DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PLANTA PILOTO DE BIOGÁS, …
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PROFESOR PATROCINANTE: ING. ALEX CISTERNA CASTILLO ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL INDUSTRIAL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PLANTA PILOTO DE BIOGÁS, COMUNA DE RÍO NEGRO EN LA REGIÓN DE LOS LAGOS Trabajo de Titulación Para optar al título de Ingeniero Civil Industrial PATRICIO ALEJANDRO HERNÁNDEZ FUENTES PUERTO MONTT – CHILE 2009 Sede Puerto Montt
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PROFESOR PATROCINANTE:
ING. ALEX CISTERNA CASTILLO
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL INDUSTRIAL
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PLANTA PILOTO DE BIOGÁS,
COMUNA DE RÍO NEGRO EN LA REGIÓN DE LOS LAGOS
Trabajo de Titulación
Para optar
al título de Ingeniero Civil Industrial
PATRICIO ALEJANDRO HERNÁNDEZ FUENTES
PUERTO MONTT – CHILE
2009
Sede Puerto Montt
A mis padres, hermanos y amigos.
Agradezco a
Mi familia, fuente de inspiración y apoyo incondicional a la formación de mi carrera profesional, brindando
todo el apoyo humano posible y dando, cada vez que lo necesitaba, una palabra de aliento y esperanza.
La escuela de Ingeniería Civil Industrial, de la Universidad Austral de Chile Sede Puerto Montt, quienes
supieron en los momentos precisos, entregar conocimiento y prestar ayuda en los momentos más
necesitados.
Sr. Carlos Soto: Quien financió y participó de manera activa en el proyecto, acotando ideas y brindando
su opinión experimentada acerca de la temática energética.
Sr. Alex Cisterna: Fuente de contacto para realizar el proyecto, participó de manera activa en los
lineamientos bases del proyecto, en la metodología de trabajo y en los límites propuestos para generar
los mejores resultados.
Sr. Gonzalo Cárdenas : Contribuyó de manera concreta a las faenas operativas de la construcción de la
miniplanta piloto de Biogás, prestó ayuda incondicional y abrió las puertas de su hogar en más de una
oportunidad al equipo de trabajo.
H.S. Sr. Ricardo Núñez: Brindó la base necesaria para comprender y analizar el escenario que se
deseaba estudiar, gracias a los documentos facilitados y las recomendaciones realizadas.
Resumen
Las energías renovables no convencionales (ERNC) forman parte de la nueva contingencia a nivel
mundial. Los países en vías de desarrollo vienen incorporando a sus políticas, programas de desarrollo
basados en generación alternativa de energías renovables. Todo esto sujeto a los problemas que surgen
cuando una temática se encuentra en desarrollo.
La necesidad de gestionar residuos y la idea de realizar un proyecto mixto, por parte del Sr. Carlos Soto,
quien a través de la escuela de Ingeniería Civil Industrial de La universidad Austral de Chile contactó al
Sr. Alex Cisterna para participar en la iniciativa.
Como estudio y proyecto mixto, lo primero consistió en estudiar la situación energética de Chile, en
cuanto a los contrastes producidos entre la potencialidad natural que posee para generar proyectos de
ERNC, como la dificultad que existe dado por las pobres iniciativas que existen para el fortalecimiento y la
ejecución de proyectos ERNC. El estudio de la situación energética a nivel nacional brinda un contexto
sobre el cual se hace posible trabajar y generar una buena solución, en segundo punto, a partir de la
creación de una miniplanta piloto de Biogás, en la comuna de Río Negro en la región de Los Lagos.
El proyecto de generación de Biogás a partir de una miniplanta piloto, consistió en un diseño conformado
por tres Biodigestores conectados entre sí a través de una red de tuberías, todo esto conectado luego a
un acumulador que provee de Biogás para múltiples propósitos. La miniplanta de Biogás funciona bajo el
concepto de la fermentación anaeróbica, es decir fermentación de la materia orgánica vegetal y animal
producto de la actividad Chichera y ganadería combinadas, en condiciones de ausencia de oxígenos, de
esta manera producir metano mezclado con otros componentes, que en principio se puede quemar y
ocupar en distintas actividades.
Los rendimientos esperados se calculan en función de la capacidad de almacenamiento de los
estanques, ocupando datos obtenidos de manera empírica en procesos similares. Con el resultado
esperado, es posible autoabastecer la planta de Chicha Tres esteros con suficiente cantidad de Biogás
proveniente de la miniplanta piloto.
El flujo de efectivo del proyecto estimado para un tiempo de 5 años refleja un futuro probable muy bueno,
tomando en consideración la cantidad de dinero en inversión, la estabilidad de los flujos de acuerdo con
la producción de Biogás y el bajo riesgo que posee el proyecto, al contrario de muchos proyectos de
innovación que tienen una rentabilidad alta y elevado riesgo asociados.
Abstract
Non-conventional renewable energy (NCRE) are part of the new global contingency .The developing
countries are incorporating into their policies, development programs based on alternative renewable
energy generation. All this subject to the problems that arise when a matter is in development.
The need to manage waste and the idea of conducting a joint project, by Mr. Carlos Soto, who through the
school of Civil Engineering Industrial, Universidad Austral de Chile Mr. Alex Cisterna contacted to
participate in the initiative. In turn he contacted a student to set goals and start working.
As joint study project, the first thing was to study the energy situation in Chile, as the contrasts produced
between the natural potential to generate projects that have NCRE, as the difficulty for the poor given that
there are initiatives to strengthen and project implementation ERNC. The study of the national energy
situation provides a context on which it becomes possible to work and generate a good solution, in the
second point, from the creation of a mini-mill Biogas pilot, in the town of Rio Negro, Region de Los Lagos.
The project Biogas generation from a pilot mini-mill, or design consisted Biodigestores formed by three
interconnected through a network of pipes, all then connected to a battery that provides Biogas for
multiple purposes. The Biogas miniplant operates under the concept of anaerobic fermentation, ie
fermentation of organic matter of vegetable and animal products and livestock Chicha activity combined,
in terms of lack of oxygen, thereby producing methane mixed with other components, which in principle
can burn and fill in various activities.
The expected returns are calculated based on the storage capacity of ponds, occupying empirical data
from similar processes. With the expected result, you may self-sufficient plant Chicha Tres Esteros Biogas
enough from the pilot mini-mill.
The project's cash flow estimate for a period of 5 years reflects the future could be very good, considering
the amount of money in investment, stability of flows according to the biogas production and the low risk
that the project has Contrary to many innovative projects that have high returns and high risk associated.
ÍNDICE
Página PORTADA i
DEDICATORIA ii
AGRADECIMIENTOS iii
RESUMEN iv
ABSTRACT v
ÍNDICE vi
NOMENCLATURA vii
1. Antecedentes generales
1.1 Las ERNC en Chile y el mundo 1
1.2 Origen del tema 2
1.3 Justificación 3
1.4 Objetivos
1.4.1 Objetivos Generales 4
1.4.2 Objetivos específicos
2. Marco Teórico
2.1 Elementos importantes de Estudio del Trabajo 5
2.2 Aspectos vitales de Formulación y Evaluación de proyectos 6
2.3 Dirigir y gestionar proyectos 7
2.4 Nociones de Dirección de Operaciones 8
2.5 El entorno Energético de Chile 10
2.6 Ejemplos de aplicación de Energías Renovable no Convencionales en Chile 15
2.7 Medidas planteadas al 2008 con respecto al trato de las ERNC 17
2.8 El concepto de Fermentación Anaeróbica 19
3. Diseño metodológico
3.1 La miniplanta piloto de Biogás 23
3.2 Metas del proyecto de construcción 24
3.3 Problemas asociados
3.4 Decisión de localización 25
3.5 Carta Gantt 27
3.6 Ficha técnica de la miniplanta piloto de Biogás 30
4. Resultados
4.1 Reunión de elementos para la construcción 31
4.2 Revisión de elementos importantes del modelo a construir 32
4.3 Construcción de captador de Biogás
4.4 Construcción y adaptación de estanque Biodigestor para la admisión 34
de sus componentes
4.5 Fijación de los elementos constituyentes dentro del Biodigestor 37
4.6 Ubicación de las tuberías y llaves de corte 40
5. Estimación del potencial energético 42
6. Análisis de Costos
6.1 Inversión de insumos y equipamiento 45
6.2 Costos de preparación 46
6.3 Costos de Operación
6.4 Resumen de costos
7. Análisis de Costo Beneficio del proyecto implementado 48
8. Exposición y discusión de los resultados 52
9. Conclusión 55
10. Comentarios 57
11. Bibliografía 58
12. Linkografía
ÍNDICE DE TABLAS
Página
Tabla 1: Potencial de generación de Biogás por Regiones 12
ÍNDICE DE IMÁGENES
Página
Imagen 1: La gestión de tiempos 8
Imagen 2: Biodigestor de Ariztía 16
Imagen 3: Etapas que intervienen en el proceso de fermentación anaeróbica 20
Imagen 4: Diseño esquemático de la miniplanta de Biogás 23
Imagen 5: Carta Gantt asociada al proyecto 28
Imagen 6: Herramientas necesarias para la construcción 31
Imagen 7: Revisando los implementos para la construcción
Imagen 8: Terreno destinado para la ubicación de la miniplanta de Biogás 32
Imagen 9: Midiendo el tubo captador 33
Imagen 10: Perforando el captador de Biogás
Imagen 11: Perforando el Biodigestor 34
Imagen 12: Estanque perforado
Imagen 13: Midiendo las dimensiones de la tapa 35
Imagen 14: Dibujando silueta de la tapa de Biodigestor
Imagen 15: Diseñando y calculando las perforaciones
Imagen 16: Tarro perforado y su tapa correspondiente 36
Imagen 17: Acumulador de Biogás 37
Imagen 18: Tubo 40 mm inserto en el estanque
Imagen 19 y 20: Captador instalado 38
Imagen 21: Sistema de anclaje
Imagen 22: Midiendo el Biodigestor39 39
Imagen 23: Biodigestor en su posición final
Imagen 24 y 25: Instalando llaves y accesorios de PVC 40
Imagen 26: Llenando el estanque con grava 41
Imagen 27 y 28: Biodigestor listo para operar.
ÍNDICE DE ANEXOS
Página
Anexo A: Referencias 59
Anexo B: Glosario 60
Anexo C: Ficha Técnica 62
Anexo D: Opinión del experto 76
Anexo E: Carta Gantt 79
Nomenclatura
Para la mayor comprensión posible del texto, a continuación se presenta una serie de abreviaturas y/o
siglas que ayuden en parte a la comprensión del mismo:
• ERNC: Energías Renovables No Convencionales.
• Mareomotriz: Energía proveniente del movimiento en continuo de las mareas.
• Eólica: Energía proveniente de los vientos
• Biomasa: Energía proveniente de la actividad asociada a residuos orgánicos.
• Geotérmica: Energía aprovechada de la actividad volcánica.
• Hidratos de Gas: Energía presente en el fondo del mar, a través de formas de gas congelado
producto de la alta presión presente en el fondo marino.
• I+D: Investigación y desarrollo.
• I+D+i: Investigación, desarrollo e innovación.
• CO2: Dióxido de Carbono, denominado como “Gas Invernadero”.
• SIC: Sistema interconectado central de electricidad.
• SING: Sistema interconectado Norte Grande.
• UEEE: Uso eficiente de la energía.
• H2S: Sulfuro de Hidrógeno, uno de los compuestos del Biogás.
• CH4: Metano, parte fundamental del Biogás.
• pymes: Medianas y pequeñas empresas.
• ONU: Organización de las Naciones Unidas.
• ppm: Partes por millón, unidad representativa de concentración de partículas pequeñas.
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1. Antecedentes generales
1.1 Las ERNC en Chile y el mundo
Las energías renovables no convencionales (ERNC) forman parte de la nueva tendencia mundial por
el cuidado y la conciencia del medio ambiente mundial.
Día a día nacen nuevas y mejores maneras de manejar las energías disponibles para realizar nuestra
vida cotidiana, y para mantener en pie nuestro sistema económico y social. A medida que transcurre
el tiempo, se generan nuevas alternativas de índole energética, junto con ello oportunidades
económicas para realizar distintos tipos de proyectos relacionados al manejo de estas energías.
En la actualidad se reconocen los siguientes tipos de energías renovables no convencionales
(ERNC): mareomotriz, eólica, biomasa, geotérmica, hidratos de gas, fotovoltaica, mini hidráulica,
entre las más importantes. Su desarrollo en la actualidad depende exclusivamente de las iniciativas y
políticas gubernamentales de países impulsores como las grandes potencias económicas a nivel
mundial. Desde el comienzo de la Revolución Industrial a principios del siglo XX, hasta nuestros días,
la actividad industrial no se ha detenido, es más, ha sufrido un incremento exponencial que ha traído
consigo muchas problemáticas, entre ellas, la escasez de energía para producir y mantener los
sistemas productivos. Pues éste es sólo uno de los problemas que se avecinaban para nuestra época
presente. Actualmente las emisiones producto de la actividad industrial han provocado efectos
devastadores al medio ambiente, desde la contaminación de los ecosistemas, hasta el denominado
calentamiento global, producto del aumento explosivo de la emisión de gases contaminantes, o
denominados también como gases invernadero.
A partir de estas problemáticas surgidas, cada día se fueron produciendo más y más protestas de
índole ambiental, hasta que fue necesario una serie de estudios, que duraron muchos años cuyos
resultados fueron alarmantes. Las emisiones de CO2 al ambiente en un período de 20 a 30 años se
habían aumentado 10 veces en proporción con las emisiones en años anteriores. Esto sumado a
otros hechos provocó que, en el año 1997 se acordara de manera internacional un protocolo de
protección al ambiente, denominado el tratado de Kyoto, en que los principales países contaminantes
del mundo se comprometieran de manera concreta y significativa, a disminuir los niveles de emisión
de CO2 por tonelada anuales, entre otros gases invernadero.
Es necesario que, antes de tomar medidas para hacer más eficiente el uso de estos tipos de energías
renovables no convencionales (ERNC) dentro de las empresas, es fundamental conocer el
compartiendo de la energía dentro de los distintos procesos, analizar los puntos de pérdida de fuga,
con la finalidad de atacar estos focos del problema, y esto nos permitirá seguramente, un ahorro de
energía. Desde el punto de vista energético, nada es más importante que usar eficientemente la
energía, ya que permite asegurar el abastecimiento en un grupo reducido de participantes. Pues si
este principio se cumpliera, aún así hoy en día sería insuficiente y por eso es urgente generar más
2
instancias de generación de energía, a través de la concreción de proyectos energéticos, ampliar las
políticas gubernamentales, fortalecer la institucionalidad energética, entre otros.
En el contexto nacional, se destacan problemas y oportunidades que son importantes de analizar. El
primero de ellos tiene que ver con la carencia de gas y petróleo. Esto provoca inevitablemente una
dependencia extranjera de este tipo de energía. Al mismo tiempo se provocan los inesperados
vaivenes de los precios de estos combustibles, los que atacan directamente a los costos de las
empresas y a los bolsillos de los chilenos. Otro punto importante, es la obtención de carbón a través
de países extranjeros como Australia, porque el carbón de Chile es de muy mala calidad.
Lamentablemente la base energética de muchas industrias chilenas es el carbón, combustible fósil de
poder calórico medio-alto que trae muchos efectos contaminantes al ambiente. Afortunadamente
Chile posee riquezas en torno a las ERNC, como en el caso del Norte de Chile con la energía Solar,
las fuerzas del viento del Sur que producen energía Eólica y nuestra cercanía con el cordón de Fuego
del Pacífico que trae consigo una potencialidad en el área de la energía Geotérmica.
A través de este análisis introductorio, es posible dilucidar algunas necesidades que pueden ser
satisfechas a través de la realización de proyectos, claramente relacionados con las ERNC, que
permitan la creación de conocimiento y de esta manera poder forjar un camino para el desarrollo de
las energías renovables no convencionales (ERNC) en Chile y en la Región del mundo en la que
participa.
1.2 Origen del Tema
Este tema surge a partir de la necesidad de gestionar los residuos de la chica de manzana. Un
conocido empresario de la industria de la Chicha de manzana de la zona, el empresario, analizó la
posibilidad de generar algún tipo de beneficio con el residuo proveniente de la actividad que realiza,
es decir, el denominado Orujo de la manzana. Este residuo se caracteriza por mantener gran
cantidad de la fibra que posee la manzana, después del proceso que sufre para producir la chicha. Al
no poseer un espacio suficiente para la destinación de estos residuos, y al mal aspecto que produce
al verlo, este empresario decidió darle un uso más productivo y menos contaminante. El Sr. Carlos
Soto, posee un currículo que le permite conocer muchos aspectos de la gestión de residuos y de la
generación de energías alternativas. Es por esto que pensó en un diseño de Biodigestores
anaeróbicos para generación de Biogás utilizando en conjunto residuos agrícolas (guanos) y su
propio residuo industrial, el Orujo de manzana. Esta iniciativa impulsada por un profesor de la escuela
y un profesional permite trabajar en este proyecto innovador. A partir de ese momento se hizo
presente la frase: “Nace de la necesidad de gestionar residuos y darles un posible nuevo uso a partir
de tecnologías disponibles. „
3
1.3 Justificación
El proyecto puede generar muchos beneficios desde el punto ambiental, tomando en cuenta la
dificultad para gestionar los residuos agrícolas y más aún, darles un uso. En primer lugar, el proyecto
potencialmente viable, puesto que existe una disponibilidad de materias primas para la operación de
la miniplanta que se desea construir. Representa, en gran medida, a todos aquellos proyectos que se
desean hacer realidad, pero que por falta de incentivos no se pueden realizar. Por lo tanto se
convierte en una vitrina para todos aquellos proyectos que no se ven viables desde su inicio, pero que
con un poco de criterio y amplitud de pensamiento se podría generar una oportunidad de desarrollo.
