Caracterización del biodigestor empleado como ejemplo de la viabilidad de la tecnología para la capacitación técnica de familias campesinas y estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Ecología Humana

1. 18. Energía
Características técnico económicas de un biodigestor de tipo
tubular empleado en la agricultura familiar
MORENO, Claudio; VARGAS, Federico
Universidad Nacional de Asunción
Resumen
La agricultura familiar paraguaya es el sector rural más importante en
cuanto al número de personas que afecta. Se caracteriza por ser un
sistema productivo diversificado que combina la producción agrícola
con la cría de animales menores y utilización de leña o gas licuado de
petróleo como principal fuente de energía en el hogar. Estas fuentes
de energía, en la actualidad, presentan un costo elevado y difícil acceso
debido a las distancias y escases. El trabajo busca describir las
características técnicas y económicas de un biodigestor tipo tubular
utilizado en la Compañía Paso Jhú, distrito de Piribebuy. Los
biodigestores son recipientes herméticos que permiten la digestión
anaeróbica de la materia orgánica para la generación de metano
mezclado con dióxido de carbono y otros gases. El biodigestor
analizado es el de tipo manga o tubular con un volumen de 1800 litros,
una longitud de 5 metros y un diámetro de 1,5 metros. Este biodigestor
es capaz de absorber una carga diaria de 50 kilogramos de estiércol
bobino fresco para la producción de 1.800 litros de biogás por día. El
costo total de la instalación de la tecnología es de U$S 380
PALABRAS CLAVE: Agricultura familiar, energía, biogás
Introducción
La agricultura familiar es el sector más importante, en cuanto a
población, en las zonas rurales del Paraguay. Este sector además es el
más conserva las costumbres y tradiciones del pueblo paraguayo. De
ahí radica la importancia de emprender acciones que permitan su
fortalecimiento.

2. 2
La agricultura familiar minifundista paraguaya se caracteriza por
una producción agrícola diversificada orientada al auto consumo y un
excedente para la renta, así como la cría de animales como alternativas
para la producción y también como formas de ahorro de capital. La
principal fuente de energía utilizada para la producción son la animal y
la humana, por otro lado las fuentes de energías más utilizadas en el
hogar lo constituyen la leña y el gas licuado de petróleo.
El presente trabajo tiene por objeto describir las características
técnicas y económicas de un biodigestor tipo tubular utilizado en la
Compañía Paso Jhú, distrito de Piribebuy, a través de la caracterización
técnica del biodigestor y el establecimiento de los costos de la
instalación de la tecnología.
Esta idea surge ante la necesidad de encontrar alternativas a las
fuentes de energía ya que cada vez es más difícil el acceso a las mismas
debido a los altos costos y la disminución de su existencia. Además el
biodigestor se constituye en una alternativa válida para el tratamiento
de las excretas y otras materias orgánicas generadas en las fincas
rurales.
La Agricultura Familiar constituye el principal nucleó cultural y
productivo del Paraguay rural, ya este tipo de agricultura mantiene viva
las tradiciones y costumbres de las familias rurales paraguayas y
consolida la seguridad alimentaria de sus miembros y comunidades.
Sus principales características son el uso intensivo de la fuerza de
trabajo familiar, diversificación de la producción agrícola, cría de
animales y producción orientada al auto consumo y un excedente para
la renta (Palau Viladesau, 1996).
El Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG) define a la AF
como emprendimiento rural con mano de obra familiar, no contrata un
número mayor de 20 trabajadores temporales y no utiliza más de 50

3. 3
ha. en la Región Oriental. Esta investigación se centra en las
Agricultura Familiar Minifundista, considerada como la agricultura
familiar practicada en extensiones de tierra de entre 0,1 a 10 ha. con
producción agrícola diversifica y cría de animales (Almada & Barril,
2007).
Según datos del Censo Agropecuario de 2008 la agricultura
familiar representa el 84% de los establecimientos rurales existentes
en el país y constituyen el 4% de la superficie cultivada. Comparando
estos datos con los del censo de 1991 se puede decir que la cantidad
de fincas que practican AF va disminuyendo. Dentro de este importante
sector rural paraguayo un 35,1% de los establecimientos posee
superficies menores de 5 ha. (Gattini, 2011).
Los principales problemas que enfrenta este sector es pequeñas
superficies de explotación, degradación de los recursos naturales (agua
y suelo), tecnologías inadecuadas, bajos precios de sus productos, falta
de acceso a créditos y mercados, alto costo de los insumos agrícolas
(Palau Viladesau, 1996).
La economía de la agricultura familiar no se encuentra
sustentada en la producción de un rubro sino en un sistema de finca
diversificada. Sus principales características económicas son
producción de auto consumo, utilización de materiales existentes en
finca, las actividades que generan el ingreso monetario son muy
diversas (explotación de recursos naturales, producción de cultivos de
rentas, remesas) y mano de obra familiar. Por ello la base del éxito
económico de la agricultura familiar se sustenta en la diversidad
(Instituo de Bienestar Rural, 1998).
La principal fuente energía en las familias rurales es el fuego para
el cual se utiliza leña. Según estudios realizados en zonas del distrito

