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PLAN DE APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS ORGÁNICOS
PARA OBTENCIÓN DE BIOENERGÍA EN PLAZAS DE MERCADO
PÚBLICAS EN BOGOTÁ
Carlos Yesid Varela Bernal
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad Tecnológica
Proyecto Curricular Tecnología Mecánica
Bogotá D.C – Colombia
2019
[2]
Plan de aprovechamiento de residuos orgánicos para obtención
de bioenergía en plazas de mercado públicas en Bogotá
Carlos Yesid Varela Bernal
Trabajo de grado para optar al título de:
Tecnólogo Mecánico
Director
German López
MSc. Ingeniero Mecánico
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad Tecnológica
Proyecto Curricular Tecnología Mecánica
Bogotá D.C – Colombia
2019
[3]
Nota de aceptación
-------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------
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-------------------------------------------------------------
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-------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------
Firma del director
------------------------------------------------
Firma del jurado
Bogotá D.C enero de 2019
[4]
A mis Padres y Hermanos
agradeciéndole a Dios
[5]
AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Distrital Francisco José de Caldas que me recibió como estudiante
y me enseñó durante ese tiempo mucho de las ciencias e ingeniería, por todas las
oportunidades ahí ofrecidas y este Título de Tecnólogo Mecánico.
Al profesor tutor e Ingeniero Mecánico German López quien me ayudo con este gran
tema de proyecto de grado y que durante el desarrollo de este trabajo siempre
estuvo disponible dando las mejores observaciones.
Y especial agradecimiento al Instituto para la Economía Social (IPES) quien permitió
la visita y obtención de información primaria en la Plaza de Mercado Trinidad Galán
y a sus directivas allá quienes atendieron atentamente nuestras preguntas e
inquietudes.
[6]
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN ............................................................................................................... 10
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 11
1. CAPITULO UNO 12
Planteamiento del Problema y Objetivos trazados
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................ 12
1.2 OBJETIVOS .................................................................................................. 12
1.2.1 Objetivo General ............................................................................................................. 12 1.2.2 Objetivos Específicos ................................................................................................... 13
2. CAPITULO DOS 14
Marco Teórico
2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS RESIDUOS ...................................................... 14
2.2 DEFINICIÓN DE BIOMASA......................................................................... 14
2.3 CLASIFICACIÓN DE LA BIOMASA ........................................................... 15
2.3.1 Biomasa Lignocelulosa................................................................................................. 15 2.3.2 Biomasa Amilácea. ........................................................................................................ 15 2.3.3 Biomasa Alcoholígena o Azucarada. ......................................................................... 15 2.3.4 Biomasa Energética. ...................................................................................................... 15 2.3.5 Biomasa Oleaginosa...................................................................................................... 15
2.4 DEFINICIÓN DE LA BIOENERGÍA ............................................................ 15
2.5 TECNOLOGÍAS PARA LA TRASFORMACIÓN DE LA BIOMASA EN
BIOENERGÍA .......................................................................................................... 16
2.5.1 Termoquímica ................................................................................................................. 16 2.5.2 Físico-Química. ............................................................................................................... 17 2.5.3 Biológica .......................................................................................................................... 18
2.6 TIPOS DE BIOENERGÍA RESULTANTES ................................................ 18
2.6.1 Biocombustible............................................................................................................... 18 2.6.2 Biocarburantes ............................................................................................................... 19 2.6.3 Biogás ............................................................................................................................... 19
2.7 VENTAJAS DE LA BIOENERGÍA .............................................................. 19
[7]
2.8 DESVENTAJAS DE LA BIOENERGÍA ...................................................... 20
3. CAPITULO TRES 21
Aprovechamiento de Residuos Orgánicos enfatizando en las Plazas de
Mercado
3.1 APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LA BIOMASA RESIDUAL A
NIVEL MUNDIAL .................................................................................................... 21
3.2 APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LA BIOMASA RESIDUAL EN
COLOMBIA ............................................................................................................. 22
4. CAPITULO CUATRO 24
Normas y Leyes sobre el manejo de Residuos de las Plazas de Mercado en
Colombia
4.1 MARCO NORMATIVO VIGENTE ................................................................ 24
4.2 EVALUACIÓN DE LA OPERATIVIDAD EN LAS PLAZAS PÚBLICAS DE
MERCADO CON LA NORMATIVA VIGENTE EN CUANTO AL MANEJO Y
DISPOSICIÓN FINAL LOS RESIDUOS ORGÁNICOS ....................................... 26
5. CAPITULO CINCO 28
Nivel de Producción y Potencial Energético de los Residuos orgánicos en las
Plazas Públicas de Mercado de Bogotá
5.1 NIVEL DE PRODUCCIÓN Y POTENCIAL ENERGÉTICO DE LAS 19
PLAZAS PÚBLICAS DE MERCADO EN BOGOTÁ ............................................ 28
5.2 VISITA Y OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN PRELIMINAR EN LA PLAZA
DE MERCADO TRINIDAD GALÁN ....................................................................... 29
5.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS EN LAS 19
PLAZAS DE MERCADO PÚBLICAS .................................................................... 32
6. CAPÍTULO SEIS 33
Proceso de selección de la Tecnología idónea para el plan de
aprovechamiento energético
6.1 PLANTEAMIENTO DE LA METODOLOGÍA DE SELECCIÓN ................ 33
[8]
6.2 TECNOLOGÍAS DISPONIBLES DE APROVECHAMIENTO SEGÚN EL
CONTENIDO DE AGUA ......................................................................................... 34
6.3 VALORACIÓN MAYOR PRODUCCIÓN DE PRIMERA OPCIÓN
TECNOLÓGICA (DIGESTIÓN HÚMEDA) ............................................................ 37
6.4 VALORACIÓN DE MAYOR PRODUCCIÓN DE SEGUNDA OPCIÓN
TECNOLÓGICA (COMBUSTIÓN) ......................................................................... 44
6.5 SELECCIÓN DE LA MEJOR OPCIÓN TECNOLÓGICA CON EL
“PROCESO ANALÍTICO JERÁRQUICO”............................................................ 48
7. CAPÍTULO SIETE 52
Formulación del plan de aprovechamiento de Biomasa para la producción de
Bioenergía en la Plaza de Mercado Trinidad Galán
7.1 CARACTERÍSTICAS DIMENSIONALES DEL BIODIGESTOR ............... 52
7.2 DIAGRAMA DE MONTAJE DEL SISTEMA DE APROVECHAMIENTO . 56
7.3 SUMINISTRO DE BIOMASA AL BIODIGESTOR ..................................... 57
7.4 SUMINISTRO DE AGUA AL BIODIGESTOR ............................................ 57
7.5 RECIRCULACIÓN DEL AGUA Y LA BIOMASA DENTRO DE
BIODIGESTOR ....................................................................................................... 59
7.6 MANEJO DE LOS RESIDUOS DEL BIODIGESTOR (ABONO SÓLIDO Y
LÍQUIDO) CUANDO PASAN LOS DÍAS DE RETENCIÓN ................................. 59
7.7 MANEJO DEL BIOGÁS PRODUCIDO POR EL BIODIGESTOR ............. 59
7.8 PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD CON EL BIOGÁS DEL
BIODIGESTOR ....................................................................................................... 60
7.9 UBICACIÓN DE LOS EQUIPOS DENTRO DE LA PLAZA DE MERCADO
62
7.10 COSTOS GENERALES DE CONSTRUCCIÓN DEL PLAN DE
APROVECHAMIENTO ........................................................................................... 65
7.10.1 Costo de la Placa de Concreto. ................................................................................... 65 7.10.2 Cantidad de Cemento, Arena, Agua y Bloques necesarios para muros ............ 65 7.10.3 Resumen general. .......................................................................................................... 66
7.11 COSTOS DE OPERACIÓN ...................................................................... 68
7.12 ANÁLISIS DE COSTOS ........................................................................... 69
[9]
7.13 ADICIÓN COMPLEMENTARIA AL PLAN DE APROVECHAMIENTO
CON LA BIODIGESTIÓN HÚMEDA ..................................................................... 70
7.14 ANÁLISIS D.O.F.A ................................................................................... 70
Debilidades ........................................................................................................................................ 70 Oportunidades ................................................................................................................................... 71 Fortalezas .......................................................................................................................................... 71 Amenazas .......................................................................................................................................... 71
8. CAPITULO OCHO 72
CONCLUSIONES 72
BIBLIOGRAFÍA 73
ÍNDICE DE TABLAS 87
ÍNDICE DE FIGURAS 90
LISTA DE ANEXOS 92
[10]
RESUMEN
Este trabajo plantea un modelo de aprovechamiento energético de los residuos
orgánicos en el sitio para las plazas públicas de mercado de la ciudad de Bogotá,
que suministra energía en forma de electricidad para cubrir su propia demanda de
acuerdo a la producción de esos residuos. Se hace un caso de estudio con la plaza
de mercado publica de Trinidad Galán. El documento consta de ocho capítulos, en
el primer capítulo se describe el problema a abordar y los objetivos al respecto, en
el segundo capítulo se presentan los conceptos científicos inherentes al desarrollo
al plan de aprovechamiento, el tercer capítulo revisa el estado de la técnica en
Colombia y el resto del mundo sobre la producción de bioenergía en el sitio con
énfasis sobre las plazas de mercado, en el cuarto capítulo se revisa la normativa
vigente respecto al saneamiento básico junto con una evaluación de su
cumplimiento, en el quinto capítulo se estima la producción de residuos orgánicos y
el potencial energético de las 19 plazas públicas de Bogotá, el capítulo seis
desarrolla la selección de la tecnología más idónea para el plan de aprovechamiento
basándose en las características de la biomasa residual de las plazas de mercado,
en el capítulo siete se formula este plan con el caso de estudio de la plaza de
mercado pública Trinidad Galán que sería el modelo para el resto de plazas de
mercado acompañado al final de un análisis DOFA. Y en el octavo y último capítulo
se hacen las conclusiones finales del trabajo sobre el plan de producción de
Bioenergía en el sitio y, como soporte al documento se tienen secciones
complementarias de Índices y Anexos con datos adicionales.
Palabras Clave: Biomasa Residual, Biodigestión Anaeróbica, Bioenergía, Plazas
Públicas de Mercado, Aprovechamiento de residuos orgánicos.
[11]
INTRODUCCIÓN
En la actualidad el tema de las energías renovables es muy tratado desde múltiples
vistas sociales, económicas, culturales, agroambientales, medicas entre otros. Se
proponen tecnologías que no afecten el planeta y que emitan en lo mínimo gases
carbónicos, la eólica que aprovecha el viento, solar que aprovecha el sol con
paneles, la hidráulica con los ríos para el caso especial de Colombia y la biomasa,
en esta última caben las plantas con las hojas, semillas, las flores, las cascaras de
frutas, los restos de verduras y que se producen en las plazas de mercado. (Invest
Pacific, 2018)
La biomasa residual que producen las plazas de mercado y que son el objeto de
estudio de este trabajo contienen grandes proporciones de agua y bajas
concentraciones de energía a diferencia de otros productos de origen vegetal que
si tienen altas propiedades energéticas como los cultivos oleaginosos y que
actualmente Colombia le apuesta para producir bioenergía y/o biocombustible de
manera masiva y en serie, haciendo instalaciones en áreas privadas algo apartadas
que son centros de recepción de las diferentes fuentes como aquellos cultivos
energéticos (FAO).
[12]
1. CAPITULO UNO
Planteamiento del Problema y Objetivos
trazados
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El problema de los desechos que se generan a diario en la cuidad de Bogotá con
una disposición diaria aproximada de 7500 toneladas en el relleno Sanitario de Doña
Juana (Dinero, 2017) requiere soluciones inmediatas enfocadas en el largo plazo,
ya que particularmente en Bogotá el sistema de recolección y envío debe ser
cambiado por uno más sustentable ecológicamente hablando (Parra, 2015)
(Martínez). El potencial energético de los desechos orgánicos generados en las
plazas no es despreciable por su composición si se habla que una plaza de estas
estaría generando alrededor de una tonelada diaria de basura entre residuos de
frutas, vegetales y tubérculos (Godoy, y otros, 2016). No se está canalizando todos
residuos orgánicos a un propósito bioenergético, porque los desechos orgánicos
que llegan al Relleno Sanitario se descomponen y ya en el pasado han explotado
generados daños ambientales y también se han presentado incidentes por malos
manejos, sería mejor evitar que esas basuras lleguen allá y que constantemente
haya que hacer reparaciones.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo General
Proponer un plan de aprovechamiento energético de los residuos orgánicos
producidos en las plazas de mercado públicas de Bogotá.
