12-183 INSTALACIÓN INTEGRAL DE ENERGÍAS RENOVABLES

Tercer Congreso Nacional – Segundo Congreso Iberoamericano
Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía – HYFUSEN 2009
12-183
INSTALACIÓN INTEGRAL DE ENERGÍAS RENOVABLES
EN VALLE GRANDE JUJUY
Díaz, M.R (1)
(1)
Fundación UOCRA, Azopardo 954, CP 1107, Buenos Aires, Argentina. mdiaz@uocra.org
Ruggeri, P.R (2)
(2)
Fundación UOCRA, Azopardo 954, CP 1107, Buenos Aires, Argentina.pruggeri@uocra.org
RESUMEN
El proyecto ha permitido la instalación de un biodigestor en la Escuela de Alternancia Nº 1 de Valle
Grande. El Biodigestor se alimenta de los residuos orgánicos y permite la utilización de biogas para la
cocción de alimentos, evitando el uso de leña y la deforestación de especies nativas.
Se han instalado dos colectores solares térmicos para la producción de agua caliente sanitaria.
Fueron capacitadas 85 personas sobre la instalación, diseño, mantenimiento y gestión operativa de
equipos de energía solar térmica y producción de biogás; 70 personas recibieron conocimientos sobre
medio ambiente, cambio climático y gestión de residuos sólidos urbanos y se formó a 15 docentes para
que puedan replicar sus conocimientos sobre la tecnología y las instalaciones realizadas.
Palabras Clave: Energías Renovables. Biodigestor. Biogas. Colectores solares Térmicos. Residuos.
1.
INTRODUCCIÓN:
La Selva de las Yungas es considerada como uno
de los ambientes con más alta biodiversidad de
Argentina; se encuentra entre los ecosistemas
más amenazados del mundo, principalmente por
su rápida fragmentación y destrucción.
Esta región es también el hogar de numerosas
poblaciones humanas, algunas asentadas desde
hace muchos siglos y otras más nuevas, que se
han esforzado para hacer de estos bosques la
base de su vida y de su economía.
Es fundamental la conservación los sistemas
naturales, su diversidad, y el manejo sostenible
de los recursos naturales de los cuales depende la
vida humana 1
El desarrollo de los Proyectos en el Noroeste
Argentino cofinanciados en el marco del
convenio entre el Programa de las Naciones
Unidas para el Desarrollo (PNUD) dentro del
Programa de Pequeñas Donaciones de Argentina
(PPD) y ejecutados por la Fundación UOCRA,
permitieron
impartir
formación
técnica
generando conocimientos transferibles en el uso
de las Fuentes de Energía Renovable, sus
aplicaciones y la gestión de residuos sólidos
urbanos, generando conocimientos aplicables en
beneficio de la comunidad.
Atendiendo la necesidad de diversificar la matriz
energética introduciendo nuevas fuentes de
energía, ampliando el dominio de conocimientos
científicos y tecnológicos, a fin de reducir
dependencia tecnológica.
Considerando
estrategias
sustentables
al
incorporar la recuperación, reutilización y
reciclado de los residuos orgánicos e inorgánicos
se evita la disposición final de dichos residuos en
vertederos a cielo abierto logrando una
disminución en volumen de los mismos y el
consecuente impacto negativo sobre el medio
ambiente.
El proyecto se desarrolla en la Provincia de
Jujuy, Localidad de Valle Grande, permitiendo
la instalación de un Biodigestor para la
producción de biogas y de dos colectores solares
térmicos para la producción de agua caliente
sanitaria. Las líneas de acción se basaron en la
formación técnica en energías renovables,
gestión de residuos sólidos urbanos y medio
ambiente.
Al realizar formación técnica se logra la
transferencia de conocimientos replicables
creando multiplicadores a futuro que logren
proponer
estrategias
sustentables
de
aprovechamiento energético y reutilización de
los residuos.
