1. INSTITUTO SUPERIOR DE FORMACION DOCENTE JOSE M. ESTRADA
PROFESORADO EN TECNOLOGIA
MATERIA: INSTRUMENTACIO Y CONTROL
PROFESOR: JORGE LOPEZ
ALUMNO: ALMIRON RAUL ELIAS
CURSO: 4to. Año División 1ra.

2. Instrumentación y Control 2012
Índice Temático
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................. 2
OBJETIVOS: ....................................................................................................................................... 3
OBJETIVOS GENERALES: ......................................................................................................................... 3
OBJETIVOS PARTICULARES: .................................................................................................................... 3
FUNDAMENTACIÓN .......................................................................................................................... 4
SECUENCIA DIDÁCTICA. ................................................................................................................. 5
ANEXO 1 .............................................................................................................................................. 6
ANEXO2 ............................................................................................................................................. 11
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3. Instrumentación y Control 2012
Introducción
El siguiente trabajo consiste en describir en qué consiste el “Biogás”, que los alumnos a través
del recorrido del presente, descubran los beneficios que brinda esta fuente de energía
renovable, como así también, puedan estudiar cómo se lo obtiene, investigar sobre los
dispositivos biodigestores, y sepan construir uno con materiales de su entorno.
Otro de los aspectos que se busca con el siguiente, es fomentar en los alumnos la utilización de
las nuevas tecnologías de la información y la comunicación en sus actividades, brindándoles
herramientas para la realización de los trabajos de investigación y puesta en marcha del
proyecto mencionado.
Por último, otros de los aspectos de este material, es lograr la reflexión por parte de los
alumnos sobre el estado en el que se encuentra el medio ambiente, y como esta en sus manos
poder remediar esto, con pequeñas cosas, como ser la implementación de biogás en nuestro
entorno cotidiano.
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4. Instrumentación y Control 2012
Objetivos:
Objetivos Generales:
Que el alumno logre:
Utilizar las NTICs en sus trabajos prácticos.
Que reconozca el concepto de biogás. Su producción y beneficios.
Formarse como personas de bien.
Objetivos Particulares:
Que el alumno logre:
Utilizar correctamente las herramientas informáticas actuales.
Navegar por la Web en búsqueda de información.
Reconocer al biogás como energía renovable.
Distinguir las características de un biodigestor, sus partes y su construcción.
Adoptar un lenguaje acorde a la materia.
Respetar al docente y sus pares.
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5. Instrumentación y Control 2012
Fundamentación
La degradación del Medio Ambiente a nivel mundial, es un tema de público
conocimiento que nos afecta a todos por igual. Las grandes contaminaciones producto
de desechos propios del ser humano son unas de las causales del mismo, como así
también la falta de concientización sobre el tema.
Desde nuestro lugar podemos empezar a realizar acciones para poder remediar en
cierta forma esta realidad que va empeorando día a día. A través de trabajos de
investigación y reflexión que incentiven a los alumnos a empezar a cuidar el medio
ambiente brindándole las herramientas e información que los guie para tal fin.
Paralelamente a la tarea de reflexión va ligada, la utilización de las NTICs por parte de
los alumnos, ya que sin ellas, estos quedarían fuera del contexto social en el cual se
encuentran insertos como también impedidos de poder conseguir un puesto laboral en
el futuro.
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6. Instrumentación y Control 2012
Secuencia Didáctica.
Tema: El Biogás
Inicio de la Clase: (30 minutos)
El profesor al iniciar la clase, hablara del daño ambiental que se produce en la
actualidad y mostrara a los alumnos el siguiente video extraído de YouTube:
http://www.youtube.com/watch?v=L-SAy2FA6bw&feature=related
A continuación, concientizara a los mismos de cómo está en las manos de cada uno de
ellos y de todos el remediar esta situación con pequeñas cosas que están a su alcance.
A partir de esto, el profesor comenzara a hablar de la generación de biogás y sus
beneficios al medio ambiente.
