energía eléctrica dentro de la granja es el ara de maternidad,
ya que en esta área se necesita dar las condiciones y atenciones adecuadas al lechón,
el equipo que se utiliza en esta área que necesita energía eléctrica para funcionar es:
focos infrarrojos 350 watts (estos pasan encendidos de 15 a 18 horas diarias), equipo
de atención de parto, focos de iluminación de galeras de 80 watts (pasan encendidos
de 8 a 12 horas diarias), estufa, etc. La siguiente área de más consumo, es la de
destete, ya que aquí también es necesario dar condiciones adecuadas de temperatura
a los lechos y el equipo que se utiliza para esto son: focos infrarrojos 350 watts (pasan
encendidos de 8 a 14 horas diarias). El área de reproducción y gestación es la tercera
área en gastar más energía eléctrica, ya que en esta se cuenta con el equipo de
inseminación artificial los cuales son: baño maría, horno esterilizador, báscula,
microscopio, etc. Y por último el área que menos gasta energía eléctrica es la de
engorde, ya que aquí únicamente se necesita la iluminación de las galeras de engorde.
31
7.2.2 Costo de energía eléctrica para un cerdo gordo de 90 kg. utilizando energía
eléctrica proveniente de la empresa eléctrica DEORSA
Cuadro 13. Descripción del costo total para un cerdo gordo de 90 kg. utilizando la
energía eléctrica proveniente de la empresa DEORSA.
Rubro Costo
Consume de energía eléctrica al mes 7,225 kw/h
Costos del kw/h DEORSA Q 1.82
Costos total del consumo de energía Q 13,149.50
Producción mínima mensual de cerdo gordo de 90 kg. 400
Costo de energía eléctrica por cerdo gordo al mes Q 32.87
Costo total en 5 meses de energía eléctrica/cerdo gordo Q 164.35
(Elaboración Propia)
El consumo promedio de energía eléctrica para la granja Unión es de 7,225 kw/h/mes,
con un costo por cada kw/h de Q.1.82 (ver figura 2), se tiene un costo total en el
consumo de energía para toda la granja de Q 13,149.50, la producción mínima de
cerdo gordo es de 400, se tiene un costo por cerdo al mes de Q 32.87, en todo el ciclo
de engorde del cerdo que es de 5 meses (150 días) se tiene un costo total de Q 164.35
7.2.3 Costo de un kw/h producido por biogás
Para lograr generar energía eléctrica a través de biogás, es necesario tener un motor-
generador a base de biogás, que transforme la energía química en mecánica, para
posteriormente generar electricidad. El generador tiene como mínimo una capacidad de
producción de 120 kw/h. A continuación se describe el costo del kw/h producido por
bigas:
32
Cuadro 14. Descripción del costo para un kw/h producido por biogás.
Rubro Costo
Costo del motor-generador Q 135,200.00
Reparación del motor cada 3 años Q 43,000.00
Costo total Q 178,200.00
Vida útil en años 10
Costo por año Q 17,820.00
Costo por mes Q 1,485.00
Costo por día Q 49.50
Producción mínima de kw/h/día 120
Costo del kw/h (rubro maquinaria) Q 0.42
Costo de 1 m3 de biogás Q 0.17
Costo total del kw/h/biogás Q 0.59
(Elaboración propia)
Si se cuenta con una producción mínima de 120 kw/día y un costo de maquinaria de
Q.135,200.00, mas el costo de mantenimiento que es de Q. 43,000.00, se tiene un
costo total del motor generador de Q. 178,200.00, teniendo una vida útil de 10 años
mínimo, se tiene un costo por día de Q. 49.50, se tendrá un costo solo de maquinaria
por cada kw/h producido de Q. 0.42, sumado a esto el costo de 1m3 de biogás que es
de Q. 0.17, se tiene un costo total por kw/h de Q. 59.
El motor-generador que se utilizo es de marca Perkins, el cual es movido por biogás,
en este caso, gas metano, el cual tiene que ir lo más puro posible, ya que si hay
presencia de acido sulfúrico, este puede corroer el motor y lo puede llegar a dañar por
completo. Las especificaciones del motor-generador son las siguientes:
33
Cuadro 15. Características del generador eléctrico.