Sin duda este proyecto representa a todos aquellos proyectos que involucran como tema central, la
generación de ERNC en Chile en la actualidad. Más adelante, cuando se profundice en el estudio
situacional de la energía renovable no convencional en Chile, se podrá visualizar muchos ejemplos de
la gran aplicabilidad de estos proyectos y su gran beneficio, que van desde la mejora en la gestión de
residuos contaminantes, pasando por el autoabastecimiento y venta de energía alternativa generada
por iniciativas incentivadas por el uso de ERNC y hasta el desarrollo de un sistema de generación y
captación de Biogás.
Hoy en día grandes empresas comienzan a realizar gastos en investigación, desarrollo e innovación
(I+D+i) para contribuir en parte a limpiar el medioambiente de la actividad industrial, y algunos de
ellos a partir de iniciativas ERNC, en conjunto con estrategias de uso eficiente de las energías.
4
1.4 Objetivos
1.4.1 Objetivos Generales
Diseño e instalación de un sistema de generación y captación de Biogás, a partir de la confección de
Biodigestores anaeróbicos conectados a través de una red de tuberías, que funcionan a partir de
residuos orgánicos animales y vegetales.
1.4.2 Objetivos específicos
• Estudiar el contexto a través del cual se realizó el proyecto, en cuanto a la realidad energética de
Chile y la tendencia hacia el desarrollo y expansión de estas iniciativas.
• Establecer puntos de control, una vez instalada la miniplanta piloto de Biogás, a fin de asegurar la
operación de las instalaciones bajo rangos normales de presión y temperatura, y de esta manera
asegurar el suministro de Biogás.
• Creación de conocimiento a través del estudio de la situación energética en el contexto actual, y a
partir de la experiencia desarrollada.
5
2. Marco Teórico
2.1 Elementos importantes de Estudio del Trabajo
Es necesario conocer, en principio, algunos elementos que brinda el estudio del trabajo, para la
realización de variadas actividades durante el transcurso del proyecto, además de obtener los
métodos y el ordenamiento adecuado que permita un trabajo limpio, libre de tolerancias y establecer
puntos de control que permita dominar el entorno de un trabajo determinado.
2.1.1 Tiempo total de un trabajo
Está constituido por el tiempo que tarda un trabajador en realizar una actividad o producir algún tipo
de producto. A menudo se encuentra constituido además de trabajo adicional, producto de una mala
utilización de materiales, métodos ineficientes de trabajo, o tiempo imputable a las personas.
Generalmente este indicador se mide en horas de trabajo o en horas hombre (HH).
2.1.2 La utilidad del Estudio de Trabajo en una actividad determinada
Utilizando procedimientos de carácter sistemático, una persona puede, eventualmente, realizar una
labor de manera más rápida y de mejor forma comparada a una que no aplicó algún método.
Efectivamente, el estudio del trabajo busca aumentar los índices de productividad a través de la
realización de las actividades vía planificación y control, perfectamente aplicable desde los niveles
más bajos, hasta los sistemas más complejos conocidos. La principal ventaja es, su bajo costo y de
muy fácil aplicación.
2.1.3 Estudio de métodos
El estudio de métodos es el registro y examen crítico sistemáticos de los modos de realizar
actividades, con el fin de efectuar mejoras. (OIT, 1996)
El enfoque básico del estudio de métodos, consiste en el seguimiento a cabalidad de ocho pasos
explicados a continuación:
• Seleccionar: Seleccionar el trabajo que se ha de estudiar o realizar y definir sus límites.
• Registrar: Crear registro por observación directa de los hechos relevantes relacionados con el
trabajo y recolectar de fuentes apropiadas los datos adicionales necesarios.
• Examinar: Examinar el modo en que se realiza el trabajo, el propósito, el lugar en donde se lleva
a cabo, la secuencia y los métodos utilizados.
6
• Establecer: Establecer el método más práctico, económico y eficaz a través de la opinión de
expertos en la materia.
• Evaluar: Evaluar las distintas opciones para establecer un nuevo método comparando la relación
costo-eficacia entre el nuevo método y el actual.
• Definir: Definir el método o procedimiento de forma clara y presentarlo a todas aquellas personas
que trabajarán con él.
• Implantar: Implantar el método de trabajo y formar a todas las personas que han de utilizarlo.
• Controlar: Controlar la aplicación del método o procedimiento de manera adecuada para evitar
cambios y pérdidas de tiempo y dinero.
2.1.4 Estudio del Trabajo y control de calidad
En cuanto a control de calidad, existen muchas maneras de medirlo, tanto cuantitativa como
cualitativamente. De manera cuantitativa se encuentran los métodos estadísticos de control de
procesos. Existen métodos comparativos para efectuar mediciones de calidad en cuanto a
parámetros cualitativos. Lo más importante refiriéndose al control de calidad de un proceso,
procedimiento o trabajo, es el establecimiento de especificaciones o de parámetros de calidad, y
niveles de tolerancia o error aceptables y la indicación de cuándo se está sobrepasando la barrera de
la no-calidad en una operación determinada.
2.2 Aspectos vitales de formulación y evaluación de proyectos
Los proyectos por lo general requieren una serie de estudios, dada la complejidad de éstos en cuanto
a aspectos de inversión. Los proyectos, necesariamente, necesitan de estudios de viabilidad, tanto
técnica como legal, económica, de gestión y políticamente. Un factor crítico en el éxito de un
proyecto, es la localización. Se requiere de un lugar que reúna las condiciones idóneas para realizar
la actividad deseada.
2.2.1 Tamaño del proyecto
El tamaño requerido por un proyecto generalmente corresponde a su capacidad instalada y se
expresa en número de unidades de producción por año. Se distinguen tres tipos de capacidad
instalada (Sappag, 2007):
• Capacidad del diseño: Tasa estándar de actividad en condiciones normales de funcionamiento.
• Capacidad del sistema: Actividad máxima posible de alcanzar utilizando los recursos humanos y
materiales de manera integral.
• Capacidad real: Promedio anual de actividad efectiva, de acuerdo con variables internas.
7
2.2.2 La localización de un proyecto
Suele ser determinante a la hora de colocar en marcha un proyecto. Además de variables de carácter
económicas, el evaluador o realizador de un proyecto debe incluir en su análisis variables tales como:
el grado de flexibilidad, factores sociales, ambientales, etc. La ubicación óptima será finalmente la
que posibilite maximizar el logro del objetivo definido para el proyecto. Según Sappag, los principales
factores a considerar en la ubicación de un proyecto son:
a. Mercado.
b. Transporte y accesibilidad.
c. Regulaciones legales.
d. Viabilidad técnica.
e. Viabilidad ambiental.
f. Costo y disponibilidad de terrenos o edificaciones adecuadas para la realización de un proyecto.
g. Entorno y existencia de puntos de apoyo.
2.2.3 La importancia del cálculo de beneficio de un proyecto
La relación costo beneficio, compara el valor actual de los beneficios proyectados con el valor actual
de los costos, incluida la inversión (Sappag, 2007).La regla de decisión, si es positivo o no el
beneficio, depende del valor de la inversión, y de los valores proyectados hasta una cierta cantidad de
tiempo. Es decir, si la suma de los valores proyectados a cierto período de tiempo es mayor a la
inversión más los costos actuales, se puede llegar a la conclusión de que efectivamente se incurre en
beneficios.
2.3 Dirigir y gestionar proyectos
Para la realización de cualquier tipo de proyecto, es necesario estimar la duración del mismo.
Adicionalmente, se requiere de un cronograma de hitos para la realización de todas las actividades
que conforman el proyecto, sin importar las características que posea.
2.3.1 Gestión de tiempos
La administración del tiempo debe incluir los procesos necesarios para asegurar que el proyecto se
cumpla dentro del horizonte temporal preestablecido (Lledó y Rivarola, 2007).
8
Imagen 1: la gestión de tiempos.
Fuente: Gestión de proyectos (Lledó y Rivarola 2007)
2.3.2 Herramienta de agenda: La carta Gantt
Es la herramienta de planificación y programación más antigua, y fue desarrollada a principios del
siglo XX. Sin embargo su sencillez y utilidad, sigue siendo muy popular entre los realizadores de
proyectos. Corresponde básicamente a un gráfico de barras delimitados por períodos de tiempo
regulares y separados por actividades. Algunas de ellas se encuentran íntimamente ligadas, cuando
una actividad posterior depende de una anterior y de esta manera se asegura cumplir con el
cronograma de actividades.
2.4 Nociones de Dirección de Operaciones
La dirección de operaciones se enfoca a la obtención de los objetivos. En el caso de una empresa
manufacturera, el objetivo es generar bienes de la mejor manera posible, a través de métodos de
Definición de actividades
Secuencia de actividades
Estimación de recursos
Estimación de
duraciones
Programación del
proyecto
Gestión de tiempos
Control de cambios del
programa
� Identificar las actividades específicas
� Dependencia entre actividades
� Recursos necesarios y disponibles para realizar cada actividad
� Estimar el tiempo necesario para completar las actividades de manera individual
� Establecer principio y fin de cada actividad, analizando su secuencia, duración y recursos necesarios
9
producción, planeación, etc. Lo importante es concretar los objetivos en los plazos establecidos,
obedeciendo al método propuesto y trabajando de la mejor manera posible.
2.4.1 Diseño y desarrollo del producto
El diseño y desarrollo de productos o instalaciones dependen de los cambios dinámicos que sufren
los mercados y el entorno. Existen cambios de índole económica, sociológico y demográfico,
tecnológico, político, social, etc. Los productos o instalaciones se producen y fabrican para satisfacer
necesidades, por lo tanto cumplen un ciclo de vida estimado y una vez terminado el ciclo, es
necesario adaptarlos a las nuevas necesidades y requerimientos.
2.4.2 Decisiones de localización
La localización de una instalación está íntimamente con la competitividad de una empresa o con el
beneficio que le genera. Claramente se encuentra relacionada con los costos de inversión, de
mantenimiento entre otros costos. Una localización adecuada puede facilitar un traslado de
productos, disminuir el tiempo de espera, aumentar el número de cargas, aumentar las ventas, etc. Lo
importantes es considerar los criterios adecuados para seleccionar el lugar o ubicación de un
emplazamiento en particular.
2.4.3 Métodos técnicos
Los métodos técnicos forman parte del Estudio Del Trabajo. Se ocupa para examinar el trabajo
humano en todos sus contextos, los cuales llevan sistemáticamente a investigar todos los factores
que influyen en la eficiencia y economía de la situación dada (Domínguez, 1995). Se componen del
denominado Estudio de métodos y la Medición del Trabajo.
El elemento más importante en la realización de una actividad o proyecto en particular es la Medida
del trabajo. Corresponde a una serie de técnicas para controlar el factor más importante en un
proyecto: el tiempo. A continuación se presentan los elementos que constituyen la Medición del
Trabajo:
• Seleccionar el trabajo a realizar.
• Recolección y registro de los datos necesarios para la medición.
• Examen critico de los datos para comprender si se están utilizando los métodos y movimientos
más eficaces y para separar los elementos improductivos de los productivos.
• Mediciones
• Cálculo del tiempo básico y del tiempo tipo.
• Definir la serie de actividades y métodos para el funcionamiento para los cuales se ha calculado
el tiempo tipo.
10
2.4.3.1 Recolección de datos
La recolección de datos forma parte importante del desarrollo de la problemática abordada. A partir
de este punto se genera gran parte de la información que se requiere para estructurar y dar forma al
proyecto.
El proyecto se va a ejecutar en un emplazamiento al costado de la empresa de Chicha de manzana
Tres Esteros, que cuenta con una terreno de aproximadamente 5.000 m2 los cuales, en su mayoría,
se encuentran disponibles para la construcción de la planta piloto de Biogás.
Se realizarán mediciones para dimensionar la capacidad de la planta piloto. La toma de mediciones
se realizará de manera presencial, tomando en consideración los elementos pertinentes para una
toma de información efectiva y normalizada, con instrumentos adecuados para ese fin. Para
comenzar a medir, se hace necesario contar con los siguientes elementos: Huincha de medir, pie de
metro, regla de aluminio con nivel. Luego se estableció una serie de pasos para la recolección de
datos para la construcción del diseño y un análisis de las mejores alternativas de instalación de los
componentes deseados para el proyecto.
2.5 El entorno energético de Chile
Es necesario conocer los principales antecedentes respecto a la realidad energética de Chile. Con
frecuencia se plantean juicios con respecto a la gran capacidad de potencial energético de Chile,
contrastado con el pobre desempeño y preocupación por generar instancias de generación
energética, por parte de los organismos pertinentes en el asunto. Los siguientes párrafos detallan
aspectos importantes que conforman la realidad energética de Chile.
Nuestro país cuenta con una inmejorable geografía, que permite el desarrollo de muchas actividades
industriales que representan beneficios y ganancias para todo el territorio nacional. Sin embargo Chile
forma parte del grupo de países que se encuentran en vías de desarrollo, esto genera que nuestra
actividad industrial sea sustentada a través de una matriz energética basada casi en su totalidad por
combustibles fósiles que abaratan costos pero que a su vez generan una gran dependencia y
grandes índices de contaminación atmosférica. Chile posee un potencial enorme para la generación
de las ERNC que ayudarían en gran medida a la diversificación de nuestra matriz, junto con ayudar a
cambiar nuestra visión del medioambiente contribuyendo al desarrollo sustentable y al manejo
eficiente de nuestras fuentes de energía y de nuestros residuos.
Realizar y apoyar proyectos de generación de energías renovables no convencionales tiene muchas
ventajas, entre las cuales se encuentra:
11
a) Ayuda al manejo de residuos en algunas industrias de nuestro país. Un ejemplo claro de ello es la
destinación de residuos agrícolas para la generación de biogás a través de plantas de tratamiento con
Biodigestores. Actualmente existe mucha disponibilidad de materia orgánica producto de la actividad
agrícola que no tiene un buen destino y llega finalmente a algún afluente contaminando las aguas.
b) Según un estudio realizado por la Universidad de Chile y la Universidad Técnica Federico Santa
María ,si se combinara un uso eficiente de la energía y se realizaran todos aquellos proyectos
factibles económicamente de energías renovables no convencionales, de aquí al 2025, se generaría
un cambio sustancial en la composición de nuestra matriz eléctrica, una de las más importantes a
nivel de consumo país, tomando en consideración todos los escenarios posibles: conservador(en que
el precio de la energía se mantiene en US$75 MW/h, más un aumento anual de 1% ),dinámico (precio
de la energía en US$ 102 el MW/h con incremento anual de 1%) y dinámico plus (precio de la energía
en US$102 el MW/h y un incremento anual de 3,5%).De esta manera las proyecciones de generación
de ERNC aportarían un 22,3% , 31,4% y 43,4% en cada uno de los escenarios posibles al sistema
interconectado central, unos de los más demandados energéticamente1.
c) La potencialidad de generación de ERNC y el uso eficiente de la energía (UEEE) ayudan
enormemente al cumplimiento de la agenda mundial en cuanto a la reducción de las emisiones y a la
emisión del cambio climático. Se estima que realizando todos los proyectos factibles económicamente
se dejarían de emitir un estimado de entre 16 y 22 millones de toneladas de CO2 por año 2.
d) Tomar en cuenta que, muchas veces las estimaciones omiten ciertos proyectos que actualmente
no son parte de la agenda energética de nuestro país, como los son los proyectos del tipo
mareomotriz, hidratos de metano, algunos biocombustibles, entre otros por falta de atractivo
económico.
2.5.1 Dificultades y barreras que dificultan el desarrollo de las Energías Renovables No
Convencionales (ERNC)
La potencialidad de estos tipos de proyectos está dada por el nivel de intervención, el grado de
tecnología, un mayor grado de aprovechamiento de las condiciones atmosféricas o
medioambientales. Sin embargo, existen algunas barreras impuestas, ya sea por el mercado o por la
institucionalidad política que dificulta e impide muchas veces la ejecución de estos proyectos.
2.5.1.1 Pobre identificación de los recursos potenciales de Chile.
Como se nombraba al principio de este análisis, Chile cuenta con un gran potencial de energías
hidroeléctricas, geotérmicas, eólicas, biomasa y solar no explotados, éstas se encuentran mal
identificadas y no existen estudios exhaustivos que cuantifiquen el potencial disponible, lo que
12
dificulta la formulación y desarrollo de proyectos ERNC sobre bases sólidas. El estudio más reciente
se desarrollo a través de las Universidades de Chile y Federico Santa María en el año 2008, que tiene
como objetivo principal determinar el aporte cuantitativo y económico factible de las ERNC con una
proyección de 17 años bajo un análisis económico en tres escenarios distintos, ya descritos en
párrafos anteriores.
Actualmente, se conoce el potencial que posee la industria ganadera nacional a nivel de Regiones, a
través de los residuos que produce, y el impacto que se generaría en un escenario en donde se
produjeran distintos tipos de energía a través de esta fuente. La Región de Los Lagos posee un
potencial considerable en cuanto a disponibilidad de esta materia para la generación de Biogás. A
continuación se presenta un cuadro que identifica el potencial medido por tipo de cantidad energética
producida a través del potencial desecho ganadero:
Tabla 1: Potencial de generación de Biogás por regiones.
Fuente: Identificación y clasificación de los distintos tipos de biomasa disponibles en Chile para la generación de Biogás,
Gobierno de Chile y GTZ Alemania.
2.5.1.2 Condiciones geográficas y estructura del Sistema Interconectado Central (SIC)
La geografía longitudinal del país y la red que integra el SIC dificulta la incorporación de pequeñas
centrales al sistema, ya que en general, los recursos energéticos están ubicados lejos de los centros
de consumo y el sistema de transmisión del SIC presenta limitaciones. Un ejemplo de aquello es la
Hidroeléctrica Aysén que pretendía ser construida sobre los terrenos de un río. Esta Hidroeléctrica
pretendía sumar un 40% más de energía eléctrica al SIC, siendo que el mayor consumidor de esta
franja energética es el sector central del país.