4. 4
de Ybicui las necesidades, en promedio, de leña son de 20 hasta 30
metros cúbicos (m3
) por familia y año (Grulke, 2003).
La recolección de leña cada vez más se torna una actividad
costosa, tanto en recursos monetarios como en tiempo, debido a sus
escases y a las distancias que hay recorrer para encontrar la suficiente
cantidad. Debido a esto en el sector rural del Paraguay, en especial en
comunidades no tan alejadas de los centros urbanos, se empezó a
utilizar el Gas Licuado de Petróleo (GLP) como complemento a la leña.
El biogás como alternativa
Con la aplicación de biodigestores para la producción de biogás
se solucionan dos grandes problemas del sector rural: por un lado
puede constituirse en un sistema de tratamiento para los desechos
orgánicos y a su vez como alternativa energética al gas licuado de
petróleo (GLP) y la leña. El biodigestor es un sistema que transforma
la materia orgánica en biogás y fertilizantes a través de la fermentación
metanógenica. Este gas puede ser utilizado para cocinar, iluminar o
calentar las viviendas. Las tres limitantes para la producción de biogás
son la disponibilidad de agua, la cantidad de ganado que posea la
familia y la apropiación de la tecnología (Botero & Preston, 1987)
(Guevara, 1996) (Instituto de Ingeniería Rural, 2009) (Martí Herrero,
2008).
El biogás es el resultado de la degradación anaeróbica de la
materia orgánica. Está compuesto por en un 60 a 70% por metano
(CH4), entre un 30 a 40% por dióxido de carbono (CO2), y pequeñas
cantidades de monóxido de Carbono (CO), hidrogeno (H2), nitrógeno
(N2), oxígeno (O2), ácido sulfhídrico (H2S). Está composición depende
de las condiciones en que es procesado. Para su formación ocurren
diversas reacciones bioquímicas en donde participan microorganismos
de diferentes tipos. El proceso de producción de biogás ocurre en tres

5. 5
etapas en el primero donde ocurre una producción intensiva de ácidos
(dióxidos de carbono – CO2, ácido sulfhídrico, ácidos orgánicos,
bicarbonatos); el segundo periodo comprende la digestión de los ácidos
orgánicos y compuestos nitrosos y una producción de dióxido de
carbono (en pequeñas cantidades), nitrógeno e hidrogeno,
bicarbonatos y compuestos amoniacales y ácido sulfhídrico; y en la
última etapa ocurre la producción de grandes cantidades de gas (en
especial metano y pequeñas cantidades de CO2) y nitrógeno (Guevara,
1996) (Instituto de Ingeniería Rural, 2009) (Martí Herrero, 2008).
El biodigestor del tipo tubular es una estructura cilíndrica de
polietileno (es preferible que sea de color negro) de diámetro variable
instalado en una fosa. La entrada y salida de los efluentes se da a
través de caños de PVC amarrados con ligas de goma y la salida del
biogás se da a través de conexiones plásticas en forma directa y
manteniendo el sistema bajo la misma presión (entre 8 y 13 cm. de
altura para la columna de agua). Esta presión se logra a con la
colocación de una válvula de seguridad construida a partir de una
botella plástica (Instituto de Ingeniería Rural, 2009) (Martí Herrero,
2008).
Metodología
Tipo de estudio. La investigación es un estudio de caso único del tipo
exploratoria-descriptiva porque abarca un tema muy poco desarrollado
en el Paraguay, además busca describir las principales características
del biodigestor tubular utilizado (Hernandez, Fernández, & Baptista,
2003). Posee un enfoque cualitativo porque busca comprender los
fenómenos en su contexto local, sin alterar las características del área
de estudio, y considerando las interpretaciones que realizan los
pobladores o afectados (Hernandez, Fernández, & Baptista, 2003). Los
elementos cuantitativos están representados por los cálculos

6. 6
realizados para la caracterización técnica y económica del biodigestor
de manga tubular.
Localización. La presente investigación fue realizada en la
Compañía Paso Jhú del distrito de Piribebuy, distante a 4 kilómetros
(km) del casco urbano de la ciudad y a unos 90 km de la ciudad de
Asunción.
Población de estudio. Está compuesta por un biodigestor
instalado en una finca campesina de la Compañía de Paso Jhú, distrito
de Piribebuy.
Técnicas de recolección de datos. Las técnicas de recolección
de datos primarios fueron: la observación realizada a fin de reconocer
las características de las fincas campesinas, y mediciones de campo
para obtener las características técnicas y económicas.
La recolección de la información se realizó durante los mayo a
junio del año 2014.
Variables
Tabla 1. Operacionalización de las variables
Objetivo Variables Indicador
Caracterización
técnica del
biodigestor
Características del
biodigestor
Volumen del
biodigestor
Tasa de producción de
biogás
Tiempo de retención
Tasa de carga
orgánica
Rango de
temperatura
Tipo de sustrato
utilizado
Establecimiento de
los costos de la
instalación de la
tecnología
Costos de un
biodigestor tipo tubular
Generación de energía
Ahorro energético
Materiales utilizados
Cantidad de horas
trabajadas
Ahorro de energía