El carácter innovador de este proyecto radica en
la implementación de energias renovables en
zonas donde la provision de energia es escasa o
Tercer Congreso Nacional – Segundo Congreso Iberoamericano
Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía – HYFUSEN 2009
nula, fundamentada en la adquicición de
habilidades tecnicas para su aplicación, brinda
herramientas a los beneficiarios del proyeto para
generar por si mismos un cambio de habitos
concreto tendiendo a una mejora en la provisión
de servicios en sus hogares.
Una de las caracteristicas más innovadoras del
proyecto es la intalación y puesta en marcha del
Biodigestor y el diseño específico para esta zona
geográfica.
2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO:
El proyecto se desarrolla en la Provincia de
Jujuy, Localidad de Valle Grande, dicha
localidad se encuentra dentro de la Reserva de la
Biosfera de las Yungas, con una población de
600 habitantes. Y se ingresa a la misma por el
Parque Nacional Calilegua, en el cual se
desarrollan diversas acciones educativas a la
población.
Los Residuos Sólidos Urbanos que genera la
población se depositan en un vertedero a cielo
abierto ubicado sobre el margen del Río Valle
Grande, sin tratamiento ni gestión previa
adecuada.
El proyecto ha permitido la instalación de un
biodigestor en la Escuela de Alternancia Nº 1 de
Valle Grande, a la que asisten 85 alumnos y 15
docentes. El Biodigestor se alimenta de los
residuos orgánicos de la escuela y de la
comunidad (separación domiciliaria) y permite la
utilización de Biogas para la cocción de
alimentos, evitando el uso de leña y la
deforestación de especies nativas disminuyendo
la generación de la fracción orgánica de los
Residuos.
Se han instalado dos colectores solares térmicos
para disponer de agua caliente sanitaria y se ha
impartido capacitación sobre técnicas de
aprovechamiento de la energía solar, como ser la
construcción de hornos solares.
La capacitación técnica basada en competencias
implica que se adquieran herramientas con el
objetivo de brindar soluciones concretas para
evitar el uso indiscriminado de los recursos
naturales no renovables utilizados para la
producción de energía, y se promueve el
aprovechamiento de las Fuentes de Energía
Renovable, contribuyendo a la conservación de
los recursos energéticos.
Las principales líneas de acción de este proyecto
se centran en estos ejes posibilitando mediante
la construcción de un Biodigestor la obtención de
biogas y fertilizante, a partir de la fracción
orgánica de los residuos.
12-183
La educación y capacitación en el marco de la
eficiencia en el uso de la Energía y en las
aplicaciones de la Energía Renovable es una de
las llaves que permite abrir la puerta al futuro
mejor en lo que se refiere a la explotación de los
recursos naturales y el medio ambiente.
Aquellas personas que hoy se forman en estos
conceptos,
mañana
serán
trabajadores,
constructores, dirigentes, consumidores y
tomarán decisiones que involucrarán la
existencia de futuras generaciones.
Por medio de este proyecto se ha pretendido dar
las bases de la auto-sustentabilidad de vida en el
uso de los recursos renovables, y contribuyendo
a no comprometer el futuro de las próximas
generaciones.
2.1. Objetivos Generales:
x
Instalar y diseñar un Biodigestor para la
producción de Biogas. Formar instaladores
de Biodigestores, que logren efectuar una
gestión operativa de las instalaciones y la
posterior utilización abono orgánico,
promoviendo normas de Seguridad e Higiene
aplicables a la tarea.
x
Instalar dos paneles solares térmicos para la
producción de agua caliente sanitaria,
cocinas solares, y hornos solares en la
escuela de alternancia N1, para disminuir el
consumo de energía eléctrica, y el uso de
combustibles fósiles.
2.2. Objetivos Específicos:
x
x
x
x
x
Despertar intereses acerca de la
problemática energética actual basada en la
utilización de recursos no renovables, y sus
consecuencias en el medio ambiente.
Desarrollar
equipamiento
para
el
aprovechamiento de la energía renovable.
Disminuir la utilización de combustibles
tradicionales, mediante la utilización de
biogas y la energía solar.