13
2.5.1.3 Falta de cultura, experiencia y madurez tecnológica
Un desarrollo tecnológico maduro permite reducir los riesgos en la implementación de proyectos
energéticos basados en ERNC. En Chile, la adaptación, aplicación y soporte de la tecnología
presenta varias debilidades, que frenan y encarecen el desarrollo de estas fuentes: falta de recursos
humanos especializados, débil infraestructura tecnológica, escasa capacidad de manufactura y
servicios asociados, falta de capacidad industrial local (el llamado cluster de Energía), entre otros.
2.5.1.4 Ausencia de incentivos
El sistema regulatorio actual no dispone de incentivos adecuados para estimular la inversión en
ERNC, las que al ser energías de carácter innovador tienen un costo de inversión mayor,
particularmente al comienzo de su aplicación, y presentan riesgos de viabilidad económica en
algunos casos.
En países más avanzados en esta materia (Alemania, Costa Rica, Brasil), la implementación de
programas de incentivos ha sido fundamental para la incorporación de ERNC a la red eléctrica, como
también para el desarrollo de tecnologías y generación de externalidades positivas, es decir,
beneficios mutuos generados por dos o más actores del negocio.
2.5.1.5 Los precios de la energía no cubren los costos fijos.
La no incorporación de las externalidades que derivan de la exploración, explotación, transformación,
transporte y uso de la energía, impide y limita la competitividad de las energías renovables, dado que
en Chile no existe todo un instrumento que permita llevar a cabo en un 100 por ciento una actividad
de generación, extracción y/o aprovechamiento de alguna fuente de energía alternativa.
2.5.1.6 Capacidad de negociación con proveedores y tiempos de espera.
La provisión de equipos y sistemas compite con la alta demanda de éstos a nivel mundial, lo que
significa tiempos largos de espera y costos mayores en la compra de insumos, ya que en Chile,
lamentablemente, no se desarrollan tecnologías de esta índole.
2.5.1.7 Existencia de políticas públicas para el desarrollo de las ERNC
Para desarrollar y aprovechar al máximo este tipo de iniciativas, primero es necesario ampliar la vista
y observarlos desde una perspectiva estratégica, que amerite el diseño y aplicación de programas de
investigación y desarrollo, capacitación de recursos humanos en las empresas, realizar adaptaciones
tecnológicas, todo esto forma parte de una anhelada política energética nacional.
14
2.5.1.8 Acerca de incentivar la capacidad científica y tecnológica, además de mejorar la transferencia
y adaptación de tecnología
Hoy en muchas empresas, se está desarrollando el concepto de investigación y desarrollo, y
realmente lo vienen haciendo desde hace un buen tiempo. Hasta la fecha no solo ha logrado mejoras
en los sistemas productivos, sino que además genera nuevas plazas de empleo que antes no
existían.
Hasta hace aproximadamente una década, era muy difícil competir con industrias del mismo rubro a
nivel mundial, dado el nivel superior de tecnologías, comparado con el nivel chileno. Sin embargo
esto ha cambiado gracias a la adaptación a las nuevas tendencias en lo tecnológico, hoy en día
existen organismos dentro de las empresas que se preocupan de estar a la vanguardia en lo
tecnológico y mantener al empleado capacitado para recurrir a las nuevas tecnologías, muchas veces
más eficientes y productivas que sus antecesoras, sin duda mantener una continuidad, un
mejoramiento continuo en cuanto a nivel tecnológico, en cualquier tipo de industria, es un claro signo
de desarrollo y oportunidad para acoger todo aquello que llegue para aportar a la eficiencia en las
industrias nacionales.
2.5.1.9 Incentivar el emprendimiento y la innovación
En muchas ocasiones se comete el error de minimizar el aporte que generan las pymes en nuestro
país, alrededor del 80 por ciento de los empleos a nivel país. Actualmente generan una suma
importante de empleos, aporta al crecimiento del país y, dado su naturaleza dinámica, están
constantemente en fases de crecimiento ya sea por el aumento en el nivel de ingresos de una
empresa o por requerimientos de mano de obra. Este crecimiento en muchas ocasiones genera
enfrentarse a desafíos tecnológicos, como la adopción de una tecnología que abarate costos, o la
implementación de un sistema informático para guardar una base de datos, comprar maquinaria que
opere con un programa, etc. También es importante nombrar empresas que, si bien no son muy
grandes, producen empleos y funcionan a base de energías alternativas, o se autoabastecen, esta
forma de tomar una independencia energética produce competitividad ya que reduce sustancialmente
una estructura de costos en la que el ítem energía, formaba parte del índice que más recursos
monetarios demandaba.
Todas estas instancias generan impactos positivos a nivel macro, no sólo tendrá impactos en el
ámbito de la energía, sino que también en actividades de generación de valor tales como el turismo,
la agroindustria, la industria de las pesca, minería, forestal, etc. Existen muchos ejemplos de
generación alternativas de energía en este tipo de industrias, he aquí algunos ejemplos de la realidad
nacional:
15
2.6 Ejemplos de aplicación de Energías Renovables n o Convencionales (ERNC) en Chile
2.6.1 Caso Nueva Aldea
El primer ejemplo pertenece al complejo forestal e industrial Nueva Aldea perteneciente a la empresa
de Celulosa Arauco. En estas plantas Arauco cogenera energía eléctrica a partir de biomasa forestal,
la cual es una fuente renovable y neutra en CO2, y además reduce metano. Arauco genera un
excedente de capacidad instalada de 178 MW, de un total de 537 MW. El excedente que aporta al
Sistema Interconectado Central de Chile es equivalente a la potencia que consumen al mismo tiempo
ciudades como Talca, Chillán y Valdivia 3.
Son estos excedentes los que permiten a CELCO obtener “bonos de carbono” que vende en el
mercado internacional. Con ello, obtuvieron la certificación de una empresa reconocida por la ONU y
pudieron vender un total de 482 mil 129 certificados de reducción de emisiones, equivalentes a igual
número de toneladas anuales de Dióxido de Carbono (CO2) abatidas, cumpliendo así con el protocolo
de Kioto firmado en 1997 de acuerdo a la reducción de las emisiones por parte de las empresas que
contaminan. Además todo esto le permitió convertirse en la primera compañía del área silvícola en
Chile en vender bonos de carbono.
2.6.2 Caso SAME
El segundo ejemplo pertenece a la empresa SAME, especializada en Ingeniería Ambiental, quien
visualizó el problema del guano aviar en las empresas. Por distintas disposiciones ambientales
locales e internacionales, ya no es posible disponer de estos desperdicios en vertederos ni tampoco
utilizarlos directamente como fertilizantes, aunque algunos lo hacen, por contener contaminantes que
afectan el medio ambiente. Como resultado se obtiene la generación de biogás limpio y utilizable,
además de subproductos como fertilizantes líquido y sólido para que sean aprovechados por los
mismos empresarios, quienes podrían comercializarlo o reutilizarlo en sus propias faenas. Así fue
como Cristian Plaza, Gerente del área de negocios de la empresa, probó un prototipo de planta de
Biogás en una de las plantas de faenamiento de Ariztía en Malloco, con muy buenos resultados 4.
16
Imagen 2: Biodigestor de Ariztía
Fuente: Diario El Mercurio On Line, 2007.
2.6.3 Caso FE
El tercer ejemplo fecha de una microempresa que comenzó un negocio gracias al capital entregado
por la fundación Fondo Esperanza (FE). Esta microempresa tiene por objetivo la crianza,
reproducción y posterior obtención de huevos de Codorniz, para su posterior venta en distintos tipos
de mercado, como un producto de alto valor agregado. El problema que reviste este tipo de actividad,
es la inminente contaminación con guano en el lugar donde se ubican para su crianza. De aquí que,
su dueña, extrajo una idea de Internet para solucionar su problema. Esta persona leyó sobre la
posibilidad de destinar los residuos aviares en un recipiente sellado, para luego extraer Biogás
después de una periodo mediano de tiempo. Es así como se pudo extraer Biogás del guano de las
aves, y con el dispositivo instalado se pudo además calefaccionar el criadero, condición necesaria
para mantener operativo el negocio. Con esto se eliminó un problema y al mismo tiempo produjo un
ahorro en costos gracias al autoabastecimiento de energía calórica por medio de la quema de Biogás.
Es posible extraer de estos ejemplos una idea fundamental: Es que en nuestro país resulta
indispensable fomentar y emprender estas iniciativas de difusión y promoción, y conocer las reales
posibilidades y limitaciones de las energías renovables no convencionales (ERNC). Claramente se
necesitan desarrollar más estudios, cada vez más profundos para obtener estimaciones más
específicas de crecimiento en esta materia, y de paso generar un mayor interés en desarrollar
alternativas, todo esto con el objetivo de invitar a quienes quieran participar de este tipo de proyectos
sin temores producto de la falta de información.
17
Por parte del Gobierno es indispensable fortalecer su posición frente a estos temas. Es por eso que la
tendencia es a reforzar la institucionalidad energética, es decir, el grado de compromiso y respuesta
frente a las demandas y a las crisis, además de generar nuevas reformas con respecto a este tema.
Es por eso que el Gobierno desde hace algún tiempo viene incentivando una serie de medidas para
enfrentar los nuevos escenarios energéticos.
2.7 Medidas planteadas al 2008 con respecto al trat o de las ERNC
2.7.1 El reforzamiento de la institucionalidad
Parece indispensable la creación de una Agencia Nacional de energías renovables no
convencionales, con suficiente autonomía y recursos humanos, técnicos y financieros que permita
fortalecer y dinamizar el desarrollo de esta opción en la institucionalidad pública.
2.7.2 Generación de información acerca de la actividad energética alternativa
Desarrollo de catastros, mediciones y exploraciones de recursos naturales de los cuales se pueda
generar algún tipo de energía del tipo renovable.
2.7.3 Establecimiento de un sistema de administración geográfica
Crear un sistema de administración geográfica computacional que gestione la información técnica de
los recursos energéticos y ofrezca servicios a los potenciales inversionistas, preferentemente
nacionales.
2.7.4 Integración de los proyectos energéticos en regiones
Integración con sus planes de desarrollo estratégico regional como el turismo, la agroindustria, la
minería, el sector de la pesca, entre otros.
2.7.5 El perfeccionamiento de mecanismos e instrumentos regulatorios
Para facilitar el aprovechamiento de las energías renovable no convencionales (ERNC), a nivel local e
industrial, como sistemas de cogeneración, autoabastecimiento, venta de energía, etc.
2.7.6 La formación de Recurso humano competente en el área de estudio
Capital Humano avanzado en ciencia, tecnología y emprendimientos energéticos, para enfrentar los
nuevos desafíos en forma eficiente, que contribuyan a la planificación y desarrollo de un cluster de
energía y recursos naturales, y claramente manejado por entidades chilenas.
18
2.7.7 Llamado a realizar masivamente iniciativas energéticas
Hacer convocatoria a distintos actores (llámese empresarios, o entidades ONG) para el desarrollo de
actividades conjuntas de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) en tecnologías de la energía.
2.7.8 La integración de proyectos energéticos en regiones.
Actualmente los proyectos energéticos se encuentran muy divididos por sectores, debido a su bajo
crecimiento desde que el gobierno y las entidades que lo fomentan comenzaron a incentivar. Por
tanto no existe un interés concreto, dado que estos proyectos no siempre ofrecen retornos
económicamente llamativos, más aún en zonas donde es difícil la explotación, generación u
operación asociada a cada tipo de energía renovable.
2.7.9 Mecanismos a través de los cuales se pueda ocupar la energía en distintos niveles
Se hace entonces, urgente crear mecanismos e instrumentos regulatorios para facilitar el empleo de
las ERNC a nivel de micro y mediana empresa, a modo de hacer masivo el uso de estas energías
renovables 5.
El Gobierno recientemente a través de un estudio realizado en conjunto con las Universidades de
Chile y Federico Santa María (UTFSM), estudiaron las proyecciones económicas de las energías del
tipo ERNC y la variación de la matriz hasta el año 2025, además de incorporar nuevas iniciativas y
marcos regulatorios para el uso de estas tecnologías. Habla además de una serie de medidas que
involucra directamente al uso de tecnología de generación de energía a través de la biomasa:
Para las tecnologías con menor madurez comercial como la biomasa, la energía solar y otras fuentes
(océano, hidrógeno, etc.), es recomendable la I+D+i con promoción de plantas piloto, que sirvan
como soluciones de nicho y como vía de transferencia tecnológica, para demostración y validación de
adaptaciones que sea preciso realizar en esta materia.
El extracto anterior traduce la intención del proyecto que se está realizando en conjunto con el
presente estudio. En pocas palabras, se está asentando un pensamiento orientado al cuidado del
medio ambiente a través de la ejecución de proyectos de energía limpia, cumpliendo claramente con
el concepto de desarrollo sustentable y generando nuevas oportunidades de negocio, creando con
ello empleos, salud, bienestar a la población.
19
2.8 El concepto de Fermentación Anaeróbica
Es necesario conocer en detalle la forma en que se producen los procesos fermentativos dentro de
los Biodigestores, es por ello que a continuación se presenta una explicación científica y metódica
acerca de la fermentación anaeróbica, en conjunto con antecedentes requeridos para comprender su
origen, y claramente sus posibles usos .
2.8.1 Conceptos previos
La fermentación pertenece a la última etapa de la vida de organismos celulares animales y
vegetales. El objetivo de esta serie de transformaciones que sufre la materia una vez que cumple su
ciclo activo, es devolver los elementos constituyentes a la tierra para formar nuevos procesos.
La fermentación anaeróbica corresponde a la reducción de los compuestos orgánicos a sus
elementos constituyentes, a través de la acción de microorganismos que pueden vivir y formarse en
ausencia total o parcial de Oxígeno, según su ciclo biológico.
Se reconoce que este proceso se produce de manera natural en el medio ambiente y que no causa
daños registrables en el entorno donde se produce. Se genera a partir de la actividad bacteriana,
específicamente por las bacterias metanogénicas.
La fermentación anaeróbica produce en efecto Biogás, que es inflamable, por su composición basada
principalmente por Metano (CH4). El resto de los componentes se distribuye en porcentajes menores
y corresponden esencialmente a Sulfuro de Hidrógeno (H2S), Dióxido de Carbono (CO2), Hidrógeno
gaseoso (H2) y Nitrógeno (N).
A través de la historia se ha consolidado el uso de este importante recurso. Desde que el continente
europeo y asiático comenzaron a expandir sus ciudades, y a ocupar métodos de evacuación de
desechos domiciliarios, incluyendo las aguas servidas. De acuerdo a ese tipo de problemáticas, se
fue diseñando sistemas de evacuación de estos molestos desechos que aún en la actualidad son
difíciles de gestionar. A partir de este problema se comenzaron a construir los llamados
fermentadores o Biodigestores, con el objetivo de reducir la materia hasta dejarla inerte, y ocupar el
producto de la fermentación, es decir, el Biogás.
La fermentación anaeróbica pertenece a un proceso del tipo bioquímico, donde las bacterias
metanogénicas producen el Biogás. A diferencia de la fermentación aeróbica, la anaeróbica produce
gran cantidad de metano a partir del 80-90% de la energía disponible por oxidación directa (A.R.
Señer, 2005).
20
2.8.2 Proceso
El proceso de formación del Biogás es relativamente sencillo si se cumplen con las especificaciones
en cuanto a requerimientos de temperatura, humedad, etc. En el proceso de fermentación anaeróbica
participan tres tipos de bacterias:
a. Bacterias fermentativas: Aquellas que se encuentran presente en el proceso de hidrólisis, es
decir, una serie de eventos químicos a nivel elemental, en la que reaccionan un anión, un catión o
ambos entre una sal con el agua (Chang, 2002).
b. Bacterias acetogénicas: Como su nombre lo indica, estas bacterias degradan los ácidos
orgánicos en sustancias más fáciles de degradar.
c. Bacterias metanogénicas: Son aquellas que generan el metano y sus subproductos a través de la
degradación de los ácidos ya disminuidos en etapas anteriores.
Las etapas se muestran esquematizadas a continuación en el siguiente cuadro:
Imagen 3: Etapas que intervienen en el proceso de fermentación anaeróbica.
Fuente: Obtención de Biogás mediante la fermentación anaeróbica de residuos alimentarios, A.R. Señer, 2005.
2.8.3 Composición del Biogás
Según A.R. Señer, 2005, la composición de metano (CH4) presente en el Biogás, dependiendo de la
eficiencia del proceso para su obtención, fluctúa entre el 50 y el 80 por ciento. De manera similar, la
fracción de Dióxido de Carbono presente alcanza el rango de un 20 a 50 por ciento. El resto de los
elementos constituyentes se encuentran en una proporción cercana al 5 por ciento, dependiendo de
la calidad del proceso. El Sulfuro de Hidrógeno presente en la mezcla (H2S), es un ácido que se
considera dañino, pues se encarga de degradar generalmente materia inerte, como es el caso de los
metales nobles que se ocupan para la conducción y evacuación de gases (válvulas y cañerías de
cobre y de bronce para los artefactos).Se encuentra presente en una concentración menor a 4000
partes por millón.
Lípidos Ácidos grasos
Polisacáridos Monosacáridos
Proteina Aminoácidos
ácidos nucleicos Purines
Metano + CO2
HIDRÓLISIS ACIDOGÉNESIS
Ácidos Grasos(acético,propiónico,lácti
co,otros)
METANOGÉNESIS
Sustratos metanogénicos,H3,
CO3,formiato,metanol,metilaminas,acetatos.