Datos Técnicos del Generador Planta de Biogás
Generador Ecogas Perkins
Capacidad del generador (kw/h) 5-20
Voltaje de generación (v) 110-220
Factor de potencia 0.8
Frecuencia luz 30
R.P.M 800
Fases 3
Hilos 4
Ciclo de Operación Continuo y/o intermitente
Régimen de sobrecarga 10% hasta 2 hrs. cada 24
hrs.
(Parchers, 2005)
Cuadro 16. Características del motor de biogás.
Datos técnicos del MOTOR Motor para biogás
Marca Econgas Perkins
N° de cilindros 4 en línea
Desplazamiento cúbico en lts. 3.8
Tiempos 4
Enfriamiento Anticongelante
Sistema eléctrico 10 volts
Tipo de encendido electrónico
Orden de encendido 1-5-3-6-2-4
Rotación Sentido del reloj
(Parchers, 2005)
34
7.2.4 Costo de energía eléctrica para un cerdo gordo de 90 kg. utilizando energía
eléctrica proveniente de un motor-generador movido por biogás
Cuadro 17. Descripción del costo total para un cerdo gordo de 90 kg. utilizando biogás.
Rubro Costo
Consume de energía eléctrica al mes 7,225 kw/h
Costos del kw/h producido por biogás Q 0.59
Costos total del consumo de energía Q 4,262.75
Producción mínima mensual de cerdo gordo de 90 kg. 400
Costo de energía eléctrica por cerdo gordo al mes Q 10.65
Costo total en 5 meses de energía eléctrica/cerdo gordo Q. 53.28
(Elaboración propia)
Como se puede observar en el cuadro 16, utilizando el biogás para generar la energía
eléctrica, siendo el costo del kw/h de Q. 0.59 y con el consumo de energía eléctrica de
la granja que es de 7,225 kw/h/mes, se tiene un costo al mes de Q. 4,262.75, con la
producción de 400 cerdos gordos de 90 kg. el costo por cerdo al mes es de Q. 10.65 y
si para su engorde se necesita 5 meses el costo total de energía eléctrica para un
cerdo de 90 kg. es de Q. 53.28, que es un costo menor que el producido con energía
eléctrica proveniente de la empresa eléctrica de Guatemala.
7.3 Comparación del costo de un cerdo gordo de 90 kg. utilizando energía
eléctrica proveniente del biogás contra el proveniente de la empresa eléctrica
Cuadro 18. Comparación de costos de un cedo 90 kg, utilizando energía eléctrica de la
empresa de Guatemala contra la proveniente de biogás.
Empresa
Eléctrica Biogás
Costo de un cerdo gordo (alimento y mano de obra) Q 1,148.73 Q 1,148.73
Costo del kilowatt hora Q. 1.82 Q. 0.59
35
Costo total de energía eléctrica/cerdo gordo Q 164.35 Q 53.28
Costo de producción/cerdo gordo Q 1,313.08 Q 1,202.01
Peso del cerdo gordo a la venta en kilogramos 90 90
Precio de la libra de cerdo gordo en pie Q 7.50 Q 7.50
Ingreso bruto por cerdo gordo Q 1,500.00 Q 1,500.00
Ingreso neto por cerdo gordo Q 186.92 Q 297.99
Ingreso neto mensual/400 cerdos gordos Q 74,768.00 Q 119,196.00
Ingreso neto al año Q 897,216.00 Q 1,430,352.00
Diferencia de ingreso
Q 533136.00
Rentabilidad 12.46% 19.87%
(Elaboración propia)
Como se puede observar en el cuadro anterior se cuenta con un ingreso neto por cerdo
gordo a la venta de Q. 186.92, utilizando la energía eléctrica que nos puede
proporcionar la empresa eléctrica de Guatemala. Utilizando biogás como generador de
energía eléctrica el ingreso neto que obtiene es de Q. 297.99 por cerdo gordo a los 90
kg. de peso vivo, se cuenta con ingreso superior Q. 111.07, comparado con el ingreso
neto que nos puede dar una cerdo utilizando la energía eléctrica de la empresa de
Guatemala. El ingreso que nos dará utilizando el biogás como generador de energía
es de 60% más que utilizando la energía que nos proporciona la empresa eléctrica.