Efectuar una adecuada Gestión integral de
residuos sólidos urbanos, separación de
materia orgánica e inorgánica, su
utilización como fuente de alimentación
para la obtención de Biogás y abono
orgánico mediante su efluente.
Formar personas capaces de replicar los
conocimientos adquiridos.
Tercer Congreso Nacional – Segundo Congreso Iberoamericano
Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía – HYFUSEN 2009
x
x
Despertar valores y formar personas
activas para un cambio gradual de hábitos
cotidianos apuntando a lograr una relación
armónica con el entorno.
Conocer y aplicar las medidas de seguridad
e Higiene relativas a cada actividad.
2.3. Descripción de la problemática:
El área de trabajo en la se desarrolló el proyecto,
se encuentra dentro de la biosfera de las Yungas,
con una población de 600 habitantes, rodeada de
montes y bosques, clima subtropical con estación
seca.
Una de las principales dificultades del proyecto
ha sido el difícil acceso a la zona lo que dificulto
el ingreso del personal docente de la Fundación
UOCRA y el traslado de los materiales al lugar.
2.3.1. Línea de base ambiental:
Disposición final de residuos: Los Residuos
Sólidos Urbanos que genera la población se
depositan en un vertedero a cielo abierto ubicado
sobre la margen del Río Valle Grande, sin
tratamiento ni gestión previa adecuada.
Contaminando el curso de agua, napas y suelo.
El basural es una fuente de contaminación
directa de las aguas superficiales del río, y un
propagador de enfermedades endémicas
Deforestación: Se utilizan diferentes especies
para obtener leña y mediante esta fuente
combustible dar cocción a los alimentos,
calefacción para los ambientes y agua caliente
sanitaria, produciendo una depredación de las
diferentes especies arbóreas nativas (madera
dura: Quebracho, Yapan, Cebil; madera blanda:
Pino, Palo santo, Tipa, entre otras) 2
Aspectos
Socio-económicos:
El
mayor
porcentaje de la población de Valle Grande es de
origen aborigen (Koya) manteniendo dentro de
su cultura costumbres ligadas a su cultura.
El trabajo estaba circunscripto a una mínima
ocupación por parte del comisionado municipal,
en tareas puntuales como son la recolección de
residuos, el manejo de un tractor, de un camión
de pequeño porte, del locutorio que depende del
comisionado municipal, y la actividad docente
presente en la comunidad donde entre la Escuela
de Alternancia Nº 1 y la Escuela Primaria,
desarrollan tareas aproximadamente 22 docentes.
Estado de realización del Proyecto: 100%
12-183
2.3.2. Indicadores de éxito:
1) Generación de fuentes de energías
renovables: Solar térmica, para el suministro
de agua caliente sanitaria e instalación de
biodigestor para la obtención de biogás:
a. Sustitución en el uso de leña como fuente
combustible por la generación de energía
solar térmica y producción de biogás.
Tiempo en el que se logrará: a partir del 6º
mes
b.Conservación y manejo sustentable de 6
especies arbóreas nativas (madera dura:
quebracho, yapan y cebil; madera blanda:
pino, palo blanco y tipa) Tiempo en el que se
logrará: a partir del 6º mes se podrán
visualizar resultados.
c. Gestión integral sobre los Residuos
actualmente vertidos a cielo abierto. 160 Kg.
dia, que representan 4,8 tn mes de residuos
orgánicos que servirán para alimentar al
reactor. Contribuyendo de esta forma al
saneamiento del curso del río y de sus
márgenes dejando de verter la basura sobre
él. Tiempo en el que se logrará: a partir del 3º
mes se comenzará a obtener resultados
3. COMPONENTES DEL PROYECTO:
3.1. Capacitación
x 85 personas* (15 docentes) aptas para el
diseño, desarrollo, instalación, confección de
presupuesto, mantenimiento y gestión
operativa de las tareas de producción sobre
instalaciones de energía solar térmica y
producción de biogás. Seguridad e higiene
aplicable a la tarea. Tiempo de logro: al cabo
de los 12 meses.
x 15
docentes*
formadores
para
la
transferencia de conocimientos y tecnología
relacionada con las instalaciones a
desarrollar. Tiempo de logro: 12 meses.
x 30 personas* aptas para realizar las tareas de
gestión sobre RSU: manejo de residuos,
clasificación manual, separación orgánicoinorgánico, seguridad e higiene aplicable a la
tarea. Tiempo de logro: 12 meses.