21
Es importante señalar que la composición final del Biogás está determinada principalmente en función
de algunas condiciones:
a. Cantidad de materia orgánica: Mientras más materia orgánica sea puesta a proceso, mayor será
la proporción de Biogás. Una cantidad variada de residuos (animales y vegetales) tiende a
mejorar el proceso fermentativo, y por ende a la producción de Biogás.
b. Temperatura del sustrato: La temperatura del lugar donde se ubique la materia orgánica, es decir
los Biodigestores, debe mantenerse al margen soportable por las bacterias en cada etapa del
proceso. Según Hilbert en su manual para la producción de Biogás, las bacterias Psicrofílicas
trabajan bajo rango de 5 a 20ºC, las bacterias del tipo Mesofílicas trabajan en rango de 20ª 40 ºC
y las Termofílicas suelen llegar a los 60ºC.
c. Presión: la presencia de alta presión en el medio fermentativo provoca una disminución en la
actividad generadora de Biogás. Es necesario contar con un sistema de acumulación externo al
Biodigestor para controlar la presión, con la ayuda de un manómetro.
d. Tiempo de reacción: En algunas ocasiones los compuestos orgánicos demoran en degradarse en
elementos más simples de descomponer, es por ello que los tiempo de generación de Biogás son
fluctuantes (tiempo entre 20 a 40 días).
e. Tiempo de retención hidráulica (TRH): Los tiempos de retención hidráulicos es la relación
existente entre el tipo de sustrato y la variación de temperatura del mismo. La selección de una
mayor temperatura implicará una disminución en los tiempos de retención requeridos y serán
menores los volúmenes del Biodigestor necesarios para digerir un determinado volumen de
materia orgánica.
f. Humedad: La humedad es importante, ya que la mezcla durante el proceso de fermentación
anaeróbica debe mantenerse, según los entendidos en compostado, al 60 o 70 por ciento de
humedad, para un proceso en el que se garantice una gran cantidad de Biogás producido.
g. Inhibidores: La presencia de elementos que no participan en la reacción por lo general perjudican
el proceso, ya sea retardándolo o suprimiéndolo. La presencia de solventes, detergentes,
Oxígeno, entre otros, dañan el proceso fermentativo.
2.8.4 Utilización del Biogás
El Biogás puede ser utilizado como un buen combustible para calderas de baja eficiencia y bajo
requerimiento. Puede ser utilizado además para alimentar un sistema de generación eléctrico,
generando una instancia de Cogeneración Energética. Además este combustible puede ser ocupado
como combustible de vehículo, tomando algunas consideraciones elementos tales como la filtración,
almacenamiento en estanques, modificación del sistema de admisión de combustible del vehículo,
etc.
El Biogás, es un combustible cuyo valor principal es el metano, por lo que posee un grado de
inflamabilidad muy similar al gas natural (GN), de manera tal que puede ser utilizado en utensilios
tales como cocinas, calefones, estufas a gas, cocinillas, lámparas, parrillas a gas, etc. La importancia
22
radica en la adaptación de los utensilios que se desean abastecer con Biogás, pues está demostrado
que la presencia de Sulfuro de Hidrógeno (H2S) corroe las válvulas de admisión y escape de los
artefactos.
2.8.5 Ventajas de la fermentación anaeróbica
Está claramente aceptada la posibilidad de utilizar un sistema de cogeneración a partir del uso del
Biogás, pues es una alternativa económicamente llamativa y genera una disminución sustancial en la
estructura de costos de una empresa.
El Biogás pertenece a la familia de los biocombustibles, junto con el Etanol y otros, por lo tanto se
reconoce como positivo para el medio ambiente, la utilización de estos combustibles para los fines
requeridos.
Se está cumpliendo con la norma de reducción de emisiones y protocolos para la producción de
energía renovable, más conocido como el tratado de Kyoto.
Instancias energéticas a través de experiencias piloto ayudan a generar conciencia sobre el uso de
los combustibles fósiles, enmarcando el camino hacia el uso de los recursos energéticos renovables,
como el Biogás.
Los residuos que se pueden ocupar para la generación de Biogás contienen una cantidad
determinada de líquido contenido. Este líquido no representa inconvenientes, por el contrario ayudan
a estabilizar el proceso en alza de temperatura.
Se pueden tratar muchos tipos de residuos y llegar aún así a la generación de Biogás. Los residuos
animales han demostrado ser los más eficaces para generar Biogás, pero los residuos domiciliarios
como cáscaras de vegetales y frutas contienen una cantidad importante de compuestos que ayudan a
mejorar el balance de nutrientes en el Biodigestor.
Claramente, la gestión de residuos a través de la disposición de éstos dentro de Biodigestores ayuda
a mejorar la imagen y la higiene de un entorno productivo, además de evitar problemas a raíz de la
emanación de olores producto de la descomposición en terreno de los residuos.
Los sistemas de fermentación y obtención de Biogás son relativamente sencillos de gestionar, pues
se necesita sólo mano de obra que ejecute las actividades de llenado de los Biodigestores y vaciado
de éstos una vez terminado el proceso.
Es posible obtener ingresos a través de estas iniciativas, por concepto de venta de energía producto
de la cogeneración, al sistema interconectado de electricidad
23
3. Diseño Metodológico
3.1 La miniplanta piloto de Biogás
Una miniplanta piloto de Biogás es un sistema integrado que permite obtener un producto final con
características similares a los combustibles que se comercializan en el mercado, a partir de
elementos residuales de carácter orgánico, vegetal y/o animal como el guano o bosta y el desecho
de manzana denominado Orujo.
El diseño consta básicamente de tres estanques, instalados cada uno contiguo al otro, unidos a
través de una tubería de PVC hidráulico de 40 mm de diámetro, para el transporte de producto final,
el Biogás.
El flujo de Biogás a través de las tuberías es controlado por llaves de corte rápido, cada vez que se
necesite operar en las instalaciones de la planta, ya sea para actividades de mantención o de carga
de los estanques. A partir de la última llave de corte comienza el camino del Biogás hacia el
acumulador. Este instrumento se preocupa de almacenar el Biogás y destinarlo a través de una red
de cañerías hacia el destino final, su uso posterior.
Imagen 4: Diseño esquemático de la miniplanta de Biogás. Se observa el sistema de captación, el sistema de acumulación y el
destino final del producto.
24
3.2 Metas del proyecto construcción
Las actividades necesarias para cumplir con el objetivo de construcción de la miniplanta piloto de
Biogás se encuentran resumidas en el siguiente listado:
• Preparar el terreno destinado a la construcción de la miniplanta piloto de Biogás.
• Reunir todos los materiales necesarios para la construcción de la miniplanta piloto de Biogás.
• Terminar la construcción completa del sistema de fermentación anaeróbica y captación posterior
de Biogás.
• Puesta en marcha de Biodigestor para iniciar el proceso.
3.3 Problemas asociados a la construcción
A continuación se detallan los problemas que pueden surgir mientras es llevado a cabo el proyecto de
construcción.
3.3.1 Condiciones meteorológicas
Acorde al plano de actividades, se concretarían encuentros en el lugar de construcción de la
miniplanta de Biogás, en Río Negro. Sin embargo, debido al clima propio de la zona, y de las malas
condiciones meteorológicas de estas últimas semanas, ha sido difícil concertar los encuentros que
tienen por objeto terminar la construcción del sistema de captación de Biogás, y por supuesto dejar
testimonio a través de fotografías que puedan clarificar dudas acerca del diseño, o la imagen general
del sistema planteado.
3.3.2 Tiempos
La necesidad de terminar el proyecto a tiempo, según lo establecido en acuerdo con el grupo de
trabajo, demanda una cantidad de tiempo considerable tomando en cuenta que son cuatro meses de
trabajo, en donde se deben medir continuamente los avances y a medida que avanza el proyecto de
construcción, se hace necesaria una evaluación para diagnosticar posibles problemas,
inconvenientes del diseño o eventualidades que no son manejables. Además, las actividades del
proyecto no cuentan con todo el tiempo disponible las personas que trabajan en él, para ello es
necesaria una planificación continua.
25
3.3.3 Estandarización del proceso
Como se explicó en el capítulo anterior, la materia inserta dentro de los Biodigestores pasa por un
proceso propio de descomposición. Puesto que depende de la proporción de materia vegetal/animal,
se hace necesario un control de los factores que inciden sobre la producción del Biogás.
Dependiendo del rango de temperatura, trabajan los distintos grupos de bacterias presentes en el
proceso de descomposición anaeróbica. Por lo tanto la temperatura del sustrato es uno de los
factores a detectar, medir y controlar. Otro factor importante es la humedad de la materia. Mientras
más humedad, mayor será el tiempo de retención hidráulico y mayor tiempo demorará el proceso,
dependiendo claramente de la temperatura del proceso. Estos son algunos de los parámetros más
importantes de controlar si se pretende extraer Biogás en períodos de tiempo regulares.
3.3.4 Calidad del proceso
La calidad del proceso viene dada, no sólo por la disponibilidad completa de la materia prima, sino
que también por la calidad de la instalación. Se ha investigado sobre proyectos relacionados al
Biogás, y en muchos de ellos las condiciones y lo materiales para edificar las instalaciones son
mínimos y se encuentran al límite exigido respecto al requerido para obtener resultados. Esta
instalación está diseñada con materiales resistentes a la presión hidráulica, factor de seguridad
necesario para garantizar la operación exitosa de este sistema de captación, almacenaje y
distribución de Biogás. Los componentes se encuentran instalados correctamente, garantizan un
proceso relativamente limpio, libre de tolerancias, y con un grado de flexibilidad necesario en caso de
operar frente a eventualidad o una reparación o mantención programada.
3.4 Decisión de localización
La localización en algunos proyectos suele ser determinante en su éxito o fracaso, todo depende de
una serie de variables, económicas, operativas, grado de flexibilidad entre otros.
La ubicación más adecuada es aquella que permite maximizar los logros del objetivo a cumplir. Para
este caso, la ubicación debe ser lo más cercana, en términos físicos, a la planta de proceso de
Chicha, puesto que la materia final obtenida será ocupada en la generación de energía calórica para
un proceso en particular.
La ubicación del sistema de producción de Biogás debe ser adaptada para cumplir una serie de
requisitos:
26
3.4.1 Transporte y accesibilidad
La miniplanta piloto de Biogás debe recibir la materia prima que va dentro de los Biodigestores cada
un período estimado de 20 a 40 días, por lo tanto es necesario ubicar la instalación en un lugar donde
sea prudente destinar un espacio lo suficientemente amplio, como para efectuar las labores de
relleno de materia a los Biodigestores, a través de medios de transporte diversos, como vehículos o
elementos manuales.
3.4.2 Regulaciones legales
Afortunadamente no existen limitaciones legales que impidan o restrinjan de algún modo, la
instalación de un sistema de captación de Biogás en un sector aledaño a la planta de Chicha,
independiente de la capacidad que se desea instalar. Además, estas iniciativas son celebradas por el
Gobierno por lo tanto se excluye cualquier tipo de inconveniente respecto de la instalación de estos
sistemas de generación y captación, independiente del uso y de la capacidad instalada.
3.4.3 Viabilidad técnica
La construcción de este sistema permite aprovechar las materias naturales disponibles que existen en
el entorno donde se pretende instalar. La materia prima viene desde un lugar muy cercano, a unos
cientos de metros de la planta de Chicha, y parte de ella viene desde adentro de la planta misma de
Chicha. Además la instalación no produce inconvenientes en cuanto a su operación e instalación,
puesto que los insumos ocupados poseen características que garantizan la calidad de la instalación
misma y la calidad del proceso que se pretende generar dentro del sistema.
3.4.4 Viabilidad ambiental
Existen las condiciones ambientales para asegurar que el sistema puede funcionar de manera
correcta, no sólo respetando al medio ambiente, sino que además generando una disminución de
gases producto de la eliminación de estos desechos al medio ambiente, para luego tratarlos en la
miniplanta piloto de Biogás generando energía y al mismo tiempo, un abono orgánico altamente
efectivo y comercializable. Actualmente no existen regulaciones o leyes que impidan la realización de
actividades de esta índole.
3.4.5 Costo y disponibilidad de terrenos o edificaciones adecuados a las características del proyecto
Afortunadamente la planta de Chicha Tres Esteros posee una superficie que ronda los 5000 m2, por lo
tanto existen superficies disponibles para generar este tipo de iniciativas. Además representa un uso
útil de terreno sin construir, dado que es de propiedad del dueño y no le genera costos por
27
adquisición de terreno y además, este sistema instalado necesita operar a la intemperie, por que
necesita espacio y condiciones ambientales ya explicadas anteriormente.
3.4.6 Entorno y sistemas de apoyo
En este caso los sistemas de apoyo se encuentran constituidos por el personal de la planta y el titular,
quienes operan el sistema de manera tal que garanticen la operabilidad del sistema, controlando los
parámetros propios del proceso y realizando las actividades relacionadas con el vaciado y llenado de
los estanques en los períodos de tiempo establecidos.
3.5 Carta Gantt
Para planificar las distintas actividades que forman parte del cronograma de trabajo para el diseño y
la construcción de la miniplanta piloto de Biogás, es necesario ocupar una carta Gantt, como una
herramienta para controlar los plazos y orientar o redirigir aquellas actividades que no puedan
cumplirse en un momento determinado.
En un comienzo se hizo necesaria una serie de reuniones con el objeto de crear, en una primera
instancia, los lineamientos, alcances y límites del proyecto. A partir de esta serie de reglas se
acordaron las actividades a cumplir para la realización del proyecto de diseño y construcción.
En conjunto con las actividades propias del proyecto en lo operativo, fue necesario crear un registro
con información acerca de distintos tipos de actividades referentes al uso del biogás, las formas de
obtenerlo, qué tipo de gestión se requiere para el funcionamiento de distintos sistemas, entre otras
cosas. Fue necesario además crear un documento que mostrase los aspectos relevantes de la
situación energética de Chile, en particular, lo que sucede actualmente con las energías renovables
no convencionales (ERNC). De esta manera se recopiló información con antecedentes necesarios
para conocer el real impacto que producen proyectos pilotos de esta envergadura.
La etapa de diseño, estructura y cálculos forma parte del núcleo del proyecto, puesto que en esta
etapa se obtiene gran parte de la información necesaria para poner en marcha el proyecto. De aquí
se desprende toda la información, los datos para el diseño, las consideraciones, las fechas tentativas
de inicio y término de construcción entre otros. Existe una pequeña diferencia de tiempo entre la
construcción y el diseño del sistema. Este tiempo de diferencia ayuda a detectar alguna diferencia, o
algún problema con el diseño mismo, a modo de reparar lo que sea necesario para cumplir con el
objetivo.
28
El resto de las actividades se caracterizan por tener un aspecto netamente operativo y se encuentran
descritas en la programación de actividades más adelante.
Imagen 5: Carta Gantt asociada al proyecto de construcción de miniplanta piloto de Biogás
3.5.1 Programación de actividades
3.5.1.1 Pasos para la recolección de los datos
1. Determinar fecha y hora de la visita
Con el propósito de conocer el lugar de medición y trabajo se fijó una serie de fechas que se
ajustaran a las necesidades del proyecto, y claramente que no complicaran de alguna manera las
actividades personales de cada uno de los participantes.
2. Recolección de materiales de trabajo (herramientas y materiales de seguridad, cámara digital
para registro de actividades)
Los materiales de medición y de registro forman parte de los insumos que se necesitan para realizar
el proyecto de manera satisfactoria. Por ello se escogieron los elementos de medición más
adecuados para la toma de datos en el emplazamiento donde se construiría la miniplanta piloto de
Biogás. Para efectos de medición se escogieron: huincha de medir, un pie de metro, regla de aluminio
para medir el nivel del suelo y una cámara digital para testificar los hechos.
3. Acordar la cita de trabajo al lugar determinado
Entre muchos temas asociados al desarrollo del proyecto, además se conversó y se llegó a un
acuerdo en cuanto a los días y las fechas correspondientes para efectuar todas las visitas al lugar
tanto para medir como para comenzar a construir con posterioridad. Es por ello que la semana
número 10 fue la escogida de acuerdo a la planificación establecida, para efectuar las primeras y más
importantes de las mediciones.
29
4. Comenzar a medir
Las mediciones consideraron factores como: la longitud del terreno, la disponibilidad de tubos y la
capacidad de los contenedores. La longitud del terreno es variable, puesto que existe una planta
cuyas proyecciones de crecimiento hacen que el terreno disponible sea potencialmente ocupado para
construir metros cuadrados destinados al almacenaje, producción o venta de chicha. La disponibilidad
de tubos es suficiente para garantizar las uniones entre todos los componentes de la planta piloto de
Biogás. Los contenedores requieren de una cantidad disponible de tuberías, dado sus dimensiones y
capacidades. Los límites del terreno se determinaron junto con el dueño de la planta de chicha, el Sr.
Carlos Soto, quien manifestó los futuros usos del terreno para la construcción de posibles oficinas,
entre otros, por lo tanto se creó un punto de referencia para la construcción de la planta: a 13,4 m del
término de la última edificación correspondiente a la planta de chicha. Estos datos pueden ser
corroborados a través de la serie de planos presentados en la ficha técnica del proyecto.
5. Modificaciones
Es lógico considerar que, mientras se mide, se deban considerar posibles alteraciones producto de la
geografía o de las condiciones del lugar. Dentro del terreno destinado a la construcción de la
miniplanta piloto de Biogás, existe un cierto desnivel a ras de suelo, cercano a los 10º C lo cual
produce elevación a la hora de colocar los estanques verticales de 5400L y 3400L. A cargo de
personal presente en la construcción, se determinó dejar el suelo al mismo nivel para los tres
estanques, para evitar posibles problemas asociados a la colocación posterior de las tuberías. De
esta forma los estanques pueden, eventualmente, resistir mayores cargas sin sufrir un posible
volcamiento producidos por la elevación del terreno, o por algún suceso desconocido.
6. Cotizaciones de accesorios y otros
Uno de los pasos fundamentales fue realizar las cotizaciones de accesorios para la construcción de la
red de tuberías para el almacenamiento y transporte de fluidos y de Biogás. Estos accesorios
comprados por requerimiento fueron:
• Llaves de corte rápido PVC hidráulico 40 mm.
• Pegamento para PVC.
• Sierras con marco metálico.
• Lijas de madera y de metal.
• Sierras copa 38 mm.
• Taladro.
• Brocas 10 y 11 mm.
• Guantes.
30
• Pernos acerados 2 in 8 mm de diámetro (12 pernos con tuercas para cada una de las puertas de
los estanques).
• Caucho reforzado 10 mm espesor para puerta de estanques (3 unidades de 50 x 50 cm).
• Tubería PVC hidráulico 40 mm para emergencia (escasez o mantención).
• Gravilla.
• Carretilla.
• Pala.
• Otros.