7. 7
Los indicadores para la caracterización técnica del biodigestor se
basan en lo sugerido por Martí (2008).
Procesamiento y análisis de los datos. El procesamiento de
los datos cualitativos se realizó a través de esquemas y tablas. Para
determinar la tasa de producción de biogás del biodigestor se utilizó la
fórmula sugerida por Martí (2008) que consiste en la utilización de un
número mágico que surge a partir de los conceptos de solidos totales
y solidos volátiles.
Resultados y Discusión
Características Técnicas del biodigestor. El biodigestor analizado
esta hecho de una bolsa plástica de PVC de 250 micrones con una
forma cilíndrica o tubular, un volumen total de 8,8 m3
. El biodigestor
se encuentra situado a una altura de 265 metros sobre el nivel del mar.
Durante la realización de la investigación las variaciones de
temperatura se situaron entre los 26,55 °C y 19,05°C obteniéndose
una variación térmica de 7,5°C. El biodigestor cuenta con un techo
protector trasparente de plástico PVC de 300 micrones.
Tabla 1. Características técnicas del biodigestor tubular utilizado por
las familias de la compañía Paso Jhú.
Tasa de Carga diaria 50,8 kg de estiércol y 150 litros
de agua
Producción de biogás diario 1,80 m3
Producción de fertilizante diario 203,33 litros
Tiempo de retención 30 días
Temperatura ambiente 19,05°C a 26,55°C
Volumen liquido (70% del total) 6,1 m3
Volumen gaseoso (30% del total) 2,7 m3
Volumen total 8,8 m3
Ancho de rollo 2,5 m
Longitud del biodigestor y de la
zanja
5 m
Longitud del plástico 7 m
Plástico total 14 m

8. 8
Ancho inferior de la zanja 1,2 m
Ancho superior de la zanja 1,5 m
Profundidad de la zanja 0,90 m
Costos de instalación de un biodigestor. Para la construcción e
instalación de un biodigestor tubular se requiere de Gs. 1.082.950
(U$S 252) para la adquisición de los materiales requeridos; la mano
de obra necesaria es de 10 jornales, considerando un jornal mínimo de
Gs. 55.000, el costo de la mano de obra alcanza los 550.000 Gs. (U$S
128); el costo total asciende U$S 380.
Considerando la producción diaria de biogás (1,80 m3
) las familias
rurales se están ahorrando 2,34 kilogramos de leña; 1,3 m3
de gas
natural o 3,96 kw/h de electricidad.
Conclusión
La agricultura familiar minifundista se caracteriza por ser un
sistema de producción diversificado que combina la producción agrícola
con la cría de animales por lo que el biodigestor se adapta a este
sistema y permite una mayor eficiencia en la producción a través del
aprovechamiento de los desechos generados en el sistema.
Las principales fuentes de energía del sistema para la producción
son la humana y la animal; y para el hogar la leña y el GLP. Ambas
fuentes de energía para el hogar presentan difícil acceso y un costo
elevado por lo que se requiere de alternativas.
El biogás surge como alternativa porque su acceso es mucho
mayor ya que puede ser producido en la propia finca a través de un
biodigestor y utilizando los residuos orgánicos generados en las
actividades productivas y tareas cotidianas.

9. 9
El biodigestor tubular o manga estudiado en el presente trabajo
tiene un volumen total de 8,8 m3
para una producción de 1,80 m3
de
biogás y de 203,33 litros de fertilizante.
El costo total de instalación del sistema es de U$S 380 y permite
el remplazo de 2,34 kilogramos de leña; 1,3 m3
de gas natural o 3,96
kw/h de electricidad.
Bibliografía
Almada, F., & Barril, A. (2007). La agricultura familiar en los países del
cono sur. Asunción: IICA.
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Cali: CIPAV.
Gattini, J. (2011). Competitividad de la agricultura familiar en
Paraguay. Asunción: CADEP.
Grulke, M. (2003). Forestería Campesina en la Región Oriental del
Paraguay: Un estudio de caso referente a opciones técnicas e
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pequeños agricultores. Eschborn: GIZ.
Guevara, A. (1996). Fundamentos básicos para el diseño de
biodigestores anaeróbicos rurales: producción de gas y
saneamiento de efluentes. Lima: OPS.
Hernandez, R., Fernández, C., & Baptista, P. (2003). Metodología de la
Investigación. Buenos Aires: McGraw-Hill.
Instituo de Bienestar Rural. (1998). Cultivar arraigo campesino.
Asunción: Instituto de Bienestar Rural.

10. 10
Instituto de Ingeniería Rural. (2009). Energías renovables: su
implementación en la agricultura familiar de la Argentina. Buenos
Aires: INTA.
Martí Herrero, J. (2008). Biodigestores familiares: Guía de diseño y
manual de instalación. La Paz: GIZ.
Palau Viladesau, T. (1996). La agricultura familiar en el Paraguay: un
retrato en sepia. En T. Palau Viladesau, La agricultura paraguaya
al promediar los 90s: situación, conflictos y perspectivas.
Asunción.