* Nota: En los diferentes grupos detallados se ha
puesto especial énfasis en la diversidad de
género integrando la actividad femenina dentro
de las actividades a desarrollar en el proyecto.
3.2. Fortalecimiento Institucional
Fortalecimiento Institucional: El Consejo de
padres de la escuela de Alternancia Nº1 adquiera
Tercer Congreso Nacional – Segundo Congreso Iberoamericano
Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía – HYFUSEN 2009
las herramientas para administrar este proyecto u
otros en el futuro, como así también la gestión
integral relacionada con las instalaciones a
realizarse. Informe técnico financiero, de avance
y final.
3.3. Educación Ambiental
Concientización a toda la comunidad de Valle
Grande y comunidades vecinas, realizando en
éstas talleres específicos en sus diferentes
instituciones educativas sobre la temática
ambiental y las generalidades sobre la aplicación
de las tecnologías socialmente apropiadas,
enseñar a los niños la importancia ecológica,
económica y social de las especies nativas, como
se regeneran los árboles, cuidado de bosques, los
problemas a los que están expuestos. Cubriendo
de esta forma la importante tarea de multiplicar y
difundir las acciones realizadas en este proyecto.
4. INSTALACIÓN DEL BIODIGESTOR
Desarrollar acciones de formación técnica para
proyectar, dimensionar, calcular, montar e
instalar; biodigestores, gasómetros y cañerías
para biogas. Incluyendo conceptos de Salud,
Seguridad y cuidado del Medio Ambiente.
4.1. ¿Qué es el biogás?
El biogás es una mezcla gaseosa formada por
metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y
pequeñas proporciones de otros gases, como
sulfuro de hidrógeno (H2S), hidrógeno (H2) y
amoniaco (NH3).
4.2. ¿Como se genera el BIOGAS?
El biogás se genera a partir de la digestión
anaerobia, que es un proceso biológico en el cual
la materia orgánica es degradada por bacterias
que no requieren oxígeno para su metabolismo.
Utilizando este proceso se puede tratar gran
cantidad de residuos como estiércoles, efluentes
de industrias, basura orgánica, entre otros
contaminantes, y además, obtener biogás.
Éste puede utilizarse en aplicaciones tan diversas
como: calefacción por combustión en calderas de
vapor, generadores eléctricos, combustible de
motores, heladeras, incubadoras de animales,
termotanques, entre otras.
4.3. ¿Qué es un biodigestor?
Un biodigestor es cualquier aparato que procesa
materia orgánica para producir el biogás. Hay
varias maneras para construir un biodigestor,
dependiendo de las necesidades y posibilidades
de la gente que lo construye. El biodigestor
12-183
construido para este proyecto tiene básicamente
las siguientes partes:
4.3.1. Cámara de Carga: En esta cámara es donde
se prepara de manera previa la materia prima:
Residuos o estiércol, disueltos en su mayor parte.
Generalmente se estima entre un 8% y 9% de
sólidos disueltos.
El secreto para una mezcla correcta y homogénea
de la materia prima es que el ingreso de los
residuos y el agua deben ser preparados
previamente al ingreso en la cámara de carga. La
cámara debe ser de fácil acceso, para suministrar
la carga y evitar atascamientos.
4.3.2. Biodigestor: Esta constituido por un
tanque, que puede estar semi-enterrado o
enterrado, según el volumen de producción y las
condiciones climáticas del lugar donde coloquen
este sistema.
El biodigestor debe encontrarse aislado
térmicamente poder mantener la temperatura
óptima de producción de biogas.