[13]
1.2.2 Objetivos Específicos
• Identificar casos de éxito a nivel mundial en el aprovechamiento de residuos
en las plazas de mercado para la generación de energía.
• Identificar el nivel de producción y potencial energético de los residuos
orgánicos en las plazas públicas de Bogotá.
• Evaluar la operatividad de estas plazas públicas de acuerdo a la normatividad
vigente del Distrito y la Nación, en cuanto al manejo y disposición final de los
residuos orgánicos.
• Plantear una propuesta de aprovechamiento de los residuos orgánicos para
las plazas de mercado en Bogotá de trasformación a bioenergía.
• Realizar un caso de estudio.
[14]
2. CAPITULO DOS
Marco Teórico
2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS RESIDUOS
Las plazas de mercado producen Residuos orgánicos e inorgánicos, los orgánicos
son biodegradables y perecederos y son de interés de este trabajo; los inorgánicos
son los que se pueden reciclar y/o ser reutilizados como el cartón, papel, vidrio y
platico. Existe otra forma de clasificarlos y es por su origen, pero si se habla solo de
las plazas públicas de mercado se puede decir que son residuos sólidos urbanos
de tipo domiciliario (Clasificación de, 2017).
2.2 DEFINICIÓN DE BIOMASA
Es cualquier material derivado directa o indirectamente del proceso de la
fotosíntesis, comprende residuos forestales y agrícolas, subproductos orgánicos,
cosechas energéticas, fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos y lodos de
sistemas de tratamiento de efluentes líquidos. (Prando, y otros, 2017).
Figura 1. Grupos Generales de Biomasa Residual que Provienen de la
Fotosíntesis
Fuente: (Lucas, y otros, 2012)
[15]
2.3 CLASIFICACIÓN DE LA BIOMASA
En la siguiente tabla se ordenan los tipos de Biomasa.
Tabla 1. Clasificación de la Biomasa Residual por su Composición
Lignocelulosa Amilacea Azucarada Energética Oleaginosa
Clasificacion de la Biomasa por su Composicion
Fuente: Elaboración Propia a partir de (azúcar de la mesa); (Martinez, 2014);
(Arévalo, 2015).
2.3.1 Biomasa Lignocelulosa: Esta más en los residuos forestales, los
arboles tienen hemicelulosa y lignina y hay una industria que provecha sus potenciales energéticos (Martinez, 2014)
2.3.2 Biomasa Amilácea: Concentra los Hidratos de Carbono como el
Almidón y la Inulina, son Polisacáridos de reserva en los Vegetales (Ibid.).
2.3.3 Biomasa Alcoholígena o Azucarada: También son Hidratos
de Carbono y comprende los Azucares Monosacáridos como la Glucosa y la Fructosa y Disacáridos como la Sacarosa (Ibid.); (azúcar de la mesa).
2.3.4 Biomasa Energética: Son los materiales de origen biológico que no
son alimenticios como los desechos animales (Martínez, 2014.Op.cit.).
2.3.5 Biomasa Oleaginosa: Son los aceites de ciertos cultivos capaces
de convertirse en biodiesel por procesos industriales (Arévalo, 2015).
2.4 DEFINICIÓN DE LA BIOENERGÍA
El término Bioenergía o energía de biomasa, se refiere a un tipo de energía
renovable procedente del aprovechamiento de la materia orgánica e industrial
formada en algún proceso biológico o mecánico, y que generalmente es sacada de
los residuos de las sustancias que constituyen los seres vivos (plantas, ser humano,
[16]
animales, entre otros), o sus restos y residuos. En su más estricto sentido es un
sinónimo de biocarburantes (combustibles derivados de fuentes biológicas) (Invest
Pacific, 2018).
2.5 TECNOLOGÍAS PARA LA TRASFORMACIÓN DE
LA BIOMASA EN BIOENERGÍA
Hay tres clases de Tecnologías generales que se diferencian por sus condiciones
de operación.
Tabla 2. Clases de Tecnologías para producir Bioenergía
Termoquimica Fisico-química Biológica
Combustion Produccion de Pellets Digestión Anaerobica
Pirolisis Produccion de Biodiesel Fermentación Enzimatica
Gasificación
Grupos Generales de Tecnologías de Trasformacion de Biomasa
Tecnologias que pertencen a estos Grupos Generales
Fuente: Elaboración Propia
Se enuncian a continuación sus definiciones con respecto a la tabla 2.
2.5.1 Termoquímica: Mediante el calor se producen cambios químicos en la
biomasa especialmente la seca para producir la bioenergía planeada (Energiza) las tecnologías principales son:
2.5.1.1 Combustión: La combustión es la quema directa de toda la biomasa en
una caldera y usa el calor para el generar vapor de agua y accionar una
turbina y un generador de electricidad conectado a él para producir y
abastecer energía eléctrica. Los residuos son las cenizas y gases
carbónicos que hacen el ciclo del carbono y no son perjudiciales (García,
2007-2008).
[17]
2.5.1.2 Pirolisis: Es parecido a la combustión, pero la caldera es hermética y se
extrae el oxígeno en su totalidad, además las temperaturas deben más ser
altas empezando desde los 200 grados aproximadamente, los resultados
varían de las temperaturas a las que se le somete, como una olla exprés
sube la presión con la temperatura lo cual es otro aspecto e infiere en el tipo
de caldera que se llamaría máquina de pirolítica. Como resultado pueden
salir gases carbónicos con más poder energético que los de la caldera de
combustión, además pueden salir alcoholes con más temperatura y ya con
un nivel superior saldrán carburantes parecidos al alquitrán. Todo depende
del tipo de biomasa si es seca y poca humedad (Kung) (jfarabo).
2.5.1.3 Gasificación: Es un contenedor térmico en donde la biomasa solida se
vuelve un gas combustible por efecto de temperaturas y un gas que ayuda
en ese propósito, la elección del gas a usar repercute en el gas combustible
como producto final, si es aire es un gas pobre y si fuera oxigeno puro es
más rico en potencial energético. Sus aplicaciones serían los automóviles e
industrias (Estrada, y otros) (probiomasa).
2.5.2 Físico-Química: Usan métodos de mecánicos para conseguir cambios
físicos con la ayuda de agentes químicos que cambian su composición química.
2.5.2.1 Producción de Pellets: Mediante una Maquina se comprime la Biomasa a
una densidad considerable en función principal para quemar o incinerar en
la combustión (García, 2007-2008.Op.cit.).
2.5.2.2 Producción de Biodiesel: Usa la Biomasa de mayor potencial energético
y por técnicas complejas la trasforman en biodiesel (Lucas, y otros, 2012).
[18]
2.5.3 Biológica: Aprovecha las propiedades bioquímicas de la biomasa y la
acción metabólica de bacterias propias de estas al descomponerse o añadidas que dan bioenergía en forma de gas o líquido (Energiza. Op.cit.).
2.5.3.1 Digestión Anaeróbica: Es el proceso de trasformar la biomasa que por lo
general está en estado sólido y se agregan microorganismos que la
consuman, estos organismos no necesitan el oxígeno para esa digestión y
al final desechan un gas combustible que se usaría también para los
automóviles o usos domésticos para las estufas. Los microorganismos
también pueden salir de la propia descomposición de la biomasa (Ibid.)
(Lopez, 2011).
2.5.3.2 Fermentación por Enzimas: La fermentación es algo parecido a la
digestión anaeróbica pero además es una destilación que el proceso usa
enzimas y el producto final es alcohol bioetanol (Energiza. Op.cit.).
2.6 TIPOS DE BIOENERGÍA RESULTANTES
Toda la Biomasa puede ser Bioenergía, pero se identifican tres clases
Tabla 3. Tipos de Bioenergía
Biocombustible Biocarburante Biogás
Tipos de Bioenergía
Fuente: Elaboración Propia a partir de (Sampeiro, y otros)
Se enuncian a continuación sus definiciones.
2.6.1 Biocombustible: Se caracteriza por estar constituidos de
Carbohidratos en esencia y disposición preferencial para Tecnologías Termoquímicas, los ejemplos de estos son la Leña, Pellets, Residuos Forestales, Carbón Vegetal, Desechos Orgánicos y Agrícolas, en general más o menos Sólidos (Sampeiro, y otros).
[19]
2.6.2 Biocarburantes: Son los de mayor poder energético la mayoría
basados en grasas y aceites, trasformados preferiblemente por procesos Físico-Químicos y Biológicos ejemplos de estas fuentes biológicas son los Aceites Vegetales y de cocina, la caña de azúcar, maíz, betabel, soya y palma de aceite. Y son más o menos líquidos y derivados de esas fuentes biológicas como el Alcohol Bioetanol y Biodiesel (Ibid.).
2.6.3 Biogás: Comprendería todos los gases provenientes de Fermentación de
Residuos Orgánicos de bosques, campos agrícolas y residuos animales (Sampeiro, y otros). El ejemplo común es el metano que sale en un relleno sanitario como el de Bogotá (Parra, 2015).
2.7 VENTAJAS DE LA BIOENERGÍA
Según las ventajas de los biocombustibles respecto a los combustibles fósiles son
muchas las cuales se exponen a continuación:
• Es renovable por que viene primordialmente de plantas y del sol y solo hay
que mantenerlos respecto al petróleo que se va acabar.
• Su competitividad ha subido en los últimos años.
• No se dependerá de residuos sólidos.
• Reducen las emisiones generales de gases efecto invernadero.
• Se emplean los residuos y subproductos de cualquier lugar.
• El sector rural se fortalece.
• Desarrollo regional.
• Sube el empleo en la región.
• Mejores condiciones ambientales (Prando, y otros, 2017).
[20]
2.8 DESVENTAJAS DE LA BIOENERGÍA
Las desventajas de los biocombustibles provenientes de cultivos energéticos se
exponen a continuación:
• La demanda de químicos y fertilizantes sube y la tierra se vería afectada
siendo esterilizada.
• Por esta razón podría haber rotación de cultivos masiva con consecuencias
totales en el país.
• Manipulación genética de plantas con afectación al ecosistema.
• Conflictos por cultivar plantas de uso energético en vez de alimentos.
• Monopolio de tierra por terratenientes.
• Afectaciones por el uso del agua.
• Dependencia y sobre explotación a la tierra (Ibid.).
[21]
3. CAPITULO TRES
Aprovechamiento de Residuos Orgánicos
enfatizando en las Plazas de Mercado
3.1 APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LA
BIOMASA RESIDUAL A NIVEL MUNDIAL
Fuera de Colombia la visión es parecida en que se fijan puntos de recepción de
Residuos centralizados y no en el sitio como lo sugiere este trabajo, en otros países
aplican la producción de metano por biodigestores que es la tecnología más práctica
de todas las que hay existentes (Ruiz, y otros, 2018), pero entre todas estas siguen
sus aplicaciones en desarrollo para optimizar (jfarabo)(Energiza. Op.cit.) (Garcia, y
otros, 2016). La incineración de los Residuos donde los gases mueven turbinas para
generar energía eléctrica (Galerias TV) es usado especialmente en países Nórdicos
que ahora les compran a sus vecinos los Residuos, pero igualmente es un punto
centralizado de tratamiento.
En países de primer mundo el reciclaje ya es una cultura además del concepto de
reducir que se apoya en la tecnificación, todos los productos residuales de la
tecnificación son mejores reaprovechados y es el caso de Holanda que recicla entre
85% y el 95% de residuos industriales, construcción y demolición, este es un común
denominador entre los países de la organización para la cooperación y el desarrollo
económico (OCDE) donde el mejor en estas prácticas es Alemania (Herrera, 2014)
(Guijarro, 2016). Actualmente la producción de Residuos generalizada la encabezan
los países de la (OCDE) pero estos al reducirlos y reutilizarlos la disminuyen en
peso y los países que estarían liderando ese listado son china, india e indonesia
(Guijarro, 2016) (Hohr, y otros, 2016).