7.4 Manejo del excedente de excretas
La granja de cerdos tiene la capacidad de producir 14,750 kg/día de excretas, de todas
estas, únicamente ingresa como máximo un 50% al biodigestor, el otro 50% se canaliza
ha otra área, que es donde se encuentra un separador de sólidos, que es a base de
una rejilla, donde los líquidos atraviesan la rejilla y los sólidos se quedan atrapados en
ella, Posteriormente el agua se canaliza a un área donde se tiene sembrado pasto y el
sólido (que se conoce como cerdaza), se pone a secar por 24 horas y después se da
como alimento para ganado vacuno de engorde.
36
7.5 Ventajas de la utilización de biodigestores y biogás en producciones
pecuarias
7.5.1 Lo que genera un metro cubico de biogás
Generar 1.25 kw/h de electricidad.
Generar 6 horas de luz equivalente a un bombillo de 60 watt.
Poner a funcionar un refrigerador de 1 m3 de capacidad durante 1hora.
Hacer funcionar una incubadora de 1 m3 de capacidad durante 30 minutos.
Hacer funcionar un motor de 1 HP durante 2 horas
1m3 de gas metano equivale a 0,7 litros de gasolina (Márquez, 2010).
7.5.2 Utilización del biogás para generar energía
El uso del biogás para la generación de electricidad da un valor adicional al empleo del
biogás y biodigestores en las empresas agropecuarias. Aunque los resultados
económicos no se pueden generalizar pues cambiarán de acuerdo a las circunstancias
de cada lugar. Hay varias formas de utilizar el biogás para generar energía eléctrica,
esto dependerá de cada caso, se puede adquirir un motor-generador a base de biogás
para producir la energía eléctrica, pero si se cuenta un motor-generador a base de
diesel o gasolina se puede hacer una modificación en el motor, para que se puede
reemplazar un buena parte del combustible liquido por el biogás. En algunos ensayos
se ha logrado con el biogás una disminución del 40% en los costos del kw/h. al
compararse con los costos actuales de la energía suministrada a través del sistema de
interconexión, demostrando la factibilidad de integrar la producción de alimentos y
energía de una manera sostenible (Veliz, 2011).
En el caso de los motores diesel, el biogás puede reemplazar hasta el 80% del diesel,
la baja capacidad de ignición del biogás no permite reemplazar la totalidad del
combustible diesel, ya que en estos tipos de motores carecen de bujía para la
combustión (Marroquín, 2009).
37
7.5.3 Producción de abono orgánico
En el proceso de fermentación se remueven sólo los gases generados (CH4, CO2, H2S)
que representan del 5% a 10% del volumen total del material de carga. Se conservan
en el efluente todos los nutrientes originales (N, P, K) contenidos en la materia prima,
que son esenciales para las plantas. Lo anterior lo convierte en un valioso abono
orgánico, prácticamente libre de olores, patógeno, y de fácil aplicación.
Aunque el nivel de destrucción de patógenos variará de acuerdo a factores como
temperatura y tiempo de retención, se ha demostrado experimentalmente que
alrededor del 85% de los patógenos no sobreviven el proceso de biodigestión.
(Ramírez, 2010)
Del afluente total que entra al biodigestor, este reduce de un 50 a un 70% su volumen,
siendo del 2 al 5% el contenido de nutrientes del volumen total que sale del biodigestor.
(Córdova, 2008)
Ventajas de su uso:
El efluente lleva parte de sus nutrientes en forma no disponible de inmediato
para las plantas, es decir, los libera paulatinamente mediante ciertos procesos
de descomposición de materia orgánica. De esta forma, la nutrición es lenta,
pero continúa.
Aumenta el contenido del humus del suelo, el cual mejora la estructura y la
textura del terreno, facilita la aireación, la tasa de formación de depósitos de
nutrientes, y la capacidad de retención e infiltración del agua.