7. Revisar el prototipo
Si bien el prototipo diseñado posee características diferentes a otros Biodigestores, éste se encuentra
diseñado con materiales resistentes a temperaturas y a altas presiones. Existen prototipos de
Biodigestores diseñados con bolsas, se podría interpretar como diseño básico, que sin embargo,
funcionan muy bien. Es esperable entonces que el diseño propuesto pase la prueba sin problemas,
además de llamar la atención por su simpleza y gran capacidad. Se destaca además por el sistema
de operación que posee, el lugar de ingreso de la materia, la salida del subproducto y las vías de
escape del Biogás, además del diseño del tubo interior(o tubo captador del Biogás).
3.6 Ficha Técnica de la miniplanta piloto de Biogás
Generación de la ficha técnica de la planta piloto de Biogás
La ficha técnica corresponde a un documento que describe en detalle la forma, las características, la
composición, el funcionamiento, la mantención y otros aspectos referentes a algún prototipo,
mecanismo o sistemas. En este caso la ficha técnica describe en detalle cómo se compone la
miniplanta piloto de Biogás, el funcionamiento y qué actividades se requieren saber para operarla de
manera correcta, y conocer por supuesto sus características. Es necesaria la creación de una ficha
técnica, pues, da a conocer en detalle todos aquellos aspectos que se desconocen con respecto a la
operación de estos sistemas de generación de energía alternativa renovable. En palabras sencillas,
una ficha técnica corresponde a un manual de usuario que da a conocer todo lo referente a la
máquina, desde la composición, los materiales que ocupa, el principio a través del que se sustenta
para funcionar, hasta los límites de admisión de materia, o limites del sistema, entre otros. Para
mayores detalles revisar el anexo B.
31
4. Resultados
El proyecto se consideraba completo una vez finalizada la construcción satisfactoria del sistema
completo. Sin embargo, y en virtud del tiempo disponible, se realizó la construcción satisfactoria de
uno de los tres Biodigestores, que si bien no es un sistema completo, garantiza la operabilidad del
sistema, ya que por principio funciona cada uno independiente del otro, a través de un diseño en
paralelo en que cada uno de estos Biodigestores aportan su cuota de Biogás al sistema conectado.
Para obtener el sistema completo, sólo basta con repetir la operación que se describe a continuación,
ya que todos los estanques poseen el mismo sistema de funcionamiento, y el acumulador cumple una
función de traspaso y almacenaje de Biogás a presión media, con el simple objeto de generar un flujo
continuo del suministro obtenido.
4.1 Reunión de elementos para la construcción
Para la construcción de los sistemas de Biodigestión, es necesario reunir aquellos materiales que se
requieren para cortar, unir, perforar, medir, entre otros, para cumplir con la tarea designada.
Imagen 6: Algunas herramientas necesarias para construir Los Biodigestores.
Con las herramientas completas, se procedió entonces a comenzar a marcar las tuberías que debían
ser cortadas en segmentos definidos por el modelo, marcar las perforaciones que debía contener el
tubo mayor, es decir, la base del captador, cuyo diseño promete captar Biogás de manera más
eficiente.
Imagen 7: Revisando los implementos para la construcción.
32
Para realizar todas las actividades pertinentes es necesario contar con una superficie para trabajar,
limpia, firme y que ayude al orden dentro del espacio de trabajo.
4.2 Revisión de elementos importantes del modelo a construir
No solo los instrumentos para cortar, medir, etc. sirven o son necesarios para realizar esta actividad.
También es necesario contar con un espacio amplio que ayude a maniobrar los elementos presentes
en la construcción, algunos de ellos son de grandes dimensiones y se necesita constantemente
moverlos de un lugar a otro. Además el espacio de trabajo debe reunir las condiciones idóneas para
realizar una actividad al aire libre. El terreno destinado para la ubicación de la miniplanta debe ser un
lugar compactado, sin pendiente y que asegure un buen funcionamiento de los sistemas de
Biodigestores.
Imagen 8: Terreno destinado para la ubicación de la miniplanta de Biogás
El terreno debe encontrarse despejado y en condiciones de soportar grandes pesos producto de la
instalación de Biodigestores, que procesan las materias orgánicas.
Una vez completada la revisión de aquellos elementos y factores críticos para la construcción de la
miniplanta, se procedió al comienzo de las actividades de construcción.
4.3 Construcción de captador de Biogás
La construcción comienza con un vistazo al modelo del captador que pretende ser el elemento más
importante del diseño. El material del tubo captador, es un PVC Hidráulico de alta presión de unos 8
mm de espesor, con un diámetro que bordea los 110 mm. El tubo, por diseño, debió ser cortado a los
1.4 m, de los cuales 20 cm están destinados a un sistema de anclaje y fijación a través de una serie
de maderos y posteriormente grava. Los constituyentes del captador son: El tubo de 110 mm, el tubo
interior de PVC hidráulico también pero de menor dimensión (40 mm), una tapa para el comienzo del
tubo y una para el final. Cabe destacar que una de las tapas lleva una perforación por donde se
proyecta el tubo menor de 40 mm. La grava interior también es importante y se explicará mas
adelante en detalle.
33
Imagen 9: Midiendo el tubo captador.
Los hoyos o perforaciones siguen un patrón de ubicación: Cada 10 cm se marcó una serie de 4
hoyos, uno en cada cuarto de circunferencia del tubo. Luego estos fueron perforados a través de un
taladro sencillo, con una broca estándar para metal de 10 mm de diámetro, por lo tanto las
perforaciones mantienen ese formato.
Imagen 10: Perforando el captador de Biogás
Luego, se realizó la perforación de una de las tapas de PVC para el tubo captador. Este
procedimiento se realizó con la ayuda de una herramienta denominada sierra copa. La sierra copa
consta de un broca guía y unos bordes dentados con una dimensión de 40 mm de diámetro, con ello
se asegura la proyección de la tubería de 40 mm por fuera del captador.
Es importante mantener las superficies cortadas con un textura uniforme, para ello se ocupó lijas de
madera y fierro para suavizar las extremidades del tubo y posteriormente pegar las tapas, en los
sectores correspondientes.
El siguiente paso consistió en perforar el tubo de PVC de 40 mm, de esta manera obtener una
captación uniforme del flujo de Biogás. A diferencia con el tubo de 110 mm, el tubo más pequeño se
perforó diametralmente, para obtener dos perforaciones, luego el siguiente par de hoyos se perforó
perpendicular al anterior, para mantener la firmeza de la tubería, estos pares de hoyos se perforaron
cada 5 cm por un longitud total de 1,2 m. El llenado del sistema de captación se explica en el punto
subsiguiente 5.5.
34
4.4 Construcción y adaptación de Biodigestor para la admisión de sus componentes
4.4.1 Perforación de Biodigestor.
El Biodigestor está constituido básicamente por un estanque vertical de 5400L de polietileno virgen,
cuenta con un espesor cercano a los 1,2 cm o 12 mm. En la parte superior posee una cruz que divide
al tarro en 4 secciones. En una de estas secciones el tarro posee una tapa de registro de 500 mm de
diámetro a través de la cual se alimenta el sistema. Donde nace la cruz, en el centro del estanque, se
ubicó el punto cero y se marcó con el objeto de perforar con la sierra copa, del mismo modo con que
se perforó la tapa del captador de Biogás.
Imagen 11: Perforando el Biodigestor.
Una vez perforado, el hoyo tiene la capacidad de conducir el tubo de PVC de 40 mm proveniente
desde el captador, hacia el exterior para posteriormente ser conectado al sistema de transporte de
Biogás hacia el acumulador. La idea es que esta perforación quede sellada para que no se escape el
Biogás. Para ello se recomienda usar espuma para relleno, que se expande y se endurece
produciendo una impermeabilización de las superficies que toca.
Imagen 12: Estanque perforado con sierra copa 38 mm
4.4.2 Perforación de la tapa del Biodigestor
Luego de generar la apertura por el centro superior del estanque, se requiere que el estanque tenga
una salida a través de la cual se evacuen los subproductos de la Biodigestión anaeróbica. Para ello
es necesario marcar el sector elegido para perforar el estanque, preferentemente, que sea un lugar
35
referencial y apto para la evacuación de los residuos, y que no entorpezca el proceso de llenado, u
otras operaciones que se deseen practicar.
Imagen 13: Midiendo la dimensión para la perforación de la tapa.
Una vez obtenido el lugar para la perforación, se reúnen los materiales necesarios para hacerlo. De
esta manera se operó con el taladro para dibujar de manera cuidadosa y pausada la silueta de la tapa
para no provocar alguna fatiga del material constituyente del Biodigestor.
Imagen 14: Dibujando la silueta de la tapa del Biodigestor.
La tapa consiste en un agujero cuadrado de dimensiones 40 x 40 cm. en cuyo alrededor se debió
perforar una serie de agujeros (12 en total) que constituyen los soportes para afirmar la tapa del
Biodigestor.
Imagen 15: Diseñando y calculando el lugar de las perforaciones.
La tapa del Biodigestor esta compuesta por Caucho de alta densidad, con un espesor similar al del
estanque (aproximadamente 1.2 cm. de espesor). A continuación se perforó el tarro en 12 lugares
36
adyacente a los bordes del hoyo, específicamente a 5 cm. La tapa que recubre la superficie perforada
también posee las 12 perforaciones señaladas anteriormente.
Imagen 16: tarro perforado y la tapa de caucho correspondiente.
La tapa, pretende formar parte del Biodigestor como un aislante para evitar fugas de Biogás, al mismo
tiempo esta tapa ayuda a advertir el estado en que se encuentra el proceso. Como la tapa es flexible,
se puede ver cuando se está produciendo Biogás, puesto que la tapa toma cierta forma esférica hacia
fuera. Los pernos de la tapa poseen tuercas y dos tipos de golillas para el soporte. Las golillas de
presión ayudan a que el perno no se rode y produzca fugas, mientras que las otras golillas ganan
más superficie de contacto y ayuda en gran parte al anclaje a la superficie del tarro Biodigestor.
Claramente no es necesario lijar las asperezas puesto que no representan un riesgo o un peligro,
pues este orificio cumple la función de liberar la materia restante del proceso de fermentación
anaeróbica.
Es prudente que la tapa del Biodigestor se encuentre a 30 cm. desde el inicio del estanque, pues
hace más fácil la operación de vaciado del estanque, y evita que se pierda el sustrato que se necesita
para asentar la materia orgánica dentro del Biodigestor.
37
4.5 Fijación de los elementos constituyentes dentr o del Biodigestor
Una vez lista la estructura y los elementos constituyentes del Biodigestor, se procedió a instalar los
componentes dentro de él. Para instalar el captador dentro del Biodigestor, es necesario operar con
cuidado y siguiendo todas las instrucciones acordadas anteriormente, puesto que se puede dañar el
sistema.
Imagen 17: Acumulador de Biogás.
4.5.1 Giro de Biodigestor e introducción de tubo de PVC 40 mm.
Para introducir primero el tubo de PVC de 40 mm es necesario voltear el estanque para facilitar las
maniobras. Este procedimiento se hizo cautelosamente dado que el diámetro perforado y la tubería
son exactos y cualquier movimiento brusco produciría un quiebre en alguna parte del tubo de PVC de
40 mm.
Imagen 18: Tubo de 40 mm inserto en el Biodigestor.
4.5.2 Introducción de captador dentro de Biodigestor y unión a tubo de 40 mm.
Lo primero consistió en ingresar el sistema de captación incompleto y llenarlo dentro del Biodigestor
con grava fina. El procedimiento se describe a continuación:
1. Llenar el captador incompleto con un 75% de su totalidad en cuanto al largo de grava.
2. Introducirlo dentro del Biodigestor.
38
3. Voltear el estanque (actividad realizada por 3 personas).
4. Voltear el captador y emparejar en contenido interior, para hacer espacio poder introducir el tubo
de PVC de 40 mm a través de la apertura en la tapa del captador.
5. Introducir con cuidado el tubo de 40 mm a través del interior del captador, abriéndose camino
entre la grava presente dentro de él.
6. Una vez que llegue a su tope, sujetar la pesada estructura lograda y dar vuelta el Biodigestor con
cuidado. Una vez instalado el sistema se ve como muestran las siguientes imágenes:
Imágenes 19 y 20: Captador instalado.
Una vez instalado el captador de Biogás, y centrado al estanque, se debe fijar a la estructura para un
funcionamiento óptimo del sistema. Para fijar este sistema de captación se empleó una serie de
maderos (4 en total) para producir el efecto deseado. Se unió esta especie de empalizada con unos
maderos más pequeños y clavándolos entre sí para mantener la estructura final firme y sin
inconvenientes.
Imagen 21: Sistema de anclaje
39
Posteriormente a esto, se debe proceder a mover el Biodigestor hacia el destino donde operará
permanentemente. Para ello se debe mover el estanque, ya instalado con sus componentes, de
manera muy suave evitando que alguno de los componentes.
Imagen 22: Moviendo el Biodigestor a su ubicación original.
La idea es mover el Biodigestor hacia su destino y posteriormente, llenarlo con los 20 cm. de grava
que se acordaron colocar, esto como sustrato para facilitar el llenado y vaciado de las contenedores,
además de darle una firmeza extra al sistema de fermentación y captación de Biogás.
Imagen 23: Biodigestor en su lugar final.
El terreno fue preparado para que soportase grandes pesos, como el que va a soportar a través de
los estanques que una vez llenos, pesan cerca de 3 toneladas cada uno, según el nivel de llenado
que se pretende realizar.
40
4.6 Ubicación de las tuberías y llaves de corte
Las llaves de corte, las Tee de PVC y los codos forman parte de la tubería que transporta el Biogás
hasta su destino. La instalación se realizó sobre la siguiente base: El tubo de PVC de 40 mm debe
sobrepasar hasta 30 cm. sobre el estanque Biodigestor. Luego se debe colocar la Tee o codo
correspondiente. Este estanque, por ser el estanque Nº 1, necesita una Tee puesto que será
conectado con los otros dos estanques con posterioridad.
Imagen 24: Instalando las llaves y accesorios de PVC.
Las llaves de corte rápido representan una ventaja puesto que se adapta al diseño sencillo de la
planta de Biogás, y apoya la teoría de funcionamiento independiente de cada uno de los estanques
Biodigestores. Se considera que es necesario, conectar estos estanques con redes de PVC ya que la
presión que ejerza el Biogás no es mayor a la que soportan estos materiales cuando se les somete a
otros usos, por ejemplo, un típico uso hidráulico en la acuicultura.
Imagen 25: Instalando los componentes de PVC
Posterior a la instalación de los PVC fue necesario llenar el estanque con grava de distinta
granulometría, ya que no era requerimiento una en específico, para crear el sustrato donde se asenta
la materia a descomponer según el principio de la fermentación anaeróbica
41
.
Imagen 26: Llenando el estanque con grava
Luego, teniendo todo lo necesario para completar la instalación, el estanque está preparado para
recibir la materia prima (orujo de manzana + bosta de animal) y comenzar su proceso.
Imágenes 27 y 28: Biodigestor con tapa listo para operar
42
5. Estimación del potencial energético
Luego de establecer un punto objetivo a partir de la construcción, surge una pregunta: ¿Cuánto se
producirá potencialmente? Es importante conocer qué cantidad de materia orgánica se necesita
dentro de los Biodigestores para obtener una cantidad de Biogás adecuado, o al menos una cantidad
que pueda ser ocupada en algún proceso en particular.
Se parte de la base que, una vaca promedio produce guano, estiércol o bosta entre 25 y 45 Kg. al
día. El Biodigestor debe tener una capacidad que permita la estadía de esta materia en un período de
20 a 40 días en función del clima o de la temperatura. La relación sólido –líquido, como se explicó
anteriormente, es importante ya que en función de estos parámetros de funcionamiento de una vaca
produce entre 0.8 y 0.9 m3 de biogás cuando comienza a producirse gracias a la actividad anaeróbica,
este rango se obtiene entre humedades de la materia de 10:1 y 4:1 respectivamente, se recomienda
trabajar con humedad cercana al 90%, y disminuir a medida que transcurre el proceso a lo largo de
las semanas.
Por lo tanto, lo primero es identificar el espacio efectivo disponible para llenar con materia orgánica
identificada.
Los estanques responden a una figura geométrica conocida como cono truncado. El cono truncado
posee dos diámetros distintos, uno mayor que el otro por lógica y una altura constante. La fórmula
para obtener el volumen de un cono truncado se muestra a continuación:
(1 )
Para el estanque de 3400L se tienen los siguientes datos: diámetro mayor= 1777mm, diámetro
menor=1400mm y altura=1845mm. Sin embargo es necesario realizar algunos ajustes a estas
medidas, primero se debe destacar que la altura de llenado de los estanques no debe superar los 1.2
m desde el suelo como punto inicial. Por lo tanto los datos a ocupar quedarían de la siguiente forma:
• R= 0,885 m
• r= 0,7 m
• H= 1,2 m
•
Entonces:
V3400L = 1/3 x 3,14159 x 1,2 x (0,8852 + 0,72 + 0,885 x 0,7)
= 2,38 m3 de capacidad.
43
Si se añade como dato que la densidad de un guano o bosta de vacuno o de otro animal estándar, es
de 1.100 Kg /m3 se pude conocer la cantidad en kilogramos de materia que se puede añadir al
Biodigestor de 3400L:
d=m/V => m= d x V =>
m= 1.100 Kg/m3 x 2,38 m3
m= 2.619,7 Kg de material orgánica.
Ahora, para el Biodigestor de 5400L se tienen los siguientes datos: diámetro mayor=2089mm,
diámetro menor=1670mm y altura=1950mm. Como se hizo anteriormente con el Biodigestor de
3400L, se determinó una altura de 1,2 m desde el punto hasta el suelo. Los datos se muestran a
continuación:
• R= 1,04 m
• r= 0,835 m
• H= 1,2 m
Entonces:
V5400L = 1/3 x 3,14159 x 1,2 x (1,044 2 + 0,8352 + 1,044 x 0,835)
= 3,34 m3 de capacidad.