En otros continentes fuera del europeo los países más rurales al no haber mucha
tecnificación en producción de bienes, la producción de residuos orgánicos es
mucho mayor y acompañado de falta de políticas serias sobre disposición final los
residuos de materia orgánica residual que son mayoría porcentual. La producción
de residuos orgánicos varia del país, en Chile por ejemplo la media por persona está
entre 250 gramos al día y en España está en 1.1 kg por persona al día
(AUTOCOMPOSTAJE LEON) (Basaure, 2011).
[22]
En países como Estados Unidos, Brasil y los países europeos la atención está en
plantas productoras de biocombustibles, la reforestación para combatir el cambio
climático y las calderas de biomasa lignocelulosa procedente de los árboles (FAO)
(Arevalo.2015.Op.cit). En la búsqueda de patentes en los diferentes portales no se
encontraron similitudes algunas o aspectos semejantes con una plaza de mercado
como productor de energía eléctrica o algún tipo de Bioenergía.
Se concluye que cada país por su cuenta trabaja por elaborar sistemas integrales
de aprovechamiento de sus residuos sólidos y/o cultivos energéticos y que la
producción de bioenergía en el sitio puede darse si se fija la total atención.
3.2 APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LA
BIOMASA RESIDUAL EN COLOMBIA
La normativa vigente en Colombia define a las plazas de mercado como centros de
distribución de alimentos de primera necesidad a bajo costo para toda la población
en general, siendo un lugar donde se comercializan estos alimentos siempre
existirán residuos por estas actividades. Son vistas como puntos emisores de
Residuos sólidos y que no tienen utilidad alguna y menos en la fuente, cualquier tipo
de residuos generados allí, son separados entre orgánico e inorgánico, los
orgánicos por lo que se mencionó son enviados a los Rellenos Sanitarios y los
inorgánicos suelen ser entregados a recicladores o personas interesadas, pero si
no fuese así también irían a esos Rellenos sanitarios.
Esta concepción sobre los residuos sólidos de las plazas de mercado los hace ser
vistos menos preciados y más por sus bajos valores energéticos lo que no llama la
atención económica, este hecho le da la función principal a los Rellenos Sanitarios
como centro de disposición final de todo tipo de desechos.
Existe variedad de propuestas de Universidades en el país para aprovechar
Residuos Sólidos Urbanos (RSU) como el propuesto por la Universidad Nacional
(Cadavis, y otros, 2015), aquí se agregan a la producción de gas metano los
desechos de poda, pero siguen siendo de laboratorio y fuera de cualquier sitio
emisor de desechos orgánicos como las plazas de mercado. El compostaje es una
buena técnica conocida y ha sido alternativa para redireccionar los Residuos
orgánicos (CONSORCIO NAM Ltda – VELZEA Ltda), aunque no es una alternativa
[23]
energética contemplada en este trabajo para la plaza de mercado si lo haría si se
logran convenios con agroindustrias enviando residuos que sobren del plan de
aprovechamiento salvando el suelo donde está el relleno sanitario y si fertilizando
el suelo donde se vuelve abono.
Las plazas de mercado además se ven como puntos de consumo de energía y no
como un generador de esta, Colombia se abastece de los ríos, hidrocarburos y
cultivos energéticos que esta es ahora una opción en estudio y desarrollo que está
ganando aceptación económica y ecológica (Arevalo,2015.Op.cit.), por lo tanto, no
hay buena fijación y/o percepción de utilidad en los residuos de las plazas porque
muchas de estas se componen en mayoría porcentual de agua (opuesto al potencial
calorífico de los cultivos energéticos y residuales en Colombia y otros países
(Martinez,2014.Op.cit.) (García, 2007-2008.Op.cit.).
La incineración de toda clase de residuos sólidos es una tecnología de gran
aplicación con la Tecnología Combinado Calefacción Refrigeración y Energía
(CCHP) que entrega electricidad aprovechando y reutilizando el calor producido en
un sistema de calefacción y refrigeración mediante un circuito integrado o máquina
que es un poco más portable que una planta térmica (Bibing), la calefacción o fuente
de calor es la quema de basuras del relleno sanitario La Pradera en Medellín que
es una apuesta de las empresas públicas de Medellín (El Espectador, 2013).
Para señalar el grave problema de no aprovechar esa biomasa residual sea en el
sitio o en un punto centralizado, enviar esos desechos a los Rellenos Sanitario en
Colombia se prevé una emergencia sanitaria en 2030 si se habla que genera 12
millones de toneladas al año y solo se recicla el 12% (Dinero, 2017).
Actualmente en Colombia la producción de bioenergía de los residuos sólidos es la
más costosa (170 millones) entre el reciclaje (135 millones), tratamientos mecánicos
para fines energético (53 millones), rellenos sanitarios (29 millones) y el compostaje
(24 millones), estos medidos costo neto por tonelada con instalaciones con
capacidad de 30000 toneladas por mes (Consejo Nacional De Politica Economica
Y Social, 2016).
[24]
4. CAPITULO CUATRO
Normas y Leyes sobre el manejo de Residuos
de las Plazas de Mercado en Colombia
4.1 MARCO NORMATIVO VIGENTE
Este trabajo debe respetar y fundamentarse en las normativas vigentes de parte la
alcaldía de la ciudad de Bogotá por medio el Instituto para la Economía Social
(IPES), el Gobierno Nacional y el Congreso de la República.
En la siguiente tabla se presentan las normas vigentes relacionadas con el manejo
de residuos sólidos en las plazas públicas de mercado de la ciudad de Bogotá y que
guiarán la formulación de este trabajo sobre el aprovechamiento energético de
Residuos orgánicos. Estas se encuentran detalladas en el Anexo 6.1 donde se
explican en resumen su contenido junto con una conclusión al respecto para el Plan
de Aprovechamiento de Residuos Orgánicos en el sitio.
[25]
Tabla 4. Normativas vigentes respecto al manejo y disposición de residuos sólidos
en las plazas de mercado del distrito capital y relacionados para el plan de
aprovechamiento energético
N Numeral de la norma Enunciado de la Norma
1 Decreto 2811 de 1974Por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales
Renovables y de Protección al Medio Ambiente.
2 Ley 9 de 1979 Por el cual se dictan medidas Sanitarias
3 Ley 142 de 1994Por el cual se establece el regimen de los servicios públicos
domiciliarios y se dictan otras disposiciones
4 Decreto 948 de 1995En relacion con la prevencion y control de la contaminacion
atmosferica y la proteccion del aire
5 Decreto 302 de 2000
Por el cual se reglamenta la Ley 142 de 1994, en materia de
prestación de los servicios públicos domiciliarios de
acueducto y alcantarillado.
6 Decreto 4741 de 2005
Por el cual se reglamenta parcialmente la prevencion y el
manejo de los residuos o desechos peligrosos generados en
el marco de la gestion integral
7 Decreto 312 de 2006 Plan maestro para el manejo integral de residuos solidos
para bogotá distrito capital
8 Ley 1259 de 2008
Por medio de la cual se instaura en el territorio nacional la
aplicación del comparendo ambiental a los infractores de las
normas de aseo, limpieza y recoleccion de escombros; y se
dictan otras disposiciones
Normativas Vigentes
[26]
Numeral de la Norma Enunciado de la Norma
9 Decreto 2981 de 2013Por el cual se reglamenta la prestación del servicio
público de aseo
10 Decreto 113 de 2013
En relación con la adopción de normas urbanísticas y
arquitectónicas para la implantación y regularización
de bodegas privadas de reciclaje de residuos sólidos
no peligrosos no afectas (Sic) al servicio público de
aseo, y se dictan otras disposiciones
11 Ley 1715 de 2014
Por medio del cual se regula la integracion de las
energias renovables no convencionales al sistema
energetico nacional
12 Resolucion 668 de 2016Por la cual se reglamenta el uso racional de bolsas
platicas y se adoptan otras disposiciones
13 Resolucion 018 de 2017
Por cual se expide el reglamento administrativo,
operativo y de mantenimiento de las plazas de
mercado del distrito capital de bogotá
En el Anexo A se encuentran mejor detalladas.
4.2 EVALUACIÓN DE LA OPERATIVIDAD EN LAS
PLAZAS PÚBLICAS DE MERCADO CON LA
NORMATIVA VIGENTE EN CUANTO AL MANEJO
Y DISPOSICIÓN FINAL LOS RESIDUOS
ORGÁNICOS
El manejo de los residuos se encuentra reglamentado para efectos de la sanidad
del ambiente, involucrando la separación en el sitio, recolección parcial hacia
espacios acondicionados y disposición final fuera de la plaza de mercado, este
proceso de saneamiento básico involucra a toda la sociedad.
[27]
El Congreso Nacional del Medio Ambiente de 2014 hace una referencia al
cumplimiento los planes de saneamiento básico y las normas que lo dictan, se citan
textualmente sus conclusiones:
“Aunque existen las normativas, estas no son suficientes para atender las
dificultades en los procesos de gestión de los residuos, de allí que la percepción
de las plazas de mercado en la ciudad, como ya se mencionó en líneas
anteriores, sea la de focos de contaminación, deterioro del suelo y causal de
efectos negativos para la movilidad, la infraestructura vial y devaluación del
valor de los predios. Es necesaria la capacitación, pues muchos de los
comerciantes desconocen las orientaciones legales y aún los procesos técnicos
para la recolección, tratamiento y disposición final de los desperdicios
generados como fruto de sus actividades.” Fuente: (Conama 2014; Congreso
Nacional Del Medio Ambiente, 2014).
Se añade y concluye a partir de este fragmento que hace falta una verdadera
inclusión social con participación ciudadana donde se discutan abiertamente
las soluciones a las problemáticas de los residuos generados en las plazas de
mercado.
[28]
5. CAPITULO CINCO
Nivel de Producción y Potencial Energético de
los Residuos orgánicos en las Plazas Públicas
de Mercado de Bogotá
5.1 NIVEL DE PRODUCCIÓN Y POTENCIAL
ENERGÉTICO DE LAS 19 PLAZAS PÚBLICAS
DE MERCADO EN BOGOTÁ Las 19 plazas de mercado públicas de Bogotá generan 6 tipos diferentes de
residuos medidos en T/día de acuerdo a la tabla 5.
Tabla 5. Composición de los residuos en las Plazas Públicas de Mercado en la
ciudad de Bogotá
Fuente: (Conama 2014; Congreso Nacional Del Medio Ambiente, 2014)
De la tabla 5 son de interés el 88.5 % de las verduras, frutas y hortalizas para
los cálculos posteriores.
En la tabla 6 presentan los niveles de producción de residuos de las 19 plazas de
Distrito (columnas 1,2 y 3) medidos en T/año para el 2010 y en la columna 4 sus
potenciales energéticos en Kcalorias/año, la forma en que se calcularon estos
potenciales fue multiplicando esa producción anual por el 88.5% que representan
los residuos de verduras, frutas y hortalizas de la tabla 5. Luego se multiplico por
(1111.12 kcal/kg) (Lopez, 2011) que es el potencial de la Biomasa residual y/o RSU
medidos en kcal/año. Y en la columna 5 se muestran las equivalencias en kJ/año.
[29]
Tabla 6. Cantidad de residuos generados en el año 2010 en las Plazas Públicas
de Mercado de Bogotá y potencial energético
NPlaza de Mercado
Distrital
Cantidad total de
Residuos generados
(T/año)
Potencial Energetico de los
Residuos Organicos
(kcal/año)
Equivalencia kilo
(kJ/año)
1 Doce de Octubre 367 360`886,220.4 1`509`947,946
2 El Carmen 160 157`334,592 658`287,932.9
3 Las Ferias 1183 1`163`292,640 4`867`216,404
4 Fontibon 471 463`153,705.2 1`937`835,103
5 Trinidad Galán 272 267`468.806.4 1`119`089,486
6 Kennedy 250 245`835,300 1`028`574,895
7 La Concordia 23 22`616,847.6 94`628,890.3
8 Las Cruces 181 177`984,757.2 744`688,224.1
9 La Perseverancia 311 305`819,113.2 1`279`547,170
10 Quirigua 971 954`824,305.2 3`994`984,893
11 Restrepo 149 146`517,838.8 613`030,637.5
12 Samper Mendoza 416 409`069,939.2 1`711`548,626
13 San Benito 141 138`651,109.2 580`116,240.9
14 San Carlos 38 37`366,965.6 156`343,384.1
15 Santander 148 145`534,497.6 608`916,338
16 Siete de Agosto 803 789`622,983.6 3`303`782,563
17 Veinte de Julio 130 127`834,356 534`858,945.5
18 Boyacá 191 187`818,169.2 785`831,219.9
19 Lucero 47 46`217,036.4 193`372,080.3
Total N/A 6,252 T/año 6.15 kcal/año 25.72 TJ/año
Fuente: Elaboración propia a partir de datos de (Conama 2014; Congreso
Nacional Del Medio Ambiente, 2014) y (Lopez, 2011)
En esta tabla se ve una producción total anual de 6,252 toneladas con un
potencial energético equivalente de 25.72 Tera-Julios.