Permite el ahorro de la cantidad de otros abonos convencionales sin disminución
de la producción.
Presenta incrementos de la producción, al compararla con la de suelos no
abonados.
38
7.5.5 El efluente como alimento de animales
El efluente es utilizado como alimento para peces, en lagos o estanques artificiales; en
este caso es necesario exponerlo al sol y al aire durante unos dos días, para evitar que
consuma el oxígeno del agua, después de la aireación se distribuye uniformemente
sobre el lago.
La lombricultura, es otra actividad en la cual puede ser utilizado el efluente.
Normalmente se emplea en seco, como sustrato principal, o en forma líquida con
residuos sólidos como paja de arroz, paja de maíz o sorgo, residuos de plantas de
forraje, entre otros.
Se puede utilizar también como alimento para ganado vacuno de engorde, en este
caso, los afluentes se tienen que poner a secar, para evitar problemas por fermentación
en el rumen, ya que la humedad puede fermentar aun mucho más los afluentes
(Márquez, 2010).
7.5.6 Protección al medio ambiente
La utilización de biodigestores para el tratamiento de excretas, reducen la
contaminación ambiental al convertir en residuos útiles las excretas de origen animal,
aumentando la protección del suelo, de las fuentes de agua, de la pureza del aire y del
bosque. Dichas excretas contienen microorganismos patógenos, larvas, huevos, pupas
de invertebrados que de otro modo podrían convertirse en plagas y enfermedades para
las plantas cultivadas.
Reduce el problema de olores generado por el almacenamiento de estiércol en la
granja. Se reduce la emisión de gases que provocan el efecto invernadero. También
ayuda a la disminución de emisión del CO2 (Thomas, 2009).
39
Cuadro 19. Reducción de emisiones de CO2 por cada biodigestor de 7.2 m
3
.
Ahorro en emisión Disminución en emisión de CO2 Disminución total
Kg. CO2/kw Kg/año t/año
0.34 1,198.21 1.20
(Thomas, 2009)
7.6 Desventajas en la utilización de biodigestores y de biogás en producciones
pecuarias
El costo inicial es muy alto, ya que el costo en conjunto del motor-generador a base de
biogás más el costo del biodigestor, hacen un costo total de Q188,950.00. El biogás es
un material altamente corrosivo, si no se utilizan de una forma adecuada los filtros
puede llegar a dañar la tubería de conducción y el motor-generador. Otros de los
inconvenientes que se puede encontrar es si se utiliza el material de Polietileno para la
construcción del biodigestor, ya que hay que tener cuidado en el manejo del mismo,
porque si se utiliza un material muy delgado, es fácil de romper, por otro lado, si
utilizamos material muy grueso, será muy difícil su manipulación. Por último se tiene el
riesgo de explosión si no se hace un buen manejo del biodigestor y del biogás, esto
puedo ocurrir por ruptura del biodigestor o del canal de distribución. (Ramírez, 2010)
7.7 Esquema de la distribución eléctrica de la granja de cerdos
La distribución eléctrica de la granja siempre es la misma, ya que cuando se construyo
la granja se realizo un plano de distribución de energía eléctrica al momento de
contratar los servicios de la Empresa Eléctrica DEORSA, al momento de hacer el
cambio lo único que se realizo fue retirar los cables que llegaban al contador de la
Empresa Eléctrica y se reemplazaron por los del generador eléctrico a base de biogás.
40
7.7.1 Esquema de la distribución eléctrica de la granja, utilizando la energía
eléctrica de la Empresa de Guatemala (DEORSA)
Figura 4. Esquema Eléctrico: Se conecta el cable de la empresa eléctrica (DEROSA) al
contador de la granja, el cual está conectado a una caja de flípones centrales, el cual
distribuye la electricidad a toda la granja, por medio de flipones auxiliares.