Luego, realizando nuevamente el cálculo de masa para el estanque de 5400L se obtiene que:
m= 1.100 Kg./m3 x 3,34 m3
m= 3.677,4 Kg. de material orgánica.
Ahora bien, anteriormente se explicó que una vaca produce entre 25 y 45 Kg. de estiércol, guano o
bosta, como se le desee llamar. En un período estimado de 20 a 40 días se obtiene una cantidad
equivalente de 0,8 a 0,9 m3 de Biogás por día.
Ahora se procede a sumar las capacidades de los Biodigestores para calcular la capacidad total. Si
consideramos dos estanques verticales de 5400L cada uno y un estanque de 3400L se obtiene un
total de 9.972,8 Kg . de materia o 9,06m3 de capacidad de materia dentro de los contenedores.
Siendo más exactos, por kilogramo de estiércol seco, sin humedad, se produce un máximo de 0,9 m3
de Biogás. Es decir, que para el cálculo de m3 totales producidos en un período de 20 a 40 días, se
debe calcular la cantidad de materia seca que entra en los Biodigestores.
44
Si la materia orgánica posee un porcentaje del 10% de sólidos, la cantidad de materia seca disponible
se calcula a través de una proporción simple de la siguiente manera:
9.972,8 Kg. materia � 100%(sólido 10% + líquido 90%) (2)
X Kg. Materia � 10% (sólido) Entonces:
% sólidos al 10% = 997,28 Kg. de sólidos totales di sponibles.
Si se trabaja con materias orgánicas al 10% de sólidos presentes, se multiplica la cantidad de sólidos
totales disponibles por la tasa de producción de Biogás por kilogramo de materia, estiércol, bosta o
guano seco se obtendrá una cantidad estimada de 897,5 m3 de Biogás en estado gaseoso en un
período de 20 a 40 días, tomando en cuenta toda la materia orgánica ingresada al sistema de
captación y fermentación de materia y habiendo controlado el proceso de acuerdo a los parámetros
de temperatura y humedad correspondientes.
Dado el uso industrial que se pretende alcanzar con esta generación de Biogás, supone una cuota
considerable de energía al sistema, ya que será consumida por quemadores, destinados a la
producción de calefacción o proceso en caliente de algunos productos que están en etapa de diseño,
por parte del empresario titular del proyecto y dueño de la planta de Chicha. Cabe destacar que el
potencial calórico de este Biogás es bajo porque posee elementos inoculantes que producen una
combustión más lenta y de menor capacidad calorífica, pero que de igual manera puede ser ocupada
para ser quemado.
El sistema tiene un potencial de generación que perfectamente puede autoabastecer en un gran
porcentaje a las actividades de la planta de Chicha que requieren calefacción o calor de llama directa.
45
6. Análisis de costos
Los costos corresponden al gasto económico que representa la fabricación de algún bien o la
realización de un servicio. Siempre representan el pilar de la evaluación de alternativas de índole
económica y de realización de proyectos. Es de vital importancia, conocer los rangos de dinero que
se desean invertir para comprar insumos, mantener operativa cierta actividad, contratación de
personal tanto fijo como eventual, entre otras importantes decisiones.
6.1 Inversión de insumos y equipamiento
Los insumos requeridos para la realización del proyecto, fueron financiados con dinero desembolsado
por el titular del proyecto, el Sr. Carlos Soto. Los insumos principales que fueron adquiridos desde un
principio, se detallan a continuación junto con sus costos de adquisición:
• 2 estanques verticales de 5400L cada uno, con un costo aproximado de $400.000 cada uno.
(Fuente: Rotoplastic).
• 1 estanque vertical de 3400L cada uno, con un costo aproximado de $295.000 cada uno.
(Fuente: Rotoplastic).
• Tubería hidráulica PVC 110 mm, 6 m de largo, con un costo referencial de $ 34.990.
(Fuente: Easy).
• 2 unidades de Tubería hidráulica PVC 40 mm, 6 m de largo cada uno, costo referencial de $7.900
cada uno.
• 2 unidades de Tees de PVC de 40 mm, con un costo aproximado de $ 490 cada uno/a.
(Fuente: Homecenter Sodimac).
• 3 unidades de codos de PVC 40 mm, con un costo aproximado de $ 231 cada uno.
(Fuente: Homecenter Sodimac).
• 3 Tapas para estanques, de goma caucho 15 mm espesor de dimensiones 50 x 50 cm, costo
aproximado de $20.000 el set de 3 unidades. (Fuente: Homecenter Sodimac).
• 6 Unidades de tapas para PVC hidráulico 110 m, con un costo aproximado de $490 cada uno/a.
(Fuente: Homecenter Sodimac).
• 3 unidades de válvulas compactas de corte rápido de 40 mm, costo aproximado de $3.990 cada
uno/a. (Fuente: Homecenter Sodimac).
• Set de sierras copa para taladro, costo aproximado $7.000 (Fuente: Homecenter Sodimac).
• Taladro modelo sencillo, costo referencial $16.000. (Fuente: Homecenter Sodimac).
• Lijas para las tuberías, costo aproximado de $500 en total.
• Pegamento Fittings para tuberías, costo aproximado de $1300 el tarro de 500mL.
(Fuente: Homecenter Sodimac).
• Set de brocas 10 y 11 mm, para hormigón, costo referencial $6.500.
46
(Fuente: Homecenter Sodimac).
• Marco sierra, costo $3490. (Fuente: Homecenter Sodimac).
• Set de pernos acerados 2 in, 8 mm espesor, costo aproximado de $17.000.
(Fuente: Pernos Power)
• Set de tapones para tubería de 40 mm 3 unidades, costo referencial $299 cada uno.
El valor de la inversión en insumos y equipamiento asciende a la suma de 1.255.230 pesos. Cabe
destacar que los costos mostrados anteriormente tienen una tolerancia pequeña, dado que las fechas
de cotización y de compras difirieron en un par de semanas, lo que provoca cierta variación en los
precios de adquisición. Los insumos fueron comprados en tiendas especializadas en rubros de PVC y
construcción.
Para realizar el control de proceso se requiere de un instrumento especial llamado termómetro de
pinchar. Este aparato mide la temperatura en superficies lejanas y difíciles de acceder. El costo por
adquirir este insumo se encuentra incluido en el valor de la inversión en insumos y equipamiento.
6.2 Costos de Preparación
Los costos de preparación involucran la mano de obra, con requerimiento de tres trabajadores que
asciende a la suma de $450.000 en total por un período estimado de 1 mes. La energía requerida
para la construcción se estima en un valor de $50.000. El costo por concepto de alimentación para
todos los participantes del proyecto se estima en $30.000. El transporte de las personas y de los
elementos generó un costo de $50.000 por gasto de bencina en el traslado. Todos los ítems
nombrados con anterioridad suman un valor de $ 580.000.
6.3 Costos de Operación
Los costos de operación involucran tanto el transporte como la mano de obra que realiza las labores
operativas en la miniplanta piloto de Biogás. Las maniobras que se realizan en la miniplanta son
realizadas por una persona, quien percibe un sueldo estimado en $150.000 mensuales. Para el
transporte de las materias primas necesarias para el proceso, se requiere de una suma cercana a los
$10.000. Esta suma que asciende a los $160.000 en total, corresponden a los costos por operación
de la planta durante cada período de funcionamiento.
6.4 Resumen de Costos
Realizando la suma de los costos de preparación y de equipamiento de insumos, se alcanza el monto
de $1.835.230. Estos costos son la inversión inicial que se requiere para realizar los análisis
económicos pertinentes. Los costos de operación son necesarios para realizar el flujo de caja
respecto al proyecto y analizar respecto de los distintos escenarios económicos.
47
Tabla 2: Resumen de Costos de Inversión y Operación
1. Costos de Operación
Transporte (mes) $ 10.000
Mano de Obra (mes) $ 150.000
Total Costos de Operación $ 160.000
2. Inversión y Preparación
Mano de Obra $ 450.000
Energía $ 50.000
Alimentación $ 30.000
Transporte $ 50.000
Total Inversión y Preparación $ 580.000
3. Inversión insumos y equipamiento
Costos de insumos $ 1.235.240
Costos control proceso $ 19.990
Total Inversión $ 1.835.230
Fuente propia
48
7. Análisis de Costo- Beneficio del proyecto impl ementado
Se conoce el costo monetario que implica la instalación de la miniplanta piloto de Biogás, que
asciende a la suma de $1.835.230. Ahora es necesario conocer los beneficios que representa la
solución implementada propuesta.
Para realizar el cálculo de los beneficios que representa la obtención de Biogás, es necesario conocer
algunos antecedentes.
Primero, el combustible generado compite en rendimiento con el gas natural dada su composición de
96% de metano, versus el 70% que posee el Biogás. Por lo tanto ese porcentaje (30%) de gases no
combustibles del Biogás debe ser eliminado para conformar una base de cálculo válida para este
ejercicio. De esta manera se puede comparar ambos combustibles ya que se encuentran en igualdad
de proporción. La sustracción de los gases no combustibles se realiza multiplicando la cantidad total
de Biogás estimado que genera la miniplanta piloto de Biogás por la proporción de metano presente
en ella.
Datos:
• Total de Biogás generado por miniplanta piloto: 897,5 m3 en estado gaseoso.
• Proporción de Metano en Biogás: Aproximadamente un 70%.
Entonces:
Cantidad total de metano presente en potencial total de generación = 897,5 x 0,7
= 628,25 m3 Metano puro.
Ahora bien, es necesario además considerar la pérdida de eficiencia por uso del Biogás. Se sabe que
para la utilización de utensilios con este tipo de combustible es necesario modificar las salidas de gas,
ampliando el diámetro de salida, debido al contenido de otros gases que aminoran el efecto de
explosividad o inflamabilidad del gas metano. Esto produce una pérdida de eficiencia cuando se está
ocupando el combustible para abastecer un utensilio que ocupa gas natural o gas licuado.
Datos:
• Pérdida de eficiencia promedio producto de la modificación del sistema de admisión de gas= 30%
• Cantidad de Metano puro generado en Biodigestores = 628,25 m3
Entonces:
Cantidad de Metano total estimado para uso en planta = 628,25 x (1-0,3)
= 439,775 m3 de Metano efectivo.
49
Cabe destacar que la cantidad de Metano se encuentra medido en metros cúbicos de gas, ya que
existe otras mediciones que se ocupan para el transporte de gases: el metro cúbico líquido. El metro
cúbico líquido (m3) equivale a 415 Kg. de gas. En cambio, el metro cúbico gaseoso (m3) equivale a
0,717 Kg. de gas.
De acuerdo con los valores del Gas Natural, y de la proyección de precios a partir del año 2004, se ha
obtenido una proyección del precio para el presente año y se estima que el precio se mantenga en
una banda cercana a los $650 por metro cúbico de gas durante el próximo año. La estimación se
generó a partir de un promedio histórico de precios del gas natural durante los períodos
comprendidos entre 2004 y 2009. La fuente de precios históricos fue obtenida del sitio Web de la
Comisión Nacional de Energía, elaborados a partir de información entregada por SEC, SERNAC y
empresas.
Imagen 27: Evolución de precios del Gas Natural
Evolución de precios del Gas Natural
$ -
$ 100
$ 200
$ 300
$ 400
$ 500
$ 600
$ 700
2004 2005 2006 2007 2008 2009
Serie1
Fuente propia
Datos:
Precio de gas natural en m3 gaseoso = $654
Cantidad de Metano efectivo = 439,775 m3
Entonces:
Valor de Metano en pesos producido por Miniplant a de Biogás en período de 20 a 40 días
= 439,775 x $654
= $287.612,85.
50
Tomando en consideración la validez de los precios consultados, y las equivalencias de energía entre
el Biogás y el gas natural, se puede generar el cálculo de beneficio económico de la generación de
Biogás por período regular de 20 a 40 días. El valor de esta generación asciende a los $287.612,85.
Para evaluar el potencial económico o el beneficio que puede generar esta solución, es necesario
generar un flujo de caja de acuerdo al precio de venta del Gas Natural, y a la cantidad de metros
cúbicos (m3) de Gas generados en la miniplanta piloto. Se debe incorporar a este análisis, los costos
fijos y variables ligados a la operación de la miniplanta.
La tabla de resumen de costos anterior muestra los valores considerados en el siguiente flujo de caja
del proyecto de generación de Biogás:
FLUJO DE CAJA PROYECTO BIOGAS
Años
0 1 2 3 4 5
Inversión Inicial ($) 1.835.230
Ingresos
Precio ($/m3) 654 654 654 654 654
Cantidad (m3) 5.280 5.280 5.280 5.280 5.280
Total Ingresos ($) 3.453.120 3.453.120 3.453.120 3.453.120 3.453.120
Egresos
Costo Fijo ($) 1.536.000 1.536.000 1.536.000 1.536.000 1.536.000
Costo Variable ($) 384.000 537.600 555.520 574.037 593.172
Depreciación ($) 109.500 109.500 109.500 109.500 109.500
Total costos ($) 2.029.500 2.183.100 2.201.020 2.219.537 2.238.672
Utilidad a.d.i ($) 1.423.620 1.270.020 1.252.100 1.233.583 1.214.448
Impuesto a la renta
(17%) 242.015 215.903 212.857 209.709 206.456
Utilidad d.i. ($) 1.181.605 1.054.117 1.039.243 1.023.874 1.007.992
Depreciación ($) 109.500 109.500 109.500 109.500 109.500
Flujo Neto ($) -1.835.230 1.291.105 1.163.617 1.148.743 1.133.374 1.117.492
Tasa de descuento 10%
VAN (10%) $ 2.631.220
TIR 59%
51
Como se observa en el flujo de caja desarrollado, la inversión justifica con creces la realización de
este proyecto energético. Cabe mencionar que, el objeto de análisis económico de este proyecto,
considera la valorización del producto generado, es decir, los metros cúbicos de Biogás que genera la
miniplanta. Esto con el fin de mostrar el potencial de este proyecto, tomando en consideración que
inicialmente, este proyecto se gestó con el fin de autoabastecer el suministro de Gas para la planta de
Chicha Tres Esteros.
52
8. Exposición y discusión de los resultados
De acuerdo a lo realizado dentro del período comprendido entre los meses de Agosto y Noviembre de
2009, correspondiente al plazo estipulado para la ejecución del proyecto, se lograron avances
sustanciales en cuanto a la planificación, reuniones de trabajo y construcción del proyecto. La
propuesta desde un principio comprendía la realización de un proyecto de construcción de una
miniplanta de Biogás, además de generar un diagnóstico que revelase la situación de Chile en el
plano energético, en específico sobre las energías renovables no convencionales (ERNC). Dentro de
la propuesta se creó la necesidad de cumplir un rol ambiental y económico importante, en cuanto a
gestionar los residuos por el lado ambiental y por el lado económico, generar expectativas positivas,
es decir, autoabastecimiento y ganancia económica gracias a la propuesta implementada, hablando
de la miniplanta de Biogás (lo que daría como resultado un producto (sistemas de captación y
generación de Biogás)). El otro rol a cumplir, es la posibilidad de generar conocimiento a través de la
experiencia de hacer, experimentar, y comprobar de cierta manera lo que muchas personas han
hecho, pero que no se ha potenciado de manera correcta en Chile, pensando que es una gran
alternativa para el desarrollo, sobre todo en el área rural y de las industrias que participan en ella.
Con respecto al cumplimiento de las metas, en su mayoría fueron completadas y se lograron los
objetivos propuestos. Desde el principio fue posible ir incorporando nuevas actividades para
complementar el trabajo, realizar las mediciones, buscar buenas alternativas frente a las
eventualidades, trabajar con todos los materiales que en su momento estuvieron disponibles, entre
otras cosas. Si bien las actividades se retrasaron por motivos de fuerza mayor, el trabajo se centró en
coordinar esfuerzos para terminar las etapas primordiales. Por tanto, en el aspecto netamente
operativo, se cumplió con gran parte de las actividades, sin embargo, se dejó incompleta parte de la
construcción de la miniplanta piloto de Biogás, quedando operativo sólo uno de los tres Biodigestores
acordados en el modelo, todo esto dentro del período establecido.
Como consecuencia de la construcción de esta miniplanta, se produce el efecto positivo deseado, es
decir, la destinación de los residuos de la actividad chichera en conjunto con residuos animales para
su posterior proceso. Esto produce un efecto sinérgico en la producción del Biogás por lo tanto se
genera un beneficio tanto en el sistema de limpieza como para la obtención de un producto
controlado y utilizable.
Dentro del conjunto de actividades que conformaron parte de la propuesta, se decidió desde el
principio estimar los beneficios o potencialidades de esta energía a través de un estudio de la
situación, tomando como referencia todas aquellas actividades identificadas en Chile como ERNC.
Por tanto se indagó en profundidad acerca de los potenciales energéticos de las ERNC,
especialmente el de la Biomasa, las debilidades tanto instrumentales como gubernamentales, falta de
apoyo de muchos sectores por miedo a perder dinero, dada la situación riesgosa que presentan estos
53
proyectos, se habló además de algunos casos reales de implementación de sistemas de fermentación
y captación de algunas empresas a nivel nacional como guía de referencia, entre muchos otros
temas. En términos concretos, el estudio identificó todo aquello necesario para comprender de
manera correcta cómo se vive la contingencia de la energía alternativa en los tiempos presentes,
añadiendo antecedentes de valor, reales y actuales. Todos estos hechos, generan en conjunto con la
realización del proyecto de construcción, una plataforma interesante de información veraz, que puede
ser ocupada tanto para informarse, como para ser usada como guía de aprendizaje, para aquellas
entidades o personas que deseen replicar esta experiencia, o bien, comenzar su propio proyecto de
generación de energía alternativa y conociendo los antecedentes que fueron recopilados e
información acerca de los resultados esperados, en función de lo que ocurrió en este proyecto.
Claramente, cuando se está en un trabajo mixto, combinando trabajo en terreno y estudio e
investigación, se requiere esfuerzos máximos para lograr cumplir todas las tareas impuestas en un
plazo determinado por la planificación, pero también se debe trabajar con un criterio evaluador amplio
y flexible, que permita visualizar la realidad de mejor modo, y estar preparado para enfrentar las
eventualidades y posibles cambios que puedan surgir a través del tiempo de realización del proyecto.