5.2 VISITA Y OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN
PRELIMINAR EN LA PLAZA DE MERCADO
TRINIDAD GALÁN
La plaza de mercado publica de mercado Trinidad Galán se encuentra en la
localidad de Puente Aranda en la carrera 60 n 5-00 en la ciudad de Bogotá, con la
[30]
aprobación del Instituto para la Economía Social (IPES) se habló con la
administración y los comerciantes que se encontraban en el lugar uno por uno. Se
realizaron las preguntas de los cuestionarios de los Anexos 7.2 al 7.4.
Se indagó sobre los consumos de servicios públicos con los recibos de esta Plaza
de Mercado. Ese obtuvo que el consumo de la electricidad medido de un mes (entre
Marzo a Abril de 2018), Gas medido en dos meses (entre Marzo a Mayo de 2018) y
Agua (medido del mes de Marzo de 2018), tales valores se muestran en la tabla 8.
Tabla 7. Consumo de Electricidad, Gas y Agua de la Plaza de Mercado Trinidad
Galán
Electricidad/Mesual Gas/Bimensual Agua/Mensual
4,580 kwh
16.488 GJ 26.108 GJ N/A
Consumo de Servicios Públicos
Equivalencia en Giga-Julios (aprox)
Fuente: Elaboración propia a partir de visita a la plaza de Mercado Trinidad Galán
Los datos de esta tabla serán retomados para la comparación las cifras de
desempeño energético que tenga el plan de aprovechamiento con la
tecnología seleccionada.
En la entrevista en la plaza de mercado se identificaron los horarios para la
recolección de basura desde los puestos de ventas (11:00 am y 4:00 pm) a un cuarto
de separación final y posterior envío por camión recolector al Relleno Sanitario de
Doña Juana, resalta la administración que todos los tenderos deben conocer el
proceso de separación, pero por observación del autor se notó que algunas
personas lo hacían mientras que otras no.
En la visita con los tenderos del lugar se observaron los residuos que generan,
algunos tenderos hacen jugos y/o pican las frutas y quedan las cascaras o residuos,
le quitan las hojas al maíz y le arrancan la corona a la piña. Los locales de carnes y
pollos aseguran no generar desechos orgánicos y lo único que generan son
inorgánicos, se exponen los residuos vistos durante la visita en el anexo E.
[31]
En la tabla 8 se presenta un formato propio de la plaza de mercado que corresponde
a las columnas 1 y 2, que son los pesos en kilogramos de los residuos medidos
antes de ser estos enviados al carro recolector de basura los días que pasa, en la
tercera columna su potencial energético respectivo calculado de la misma manera
que se hizo con la tabla 6 y en la cuarta columna su equivalencia en kJ.
Tabla 8. Tabla de pesos de residuos sólidos cuando el carro recolector pasa
tomados en el mes de Mayo de 2018 de la Plaza de Mercado Trinidad Galán
DíaPeso de
Residuos(kg)
Potencial Energetico
equivalente (kcal/día)Equivalencia en (kJ/día)
1 1090 1`071,841.9 4`484,586.5
2 480 472,003.7 1`974,863.4
6 890 875,173.6 3`661,726.3
7 800 786,672.9 3`291,439.4
8 960 944,007.5 3`949,727.3
10 480 472,003.7 1`974,863.4
11 980 963,674.3 4`032,013.2
12 930 914,507.3 3`826,298.5
14 250 245,835.3 1`028,574.8
15 770 757,172.7 3`168,010.5
16 150 147,501.1 617,144.6
17 1000 983,341.2 4`114,299.5
19 1010 993,174.6 4`155,442.5
21 1100 1`081,675.3 4`525,729.4
22 900 885,007 3`702,869.2
25 980 963,674.3 4`032,013.2
26 880 865,340.2 3`620,583.3
28 800 786,672.9 3`291,439.4
29 850 835,840.0 3`497,154.6
30 610 599,838.1 2`509,722.6
Total 15,910/mes 15.64 Kcal/mes 65.46 GJ/mes
Fuente: Elaboración propia con información suministrada por la Administración de
Plaza Pública de Mercado Trinidad Galán, (Lopez, 2011) (Conama 2014;
Congreso Nacional Del Medio Ambiente, 2014)
[32]
En esta tabla 8 se ve un pico máximo de 1100 kg el 21 de mayo y un valor
mínimo de 150 kg el 16 de mayo, la producción total mensual fue de 15,910 kg
siendo 14,080 kg el 88.5% de verduras, frutas y hortalizas con un potencial
equivalente de 65.46 Giga-Julios. El promedio diario fue de 530.3 kg/día que
corresponde a un volumen de 1.71 𝒎𝟑/día.
5.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS RESIDUOS
ORGÁNICOS EN LAS 19 PLAZAS DE MERCADO
PÚBLICAS
Las siguientes son las características de los residuos orgánicos de las plazas de
mercado:
❖ La densidad promedio de los residuos es de 0.31ton/m3
❖ La humedad varía entre 80 y 92%
❖ El contenido de carbono está entre 43.5 y 49.8%
❖ Los fenoles varían entre 14.3 y 316 mg/kg.
❖ Los nitratos entre 372 y 18,040 mg/kg.
❖ Los nitritos entre 5.2 y 32.8 mg/kg
❖ El nitrógeno total varía entre 1.1 y 2.1%.
❖ Los sólidos totales varían entre un 8 y 20%,
❖ Los sólidos volátiles entre 78.4 y 89.7%.
❖ Los sulfatos entre 6,580 y 93,120 mg/kg.
❖ Los sulfitos entre 177 y 1,200 mg/kg.
❖ El pH (medido en campo) varía entre 6.1 y 7.
Fuente: (Conama 2014; Congreso Nacional Del Medio Ambiente, 2014)
[33]
6. CAPÍTULO SEIS
Proceso de selección de la Tecnología idónea
para el plan de aprovechamiento energético
6.1 PLANTEAMIENTO DE LA METODOLOGÍA DE
SELECCIÓN
A continuación, se muestra el planteamiento paso a paso de todo el proceso de
selección de la tecnología más adecuada para este plan de aprovechamiento.
1. Reconocer las tecnologías disponibles para tratar los residuos orgánicos de
una plaza de merado dadas sus características húmedas.
2. Buscar entre estas opciones tecnológicas las que menores costos requieran
y mejores características funcionales más viables tengan, teniendo en cuenta
los aspectos técnicos ya conocidos de cada una.
3. Escoger dos alternativas finales para hacer una valoración de mayor
desempeño en energía entregada según la cantidad de residuos orgánicos
producidos en la plaza de mercado Trinidad Galán según lo registrado en
esta plaza en el mes de mayo de 2018.
4. Seleccionar la tecnología más adecuada para tratar los residuos orgánicos
de esta plaza de mercado con la metodología “Proceso Analítico Jerárquico”
entre las dos opciones escogidas, con los criterios de selección “mayor
energía entregada” y “menores costos de producción”.
[34]
6.2 TECNOLOGÍAS DISPONIBLES DE
APROVECHAMIENTO SEGÚN EL CONTENIDO
DE AGUA
La biomasa que producen las plazas de mercado es Amilácea y Azucarada con alto
contenido de agua, un estimado de entre el 80% al 92% (Conama 2014; Congreso
Nacional Del Medio Ambiente, 2014) La ruta tecnológica a seguir a partir de este
hecho se fija a partir de la siguiente figura.
Figura 2. Rutas tecnológicas según porcentaje de humedad
Fuente: (Lopez, 2016)
De acuerdo a esta figura se plantea la hipótesis para este trabajo que sería
más conveniente, trabajar con la humedad de la biomasa a más del 75% o si
bajar la misma humedad a menos del 60%.
[35]
Figura 3. Acciones primarias opcionales (Agregar Agua o Secar) para el
tratamiento de los residuos orgánicos
Fuente: (konstruir, 2018), (Agronet, 2018)
A la izquierda se ve la adición de agua subiendo la humedad de la biomasa y
a la derecha el secado de la biomasa con un secador rotativo.
De acuerdo a la figura 3 si se trabaja con humedades mayores al 75% está la
Digestión Húmeda o la Digestión Seca. Es más conveniente en este caso la
Digestión Húmeda porque ya por defecto los Residuos de las Plazas de Mercado
vienen con una humedad estimada hasta en un 92% (Conama 2014; Congreso
Nacional Del Medio Ambiente, 2014), además de que esta tecnología tiene la
facultad de tratar mejor los residuos municipales de manera continua y masiva
(hagenmeyer, 2003) (Agrogas Biogas, 2014) resultando más beneficioso que la
Digestión Seca.
Si se trabajaran con humedades inferiores al 60% están la combustión o la
Gasificación, pero resultaría más costoso gasificar los residuos orgánicos que
quemarlos en la combustión, esta afirmación se basa en la siguiente tabla.
[36]
Tabla 9. Costos totales y unitarios de producción de energía de las tecnologías de
aprovechamiento de Biomasa Residual para el caso especial de Colombia
n Tecnología Costo Unitario (USD/KWh) Costo Produccion Total USD
1 Biodigestion 1 KWh producir cuesta 0.48 USD 100 kw producir cuesta 98,000 usd
2 Combustion 1 KWh producir cuesta 0.53 USD 100kw producir cuesta 109,500 usd
3 Mecanica (Pellets) 1 KWh producir cuesta 0.54 USD 100kw producir cuesta 112,500 usd
4 gasificacion 1 KWh producir cuesta 0.54 USD 100 kw producir cuesta 113,000 usd
5 pirolisis 1 KWh producir cuesta 0.56 USD 100 kw producir cuesta 116,500 usd
6 fermentacion 1 KWh producir cuesta 0.59 USD 100 kw producir cuesta 123,500 usd
Fuente: (Ruiz, y otros, 2018)
La tabla 9 clasifica las tecnologías por sus costos de producción desde el más
económico hasta el más costoso, esta clasificación será retomada en la selección
final de la tecnología de aprovechamiento como un criterio de selección.
Con estos costos en el largo plazo entre la combustión y la gasificación se vería una
diferencia económica significativa si se implantaran de acuerdo a los costos de
producción total. Quedan entonces la Digestión Anaeróbica Húmeda y Combustión
como tecnologías posibles para aprovechar los residuos de la plaza de mercado. A
continuación, se hace una evaluación de estas dos tecnologías finales en mayor
producción de energía para el plan de aprovechamiento por separado.
[37]
6.3 VALORACIÓN MAYOR PRODUCCIÓN DE
PRIMERA OPCIÓN TECNOLÓGICA (DIGESTIÓN
HÚMEDA)
En la siguiente imagen se representa la producción de biogás con la Biodigestión.
Figura 4. Producción de Electricidad por Biodigestión de la Biomasa Residual
Fuente: (BioGas, 2014)
Esta figura expone el proceso de producción de electricidad a partir de la
biodigestión y en cada fase una breve descripción.
Antes de ingresar la biomasa al biodigestor es mejor reducirla en tamaño para
facilitar el trabajo de este, por eso en este trabajo se dispone de un triturador de
biomasa tipo lignocelulosa que es disponible en el mercado.
[38]
Figura 5. Triturador LR520 de biomasa lignocelulosa o de madera disponible en el
mercado
Fuente: (UNTHA, 2018)
Esta máquina tiene los siguientes datos técnicos.
Figura 6. Datos técnicos de Trituradora LR520
Fuente: (UNTHA, 2018)
Para conocer la potencia total requerida para triturar toda la Biomasa residual
producida en un día promedio (530.3 kg), con el apoyo de los datos de la figura 6
se usa la definición de Caudal o flujo de masa para estimar el tiempo en que se
tarda esta máquina en procesar esta cantidad de Biomasa residual.