EMPRESA ELECTRICA
DEORSA
= Interruptor
= Caja de flipones
= Contador
= Lámpara de calefacción
= Plafoneras
= Puertas
41
7.7.2 Esquema del biodigestores tipo flexible utilizado en la granja de cerdos
Figura 5. Biodigestor tipo flexible: Construido con polietileno de 1 mm. de grosor, tiene
una entrada de efluentes (excretas), con una salida de efluentes (excretas
fermentadas), posee un sello de agua, esto sirve para bajar la presión dentro del
sistema, ya que el agua tiene la capacidad de precipitar el acido sulfúrico del gas, lleva
una llave de paso, posteriormente un filtro de lechada de cal con viruta de hierro, esto
sirve para purificar el biogás, ya que el biogás lleva metano, bióxido de carbono y acido
sulfúrico, la lechada de cal precipita el bióxido de carbono, convirtiéndolo en carbonatos
de calcio, mientras que la viruta de hierro termina de purificar el gas, la función de este
es precipitar el acido sulfúrico, convirtiéndolo en hidrogeno puro y azufre puro, esto es
necesario hacerlo, porque el bióxido de carbono baja la capacidad de combustión del
biogás y el acido sulfúrico corroe la tubería o el motor del generador eléctrico.
42
7.7.3 Esquema de la distribución eléctrica utilizando el biogás
Figura 6. Esquema Eléctrico: Se conecta el cable del motor-generador a base de
biogás, al contador de la granja, el cual está conectado a una caja de flípones
centrales, el cual distribuye la electricidad a toda la granja, por medio de flipones
auxiliares.
= Interruptor
= Caja de flipones
= Contador
= Lámpara de calefacción
= Plafoneras
= Puertas
43
III CONCLUSIONES
Uno de los factores que intervienen directamente sobre el costo del metro cubico
de biogás, es el material con que se construye el biodigestor, para la
construcción de este, en la Granja la Unión se utilizo polietileno, siendo el costo
por metro cubico de biogás de Q. 0.17.
La Granja de Cerdos la Unión, tiene el ciclo completo de producción, teniendo
las cuatro áreas necesarias para esto, las cuales son: reproducción y gestación,
maternidad, destete y engorde, el área que menos gasto de energía eléctrica
tiene, es el área de engorde con un consumo del 15%, el area de reproducción y
gestación tiene un consumo del 20%, el destete consume el 25% y el area que
más consume energía eléctrica es maternidad, con un consumo del 40% el total
de kilowatt horas consumidos por mes en la granja es de 7,225, con un costo de
Q. 13,149.00, este consumo se da al mes.
El kw/h producido por biogás es mucho más barato que el de la empresa
eléctrica de Guatemala, ya que el costo del kw/h producido por biogás es de
Q.59, mientras que el producido por la empresa eléctrica de Guatemala es de Q.
1.82.
La utilización de biodigestores para aprovechar los desechos, tiene varias
ventajas, la principal es la generación de energía, pero tiene ventajas
secundarias, del 100% de excretas que ingresan al biodigestor sale del mismo
entre el 50% y 70% de excretas fermentadas. Estas excretas pueden ser
utilizadas como fuente de fertilizantes para suelos con muy poca materia
orgánica, para alimento de animales como ganando vacuno y peces, puede
utilizarse para producir lombricompost, además de ayudar a reducir las
emisiones de CO2 al ambiente.
44
Una de las grandes desventajas de la utilización de biodigestores para generar
energía, es su alto costo inicial, otra de las desventajas es si se utiliza
biodigestores tipo flexible se tiene que tener el cuidado de no tener fugas, ya que
puede llegar a producir algún tipo de incendio.
45
IX RECOMENDACIONES
Si se utiliza biodigestores tipo flexible, debe de colocarse un cerco de protección
alrededor del mismo, para evitar la entrada de personas y animales no
deseadas, así evitar algún tipo de daño que pueda llegar a causar alguna fuga
de gas.
Seleccionar el grosor del polietileno adecuado, esto dependerá de la cantidad de
excretas que se quiera aprovechar, el grosor que se debe de utilizar es de 0.8
mm. a 1.5 mm. Siendo un el polietileno de 1 mm. el más adecuado por su
flexibilidad, durabilidad y fácil manejo.