De manera muy responsable, se debe asumir los errores cometidos, pero más importante aún es
continuar, en la medida que sea posible, con el logro de objetivos a pesar de los inconvenientes
suscitados y aplicando todas las herramientas de ingeniería aprendidas durante el período
académico.
Los resultados se evaluaron en tres ámbitos: La construcción de la miniplanta, la generación del
estudio y la creación de información a partir de los dos elementos nombrados anteriormente.
1. La construcción de la miniplanta piloto de Biogás: La miniplanta de Biogás está compuesta de
tres Biodigestores, dos 5400L y uno de 3400L, de un acumulador y de las redes de tuberías
conectadas a los tres Biodigestores. El sistema completo se considera operativo a su máxima
capacidad cuando se conectan los tres estanques al acumulador y se alimenta con Biogás. La
construcción abarcó la colocación de uno de los tres estanques, en conjunto con su correspondiente
tubería. El estanque se encuentra en condiciones apropiadas para generar actividad anaeróbica,
aunque no se encuentra conectado con el resto de los Biodigestores ni con el acumulador.
Se considera el resultado como potencialmente logrado, esto quiere decir que se cumplió parte
importante de la tarea, aunque no se completó lo que se quería construir. Esto no se considera
negativo porque la construcción de los otros dos Biodigestores se encuentra programada para fines
de Enero de 2010 con el personal de la planta de Chicha Tres esteros y el titular del proyecto el Sr.
Carlos Soto, quien garantizó la colocación del sistema completo para dicha fecha. Esto quiere decir
que el sistema, aunque no se presente terminado en el proyecto presentado en este informe, se
encontrará completo a la fecha definida anteriormente. Todo esto se generado por la falta de tiempo y
condiciones ambientales adversas.
54
2. Generación de estudio situacional temática energética: El estudió reveló cifras importantes,
obtenidas desde distintas fuentes, además de recopilar opiniones y antecedentes críticos acerca de
los alcances, los objetivos y la realidad de la energía renovable no convencional en Chile. La base de
estudio compromete al sector nacional de manera completa, de manera que se transforme en una
referencia al trabajo, verdadera y que aporte al significado de un proyecto que promete muchos
beneficios y pocas barreras a la realización. El estudio contextualiza todo trabajo realizado o por
realizar, que tenga relación directa con la temática de las ERNC, en especial aquellos que tengan la
orientación clara hacia la energía de Biomasa para generar Biogás.
El estudio sustenta el proyecto y permite verlo de manera integrada a las actividades que se están
realizando hoy en día, en materia energética. Da cuenta acerca del nivel de actualización del proyecto
con respecto al escenario actual energético, y que se ajusta a las necesidades actuales existentes,
además de generar oportunidades y mejoras en cuanto a gestión de residuos, responsabilidad social
empresarial y ganancias del tipo económicas, por la opción del autoabastecimiento.
3. Creación de información a partir de la realización del proyecto y el estudio situacional: Todas las
actividades explicadas durante el informe conforman un maletín importante de información recopilada,
procesada y experiencias vividas durante la realización del proyecto. Como base fundamental de una
actividad, es necesario conocer siempre las limitaciones y las proyecciones que existen con respecto
al tema, pues un error de concepto puede conducir a errores y a omisiones muchas veces
importantes cuando se desean ejecutar ciertas actividades.
Los mecanismos convencionales de búsqueda de información están siempre enfocados a recopilar
siempre la mayor cantidad de antecedentes posible a la hora de realizar alguna acción en particular,
independiente del nivel en el que se esté trabajando. Por tanto, crear información relevante acerca de
la generación de energías alternativas es un paso que se debe dar para fortalecer las bases de
conocimiento en un área especializada aun no explotada de manera masiva, como la temática que se
quiso abordar en este trabajo.
La labor de compartir toda la información relevante expuesta, es responsabilidad de muchas partes,
entre quienes destacan la universidad, los estudiantes mismos y los profesores que conocen y
recomiendan el uso de información para generar referencias a trabajos futuros por realizar. De esta
manera se fortalecen las disciplinas y es mucho más fácil en el futuro conocer antecedentes que se
requieran para ejercer algún tipo de actividad relacionada.
55
9. Conclusiones
A través del presente estudio, se pudo comprender en gran medida el impacto futuro de las iniciativas
energéticas del tipo renovable no convencional, y el gran rol que cumplen como mejoradores en la
calidad de vida de las personas. Como muchos tipos de proyectos, es necesario indagar en
antecedentes, que a veces no están muy claros o no se encuentran en desarrollo. Para subsanar
dificultades en cuanto a la investigación y realización de proyectos, es necesario experimentar, para
comprobar si efectivamente se produce un efecto deseado o existe alguna fracción de error con
respecto a lo que esperaba.
La temática de la energías renovables no convencionales(ERNC) no es un tema nuevo, sin embargo
no existen antecedentes sólidos, o por lo menos no existe una base que incluya regulaciones,
limitaciones y oportunidades para aquellas personas que realmente se quieren dedicar a este rubro,
que se encuentra claramente en etapa de pleno desarrollo.
El desarrollo del proyecto estuvo ligado a muchos problemas, tanto de tiempo y de recursos, lo que
originó replanteamientos constantes e incumplimiento de los plazos establecidos para terminar al cien
por ciento las actividades planificadas. A partir de la etapa de construcción, todo comenzó a ser más
expedito puesto que los modelos a través de los cuales se basó el diseño de la planta piloto,
ayudaron a construirla rápidamente, no de manera completa, pero sí garantiza la operabilidad del
sistema como se explicó con anterioridad.
Se considera un éxito el haber generado tal cantidad de información, puesto que es un factor
importante si se tiene una perspectiva de futuro y se mira a las personas que en un futuro incierto,
realizarán proyectos de índole energética, y necesitarán de información base, experiencias realizadas
en un pasado y que condujo a errores, y eso es importante cuando se habla del proceso de
conocimiento de alguna disciplina, siempre se parte de un origen y a través de la experimentación y el
estudio se producen mejoras continuas.
En términos concretos, la construcción de la miniplanta piloto de Biogás, en conjunto con su estudio
situacional, fue satisfactorio y dejó contentos a todos los participantes, que desde un principio,
estaban temerosos porque se estaba trabajando en algo que si bien tiene antecedentes, no son del
todo concluyentes. Se cumplió un rol muy importante en todo esto, que es la participación activa de
estos proyectos, que deben ser abordados, trabajados y llevados adelante para generar una base de
conocimiento verdadera y que ayude de manera eficaz al desarrollo de las energías y con ello, al
desarrollo a nivel empresarial, en cuanto a independencia energética, responsabilidad social
empresarial, mejoramiento de los procesos y compromiso con el medio ambiente.
Si se mira hacia el futuro, todo proyecto, iniciativa o estudio, será un ladrillo más para construir el
desarrollo en conjunto, convertir aquello que molesta en algo que sirva, disminuir las emisiones de
56
gases contaminantes a la atmósfera, gestionar los residuos de manera responsable, promover
medidas para el desarrollo de las ERNC, fortalecer la institucionalidad energética en Chile, en fin, se
puede hacer mucho hoy para cambiar la perspectiva del mañana, aportando y generando ganancias,
tanto para el medio ambiente, como para los procesos productivos y para la comunidad en donde se
encuentren insertos dichos proyectos.
Finalmente, desde el punto de vista económico, la realización del proyecto significó un gasto no
despreciable superior al millón de pesos, sin embargo, este valor se puede considerar marginal, si se
ven los beneficios que producirá la miniplanta piloto de Biogás en el futuro, en cuanto al Biogás que
se originará a partir del proceso explicado, versus el tiempo de vida estimado para la planta. Pasará
mucho tiempo antes que se necesite un recambio en los componentes de la miniplanta, lo que
representa un costo de operación y mantención relativamente bajos, comparado con la generación de
Biogás. De acuerdo a los valores estimados del flujo de caja del proyecto, la iniciativa es rentable y
posee bajo riesgo, dado que sus flujos de efectivo son estables y la proyección de la energía
generada es constante por un período mayor al estimado en el flujo de caja.
Sin duda se pueden producir grandes beneficios, de muchos tipos, a partir de una idea sencilla, pues
sólo se requiere esfuerzo, dedicación y trabajo serio y responsable para lograr las metas propuestas,
cualquiera sea la actividad que se está realizando o se pretende realizar.
57
10. Comentarios
Si bien es cierto, la construcción mostrada en este trabajo fue incompleta, se garantiza la operabilidad
del sistema puesto que los Biodigestores son independientes, pueden funcionar cada uno de ellos
con parámetros distintos, y obteniendo igualmente una cantidad suficiente de Biogás. Además, la
construcción de este sistema se determinará en su totalidad, ya que el empresario realizó toda la
inversión, además pretende utilizar el sistema para el siguiente período productivo. Se estima
terminar entre Enero y Febrero de 2010.
Resulta bastante conveniente instalar estos dispositivos de fermentación anaeróbica ya que son
relativamente bajo en costo y operabilidad y sugieren grandes beneficios en muchos aspectos.
Económicamente son convenientes ya que los implementos ocupados son de valor estimado bajo, y
poseen una vida útil bastante prolongada.
Ser responsables con el medio ambiente es tarea de todos. Existen muchas maneras de aportar,
realizando compostados caseros con residuos vegetales, separando la basura entre metales,
plásticos, orgánicos, etc., disminuyendo la emisión de gases producto de la quema de basura, leña,
pastizales, el uso eficiente de la energía, entre otros. El mundo del mañana lo formamos nosotros, y
si estas son maneras de contribuir al desarrollo sustentable, el desarrollo de proyectos ambientales y
generación de energías renovables no convencionales amigables, lo son mucho más.
Desde el punto de vista económico, es posible crear un plan de negocio que pretenda vender esta
nimiplanta piloto como un sistema de gestión sustentable de residuos. Los elementos rescatables de
la idea son muchos, pero es necesario trabajar en el desarrollo modular del producto que se desee
vender como idea de negocio claramente.
Resulta pertinente hablar acerca del subproducto de la fermentación anaeróbica: el abono orgánico.
Es un potencial económico en el caso de hacerlo comercial, dado su alto valor en el mercado, por sus
características, además de la disponibilidad de éste en cada período productivo de la miniplanta. Sin
embargo, este elemento no fue considerado en el análisis económico, porque actualmente no es
viable venderlo como producto, ya que se necesita mano de obra e insumos y herramientas para
envasar.
58
11. Bibliografía
• Ing. A. M. Sc. Jorge A. Hilbert, MANUAL PARA LA PRODUCCION DE BIOGAS Instituto de
Ingeniería Rural I.N.T.A. – Castelar., 2003
• Nassir Sapag Chaín, PROYECTOS DE INVERSIÓN, FORMULACIÓN Y EVALUACIÓN, primera
edición 2007, Editorial Pearson Educación de México.
• OIT, Introducción al Estudio Del Trabajo, cuarta edición, 1996.
• Lledó y Rivarola, Gestión de proyectos, primera edición ,2007 Editorial Pearson Educación de
México.
• Raymond Chang, Química, Editorial McGrawHill, séptima edición, 2002.
12. Linkografía
• Ministerio de Minería, Gobierno de Chile. [En línea]
<http://www.minmineria.cl> [consulta 26 septiembre de 2009]
• Diario Financiero. Estudio plantea que Ley de energías renovables afectaría negocio de bonos de
carbono. [En línea] Diario Financiero en Internet. Lunes 08 de septiembre de 2008, 5:00 AM
<http://www.df.cl/portal2/content/df/ediciones/20080908/cont_92244.html>
[Consulta 28 octubre de 2009]
• Comisión Nacional de Energía. Identificación y clasificación de los distintos tipos de biomasa
disponibles en Chile para la generación de Biogás.
<http://www.cne.cl/cnewww/opencms/05_Public_Estudios/descargas/biogas.rar>
• Programa de estudios e investigaciones en energía, Gobierno de Chile[En línea]
<http://www.prien.cl>
• Programa Chile Sustentable, apoyado por el Gobierno de Chile[En línea]
<http://chilesustentable.cl>
• AINIA Centro de Estudios medioambientales, asistencia tecnológica, I+D+i.[En línea]
<http://ainia.es>
59
Anexos
Anexo A: Referencias
(1) (2) (5) Universidad de Chile, Universidad Técnica Federico Santa María 2008. Aporte potencial de
Energías Renovables No Convencionales y Eficiencia Energética a la Matriz Eléctrica, 2008-2025
.Chile. 84p. (Investigación para la Comisión Nacional de Energía CNE)
(3) EDITORES DIARIO EL SUR, 2007. Celco vende bonos de carbono por Nueva Aldea. [En línea]
Diario El Sur por Internet. Jueves 19 de Julio de 2007.
<http://www.elsur.cl/edicion_hoy/secciones/articulo.php?id=95575&dia=1184817600> [consulta 26
octubre de 2009]
(4) El Mercurio S.A.P. 2008. Guano de aves se convierte en biogás. [En línea] Blogs de El Mercurio
revista del campo. Lunes 15 de Diciembre de 2008.
<http://blogs.elmercurio.com/revistadelcampo/2008/12/15/guano-de-aves-se-convierte-en.asp>
[consulta 26 de Octubre de 2009]
60
Anexo B: Glosario
• Anaeróbico o Anaerobio : Condiciones físicas en ausencia total de oxígeno.
• Bacterias acetogénicas : Bacterias que utilizan a los ácidos grasos volátiles y forman ácidos
acético, propiónico y láctico.
• Biodigestor : Espacio destinado para realizar la descomposición anaeróbica. Puede ser diseñado
y construido de múltiples materiales, pero manteniendo siempre las condiciones necesarias para
cumplir con el requerimiento propuesto. Por ejemplo: El Biodigestor debe ser térmicamente
aislado para controlar la temperatura de la mezcla y garantizar la producción de Biogás.
• Biogás : Mezcla de gases producido por la actividad anaeróbica, Se compone básicamente de
Metano (CH4), Sulfuro de Hidrógeno (H2S), Dióxido de Carbono (CO2), e Hidrógeno molecular
(H2).
• Biomasa : Energía proveniente de la actividad asociada a residuos orgánicos.
• CH4: Metano, parte fundamental del Biogás.
• CO2: Dióxido de Carbono, denominado como “Gas Invernadero”.
• Clúster : Un clúster es un grupo de compañías y asociaciones interconectadas, las cuales están
geográficamente cerca, se desempeñan en un sector de industria similar, y están unidas por una
serie de características comunes y complementarias. Ejemplo: El cluster del salmón está
compuesto por maestranzas, astilleros, productoras de alimento, transportes, Pisciculturas, entre
otros.
• Compostado : el compostado es el proceso natural en presencia de oxígeno que convierte al
guano en material aceptable para que vivan las lombrices y los microorganismos de los que se
alimentan.
• Descarboxilación : La descarboxilación es una reacción química en la cual un grupo carboxilo es
eliminado de un compuesto en forma de dióxido de carbono (CO2).
• Eólica : Energía proveniente de los vientos
• Gas natural : El gas natural es una fuente de energía renovable formada por una mezcla de
gases que se encuentra frecuentemente en yacimientos de petróleo. Actualmente Chile importa el
GNL desde muchos lugares del mundo y los recibe en una gran estación intermedia ubicada en
Con-Con desde hace poco tiempo.
• Gases invernadero : Gases que salen a la atmósfera a través de procesos naturales o producto
de la actividad industrial, que provocan un aumento de la temperatura terrestre por medio de la
captación de rayos solares que quedan atrapados en la troposfera.
• Geotérmica : Energía aprovechada de la actividad volcánica de cierta región o porción de tierra.
• Guano : Desecho producido por la actividad ganadera, proveniente de vacunos, cerdos, aves y
otros animales. Se caracteriza por tener un elevado nivel de Nitrógeno como compuesto de
amoníaco (NH4) y de otros compuestos.
• H2S: Sulfuro de Hidrógeno, uno de los compuestos del Biogás.
61
• Hidratos de Gas : Fuente de gas compuesto de hidrógeno disponible en las profundidades del
mar, actualmente se encuentra investigando maneras efectivas y viables de extraer este recurso
energético.
• I+D: Investigación y desarrollo.
• I+D+i: Investigación, desarrollo e innovación.
• Inhibidores : Factores que provocan un aletargamiento o disminución en la producción del
Biogás.
• Inoculación : Introducción accidental o intencional de organismos vivos en un ambiente
determinado, generalmente microscópicos con el objetivo de generar algún efecto deseado.
• Mareomotriz : Energía proveniente del movimiento en continuo de las mareas.
• Mesofílica : En la etapa mesofílica actúan los microorganismos mesofílicos, que prosperan a
temperaturas entre 20 y 40 ºC. La temperatura aumenta gradualmente y el pH al inicio baja
debido a la generación de ácidos orgánicos; luego empieza a aumentar ligeramente.
• Metanogénesis : Corresponde a la formación de metano (CH4) a partir de la actividad microbiana
correspondiente.
• Mypes : Medianas y pequeñas empresas.
• ONU: Organización de las Naciones Unidas.
• ppm : Partes por millón, unidad representativa de concentración de partículas pequeñas.
• SIC: Sistema interconectado central de electricidad.
• SING: Sistema interconectado Norte Grande.
• Termofílica: Etapa durante la cual actúan los microorganismos termofílicos, a temperatura entre
40 y 70 ºC. El pH sube a más de 8 y empieza a estabilizarse. Cuando la temperatura, que ha
seguido aumentando, sobrepasa los 60 ºC, los hongos mueren y el proceso es protagonizado por
bacterias y actinomicetos.
• Tratado de Kyoto : protocolo de cooperación y protección del medio ambiente, entre países
Industrializados del Mundo.
• TRH: Denominado tiempo de retención hidráulico. Es un tiempo promedio que se demoraría el
fluido en cruzar un cierto volumen fijo, en el caso especial del texto citado, se refiere al tiempo
que demora en fluir el líquido de los compuestos orgánicos dentro de un Biodigestor.