[39]
𝑄 = 𝐴 ∗ 𝑣
En donde:
𝑄: Caudal
𝐴: Área de la cámara de corte (por la imagen 6 es Ancho cámara de corte (mm):
514; por Ø Rotor (mm): 248
𝑣: Velocidad (por la imagen 6 es Velocidad de extracción requerida (m/s):22)
𝑄 = ( .2 8 )( . ) ∗ 22 𝑠⁄
𝑄 = 2.8 𝑠⁄
Siendo que los 530.3 kg tienen un volumen de . , se divide este valor por el
caudal 𝑄.
.
2.8
𝑠
= .6 𝑆𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠 (𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑡𝑖𝑒 𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑇𝑟𝑖𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎)
0.61 segundos se tardaría esta máquina en triturar los residuos orgánicos, para
estimar la energía total requerida, se multiplica la potencia de la figura 6 (11kW) por
el tiempo del triturado.
.6 𝑠𝑒𝑔 ∗ 𝑘𝑊 = 6. 𝑘𝐽
La energía diaria estimada para triturar la biomasa residual es de 6.71 kJ, de
esta cifra siendo un valor mensual 201.3 kJ.
Cuando ingresa al Biodigestor por la altura que pueda tener y también la puerta de
ingreso, hacer este trabajo de forma manual y todos los días para una persona
podría ser extenuante y perjudicial para la salud, por los que para este trabajo
particularmente se introduce para alimentar al Biodigestor un elevador de
cangilones.
[40]
Figura 7. Elevador por Cangilones para alimentar al Biodigestor
Fuente: (Discaf, 2018)
Como se logró con la trituradora se estima el tiempo de trabajo y la energía total
requerida, de acuerdo a la figura 7 la producción es de 2ooo kg/h, dividiendo los
530.3 kg de residuos promedio producidos en la plaza de mercado por los 2000 kg/h
se conocería el tiempo en horas del trabajo de esta máquina.
. 𝑘𝑔
2 𝑘𝑔ℎ
= .26 ℎ
0.265 horas equivalentes a 16 minutos o 960 segundos, este tiempo de trabajo se
multiplica con la potencia de la maquina elevadora de cangilones (1.5kW).
96 𝑠𝑒𝑔 ∗ . 𝑘𝑊 = 𝑘𝐽
Este es el valor diario promedio para alimentar al Biodigestor, pero
mensualmente esta cifra se eleva a 43,200 kJ.
[41]
Ya en el Biodigestor los residuos se convertirán en Biogás y de este solo seria de
interés el gas metano que representa un significativo porcentaje del biogás. De
acuerdo a la siguiente expresión se calcula el volumen del metano del biogás
producido por el biodigestor de acuerdo a los residuos producidos al día promedio.
𝑉𝑜𝑙 𝑐ℎ4 =(𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜
𝑔 𝑜𝑙
) (𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 МО 𝑘𝑔)
(𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝 МО𝑔 𝑜𝑙)
(𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜 𝑘𝑔/ )
En donde:
Peso Específico Metano: 188 g/mol
Peso Seco Materia Orgánica: 1,126.4 kg (de 15,910 kg por el mes mayo de tabla 8
y estimando que los sólidos totales varían desde un 8% (Conama 2014; Congreso
Nacional Del Medio Ambiente, 2014))
Peso Específico МО: 521 g/mol
Peso Específico Metano: 0.504 kg/
Reemplazando:
𝑣𝑜𝑙 𝑐ℎ4 = (( 88𝑔 𝑜𝑙
) ( 26. 𝑘𝑔)
( 2 𝑔 𝑜𝑙
) ( . 𝑘𝑔 )
)
𝑣𝑜𝑙 𝑐ℎ4 = 8 6.
El resto es dióxido de carbono y el cálculo de su volumen se determina por la
siguiente expresión.
𝑣𝑜𝑙 𝑐𝑜2 =(𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝 𝑐𝑜2
𝑔 𝑜𝑙
) (𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 МО 𝑘𝑔)
(𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝 МО𝑔 𝑜𝑙)
(𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝 𝑐𝑜2𝑘𝑔 )
[42]
En donde:
Peso Específico 𝑐𝑜2: 451 g/mol
Peso Seco МО (Materia Orgánica): 1,126.4 kg (de 15,910 kg por el mes de mayo
de tabla 8 y estimando que los sólidos totales varían desde un 8% (Conama 2014;
Congreso Nacional Del Medio Ambiente, 2014))
Peso Específico МО: 521 g/mol
Peso Específico 𝑐𝑜2: 1.389 kg/m3
Reemplazando:
𝑣𝑜𝑙 𝑐𝑜2 = (( 𝑔 𝑜𝑙
) ( 26. 𝑘𝑔)
( 2 𝑔 𝑜𝑙
) ( . 89𝑘𝑔 )
)
𝑣𝑜𝑙 𝑐𝑜2 = .99
En la siguiente tabla se suman los costos energéticos con los rendimientos
para conocer la ganancia útil.
[43]
Tabla 10. Resumen de producción energética de la biodigestión menos costos
operacionales
Volumen ( Porcentaje (%)Energía en Giga-Julios
del mes mayo de 2018
Gas metano 806.5 53.46 % 29.03 GJ
Dioxido de carbono 701.99 46.54 % N/A
Costo energético
del trituradorN/A N/A GJ
Costo energético
del elevadorN/A N/A 0.0432 GJ
Total N/A N/A 28.98 GJ
Produccion Energetica de la Biodigestion
)
2. 4
Fuente: elaboración propia
Con la Biodigestión 28.98 Giga-Julios son el potencial energético
aprovechable a partir de la Biomasa medida por el mes de mayo de 2018.
La eficiencia del Biodigestor se calcula dividiendo la energía entrega (del gas
metano) por el potencial energético de la biomasa residual (ver Tabla 8), ambos
producidos en el mes de mayo de 2018.
𝛽 = 29. 𝐺𝐽
6 . 6 𝐺𝐽= . 28 ; 𝛽 = . %
El biodigestor necesita ciertas condiciones adicionales como que en la materia
orgánica estén los carbohidratos, grasas, proteínas, vitaminas, minerales y el agua
suficiente, el PH debe de estar en un rango de entre 4.5 y 9, para este caso no se
tuvieron en cuenta restos de naranjas que son agentes ácidos y que elevarían el
PH, que esos residuos no contengan nitrógeno en exceso y que tengan buena
volatilidad para reaccionar (Lopez, 2011). Los minerales que se considera estén
[44]
presentes en el biodigestor son el fosforo, calcio, sodio, magnesio, potasio y hierro
que deben estar presentes en los residuos de toda la plaza de mercado.
6.4 VALORACIÓN DE MAYOR PRODUCCIÓN DE
SEGUNDA OPCIÓN TECNOLÓGICA
(COMBUSTIÓN)
La producción de electricidad con esta tecnología se representa por la siguiente
figura.
Figura 8. Producción de Electricidad por Combustión de la Biomasa Residual
Fuente: (Endesa)
Esta figura expone el proceso de producción de electricidad a partir de la
combustión y en cada fase una breve descripción.
Recordando que el contenido de humedad que puede variar hasta el 92% (Conama
2014; Congreso Nacional Del Medio Ambiente, 2014), se calcula la energía
necesaria para retirar la humedad hasta el 60% o menos, se procede a los
siguientes cálculos.
[45]
Se estima el contenido de humedad de los residuos generados por la plaza de
mercado en el mes.
9 𝑘𝑔 ∗ 92% = 6 .2 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛 𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎
Se estima el 60% de humedad de los residuos generados por la plaza de
mercado en ese mismo mes.
9 𝑘𝑔 ∗ 6 % = 9 6 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎
Restando los dos últimos resultados.
6 .2 𝑘𝑔 − 9 6 𝑘𝑔 = 9 .2 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑟𝑎𝑟
Multiplicando por el valor de evaporización del agua de tendrá la energía para
remover esa cantidad de agua y dejarla al 60% de humedad.
9 .2 𝑘𝑔 ∗ 2 2 𝑘𝐽/𝑘𝑔
´ 2 𝑘𝐽
Redondeando y Aproximando.
. 𝐺𝑖𝑔𝑎 − 𝐽𝑢𝑙𝑖𝑜𝑠
11.445 Giga -Julios son necesarios para bajar la humedad al 60% los residuos
orgánicos por el mes de mayo de 2018 en la Plaza de Mercado Trinidad Galán.
Para preparar la Biomasa para la combustión esta es reducida de tamaño en forma
de pellets, existen en el mercado diferentes máquinas de producción de pellets que
pueden procesar distintas cantidades de biomasa por unidad de tiempo a
determinado costo energético. En la siguiente tabla se presentan algunos modelos
de máquinas productoras de pellets que se consiguen en el mercado.
[46]
Tabla 11. Modelos de Maquinas de Pellets y respectivos desempeños
Fuente: (García, 2007-2008)
De esta tabla se valoran para la elección el rendimiento y el consumo medio
de energía.
Procesar 530.3 kilogramos diarios (ver tabla 8) de Residuos Orgánicos sería mejor
con el BOGMA M-60 de la tabla 11, con un consumo medio de 45 KWh/t
(equivalentes a 4.860 Giga-Julios a una hora todos los días durante un mes) y que
en menos de una hora puede procesar los Residuos de la Plaza de Mercado
Trinidad Galán.
En la combustión el Poder Calorífico Inferior (PCI) es el que determina el
potencial energético aprovechable, se determina con la siguiente expresión.
𝑃𝐶𝐼 = 𝑃𝐶𝑆 ∗ − 𝑤
− 2. ∗
𝑤
− (
ℎ
∗ 2) ∗ 8. 2 ∗ 2. ∗ (
− 𝑤
) ⟦𝑀𝐽⟧
En donde:
𝑃𝐶𝐼 = Poder Calorífico Inferior ⟦𝑀𝐽⟧
𝑃𝐶𝑆 = Poder Calorífico Superior ⟦𝑀𝐽⟧
𝑤 = Humedad (%)
ℎ = Contenido de Hidrogeno (% peso)
[47]
Reemplazando
𝑃𝐶𝐼 = 6 6 ∗ − 6
− 2. ∗
6
− (
6.2
∗ 2) ∗ 8. 2 ∗ 2 ∗ (
− 6
) ⟦𝑀𝐽⟧
Resolviendo
𝑃𝐶𝐼 = 8 6 6. 𝑀𝐽
Redondeando
𝑃𝐶𝐼 = 8.6 6 𝐺𝐽
Con la combustión 38.6167 Giga-Julios son el potencial energético entregado
por el mes de mayo de 2018.
Se deben restar los costos energéticos del secado y producción de pellets.
Tabla 12. Resumen de producción energética de la Combustión menos costos
operacionales
Potencial entregado por la Combustión 38.617 GJ
Costo energético del Secado 11.445 GJ
Costo energético de la Maquina de Pellets 4.860 GJ
Total 22.312 GJ
−
Fuente: Elaboración Propia
22.312 Giga-Julios es la energía aprovechable entregada por la combustión a
partir de la Biomasa medida (15,910 kg) de la tabla 8 por el mes de mayo de
2018.
[48]
6.5 SELECCIÓN DE LA MEJOR OPCIÓN
TECNOLÓGICA CON EL “PROCESO ANALÍTICO
JERÁRQUICO”
Este es un método de selección de la mejor alternativa entre múltiples opciones de
acuerdo a un número igual de criterios de selección. De acuerdo a esta técnica de
selección, si son dos opciones (Biodigestión y Combustión) entonces debe haber
dos criterios de selección que son la mayor producción de energía y el menor costo
de producción.
La siguiente tabla es la calificación comparativa entre los criterios de selección y
opciones tecnológicas.
Tabla 13. Calificación comparativa entre criterios de selección y opciones
tecnológicas
Escala Numérica Escala Verbal Explicacion
1 Igual Importancia
Los dos elementos contribuyen
igualmente a la propiedad o
criterio
3
Moderadamente mas
importante un elemento
que el otro
El juicio y la experiencia previa
favorecen a un elemento frente
al otro
5
Fuertemente mas
importante un elemento
que el otro
El juicio y la experiencia previa
favorecen fuertemente a un
elemento frente al otro
7
Mucho mas fuerte la
importancia de un
elemento que la del otro
Un elemento domina
fuertemente. Su dominacion
está probada en la practica
9Importancia extrema de
un elemento frente al otro
Un elemento domina al otro con
el mayor orden de magnitud
posible
Fuente: (Universidad Politecnica de Valencia, 2013)
[49]
Esta escala comparativa se usa en las matrices entre los elementos que la
conforman.