4.3.3. Cámara de descarga: Esta pileta de
descarga puede estar realizada enteramente en
material de mampostería, y generalmente poseen
un sistema de tipo cámara de sedimentación,
para poder disponer el agua ya estabilizada, y
obtener los barros ricos en nutrientes. En caso de
no poder diseñar una cámara de sedimentación,
se puede realizar una pileta de baja profundidad
y gran extensión, para poder acelerar el secado
del efluente, y de esta manera obtener los barros
ricos en nutrientes.
4.3.4 Gasómetro: Este equipo es un tambor
utilizado para almacenar la producción extra de
biogas. Estos equipos deben estar separados del
digestor por una llave exclusa.
Estos elementos son tenidos en cuenta con mayor
importancia, en equipos que trabajan de manera
discontinua.
Importante en su diseño es el material de
construcción y la estanqueidad de los mismos.
4.4. ¿Qué materiales puedo
alimentar un biodigestor?
usar
para
En general, los materiales deben tener un alto
contenido de energía y fácil de descomponerse.
El estiércol de cualquier animal sirve bien
porque ya se ha digerido dentro del animal.
Entonces, se convierte fácilmente y rápidamente
en el biogás. También se puede usar desechos
vegetales, pero no se le recomienda una alta
Tercer Congreso Nacional – Segundo Congreso Iberoamericano
Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía – HYFUSEN 2009
concentración tal materia prima, porque dura
mucho más en digerirse. Tampoco es
recomendable echarle químicos al biodigestor:
Por ejemplo la lavandina inhiben el crecimiento
de las bacterias, y los detergentes y jabones
entorpecen la fermentación.
Se debe evitar el uso de estiércol de animales
recién medicados con antibióticos u otros
medicamentos que pueden interrumpir los
procesos anaeróbicos dentro del biodigestor.
Otro problema que surge con el Biodigestor a
veces es la acidez, por la cual se le recomienda
no echar al biodigestor cosas ácidas, aunque sean
orgánicas como cáscaras de naranjas u otras
frutas cítricas.
Los biodigestores pueden ser alimentados con
diversos deshechos orgánicos. El rendimiento de
los mismos está influenciado en gran parte por el
contenido en materia orgánica del material, una
idea aproximada de dicho contenido nos da el
porcentaje de sólidos.
El material que se utiliza tiene un contenido de
humedad variable y se lo mezcla con agua para
lograr una dilución adecuada. Las proporciones
de agua son variables y se toma como parámetro
el porcentaje de sólidos. Sobre este punto se ha
llegado a la conclusión de que trabajando con
estiércoles la dilución óptima está alrededor del
8% al 10%. En casos especiales, estas diluciones
deben reducirse para disminuir la cantidad de
amoníaco (estiércol aviar) a alrededor de un
6%. Estos límites recomendados para las
diluciones se logran con una relación
agua/estiércol de 1 a 1.5 dependiendo de la
humedad y porcentaje de sólidos del estiércol.
En caso de usar restos vegetales, es conveniente
que se encuentren finamente picados para evitar
atascamientos y costras en la zona superior de los
digestores. Por esta razón el material debe ser
bien mezclado y homogeneizado antes de su
entrada al digestor. El mezclado se facilita
cuando las cargas son preparadas con un día de
antelación, de ser posible, en las cámaras de
carga, siendo una fermentación aeróbica
aconsejable, para obtener una oxidación
completa, reducir la acidez, calentar la biomasa,
reducir gérmenes patógenos.
4.5. Buenas Prácticas para el uso de Biogas:
4.5.1. Obtención de biogas
Se puede utilizar el biogas siempre y cuando la
campana del gasógeno levante, esto es una señal
de que se está acumulando Gas.
12-183
Cuando se termina de usar se deberá cerrar la
llave de paso y la perilla de suministro en el
anafe.
4.5.2. Fugas de biogás
Si hay muy poco gas, tal vez haya una fuga por
alguna parte. Si está usando agua para sellar el
tanque, asegúrese del nivel del agua para un sello
hidráulico. Si no hay problemas con el nivel del
agua, pueden investigar las conexiones y cañería
a la vista.
