APROVECHAMIENTO DE DESECHOS ORGÁNICOS ANIMALES Y VEGETALES PARA LA GENERACIÓN DE BIOGÁS Y ABONO EN FINCAS.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE NICARAGUA, MANAGUA

UNAN-MANAGUA

FACULTAD REGIONAL MULTIDISCIPLINARIA DE CARAZO

FAREM-CARAZO

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS, TECNOLOGÍA Y SALUD

INFORME FINAL DE SEMINARIO DE GRADUACIÓN PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS.

TEMA: APROVECHAMIENTO DE DESECHOS ORGÁNICOS ANIMALES Y VEGETALES PARA LA GENERACIÓN DE BIOGÁS Y ABONO EN FINCAS.

SUBTEMA: APROVECHAMIENTO DE DESECHOS ORGÁNICOS ANIMALES PARA LA GENERACIÓN DE BIOGÁS EN LA FINCA “SAN JOSÉ” UBICADA EN LA CIUDAD DE NANDAIME-GRANADA.

AUTORAS:

FIGUEROA LÓPEZ ANA FRANCISCA

PALACIOS AVELLÁN DORA ELIETH

TUTOR:

ING. HEBERTO RAFAEL HERNÁNDEZ AGUILAR

JINOTEPE, DICIEMBRE DEL 2011.

Dedicatoria

A Dios que siempre ha estado presente con nosotras a lo largo de nuestra carrera y de nuestra vida.

A nuestros padres por apoyarnos incondicionalmente en nuestros estudios durante el transcurso de la carrera.

Br. Figueroa López Ana Francisca

Br. Palacios Avellán Dora Elieth

Agradecimiento

Hemos llegado al final de una ardua labor investigativa que nos ha llevado a ver hecho realidad nuestro sueño, gracias al altísimo que nos guió en todo momento, Dios. Infinitamente agradecidas con él.

A nuestro tutor el Ing. Heberto Rafael Hernández Aguilar por guiarnos hasta el final de este trabajo investigativo.

Al Ing. César Arias, por brindarnos sus conocimientos sobre el tema de estudio.

A nuestros padres por instarnos cada momento a superarnos y así mismo, por habernos apoyado económicamente para culminar nuestros estudios.

Al Sr. Henry Manuel Sandino Talavera, propietario de la finca San José, por habernos permitido realizar el estudio en su finca.

A todos aquellas personas que nos dieron su apoyo de una y diferentes maneras para la finalización del trabajo investigativo.

Br. Figueroa López Ana Francisca

Br. Palacios Avellán Dora Elieth

TEMA:

 APROVECHAMIENTO DE DESECHOS ORGÁNICOS ANIMALES Y VEGETALES PARA LA GENERACIÓN DE BIOGÁS Y ABONO EN FINCAS.

SUBTEMA:

 APROVECHAMIENTO DE DESECHOS ORGÁNICOS ANIMALES PARA LA GENERACIÓN DE BIOGÁS EN LA FINCA “SAN JOSÉ” UBICADA EN LA CIUDAD DE NANDAIME-GRANADA.

INDICE DE CONTENIDO

I. INTRODUCCIÓN 1

II. ANTECEDENTES 2

III. PROBLEMÁTICA 4

IV. JUSTIFICACIÓN 5

V. OBJETIVOS 6

5.1 Objetivo general 6

5.2 Objetivos específicos 6

VI. DESARROLLO DEL SUBTEMA 7

6.1 Marco Teórico 7

6.2 Marco Temporal 17

6.3 Marco Espacial 17

6.4 Metodología de Estudio 18

6.5 Estudio de Factibilidad 33

6.5.1Estudio técnico ---------------------------------------------------------------------------34

6.5.2Estudio económico-----------------------------------------------------------------------44

6.5.3Estudio ambiental-------------------------------------------------------------------------50

6.5.4Estudio social-------------------------------------------------------------------------------55

6.6 Propuesta del Proyecto 55

VII. CONCLUSIONES 58

VIII.RECOMENDACIONE5--------------------------------------------------------------------------------59

IX. BIBLIOGRAFÍA 60

X. GLOSARIO 61

ANEXOS------------------------------------------------------------------------------------------------------66

Resumen ejecutivo

El proyecto que aquí se presenta, está enfocado en aprovechar los desechos de biomasa que genera el ganado vacuno de la finca San José, ubicada en Nandaime-Granada, para la generación de energía renovable, a través del diseño de un biodigestor.

El estudio implica la introducción al campo de la producción de biogás, para el uso de la energía calorífica, basado en la experimentación de campo, realizado referente a cuatro tipos de disoluciones mezcla (estiércol y agua), con el propósito de obtener la óptima (estiércol y agua), para aplicarla en caso de implantar el digestor.