Desarrollo de la clase: (140 minutos)
El profesor solicitara a los alumnos que se agrupen de a 4 y que le coloquen un nombre
a su grupo para una mejor identificación.
A continuación le dará a cada grupo un juego de fotocopias que contara con la
información básica sobre el biogás. (Anexo1)
Y dará la siguiente actividad (Anexo2)
Cierre de la clase: (10 minutos)
El profesor informara que la entrega del informe del trabajo dado, y las exposiciones
orales de cada grupo se realizara en la próxima clase.
Contenidos Procedimentales
Indagación e interpretación de información procedente de diversas fuentes
sobre el tema tratado.
Lectura analítica y comprensiva del material obtenido.
Identificación y resolución de situaciones problemáticas.
Manipular correctamente las herramientas informáticas.
Contenidos Actitudinales
Respeto por el pensamiento ajeno y aceptación de ideas u opiniones
diferentes.
Tolerancia frente a los logros y errores durante el desarrollo del tema.
Respeto por el profesor y sus pares.
Utilización del correcto vocabulario técnico.
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7. Instrumentación y Control 2012
Anexo 1
Biogás
El biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales o en
dispositivos específicos, por las reacciones de biodegradación de la materia
orgánica, mediante la acción de microorganismos (bacterias metanogénicas,
,
etc.) y otros factores, en ausencia de oxígeno (esto es, en un ambiente
anaeróbico). Este gas se ha venido llamando gas de los pantanos puesto que
). pantanos,
en ellos se produce una biodegradación de residuos vegetales semejante a la
descrita.
El biogás por descomposición anaeróbica
La producción de biogás por descomposición anaeróbica es un modo
considerado útil para tratar residuos biodegradables, ya que produce un
,
combustible de valor además de generar un efluente que puede aplicarse como
acondicionador de suelo o abono genérico.
El resultado es una mezmezcla constituida por metano (CH4) en una proporción
que oscila entre un 40% y un 70%, y dióxido de carbono (CO2), conteniendo
pequeñas proporciones de otros gases como hidrógeno (H2), nitrógeno (N2),
oxígeno (O2) y sulfuro de hidrógeno ( H2S).1 El biogás tiene como promedio un
poder calorífico entre 18,8 y 23,4 mega
megajulios por m³.
Este gas se puede utilizar para producir energía eléctrica mediante turbinas o
plantas generadoras a gas, en hornos, estufas, secadores, calderas u otros
sistemas de combustión a gas, debidamente adaptados para tal efec
efecto.
Biodigestor
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8. Instrumentación y Control 2012
Equipamiento para reciclaje de estiércol fácil de construir.
Un biodigestor es un sistema natural que aprovecha la digestión anaerobia (en
ausencia de oxígeno) de las bacterias que ya habitan en el estiércol, para
transformar éste en biogás y fertilizante. El biogás puede ser empleado como
combustible en las cocinas e iluminación, y en grandes instalaciones se puede
utilizar para alimentar un generador que produzca electricidad. El fertilizante,
llamado biol, inicialmente se ha considerado un producto secundario, pero
actualmente se está considerando de la misma importancia, o mayor, que el
biogás, ya que provee a las familias campesinas de un fertilizante natural que
mejora mucho el rendimiento de las cosechas.
Los biodigestores familiares de bajo costo han sido desarrollados y están
ampliamente implantados en países del sureste asiático, pero en Sudamérica,
solo países como Argentina, Cuba, Colombia y Brasil tienen desarrollada esta
tecnología. Estos modelos de biodigestores familiares, construidos a partir de
mangas de polietileno tubular, se caracterizan por su bajo costo, fácil
instalación y mantenimiento, así como por requerir sólo de materiales locales
para su construcción. Por ello se consideran una ‘tecnología apropiada’.