La siguiente tabla es la matriz de los criterios de selección y al lado su ponderado.
Tabla 14. Matriz de criterios
Mayor Produccion Menor Costo
Vector
Promedio
Mayor Produccion 1 (1/3) (1/4) (1/4) 0.25
Menor Costo 3 1 (3/4) (3/4) 0.75
Suma 4 (4/3)
Matriz Normalizada
Fuente: Elaboración Propia basándose en (Univeridad a Distancia de Madrid,
2015) y (Universidad Politecnica de Valencia, 2013)
Por criterio del autor se considera que el criterio menor costo es 3 veces mejor
que el criterio mayor producción de acuerdo a la tabla 13. La matriz
normalizada es la división de cada celda de las columnas 2 y 3 por sus
respectivas sumas y en la columna 6 los promedio las columnas 4 y 5. Por lo
que el criterio menor costo tiene una calificación de 0.75 y el criterio mayor
producción tiene una calificación de 0.25.
La siguiente tabla es la matriz de opciones tecnológicas respecto al criterio mayor
producción.
[50]
Tabla 15. Matriz de opciones Tecnológicas respecto al criterio mayor producción
de Electricidad
Combustion Biodigestion
Vector
Promedio
Combustion 1 (1/5) (1/6) (1/6) 0.16
Biodigestion 5 1 (5/6) (5/6) 0.83
Suma 6 (6/5)
Matriz Normalizada
Fuente: Elaboración Propia basándose en (Univeridad a Distancia de Madrid,
2015) y (Universidad Politecnica de Valencia, 2013)
Por criterio del autor revisando las tablas 10 y 13 se considera que la
Biodigestión es 5 veces más importante que la Combustión según la tabla 13.
Lo que para el criterio mayor producción la Combustión tiene una calificación
0.16 y la Biodigestión tiene una calificación de 0.83.
La siguiente tabla es la matriz de opciones tecnológicas respecto al criterio menor
costo.
Tabla 16. Matriz de opciones Tecnológicas respecto al criterio menor costo de
producción de electricidad
Combustion Biodigestion
Vector
Promedio
Combustion 1 (1/5) (1/6) (1/6) 0.16
Biodigestion 5 1 (5/6) (5/6) 0.83
Suma 6 (6/5)
Matriz Normalizada
Fuente: Elaboración Propia basándose en (Univeridad a Distancia de Madrid,
2015) y (Universidad Politecnica de Valencia, 2013)
Por criterio del autor revisando la tabla 9 se considera que la Biodigestión es
5 veces más importante que la Combustión según la tabla 13. Llenado
Igualmente que las tablas 14 y 15, la tabla 16 califica la Combustión con 0.16
y la Biodigestión la califica con 0.83.
En la siguiente tabla se ponderan las tablas 14, 15 y 16.
[51]
Tabla 17. Matriz ponderada (producto punto entre vectores promedio de opciones
tecnológicas de las tablas 15 y 16 por vectores promedio de criterios de la tabla
14) donde hace un escalafón de las calificaciones definitivas de cada opción y
conocer las más conveniente
Mayor Produccion Menor Costo Total
Combustion 0.16 0.16 0.16
Biodigestion 0.83 0.83 0.83
Ponderacion 0.25 0.75
Fuente: Elaboración Propia basándose en (Univeridad a Distancia de Madrid,
2015) y (Universidad Politecnica de Valencia, 2013)
La segunda columna son los vectores promedio de la columna 6 de la tabla 15
y abajo la calificación del criterio mayor producción (vector promedio columna
6 fila 2 tabla 14). La tercera columna son los vectores promedio de la columna
6 de la tabla 16 y abajo la calificación del criterio menor costo (vector promedio
columna 6 fila 3 tabla 14). La cuarta columna es el producto punto de los
vectores promedio de las tablas 15 y 16 por los vectores promedio de la tabla
14 siendo que la Combustión tiene una calificación definitiva de 0.16 y la
Biodigestión una calificación definitiva de 0.83.
De acuerdo a lo anterior la Biodigestión es la tecnología más indicada para cubrir la
demanda interna de electricidad de esta plaza de mercado a través del plan de
aprovechamiento de residuos orgánicos.
[52]
7. CAPÍTULO SIETE
Formulación del plan de aprovechamiento de
Biomasa para la producción de Bioenergía en
la Plaza de Mercado Trinidad Galán
A continuación, se presenta el plan de aprovechamiento de Residuos Orgánicos en
la plaza de mercado Trinidad Galán soportado con la Tecnología de Biodigestión.
El aprovechamiento comienza con la determinación de los tiempos de retención,
como en la ciudad de Bogotá la temperatura normalmente es 19 °C (Weatherspark,
2018) y según (Chaur, 1992) para la Biodigestión se requieren 55 días para generar
el Biogás.
7.1 CARACTERÍSTICAS DIMENSIONALES DEL
BIODIGESTOR
Partiendo que se requieren 55 días para la primera entrega del biogás y que la
biomasa residual estimada de 30 días es de 15,910 kg entonces se tiene que.
( 9 𝑘𝑔 + 2 𝑘𝑔) ∗ .88 = 2 82 𝑘𝑔
Recordando además que el 88.5% son orgánicos (Conama 2014; Congreso
Nacional Del Medio Ambiente, 2014) se tienen 25,382 kg durante 55 días. Para
calcular su volumen se divide por su peso específico.
𝑉𝑜𝑙𝑢 𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎 =2 82 𝑘𝑔
2 𝑘𝑔
= 9. 6
Ahora, según (Varnero Moreno, 2011) para un biodigestor de carga continua el
contenido de materia solida no debe ser mayor al 12%. Por otro lado, el contenido
de materia orgánica solida contenida en la biomasa residual de la plaza de mercado
es hasta de un 20% (Conama 2014; Congreso Nacional Del Medio Ambiente, 2014),
para la producción al mes representa 5,076 kg.
[53]
2 82 𝑘𝑔 ∗ .2 = 6 𝑘𝑔
Entonces los 5,076 kg de materia solida deben representar el 12% dentro del
biodigestor por lo que se debe agregar agua, la que se calcula con la siguiente
ecuación.
%𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑎 𝐷𝑒𝑠𝑒𝑎𝑑𝑎 (𝑀𝑆𝐷) = 𝐾𝑔(𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎) ∗ %𝑀𝑆(𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎)
𝑘𝑔(𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎) + 𝑎𝑔𝑢𝑎(𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠)
Donde:
𝑀𝑆𝐷:𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑎 𝐷𝑒𝑠𝑒𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐵𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟
𝑘𝑔 (𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎): 𝑈𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑂𝑟𝑔𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐵𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟
%𝑀𝑆(𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎): 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐵𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟
𝐴𝑔𝑢𝑎 (𝐿𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠): 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐵𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟
Calculando %𝑀𝑆(𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎)
%𝑀𝑆(𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎) = 6 𝑘𝑔
2 82 𝑘𝑔= . 9
Remplazando en la expresión anterior de materia solida deseada.
. 2 = 𝑘𝑔 ∗ . 9
𝑘𝑔 ∗ 𝐴𝑔𝑢𝑎(𝐿𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠)
Despejando la cantidad de agua en litros.
𝐴𝑔𝑢𝑎 (𝐿𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠) = . 8 𝐿𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝐵𝑖𝑜 𝑎𝑠𝑎⁄
Si son 25,382 kg de Biomasa por esta expresión entonces se deben agregar
14,806.2 Litros de agua que en metros cúbicos son 14.8 en 55 días.
[54]
El volumen del biodigestor se calcula sumando los volúmenes de la Biomasa de 55
días y el agua requerida que representan 2/3 del total y 1/3 es el volumen requerido
para el depósito de biogás.
( 9. 6 + .8 ) = .96 𝑑𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢 𝑒𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑜𝑟𝑔𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎 𝑦 𝑎𝑔𝑢𝑎
Si 133.96 son 2/3 de volumen total del biodigestor entonces 1/3 de volumen para
el biogás dentro del biodigestor es 66.98 . Sumándolos da 200.94 de volumen
total del biodigestor para esta plaza de mercado.
Para hallar las dimensiones del biodigestor de este volumen se usa la siguiente
expresión:
𝐿 = ( ∗ 𝑉𝐵𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟 )/(𝜋 ∗ 𝐷2)
En donde:
𝐿: Largo del Biodigestor
𝑉𝐵𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟: Volumen del Biodigestor
𝐷: diámetro de Biodigestor
Reemplazando:
𝐿 = ( ∗ 2 .9 )/(𝜋 ∗ (6 )2)
𝐿 = . 2
Eligiendo un Diámetro de 6 metros por esta fórmula 7.12 metros es el largo del
Biodigestor, respetando además que la relación entre el largo y el diámetro (𝐿 𝐷⁄ )
respectivamente esté entre 0.74 y 1.42 de rango aceptado (Lopez, 2011).
. 2
6 = ( . 8 )
[55]
La forma que tendría el Biodigestor seria horizontal tipo salchicha, pero en acero
inoxidable.
Figura 9. Vista de Biodigestor Horizontal tipo Salchicha en Acero Inoxidable
Fuente: Elaboración propia a partir de (H2)
Válvula de Entrada de Biomasa
Válvula de Biogás
Válvula de Salida de
Abono
Biogás (1/3 de Volumen)
Agua + Materia Orgánica en
Reacción
Materia Orgánica
Válvula controladora de Agua
D = 6 m
L = 7.12 m
Filtro de Agua Filtro de Azufres
Bomba de Recirculación
[56]
7.2 DIAGRAMA DE MONTAJE DEL SISTEMA DE
APROVECHAMIENTO
En la figura 10 se presenta el diagrama del funcionamiento del plan de
aprovechamiento.
Figura 10 Diagrama funcional del sistema de aprovechamiento energético
Fuente: Elaboración Propia
La descripción de este diagrama se desarrolla en los siguientes numerales.
[57]
7.3 SUMINISTRO DE BIOMASA AL BIODIGESTOR
De la figura 10 la alimentación del Biodigestor comienza con la recolección de los
residuos de toda la plaza de mercado en los horarios ya existentes que son a las
11:00 am y 4:00 pm, después estos deben ser elevados al segundo piso por el
elevador de cangilones hacia la trituradora ubicada a más altura que la entrada de
Biomasa del Biodigestor, una vez triturados los Residuos se ingresan al Biodigestor
por un ducto conductor que entran por gravedad. Junto con la Biomasa entra
también el agua necesaria contenida previamente en el tanque de suministro de
agua.
Si no se necesitaran más residuos en la utilización de la biodigestión o la
combustión, estas deben de ser evacuadas siguiendo los lineamientos establecidos
en el Decreto 2981 de 2013 de la Presidencia de la República, que en su artículo
17 (Obligaciones de los usuarios para el almacenamiento y la presentación de
residuos sólidos) indica en sus numerales aspectos para entregar los residuos
para desechar al carro recolector, y especialmente el numeral 5 que dispone que
debe de hacerse tres horas antes de que el camión recolector pase a la hora
indicada por el operador de aseo.
7.4 SUMINISTRO DE AGUA AL BIODIGESTOR
La administración comentó que no cuentan con canalización de aguas lluvia y que
estas van a la alcantarilla, las aguas lluvias son de importancia canalizarlas para
usar en el biodigestor. Es una alternativa para no usar agua la que viene por la
acometida y esta debe almacenarse en un tanque en el subsuelo del parqueadero
y por moto-bomba subir esas aguas lluvias al tanque de suministro de agua de la
figura 10 al Biodigestor cuando sea necesario, esto debido a que no hay un espacio
adecuado dentro de la plaza de mercado de acuerdo a la figura 13. Si no fuera
necesaria esa agua podría usarse en los baños de la plaza de mercado.
[58]
Figura 11. Construcción de tanque subterráneo (a la izquierda superior) y vista de
tanque de suministro de agua al Biodigestor (derecha superior) y sus datos
técnicos (inferior)
Fuente: (Habitissimo, 2018), Fuente: (Rotoplas, 2018)
Observando la figura 11 el tanque de suministro de agua tiene una capacidad de
agua de 2 y el Biodigestor necesita mantenerse con .8 lo que significa
este tanque puede contener toda el agua y ser el único que se lo suministre al
Biodigestor.