La propuesta del digestor es de tipo continuo de bajo costo (flujo pistón), el digestor comprende dos zonas bien diferenciadas: una liquida y otra gaseosa, La parte gaseosa comprende un 25% del volumen total del digestor; la líquida un 75% del mismo.

La finca posee 38 cabezas de ganado, generando 276.26kg/día. A través del estudio técnico se determinaron las dimensiones del digestor, las cuales son: ancho superior 1.10m, ancho inferior 0.9m, altura 0.9m y 5m de largo, con una capacidad de 5.652m3; la carga diaria va ser igual a 28.26kg de estiércol de ganado vacuno, diluidos en 84.78lts de agua, el tiempo de retención de la carga será de 30 días y la producción diaria de biogás de 1.130m3.

En el estudio económico se detallaron los costos del digestor, así mismo se hizo una relación de costo beneficio, para determinar la viabilidad al sustituir la leña por el digestor.

El estudio ambiental muestra la valorización de impacto ambiental, de los efectos positivos y negativos del estiércol generado en la finca San José, haciendo énfasis en los beneficios tanto ambientales como sociales.

I. INTRODUCCIÓN

El panorama energético mundial ha variado notablemente, paralelamente se ha incrementado el elevado costo de los combustibles fósiles; sin embargo esto ha permitido la aparición de sistemas de aprovechamiento energético a través del uso de los biodigestores, cuya función es el procesamiento de la biomasa animal para transformarla en energía calorífica.

El presente trabajo investigativo se desarrolló en la finca San José, ubicada en la ciudad de Nandaime-Granada, ya que por su actividad ganadera genera una gran cantidad de biomasa que puede sustituir a la biomasa tradicional (leña) de una manera sencilla, dando facilidad a la generación de energía calorífica y ayudando a conservar el medio ambiente.

Para alcanzar los objetivos de investigación se realizaron distintos métodos de trabajo que se requieren para el desarrollo del estudio, tomando como punto de partida la recolección de información, y como base de la investigación la experimentación de diferentes disoluciones de mezcla (estiércol y agua), para determinar la mezcla óptima de aplicación, en el desarrollo del biodigestor.

Se realizó un estudio de factibilidad que permitió identificar los requerimientos técnicos y económicos donde se reflejó la relación costo- beneficio.

El estudio presenta una propuesta que contiene un diseño para la implantación de un biodigestor en la finca San José, que permita aprovechar el potencial energético de los recursos de biomasa animal existentes para la generación de biogás, mediante la aplicación de la teoría de digestión anaerobia y los conceptos básicos para la construcción de un digestor continuo de bajo costo.

II. ANTECEDENTES

El proceso de la Biodigestión Anaeróbica ha sido conocido y aplicado desde la antigüedad, se utilizaba para el curtido de cueros, para la obtención de etanol, ácidos orgánicos como el láctico, etc., pero era comprendido en razón de sus productos finales y no en función de sus procesos, Taylhardat, (1986).

Ya para 1884 Louis Pasteur al presentar los trabajos de su discípulo Gayón, concluyó que la fermentación de estiércoles podría ser una fuente de energía para la calefacción e iluminación, Medina (1984). En Inglaterra en el año de 1896, Donald Camerón perfeccionó el tanque séptico y utilizó el gas que se origina en el proceso como fuente de energía. Para el año de 1900 es puesto en funcionamiento el primer Biodigestor en Bombai - La India, Charles James utilizó el gas producido en el proceso para el funcionamiento de un Motor. En Alemania a partir de 1923 se empieza a utilizar el biogás, mediante una red pública para satisfacer las demandas de energía (requerimiento de combustible).

En Nicaragua, durante los años 80, luego de la crisis económica en 1979, las energías renovables tuvieron un primer impulso, con el apoyo de organismos como la FAO, y la cooperación bilateral. Se realizaron esfuerzos para producir Biogás especialmente a pequeña escala, en fincas pequeñas a nivel doméstico. Sin embargo la Biodigestión Anaeróbica que inicialmente se había empleado para satisfacer necesidades de energía (gas natural), en los últimos años ha venido demostrando su potencialidad para el tratamiento de los residuos y excretas de origen doméstico y agropecuario.

“En 1990, se realizó un estudio sobre la situación del biogás en el país, concluyendo dicho estudio que: de 62 biodigestores construidos durante la década de los 80, el 32% estaba activo (del cual el 10% en reactivación), el 60% estaba abandonado o no estaba funcionando y el 8% estaba en construcción. Las instalaciones en ese momento, se ubicaban principalmente en los departamentos de Chinandega, León, Matagalpa, Jinotega, Estelí y Madriz”; entre 1985 y 2010 fueron construidos un mil quinientos doce biodigestores (1,512), la mayoría han sido instalados en hogares pobres que no identifican

...