La falta de leña para cocinar en diferentes regiones de Bolivia hacen a estos
sistemas interesantes para su difusión, divulgación y diseminación a gran
escala. Las familias dedicadas a la agricultura suelen ser propietarias de
pequeñas cantidades de ganado (dos o tres vacas, por ejemplo) y pueden, por
tanto, aprovechar el estiércol para producir su propio combustible y un
fertilizante natural mejorado. Se debe considerar que el estiércol acumulado
cerca de las viviendas supone un foco de infección, olores y moscas que
desaparecerán al ser introducido el estiércol diariamente en el biodigestor
familiar. También es importante recordar la cantidad de enfermedades
respiratorias que sufren, principalmente las mujeres, por la inhalación de humo
al cocinar en espacios cerrados con leña o bosta seca. La combustión del
biogás no produce humos visibles y su carga en ceniza es infinitamente menor
que el humo proveniente de la quema de madera.
En el caso de Bolivia, donde existen tres regiones diferenciadas como altiplano,
valle y trópico, esta tecnología fue introducida en el año 2002 en Mizque,
(2.200 msnm Cochabamba) como parte de la transferencia tecnológica a una
ONG cochabambina. Desde entonces, en constante colaboración por Internet
con instituciones de Camboya, Vietnam y Australia, y la ONG de Cochabamba,
estos sistemas han sido adaptados al altiplano. La primera experiencia fue en
el año 2003 instalando un biodigestor experimental a 4.100 msnm que
aprovechaba el efecto invernadero. Este diseño preliminar sufrió un desarrollo
para abaratar costes y adaptarlo a las condiciones rurales manteniendo el
espíritu de tecnología apropiada. Son tres los límites básicos de los
biodigestores: la disponibilidad de agua para hacer la mezcla con el estiércol
que será introducida en el biodigestor, la cantidad de ganado que posea la
familia (tres vacas son suficientes) y la apropiación de la tecnología por parte
de la familia.
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9. Instrumentación y Control 2012
Los biodigestores familiares de bajo costo
Este modelo de biodigestor consiste en aprovechar el polietileno tubular (de
color negro en este caso) empleado en su color natural transparente en capas
solares, para disponer de una cámara de varios metros cúbicos cerrada
herméticamente. Este hermetismo es esencial para que se produzcan las
reacciones biológicas anaerobias.
El film de polietileno tubular se amarra por sus extremos a tuberías de
conducción, de unas seis pulgadas de diámetro, con tiras de liga recicladas de
las cámaras de las ruedas de los autos. Con este sistema, calculando
convenientemente la inclinación de dichas tuberías, se obtiene un tanque
hermético. Al ser flexible el polietileno tubular, es necesario construir una ‘cuna’
que lo albergue, ya sea cavando una zanja o levantando dos paredes
paralelas.
Una de las tuberías servirá como entrada de materia prima (mezcla de estiércol
con agua de 1:4). En el biodigestor se alcanza finalmente un equilibrio de nivel
hidráulico, por el cual, según la cantidad de estiércol mezclado con agua que
se introduzca, saldrá una determinada cantidad de fertilizante por la tubería del
otro extremo.
Debido a la ausencia de oxígeno en el interior de la cámara hermética, las
bacterias anaerobias contenidas en el propio estiércol comienzan a digerirlo.
Primeramente se produce una fase de hidrólisis y fermentación, posteriormente
una acetogénesis y finalmente la metanogénesis por la cual se produce
metano. El producto gaseoso llamado biogás realmente tiene otros gases en su
composición, como son dióxido de carbono (20-40%), nitrógeno molecular (2-
3%) y sulfhídrico (0,5-2%), siendo el metano el más abundante con un 60-80%.
La conducción de biogás hasta la cocina se hace directa, manteniendo todo el
sistema a la misma presión: entre 8 y 13 cm de columna de agua dependiendo
de la altura y el tipo de fogón. Esta presión se alcanza incorporando en la
conducción una válvula de seguridad construida a partir de una botella de
refresco. Se incluye un ‘tee’ en la conducción, y mientras sigue la línea de gas,
el tercer extremo de la tubería se introduce en el agua contenida en la botella
de 8 a 13 cm. También se añade un reservorio, o almacén de biogás, en la
conducción, permitiendo almacenar unos 2 o 3 metros cúbicos de biogás.