Para subir las aguas lluvia depositadas en el tanque subterráneo al tanque de
suministro del segundo piso se necesita de una moto-bomba de agua, para este
trabajo se trabaja con una de 370 wts como el de la figura 11.
Figura 12. Moto-Bomba eléctrica 370 wts y ½ HP
Fuente: (Google, 2018)
[59]
Dado por lo impredecible del clima y por ende las reservas de agua en el tanque
subterráneo y las horas al mes que se utilice la motobomba se reserva dar una
cifra de consumo para restar al neto entregado por la planta eléctrica.
7.5 RECIRCULACIÓN DEL AGUA Y LA BIOMASA
DENTRO DE BIODIGESTOR
Para este trabajo se dispone de una bomba de recirculación para la Biomasa que
vaya entrando al Biodigestor lo atraviese y salga por la Válvula de salida, esto en
lugar de hacerlo de manera manual ya que es extenuante físicamente. Por parte del
autor se formula una electrobomba centrifuga de 3/4 HP ó 555 watts, con un uso
diario de 2 horas el consumo mensual asciende a 33.3 kw-h.
7.6 MANEJO DE LOS RESIDUOS DEL
BIODIGESTOR (ABONO SÓLIDO Y LÍQUIDO)
CUANDO PASAN LOS DÍAS DE RETENCIÓN
De la figura 10 el abono sólido y líquido que salga del biodigestor se dispone dentro
del tanque temporal con sellamiento para el momento de ser entregado a
interesados para fertilizar la tierra, las materas de las casas o los mismos puestos
de venta de abono orgánico y venta de plantas dentro de la plaza de mercado, para
efectos de sostenibilidad económica este abono debe venderse a privados y/o
particulares.
7.7 MANEJO DEL BIOGÁS PRODUCIDO POR EL
BIODIGESTOR
De la figura 10 la forma de resguardar el Biogás es en el banco de Biogás a
temperatura ambiente, sus dimensiones serian acorde al volumen estimado del
Biogás producido en el Biodigestor de la tabla 11 que fue 911.27 , el uso debe
ser una vez haya un nivel de Biogás acumulado y listo para usar y producir
electricidad en el menor tiempo posible. Este banco seria de la siguiente forma.
[60]
Figura 13. Banco de Biogás
Fuente: (Enspar Biogas, 2017)
El sistema completo cuenta con selladores, material necesario para el
montaje, anillo de montaje, membrana para el biogás y capa de protección
frente a la lluvia y las inclemencias del tiempo, este sistema con presiones
entre 2 y 5 bares. La membrana es de PVC 900 g/𝒎𝟐 y la capa de protección
es de PVC 950 g/𝒎𝟐.
7.8 PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD CON EL
BIOGÁS DEL BIODIGESTOR
Existen en el mercado diferentes modelos de plantas eléctricas que alimentarían a
la plaza de mercado, por parte del autor en este plan de aprovechamiento se trabaja
con el siguiente modelo de planta generadora.
Figura 14. Planta eléctrica Ducson 3.7 kW
Fuente: (Mercado LIbre, 2018)
Recordando que del mes mayo de 2018 la plaza de mercado produjo 15,910 kg de
Residuos de todo tipo, que de estos 14,080 kg son orgánicos con una producción
[61]
de Gas Metano de 806.5 equivalente a 29.03 GJ en energía, por la eficiencia de
los motores de combustión interna estimada en 30% (Motor pasión, 2012), la
energía eléctrica entregada es de 8.709 GJ, equivalentes a 3,359.9 Watts o
2,419.17 kW-h. Se emplea una planta para este rango como el de la figura 14 de
3.7 kW.
En la tabla 18 se compara la potencia eléctrica estimada a partir del Biogás y de la
Biomasa producida en el mes de mayo de 2018 (ver Tabla 8) con el consumo
eléctrico medido en el mismo periodo de tiempo (ver Tabla 7).
Tabla 18. Comparación entre electricidad producida a partir de los residuos
orgánicos producidos y consumo de electricidad medidos en el mismo periodo de
tiempo
Energía entregada por la
Planta Electrica del Biogas
producido en mayo de 2018
Consumo de Electricidad del
mes de mayo de 2018
2,419.17 kWh 4,580 kWh
Fuente: Elaboración propia a partir de información suministrada por la plaza de
mercado Trinidad Galán
La energía útil entregada por la planta eléctrica es de 2,419.17 kW-h y
representa el 52.82 % del consumo energético de mayo de 2018 que fue de
4,580 kW-h, a un costo energético estimado de 394.98 kW-h por el tiempo de
uso de la trituradora, elevador de cangilones y la bomba de recirculación.
[62]
7.9 UBICACIÓN DE LOS EQUIPOS DENTRO DE LA
PLAZA DE MERCADO
El sitio del biodigestor, el banco del Biogás y la planta eléctrica deben estar
separados todos uno de cada uno, distribuidos por toda la extensión del área dentro
de la plaza de mercado sobre la que se acentué este plan de aprovechamiento. La
figura 12 es el mapa general de la plaza de mercado Trinidad Galán.
Figura 15. Plano general de toda la plaza de mercado Trinidad Galán
Fuente: Plaza de Mercado Trinidad Galán
[63]
El área tejada de las instalaciones internas (cuadro rojo de la figura 12) se
estima en 1,350 𝒎𝟐 de acuerdo a la medición realizada en la vista a la plaza de
mercado.
La figura 16 es un acercamiento a las instalaciones internas de esta plaza de
mercado, donde se plantea un área en un segundo nivel y donde se instalarían
todos los equipos que pertenecen al plan de aprovechamiento.
Figura 16. Área Interior de Plaza de Mercado Publica de Trinidad Galán y
ubicación de un segundo nivel marcado entre líneas verdes donde trabajaran los
equipos del plan de aprovechamiento
Fuente: Plaza de Mercado Trinidad Galán
De la figura 16 en el segundo nivel (área de trabajo), se formula como apoyo al
Biodigestor canalizar el calor generado en los restaurantes para que este lo reciba,
esto es para que las bacterias hagan mejor su trabajo.
30 m
45 m
10 m
[64]
Figura 17. Distribución de elementos en el segundo nivel (cuadro líneas de trazo
de la figura 16) para el plan de aprovechamiento
Fuente: Elaboración propia
El área del segundo nivel es de 450 𝒎𝟐 y en ella se asentarán los equipos del
plan de aprovechamiento, los equipos de alimentación del Biodigestor de 6
metros de diámetro, a la derecha el banco de Biogás y la planta eléctrica en
su cámara.
10 m
45 m
Biodigestor
Banco Temporal de Biogás Planta Eléctrica
3.7 kW Trituradora
6.5m
8 m
Cámara de la Planta Eléctrica
Elevador por cangilones
Entrada por escaleras
3 m
[65]
7.10 COSTOS GENERALES DE CONSTRUCCIÓN
DEL PLAN DE APROVECHAMIENTO
7.10.1 Costo de la Placa de Concreto: Esta placa será de 450
2, en Bogotá según nomas de construcción se estima que el metro puede estar valiendo 210,000 pesos el metro cuadrado (Finanzas Personales, 2017), se calcula a continuación el precio de esa placa de concreto.
2 ∗ 2 $ 2⁄ = 9 ´ $
94´500,000 millones de pesos es el costo de la placa de concreto sobre los que se
acentuaran los elementos más importantes del plan de aprovechamiento.
7.10.2 Cantidad de Cemento, Arena, Agua y Bloques necesarios para muros: De acuerdo a la figura 13 parte de la
extensión del perímetro de la placa que se delinea de color café se propone que sea un muro pequeño de una altura de 1.2 metros, multiplicando esta altura por esta extensión se tendría el área de esta pared.
.2 ∗ 8 = 6.8 2 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑢𝑟𝑜 𝑝𝑒𝑞𝑢𝑒ñ𝑜
Calculando el volumen de cemento, arena y número de bloques necesarios para
construir este muro pequeño se procedió a seguir los cálculos propuestos por
(ConstruReyes Ingenieria, 2014), como resultado se estimó la cantidad en
kilogramos de cemento, metros cúbicos de arena, litros de agua y unidades de
bloque necesarios.
1. Cantidad de Cemento: 293 kg de cemento
2. Cantidad de Arena de Peña: 1.11
3. Litros de Agua: 222 Litros de Agua
4. Unidades de Bloque: 1,193 Bloques
Los muros altos de la cámara de la Planta Eléctrica tienen las siguientes
dimensiones de acuerdo a la figura 17.
[66]
8 + 8 + + 6. = 2. 𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑖 𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎 𝑎𝑟𝑎
Se formula un muro con una altura de 2.5 metros, para estimar la cantidad de
material según lo propuesto por (ConstruReyes Ingenieria, 2014) se tiene que.
1. Cantidad de cemento requerido: 131 kg de cemento
2. Cantidad de arena requerida: 0.4956
3. Cantidad de agua necesaria: 99.12 Litros de Agua
4. Numero de Bloques necesario: 1010 Bloques
7.10.3 Resumen general: La siguiente tabla es la suma de todos los
precios del mercado de los elementos que componen el plan de aprovechamiento y algunas materias primas necesarias para su construcción según las fuentes citadas.
[67]
Tabla 19. Costos unitarios y totales generales de los elementos involucrados en la
construcción del plan de aprovechamiento energético de la plaza de mercado
Trinidad Galán
N Elemento Material
Cantidad
necesaria en
unidades basicas
Precio Unitario
en el mercadoUnd
Precio del
Elemento
1 Biodigestor Acero Inox. 263 1 16´957,188 $
2Membrana Banco de
BiogasPVC 454.5 1 14´377,199 $
3Capa Protectora del
Banco de BiogásPVC 454.5 1 14´377,199 $
4 Trituradora N/A N/A 10´408,320 $ 1 10´408,320 $
5 Elevador N/A N/A 15´000,000 $ 1 15´000,000 $
6 Moto-Bomba de Agua N/A 370 wts 108,000 $ 1 108,000 $
7 Bomba Recirculación N/A 3/4 HP 299,990 $ 1 299,900 $
8 Planta Electrica N/A N/A 3´941,854 $ 1 3´941,854 $
9 Tejas Perfil 7 PVC 370 220 4´746,970 $
10
Placas entre piso del
2do nivel y cámara
Planta Electrica
Concreto 530 210,000 $ 1 111´300,000 $
11 Cemento N/A 424 kg 1 184,864 $
12 Arena N/A 1.596 1 353,115 $
13 Agua N/A 0.321 1 810,846 $
14 Bloques N/A 2,300 $Und 2,263 Und. 5´204,900 $
15Tanque Subterraneo
de Aguas LluviaN/A 4´400,000 $ 1 4´400,000 $
16
Mano de Obra
construccion e
Instalacion según
Autor
N/A N/A 140´000,000 $ 1 140´000,000 $
17 Total N/A N/A N/A 2,273 Und. 342´470,355
2
2
2
2 8 $ 𝑘𝑔⁄
9 $ 𝑘𝑔⁄
2 26 $ ⁄
2 𝑈𝑛𝑑 2⁄
2 $ 𝑘𝑔⁄
6 $ 2⁄
6 $ 2⁄
2 2 8 $ 2⁄
2
[68]
Fuente: Elaboración propia a partir de (Homecenter, 2018), (Agroterra, 2018),
(Empresa de Acueducto de Bogotá, 2018), (Mercado Libre, 2018), (Alibaba, 2018),
(Goodfellow, 2018), (Euroimportadora, 2018), (El Tiempo, 1997).
De la tabla 19 la segunda columna están mencionados los elementos que
comprenden a la construcción y ejecución de manera esencial del plan de
aprovechamiento, en la tercera columna el material de que se necesite ese
elemento según sea el caso, en la cuarta columna esta la cantidad en medidas
básicas necesaria de ese elemento, en la quinta columna el precio unitario de ese
elemento disponible en el mercado, en la sexta se ve el número de unidades
solicitadas de ese elemento y en la séptima el precio que costaría el elemento traer
para el plan de aprovechamiento, al final de esta columna se puede observar la
suma total de precios y que indica que la realización de este plan en esta plaza de
mercado no puede costar menos de 271 millones de pesos si hablar la mano de
obra y detalles estéticos y minúsculos.