Si se quiere introducir el sistema de biodigestores a la granja y no se cuenta con
los recursos económicos suficientes, iniciar por el área de la granja donde se
consume menos energía eléctrica, pero si lo que se pretende es bajar costos de
producción, iniciar por el área donde más energía eléctrica se consume.
Si en la granja se cuenta con un motor-generador a base de diesel o gasolina,
no es necesario cambiarlo, únicamente modificarlo, para la entrada de biogás,
ya que el biogás puede suplir hasta el 80% del diesel y el 100% de la gasolina.
Que se utilice este investigación como material de referencia y validación de
datos para las próximas investigación relacionadas con el tema de biogás y
biodigestores.
46
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47
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Veliz, Y. (2011). Manejo de biodigestores (entrevista), Guatemala, Nutrivet S.A.
49
XI. ANEXOS
Anexo 1: Boleta de estudio
Nombre: _________________________________
Institución: _______________________________
Fecha: __________________________________
1. ¿Qué tipo de biodigestores utiliza?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
2. ¿Qué materiales se utilizaron para la construcción del biodigestor?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
3. ¿Cuánto es la mano de obra que se utilizo en la construcción del biodigestor?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
4. ¿Cuánta mano de obra utiliza para la operación y mantenimiento del
biodigestor?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
5. ¿Cuánto es el tiempo de vida del biodigestores?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
6. ¿Cuánto fue el costo del biodigestor?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
7. ¿Cuántas excretas produce la granja?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
50
8. ¿Cuántas cabezas de cerdo posee la granja?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
9. ¿Cuánto biogás consume al día?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
10. ¿Cuáles son los beneficios que a traído la utilización de biogás a la granja?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
11. ¿Qué equipo utiliza en las diferentes áreas de la granja de cerdo?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
12. ¿Con cuantas cabezas de cerdos cuenta la granja?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
13. ¿Qué equipo utilizan en las diferentes áreas de la granja?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
14. ¿Cuánto es el consumo de energía eléctrica de la granja?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
15. ¿Cuáles son los beneficios en la utilización de la energía eléctrica en la granja?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
51
Anexo 2: Costo de un cerdo gordo sin incluir el costo por consumo de energía
eléctrica
Rubro Costo
Consumo de alimento gestación libras/cerda 5
Consumo total de alimento en gestación/libras/cerda Q 570.00
Costo de la libra de alimento gestación Q 1.30
Costo total de alimento gestación/cerda Q 741.00
Promedio de cerdos destetadas/cerda 9
Costo por lechón al destete Q 82.33
Consumo de alimento lactancia libras/cerda 12
Consumo total de alimento lactancia/libras/cerda Q 252.00
Costo de la libra de alimento lactancia Q 1.50
Costo total del alimento lactancia/cerda Q 378.00
Promedio de cerdos destetadas/cerda 9
Costo por lechón al destete Q 42.00
Conversión alimenticia de un cerdo gordo 2.3
Consumo total de alimento por cerdo gordo 460
Costo promedio del concentrado/libra Q 1.64
Costo por cerdo gordo de alimento Q 754.40
Costo total por cerdo gordo de alimento Q 878.73
Costo de mano de obra/cerdo gordo Q 270.00
COSTO TOTAL DEL CERDO Q 1,148.73
(Valladares, 2011)
52
Anexo 3: Consumo de kw/ h para 300 vientres en la Granja de Cerdos la Unión
MES AÑO 2007
AÑO 2008
AÑO 2009
AÑO 2010
Enero 0 6455 7220 7210
Febrero 0 6533 7335 7295
Marzo 0 6110 7510 7255
Abril 0 6220 7110 7310
Mayo 0 6502 7205 7105
Junio 5225 6425 7305 7050
Julio 5300 6435 7410 7150
Agosto 5800 6205 7125 0
Septiembre 5434 6650 7255 0
Octubre 4905 6785 7240 0
Noviembre 5124 6880 7215 0
Diciembre 5235 7120 7120 0
Consumo total 37023 78320 87050 50375
Promedio 5289 6527 7254 7196
Promedio Enero del 2009 a Julio del 2010 = 7225
(Valladares, 2011)
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