Estos sistemas adaptados para altiplano han de ser ubicados en ‘cunas’
enterradas para aprovechar la inercia térmica del suelo, o bien dos paredes
gruesas de adobe en caso de que no se pueda cavar. Además se encierran los
biodigestores en un invernadero de una sola agua, apoyado sobre las paredes
laterales de adobe. En el caso de biodigestores de trópico o valle, el
invernadero es innecesario pero se ha de proteger el plástico con una semi
sombra.
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10. Instrumentación y Control 2012
Los costes en materiales de un biodigestor pueden variar de 110 dólares para
trópico a 170 dólares para altiplano, ya que en la altura tienen mayores
dimensiones y requieren de carpa solar.
Adaptación de los biodigestores
Los biodigestores deben ser diseñados de acuerdo con su finalidad, la
disposición de ganado y tipo, y la temperatura a la que van a trabajar. Un
biodigestor puede ser diseñado para eliminar todo el estiércol producido en una
granja de cerdos, o bien como herramienta de saneamiento básico en un
colegio. Otro objetivo sería el de proveer de cinco horas de combustión en una
cocina a una familia, para lo que ya sabemos que se requieren 20 kilos de
estiércol fresco diariamente. Como se comentó anteriormente, el fertilizante
líquido obtenido es muy preciado, y un biodigestor diseñado para tal fin ha
permitir que la materia prima esté más tiempo en el interior de la cámara
hermética, así como reducir la mezcla con agua a 1:3.
La temperatura ambiente en que va a trabajar el biodigestor indica el tiempo de
retención necesario para que las bacterias puedan digerir la materia. En
ambientes de 30 ° se requieren unos 10 días, a 20 ° unos 25 y en altiplano,
C C
con invernadero, la temperatura de trabajo es de unos 10 ° de media, y se
C
requieren 55 días de tiempo de retención. Es por esto que para una misma
cantidad de materia prima entrante se requiere un volumen cinco veces mayor
para la cámara hermética en el altiplano que en el trópico.
Lecciones aprendidas en divulgación y diseminación
En todo este proceso de desarrollo, divulgación y diseminación de esta
tecnología en el mundo, hay varias lecciones aprendidas. La introducción de
los biodigestores en una familia significa que ya no se requiere buscar leña
diariamente para cocinar, tarea normalmente asignada a las mujeres y niños.
Por ello es necesario que sea la mujer la que se apropie de la tecnología como
nuevo combustible para cocinar. Incluso para hacer las cocinas de biogás se
han adaptado las cocinas tradicionales de barro mejorado para que la
combustión de biogás sea más eficiente. Esta liberación de la carga de trabajo
de las mujeres implica mayor disponibilidad de tiempo para otros usos
productivos, capacitación, participación social, etc. Por otro lado, la producción
de fertilizante despierta mayor interés en el hombre, ya que suele ocuparse de
los cultivos, y por tanto es importante capacitarle convenientemente en su uso,
de forma que él también se apropie de la tecnología que le provee de un
fertilizante ecológico y natural. Los niños y niñas también es importante
tenerlos en cuenta, y hacerlos partícipes como parte de la familia, evitando que
en juegos o vandalismo, pudieran dañar el biodigestor.
La estrategia para la divulgación y diseminación de esta tecnología que se ha
visto más acertada es a través de biodigestores demostrativos. Esto es, instalar
uno o dos biodigestores por comunidad, en una granja municipal si hay interés
de las autoridades o en granjas o centros educacionales ‘modelo’ que existan,
de forma que los vecinos vean su funcionamiento, manejo y beneficios. Esta
estrategia no es agresiva y se da a conocer una tecnología nueva, de modo
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11. Instrumentación y Control 2012
que las familias tendrán información y criterios propios para decidir la
conveniencia de introducir, o no, un biodigestor en sus viviendas y manejo
agropecuario. En posteriores visitas a las comunidades se puede hacer ya una
diseminación mayor a las familias interesadas.