• UEEE: Uso eficiente de la energía.
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Anexo C
Ficha técnica
A. Descripción
A.1 Nombre del objeto
Mini-planta piloto de Biogás.
A.2 Uso o utilidad
Obtención de Biogás a través de la acción fermentativa de las bacterias anaeróbicas presentes en
los Biodigestores gracias a la descomposición de los orgánicos dentro de los estanques (vegetales y
desechos animales).
A.3 Materiales
Es un sistema compuesto por 3 estanques verticales, dos de ellos corresponden a estanques de 5400
L de capacidad, uno de ellos posee una capacidad neta de 3400L.
A.3.1 Estanque de 5400L:
• Volumen Total: 5400 L.
• Altura: 1950 mm. (con tapa)
• Diámetro Superior : 2089 mm
• Diámetro Inferior: 1670 mm.
• Material : Polietileno Virgen
• Uso: Almacenamiento de agua potable y cualquier líquido bebestible, varios.
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A.3.2 Estanque de 3400L:
• Volumen Total: 3400 L.
• Altura: 1845 mm. (con tapa)
• Diámetro Superior: 1777 mm.
• Diámetro Inferior: 1400 mm.
• Material : Polietileno Virgen
• Uso: Almacenamiento de agua potable y cualquier líquido bebestible, varios.
A.3.3 Tuberías
Para la conexión del sistema de captación de Biogás, es necesaria la presencia de tuberías de PVC
hidráulico. Se necesitan tuberías de PVC de 110 mm de diámetro y 40 mm. Las tuberías de PVC de
110 mm cumplen la función de captación de Biogás dentro de los 3 estanques verticales. Dentro del
diseño, se destacan una serie de forados de 10 mm de diámetro que facilitan el flujo de Biogás hacia
el tubo de 40 mm de PVC hidráulico que posee en su interior el tubo de 110 mm. La tubería de 40
mm comienza junto con la tubería de 110 mm, sin embargo esta última es sellada con una tapa al
final del recorrido dentro de la elevación del estanque, para dar paso al tubo de 40 mm que sobresale
de los estanques, y cuya labor principal es enviar el Biogás hacia la estación siguiente, el
acumulador. La tubería de 110 mm se encuentra en su interior llena de grava para crear una vía de
escape al Biogás.
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Imagen 1: Detalle interior de tubo captador de biogás.
A.4 Dimensiones
El sistema completo instalado, posee en su totalidad, una región cuya dimensión es 13,4 m x 8,54 m,
de geometría rectangular. Dentro de esta región se encuentra los tres estanques unidos en continuo,
más el acumulador y las tuberías de descarga, de acuerdo a la decisión de localización adoptada a
través de este sistema.
En la imagen siguiente, se observa la vista esquemática del diseño de la miniplanta, en donde se
pueden observar todos los componentes, la forma en que van instalados entre sí, y el destino del
producto final, que en este caso corresponde al uso por autoabastecimiento de la planta de Chicha.
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Imagen 2 : Planta piloto de Biogás, vista esquemática
B. Operación
B.1 Llenado
El sistema funciona bajo el principio de la fermentación a anaeróbica, es decir, la fermentación y
degradación de materia orgánica en ausencia de oxígeno por bacterias resistentes a esta condición.
Los estanques se encuentran perforados en un costado con el objeto de retirar el sobrante luego del
proceso. El denominado sobrante se convierte en abono orgánico de alta calidad, que puede ser
utilizado o comercializado. Esta perforación corresponde a un boquete rectangular de 40 x 40 cm con
una tapa de caucho de alta densidad, apernada con 12 pernos cada una de ellas.
El llenado de los estanques se produce desde la parte superior, en donde se retiran las tapas semi-
roscas de 500 mm de diámetro, suficiente para ejecuta el llenado de los estanques.
El sistema siempre debe ser revisado con el objeto de detectar fugas, tanto en la entrada del desecho
orgánico animal/vegetal, como en la salida de cada uno de los estanques. A continuación se puede
examinar la composición y características de la tapa de los estanques a través de las cuales se
extrae el producto restante de la fermentación: el abono.
A medida que trascurre el proceso, es prudente ir llenando los estanques, de materia y de agua, ya
que el contenido, debido a la temperatura, se comienza a deshidratar y el proceso tiende a ser más
lento. Realizar esta actividad no representa riesgos, puesto que existen válvulas de corte rápido que
ayudan a mantener el proceso bajo control.
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Imagen 3: Tapa de Biodigestor en detalle. Fuente propia.
B.2 Control de variables del proceso
Luego del llenado, es importante conocer en qué va el proceso de fermentación anaeróbica, puesto
que de ello depende la producción final de Biogás, y el tiempo que demore en realizarlo.
La temperatura para la digestión anaeróbica varía entre 10 y 60°C, las dos temperaturas óptimas son
la mesofílica (30-40°C) y la termofílica (45-60 °C) . Casi todos los Biodigestores funcionan dentro de
los límites de temperaturas mesofílicas ya que resultan más fáciles de alcanzar, por lo que algunos
datos de las tablas fueron obtenidos a 35°C que es la temperatura óptima para la digestión
anaeróbica según Hilbert, 2003.
B.2.1 Temperatura
Mantener la temperatura del proceso es fundamental, ya que en el proceso completo se trabaja bajo
3 rangos de temperatura, como se explicó anteriormente en el capítulo 3. Dada la consistencia de los
estanques, la temperatura se mantendrá constantes en ciertos tramos, sin embargo, se trabajará con
sistemas de aislación térmica posteriormente, si es necesario, par cumplir con los requerimientos del
proceso de fermentación.
Durante el denominado tiempo cero, en donde se cierra el/los estanques y se comienza con el
proceso de fermentación anaeróbica, en términos generales el control de la temperatura se debe
mantener en rango de 35 a 55ºC, ¿porque? Necesariamente el material en fermentación pasa por las
tres etapas mencionadas anteriormente, luego la mezcla se estabiliza y se debe mantener la
temperatura en los rango mencionados, para obtener la mayor cantidad de metano posible (con un
tope de 70% obtenido por experimentación en laboratorio) en condiciones normales de temperatura y
de porcentaje de humedad de la mezcla orgánica vegetal y animal.
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B.2.2 Porcentaje de humedad de la mezcla
La mezcla presente dentro de los estanques necesita trabajar bajo rangos de 17 a 20 por ciento de
sólidos presentes, dentro de los límites normales de funcionamiento. Esto quiere decir que la mezcla
contiene un alto porcentaje de agua, la que se evapora y se transforma en conjunto con otros
elementos durante el proceso. Es necesario conocer cuándo se necesita agua para remojar la mezcla
orgánica, con el propósito de mantener constante la fermentación y la obtención de Biogás. Este
parámetro se encuentra completamente ligado al anterior, puesto que la humedad depende
directamente de la temperatura que logre adquirir el compostado dentro del Biodigestor.
B.2.3 Porcentaje de residuos vegetales versus animales
Se requiere una diversidad de componentes para provocar un proceso más eficiente, y es por ello
que en los Biodigestores tiene que estar presente una cantidad determinada de residuos vegetales,
baja en proporción con los residuos animales, pero que ayudan enormemente a la consecución del
proceso de fermentación en los Biodigestores.
B.3 Vaciado
El proceso de vaciado se realizará una vez que se detecte una muy baja actividad bacteriana, o ya no
exista indicio de fermentación. Se procederá, primero, despernando y destapando los estanques
verticales para luego sacar el subproducto obtenido del proceso.
Posteriormente se procederá a destinar estos abonos orgánicos donde se les dé un nuevo uso, y de
esta forma los estanques quedarán disponibles para un nuevo proceso fermentativo.
C. Mantenimiento
Si bien el sistema es relativamente sencillo, éste requiere algunos ajustes para mantenerse en
funcionamiento. Primero, las tuberías deben ser revisadas completamente, tanto las interiores de los
estanques, como las exteriores que destinan el producto al acumulador. Se debe estar seguro de que
las tuberías se encuentran bien selladas, sin indicios de quebraduras ya que esto podría generar
fugas y pérdida de producto. Luego, se deben revisar las tapas de los estanques, tanto las de
admisión como las de extracción. Se debe tener la certeza de que las tapas se encuentren bien
apernadas, que no produzcan alguna fuga potencialmente dañina para el proceso.
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D. Planos
Los planos muestran los detalles del diseño bajo el cual se trabajó para construir la miniplanta piloto
de Biogás. Los diseños y detalles se encuentran disponibles a continuación:
A continuación se exhibe una serie de planos realizados en un programa especializado (Autocad
2006 LT) con el objetivo de conocer y mostrar al lector las características físicas del proyecto de
instalación de la planta piloto de Biogás, provincia de Río Negro en la Región de Los Lagos.
D.1 Plano 1
La primera imagen corresponde a la planta de la instalación. En la imagen se puede apreciar
claramente los tres contenedores, sus medidas, la distancia comprendida entre cada contenedor y la
distribución del espacio para el diseño y la construcción. Cuenta con una tolerancia de 13,4 m, puesto
que ésta es la distancia comprendida entre el emplazamiento a construir y la planta de chicha
correspondiente a la empresa 3 Esteros. El tamaño del acumulador de Biogás puede sufrir alguna
variación, ya que este aspecto no es relevante para la realización del proyecto.
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D.2 Plano 2
La segunda imagen corresponde a la vista frontal, en la que los patrones de unión de los tanques
obedecen entre sí al principio de continuidad del flujo de Biogás. Se puede apreciar que los
estanques 1 y 2 se encuentran bajo las mismas condiciones, es decir, éstos tienen capacidad
instalada de aproximadamente 5400 litros. El tercer estanque posee una capacidad de 3400L.
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D.3 Plano 3
Vista lateral de la miniplanta piloto de Biogás. Los estanques se encuentran ubicados en línea, a una
distancia de 5 metros del comienzo del terreno disponible para la construcción. Los tres estanques se
ubicarán a ras de suelo, conectados en continuo como se explicó anteriormente.
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D.4 Plano 4
Corresponde al detalle de la tapa a través de la cual ingresarán los residuos, para luego ser tapados.
En la imagen se puede apreciar el tamaño de la tapa, la distancia comprendida entre cada perno a
colocar, y el diámetro de perforación de los orificios de los pernos a colocar. La idea general de esta
tapa es producir una impermeabilidad desde el tarro hacia adentro.
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D.5 Imagen 3D
La imagen 3D a continuación representa la anatomía diseñada del tubo captador de gas interior. Se
puede apreciar la medida del tubo más pequeño cuya función principal es trasladar el gas hacia el
exterior del tubo mayor y del Biodigestor. Este diseño es la propuesta para captar eficientemente el
Biogás, de manera experimental. En su interior esta tubería posee una red de PVC mas pequeña en
cuanto a su diámetro, entre el espacio comprendido entre el tubo más pequeño y el más grande, se
encuentra una grava granulada para detectar y guiar al Biogás hacia el exterior del tubo, evitando
filtraciones y logrando una mayor limpieza.
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Anexo D: Opinión del experto
La opinión experta con frecuencia determina el futuro de iniciativas o proyectos de inversión. Se
considera válido el criterio de evaluación cuando existen herramientas o trabajos realizados por parte
de la persona experta. Para analizar el presente y la proyección de un proyecto de estas
dimensiones, es necesario consultar con el Sr. Carlos Soto, quien dirige y comanda este proyecto de
construcción de la miniplanta de Biogás.
Con el objetivo de conocer su perspectiva acerca del tema energía, se le realizaron una serie de
preguntas que si bien, están contextualizadas en el sector nacional y acorde a la realidad, pueden ser
respondidas de manera objetiva y pueden contribuir de gran manera a solucionar dudas respecto de
este tema.
Pregunta Nº 1 : ¿Qué experiencias conoce acerca de proyectos similares a éste y como fueron
posible realizarlos?
En general conozco muchos proyectos, lo cuales están ligados íntimamente con la captura de metano
en los vertederos regionales, específicamente aquí en Puerto Montt, en el sector conocido Como
Lagunitas. Existen varias experiencias en el Mundo, sobre todo en Europa, y en Latinoamérica en
especial en Colombia donde se utiliza como energía calórica, y por su puesto en Chile. En la
Octava Región, en un colegio Agrícola ubicado en la ciudad de Negrete, se encuentra produciendo
actualmente 285 m3 de Biogás/día, con este biodigestor el colegio produce su propia electricidad y
además obtiene agua caliente para su plantel Lechero.
Este proyecto se realizó con recursos del Gobierno Alemán.
Estos proyectos aún se encuentran en etapa de factibilidad, ya que es un recurso peligroso. Es muy
difícil operar en condiciones adversas, conociendo el entorno de un vertedero municipal. Caso distinto
es el de los rellenos sanitarios, donde efectivamente existe una manejo responsable, existe
evacuación de lixiviados y redes de captación de Biogás, todo esto dentro de un marco regulatorio
que debe ser impuesto en Nuestro país. Actualmente, en muchos países de Europa, uno se puede
encontrar con iniciativas, que para nosotros sería imposibles de realizar como en Alemania, donde a
la población se le exige separar la basura según componentes: plásticos de mismos color, vegetales,
telas sintéticas, etc. Lo importante de estos proyectos, es que fueron posibles gracias al esfuerzo de
personas con visión de futuro, quienes colocaron el máximo de su esfuerzo para sacar adelante sus
proyectos, algunos de ellos, claro, sin financiamiento. Entonces la lección por aprender sería: luchar
incansablemente por el bienestar y el desarrollo a través de iniciativas innovadoras y amigables con
el medio ambiente.
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Pregunta Nº 2 : ¿Qué expectativas tiene usted acerca del proyecto que se ha realizado y qué
desafíos cree usted que se sortearán en el futuro con respecto a esta energía?
Las expectativas son bastante alentadoras, sobre todo, en las actuales condiciones en que las
energías no convencionales tienen un espacio privilegiado, en el contexto de cambio climático en el
mundo y en la Matriz energética de nuestro País. Los principales desafíos, estimo, serán en el ámbito
de la legislación para su uso, costos de los equipos, si se requiere generar electricidad, disponibilidad
de recursos para su implementación, recurso humano capacitado, interés del estado para promover
estas iniciativas, participación de las universidades, ONG y otras instituciones. Bueno, el proyecto
tiene que estar operativo al 100 por ciento a fines de año, por lo que me siento muy contento por lo
realizado, personalmente tenía muchas ganas de realizar una iniciativa como ésta, de hecho, mucha
gente de los alrededores me preguntan sobre los tarros que están en el patio de la planta de Chicha,
pues yo les digo que es un proyecto secreto. Le tengo mucha fe al proyecto, porque sé que
funcionará de manera muy eficiente y obtendremos gran cantidad de Biogás y subproductos. Pienso
que a futuro, cada hogar contará con un sistema individual de gestión de residuos, tengo plena
confianza que esto se replicará mucha veces hasta el punto de hacerse masivo y finalmente llegue a
las manos de la población, que es la culpable del 85% de los residuos que se generan a nivel
mundial.
Pregunta Nº 3 : ¿En cuántos años estima que esto se considere como una actividad normal a nivel
nacional, empresas o particulares, no solo como experiencias piloto sino como fuentes de
autoabastecimiento? Refiriéndose en especial a la tendencia que existe sobre la realización de
proyectos de energías renovables no convencionales
Es relativo, primero porque en la actualidad no existe un institucionalidad fuerte en Chile, que
participe de manera activa e incentive esto como el camino hacia el desarrollo, sólo se trata de
vender la idea más rentable, y después ligar componentes sociales a los proyectos. Pienso que,
primero debe ocurrir un cambio de actitud, enfocándose hacia el mutuo beneficio y el cuidado al
medio ambiente, que viene sonando fuerte este último tiempo, luego potenciar las capacidades,
generar mejores diagnósticos, brindar fondos concursables para generación de energías de manera
masiva, entre muchas ideas que pueden salir.
Pregunta Nº 4 : Recomienda realizar estas iniciativas de todas maneras, tomando en consideración
que todos los proyectos que se pueden realizar poseen un grado de error o de incertidumbre?
¿Cuáles son las consideraciones que se deben tomar a la hora de emprender en estos tipos de
proyectos?
La mayor consideración está relacionado con los estudios relacionados con la Biomasa que se
utilizará y sus aportes en la generación del Biogás, tanto en metano (CH4) como en Dióxido de
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Carbono (C02), de acuerdo a mi experiencia, indudablemente que recomendaría desarrollar
experiencias como estas, considerando los diseños sugeridos en esta experiencia piloto.
En cuanto a estos temas, me gustaría que los abordara de manera muy crítica y apelando a su
experiencia en el rubro, además de hablar de algunas cosas que considere compatibles con las
preguntas o con el tema desarrollado.
La mayor crítica a estos sistemas tienen que ver, principalmente con sus altos costos de
implementación, y el desconocimiento técnico para su desarrollo y puesta en marcha, sobre todo si se
propone como meta, generar electricidad, sin embargo los costos varían sustancialmente si su
orientación es la cogeneración de energía, por ej. Calórico, como es el caso del Proyecto elaborado,
para el aprovechamiento de los residuos orgánicos de una pequeña planta, procesadora de Chicha
de manzana además de residuos agrícolas.
La verdad es que si, se están generando las instancias precisas en estos momentos para comenzar
con el paso número uno: hacer masivo el conocimiento. Mientras más proyectos se realicen, más fácil
será el día de mañana concretar estas iniciativas, y a partir de este escenario, comenzarán a
corregirse todos los errores existentes como en todo proceso, como el desarrollo del automóvil a
través de los años fue producto de muchos estudios y se aprendió mucho con el famoso prueba-
error. Creo que para comenzar a realizar estas iniciativas, primero es conocer y estudiar el contexto
tanto nacional como mundial acerca de la tendencia de la energía, con el objeto de identificar la
necesidad, luego fijarse los objetivos y después pensar en la satisfacción de la necesidad, en este
caso la generación de energía para autoabastecimiento, o gestión de residuos, depende del punto de
vista, o de la prioridad que se determine.
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