4.5.3. Manejo de la válvula de seguridad
Es un dispositivo de seguridad que funciona con
una columna de agua permitiendo la salida del
BIOGAS a través de ella, en el caso de que haya
sobre presión en el Gasógeno.
1. Verificar siempre que esta llena de agua hasta
su nivel, este nivel marca la Presión de trabajo
del equipo (La presión que tiene el gas al salir de
los quemadores)
4.5.4. Problemas con el pH
El pH en el tanque del biodigestor debe ser
alrededor de siete. Puesto que los procesos
anaeróbicos producen ácidos, el problema más
frecuente con el pH es aquello de acidez. Si hace
un estudio del biodigestor con una cinta de PH, y
el resultado es menos de siete, agregue un poco
de cal para neutralizar el ácido. Como grandes
cantidades de cal no son solubles en la mezcla y
pueden hacer daño a las bacterias, no ingrese
más de 500 mg de cal por cada litro de líquido
que está en el biodigestor.
4.5.5. Cambios del filtro de sulfhídrico:
Cada 6 meses se revisa el filtro y se cambia, si se
observa oxido negro en toda la viruta, por una
nueva.
4 .6. ¿Cómo se quita la materia digerida del
biodigestor?
Si el nivel de líquido en el tanque es igual al
nivel del tubo de salida, cualquier volumen que
entra por el tubo de entrada va a salir por el tubo
de salida.
El BIOL es un nutriente que en estado liquido, se
puede utilizar como fertilizante en hojas de las
plantas, huerta y suelo.
El BIOSOL son sólidos que se puede utilizar
como fertilizante en la huerta, también para
nutrir suelos desérticos o bien para plantas y
cultivos.
¿Qué puedo hacer con esta materia digerida? El
efluente del biodigestor es un líquido que no
atrae las moscas tanto como el estiércol fresco.
Tercer Congreso Nacional – Segundo Congreso Iberoamericano
Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía – HYFUSEN 2009
También es muy útil como un abono orgánico.
Se puede utilizar con cualquier planta que está
cerca del biodigestor.
6. RESULTADOS Y CONCLUSIONES:
El proyecto ha permitido la instalación de un
biodigestor en la Escuela de Alternancia Nº 1 de
Valle Grande. El Biodigestor se alimenta de los
residuos orgánicos de la escuela y de la
comunidad (separación domiciliaria) y permite la
utilización de Biogas para la cocción de
alimentos, evitando el uso de leña y
la
deforestación de especies nativas disminuyendo
la generación de la fracción orgánica de los RSU.
Se han instalado dos colectores solares térmicos
que han quedado funcionando en los baños de los
alumnos, disminuyendo la utilización de energía
eléctrica para el uso de agua caliente sanitaria.
Fueron capacitadas 85 personas sobre la
instalación, diseño, mantenimiento y gestión
operativa de equipos de energía solar térmica y
producción de biogás; 70 personas recibieron
conocimientos sobre medio ambiente, cambio
climático y gestión de residuos sólidos urbanos y
se formó a 15 docentes para que puedan replicar
sus conocimientos sobre la tecnología y las
instalaciones realizadas. Total de beneficiarios
capacitados: 170.
Cabe destacar que se ha extendido el tiempo de
realización del proyecto debido a las grandes
distancias que se han recorrido desde el polo
urbano hasta la localidad de Valle Grande, dado
se encuentra en zonas de difícil acceso para el
transporte de materiales y el ingreso de los
docentes que, en algunos casos, se han quedado
viviendo en las comunidades hasta la finalización
de los cursos.
Referencias:
1
BROWN Alejandro Diego y MALIZIA Lucio
Ricardo. La selva pedemontana de las yungas en
el umbral de extinción. Revista Ciencia hoy en
línea.
Volumen
14
número
84.
En
www.revistacienciahoy.com.ar. 21/11/2004.
2
Dirección de Bosques. Secretaria de Ambiente
y Desarrollo Sustentable. Unidad de manejo del
sistema de evaluación forestal en la Provincia de
Salta
y
Jujuy.
Argentina.
En
www.medioambiente.gov.ar. 21/11/2004. Marzo
2004.
12-183