Una lección de última hora aprendida es introducir los biodigestores
demostrativos en dos familias a la vez en una comunidad, de forma que se
genera un apoyo mutuo entre ambas familias en cuanto a trabajo, dudas y
transmisión de conocimiento. La participación de la familia en toda la
instalación de biodigestor ayuda a su apropiación y entendimiento de la
tecnología. Se han dado casos en los que la familia ha desmontado y vuelto a
montar un biodigestor por considerar otra ubicación más idónea, o para
repararlo. El trabajo propio de la familia cavando la zanja que servirá de ‘cuna’,
instalando la línea de biogás desde el biodigestor hasta la cocina es importante
valorarlo.
Cuando un biodigestor se instala se realiza su primer llenado con gran cantidad
de estiércol y agua, hasta que el lodo interior tape las bocas de las tuberías de
entrada y salida para asegurar una atmósfera anaerobia. Es importante hacer
un seguimiento posterior, puesto que el biodigestor tardará tantos días como
tiempo de retención se haya considerado para entrar en plena producción de
biogás y fertilizante. En el caso del altiplano esto puede suponer dos meses
cargando diariamente un biodigestor que aún no da los productos esperados, y
por tanto es necesario acompañar y apoyar a la familia en este proceso para
que sienta que el trabajo no es vano.
Es importante aprovechar las estructuras sociales propias de cada lugar, como
por ejemplo la asociación de productores de leche local u otros tipos de
asociaciones. De esta manera ya existe una forma de representación, de
comunicación, convocatoria y de control interno que no es necesario generar
con cada nuevo proyecto.
En caso de existir subvenciones monetarias para adquirir los materiales, ya sea
por parte de ONGs, municipios o cualquier otro tipo de ayuda, nunca ha de ser
total, y por tanto hay que hacer partícipe a la familia en los costos. Es
importante que la familia no solo ponga parte de la mano de obra para la
construcción de la ‘cuna’, sino que además aporte dinero. Esta cantidad de
dinero puede ser variable de acuerdo al contexto social, pero es recomendable
que no sea inferior a los 30$us. De esta forma las familias que decidan instalar
un biodigestor, lo harán en un grado muy importante de apropiación de la
tecnología, además que obliga a la institución o promotor a tener una
responsabilidad y dar garantía en los materiales empleados y en el
funcionamiento del sistema. De otro modo, tanto la apropiación de la tecnología
por parte de la familia así como el compromiso del buen hacer del instalador
pueden ser menores.
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Anexo2
Actividad
1. Naveguen por internet y busquen información extra sobre el biogás. Utilicen algunas
de estos enlaces:
• Video producción de biogás y valorización de efluentes en plantas productoras
de Aceite de Palma en Honduras.
• Libro gratuito: Guía de Diseño y manual de instalación de Biodigestores
Familiares de bajo costo.
• Video de construcción de un biodigestor en el Altiplano, Bolivia.
• Video de construcción reservotrios de biogas verticales, Bolivia.
• Experiencia de transferencia tecnológica de biodigestores familiares en Bolivia
• Digestores anaerobios termófilos
• Ejemplo de construcción de un digestor
• Uso de grasas para mejorar la calidad del biogás
• The Biogasmax European project of Biogas
• Experiencia de transferencia tecnológica de biodigestores familiares en Bolivia
• Biogás en Costa Rica
• Biogás en Argentina
• Biodieselspain.com Noticias y Marketplace sobre Biogás y biocarburantes en
España
• Desarrollo sostenible en la India gracias al Biogás
• Artículo técnico sobre las instalaciones para la explotación del Biogás
• Web sobre diferentes proyectos de biogás y digestión anaerobia
• AEBIG, Asociación española de Biogás
2. A partir del material recolectado, y utilizando alguna herramienta procesadora de
texto, realizen un informe sobre el tema tratado.
3. Una vez confeccionado el informe, cada grupo debe subirlo a la Web desde la página
www.slideshare.net con el nombre del grupo como título.
4. Preparen una exposición oral del grupo y como herramienta de la misma elaboren una
presentación en PowerPoint que contenga muchas imágenes del tema.
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