7.11 COSTOS DE OPERACIÓN
Una vez instalado el sistema de aprovechamiento se considera que una persona
capacitada en manejar todos los equipos debe poner en marcha el plan de
aprovechamiento de los residuos orgánicos que recibe desde el cuarto de Residuos
que siempre ha tenido la plaza de mercado. El perfil de esa persona debe ser al
menos de un técnico en mecánica industrial con conocimientos certificados en todos
los equipos de comprenden el sistema de aprovechamiento. Su horario seria diurno
y ajustado después de la hora de recolección inicial de los residuos dentro de la
plaza de mercado (11:00 am) hasta la última hora recolección e ingresarlos al
Biodigestor (4:00 pm) y garantizar el suministro necesario de electricidad hasta el
otro día. Por lo anterior se considera por el autor un turno de medio tiempo de 4
horas.
Tomando como sueldo el mínimo $ 781,242 pesos mensuales con todo lo de ley
que elevaría esta cifra a $ 1´313,604 (Salario Minimo 2018 Colombia, 2018) siendo
entonces esta cifra el costo de operación y mantenimiento preventivo representado
en las labores del técnico.
[69]
7.12 ANÁLISIS DE COSTOS
La ubicación y característica de esta plaza de mercado es industrial, aunque es del
Distrito y no paga igual que los demás los servicios públicos, revisando el precio del
kwh para edificios oficiales se tiene que para mayo de 2018 la tarifa es de $ 443.5
pesos (Enel Codensa, 2018). Entonces, recordando los 2,419.17 kw-h mensual
entregado por la planta eléctrica estos cuestan $ 1´072,902 pesos y que representa
el 52.82 % del consumo de electricidad del mes de mayo de 2018 que fue de 4,580
kwh que cuesta $ 2´031,459 pesos.
Respecto al abono que hay que vender para sostener financieramente este plan
siendo que 30 kg de abono solido costarían $ 55,000 pesos (Mercado Libre, 2018)
entonces 5,076 kg de solidos orgánicos que entran y salen del biodigestor por 55
días tienen un valor de 9´306,000 y el agua o abono líquido que lo acompañaría
también al salir siendo que 20 Litros cuestan $320,000 pesos (Mercado Libre, 2018)
entonces 14,806.2 Litros tienen un valor de 236´899,200 pesos.
En la tabla 20 se relacionan los costos de construcción e instalación con la mano de
obra y mantenimiento con los ahorros monetarios que refleja este plan de
aprovechamiento y las ventas del abono para estimar un tiempo de recuperación de
la inversión y sostenibilidad económica.
Tabla 20. Relación de costos y ganancias
Costo de
Implementación y Mano
de Obra
$ 342´470,355
Costo de Operación $ 1´313,604 /mes
Ahorro Monetario en
Electricidad$ 1´072,902 /mes
Ventas del Abono Sólido
y Líquido según las
fuentes citadas
$ 246´205,200/mes
Fuente: Elaboración Propia
[70]
De la tabla 20 sumando el ahorro monetario y la venta del abono respecto al costo
operación hay una diferencia de $ 242´964,498 pesos/mes que se destinaria a
reponer la inversión de la implementación del plan de aprovechamiento, como
pagando una deuda con esta cuota mensual pagar $ 342´470,355 pesos se pagan
en 1.4 meses.
7.13 ADICIÓN COMPLEMENTARIA AL PLAN DE
APROVECHAMIENTO CON LA BIODIGESTIÓN
HÚMEDA
Para finalizar se agrega que todas las tecnologías estudiadas en capítulo 6 son
apoyadas por la ley 1715 de 2014 del congreso de la república que regula la
vinculación de energías renovables y tecnologías no convencionales al sistema
energético nacional, en su artículo 15 (desarrollo de la energía procedente de la
biomasa) numeral 3 donde habla de incentivar planes adecuados y productivos de
aprovechamiento energético. En la misma ley en su artículo 18 (energía de
residuos) fija las características distintivas de la biomasa donde los residuos
orgánicos de las plazas de mercado cumplen con estas características.
7.14 ANÁLISIS D.O.F.A
Debilidades
• La implementación de este plan requiere una organización con los tenderos
en cuanto a la separación de los desechos desde el mismo puesto de manera
continua.
• El Biodigestor no entrega el biogás de manera inmediata y continua por la
variación del clima de Bogotá.
• Los resultados del plan energético no son inmediatos y se vería la
recuperación de la inversión a mediano plazo.
[71]
Oportunidades
• Este plan, al redireccionar los residuos orgánicos a un proceso productivo,
evita que sean enviadas al Relleno Sanitario de Doña Juana provocando
problemas ambientales por su descomposición.
• También en este proceso energético la plaza podría contar con energías de
tipo renovable y no dependerá de cualquier imprevisto externo como
apagones o deficiencias en el suministro de energía.
• Esta innovación hace que el lugar sea mejor visto y sea mejor concurrido,
daría el paso a más inversión haciendo de la plaza de mercado un lugar más
moderno con instalaciones físicas más agradables a la vista de los que
puedan ser actualmente.
Fortalezas
• Es un ejemplo de reutilización de desechos para darles uso energético
complementario capaz de hacer la plaza de mercado un lugar más autónomo
en cuestión de suministro de servicios públicos.
• Crea una conciencia en todos los actores de la plaza de mercado respecto al
manejo de las basuras que es responsabilidad de todos y al reutilizarlos hay
beneficios también de todos.
Amenazas
• Al reutilizar las basuras las empresas recolectoras se ven afectados por llevar
menos basura al relleno sanitario por parte de la plaza de mercado que
podría hacer objeciones y oponerse a este cambio de manejo de residuos.
• La implementación de este plan puede no recibir la licencia ambiental por los
riesgos que representa un biodigestor en un entorno como el de la plaza de
mercado.
[72]
8. CAPITULO OCHO
CONCLUSIONES
Los Residuos Orgánicos producidos en la plaza de mercado si pueden suplir gran
parte de su demanda interna de electricidad. Las características de las instalaciones
de la plaza de mercado si son aptas para recibir la instalación de este plan de
aprovechamiento de Residuos Orgánicos.
Los Residuos que producen las plazas de mercado como la de Trinidad Galán
tienen potencial para ser aprovechados y ser de beneficio para todos allí, pero
lamentablemente no hay interés y voluntad para aprovecharlos por la concepción
de estos residuos de poco aprovechables a escala masiva.
La implementación de este cambio estructural en el tratamiento de los residuos
orgánicos dentro de la misma plaza de mercado hace que esta consuma menos
servicios públicos y sea más autónoma en este sentido, al ser un modelo de
desarrollo sostenible podría esto llamar a la inversión económica y social, si se
replicara en todas las plazas de mercado de Bogotá los efectos sobre el entorno
ambiental de la ciudad serían muy positivos.
Llevar a la realidad un proyecto así requeriría una nueva visión sobre los Residuos
orgánicos de las plazas de mercado en donde el saneamiento básico sería mejor
conocido y las normas vigentes al respecto se cumplirían por más personas.
Esta inversión va más allá de lo económico y pasa a lo social y medioambiental
porque procura inclusiones para la comunidad al comercializar abono de excelente
calidad y mejor que los fertilizantes al ser netamente naturales.
[73]
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[87]
ÍNDICE DE TABLAS
Pag.
Tabla 1. Clasificación de la Biomasa Residual por su Composición…....…………15
Tabla 2. Clases de Tecnologías para producir Bioenergía…………..………….….16
Tabla 3. Tipos de Bioenergía………………………………………………..….……...18
Tabla 4. Normativas vigentes respecto al manejo y disposición de residuos sólidos
en las plazas de mercado del distrito capital y relacionados para el plan de
aprovechamiento energético…………………………….………..…………………....25
Tabla 5. Composición de los residuos en las Plazas Públicas de Mercado en la
ciudad de Bogotá………………………………………………………………………...28
Tabla 6. Cantidad de residuos generados en el año 2010 en las Plazas Públicas
de Mercado de Bogotá y potencial energético……….………..…………………..…29
Tabla 7. Consumo de Electricidad, Gas y Agua de la Plaza de Mercado Trinidad
Galán………………………………………………………….…………………….....….30
Tabla 8. Tabla de pesos de residuos sólidos cuando el carro recolector pasa
tomados en el mes de Mayo de 2018 de la Plaza de Mercado Trinidad
Galán…………………………………………………………………………………...…31
Tabla 9. Costos totales y unitarios de producción de energía de las tecnologías de
aprovechamiento de Biomasa Residual para el caso especial de
Colombia……………………………………………………………………..……….…..36
[88]
Tabla 10. Resumen de producción energética de la biodigestión menos costos
operacionales……………………………………………………………………….……43
Tabla 11. Modelos de Maquinas de Pellets y respectivos desempeños…………..46
Tabla 12. Resumen de producción energética de la Combustión menos costos
operacionales……………………………………………………………..……………...47
Tabla 13. Calificación comparativa entre criterios de selección y opciones
tecnológicas…………………………………………………………………….……...…48
Tabla 14. Matriz de criterios………………………………………………………….…49
Tabla 15. Matriz de opciones tecnológicas respecto al criterio mayor producción de
electricidad…………………………………………………..…………………………...50
Tabla 16. Matriz de opciones tecnológicas respecto al criterio menor costo de
producción de electricidad………………………………………………………………50
Tabla 17. Matriz ponderada (producto punto entre vectores promedio de opciones
tecnológicas de las tablas 15 y 16 por vectores promedio de criterios de la tabla
14) donde hace un escalafón de las calificaciones definitivas de cada opción y
conocer las más conveniente…………………………………………………………..51
Tabla 18. Comparación entre electricidad producida a partir de los residuos
orgánicos producidos y consumo de electricidad medidos en el mismo periodo de
tiempo……………………………………………………………………………….…….61
[89]
Tabla 19. Costos unitarios y totales generales de los elementos involucrados en la
construcción del plan de aprovechamiento energético de la plaza de mercado
Trinidad Galán………………………………………………………………………...….67
Tabla 20. Relación de costos y ganancias…………………………………..………..69
[90]
ÍNDICE DE FIGURAS
Pag.
Figura 1. Grupos Generales de Biomasa Residual que Provienen de la
Fotosíntesis…………………………………………………………………………..…..14
Figura 2. Rutas tecnológicas según porcentaje de humedad…………………..…..34
Figura 3. Acciones primarias opcionales (Agregar Agua o Secar) para el
tratamiento de los residuos orgánicos…………………………………………………35
Figura 4. Producción de Electricidad por Biodigestión de la Biomasa
Residual……………………………………………………………………………….….37
Figura 5. Triturador LR520 de biomasa lignocelulosa o de madera disponible en el
mercado……………………………………………………………………………..……38
Figura 6. Datos técnicos de Trituradora LR520………………………………………38
Figura 7. Elevador por Cangilones para alimentar al Biodigestor………………….40
Figura 8. Producción de Electricidad por Combustión de la Biomasa
Residual…………………………………………………………………………………..44
Figura 9. Vista de Biodigestor Horizontal tipo Salchicha en Acero
Inoxidable……………………………………………………………………………...….55
[91]
Figura 10 Diagrama funcional del sistema de aprovechamiento
energético……………………………………………………………………………..….56
Figura 11. Construcción de tanque subterráneo (a la izquierda superior) y vista de
tanque de suministro de agua al Biodigestor (derecha superior) y sus datos
técnicos (inferior)…………………………………………………….........................…58
Figura 12. Moto-Bomba eléctrica 370 wts y ½ HP….………………………………..58
Figura 13. Banco de Biogás…………………………………………………………....60
Figura 14. Planta eléctrica Ducson 3.7 kW………………………………….………..60
Figura 15. Mapa general de toda la plaza de mercado Trinidad Galán…………...62
Figura 16. Área Interior de Plaza de Mercado Publica de Trinidad Galán y
ubicación de un segundo nivel marcado entre líneas verdes donde trabajaran los
equipos del plan de aprovechamiento…………………………………………..….…63
Figura 17. Dimensiones del segundo nivel (cuadro verde de la figura 16)
para el plan de aprovechamiento………………………………………………..……..64
[92]
LISTA DE ANEXOS
Pag.
Anexos A: Normas vigentes en manejo de residuos sólidos en plazas de mercado
y para el plan de aprovechamiento………………………………………………….…79
Anexo B: Cuestionario de preguntas a la administración……………………………84
Anexo C: Cuestionario de preguntas a los tenderos………………………………….85
Anexo D: Cuestionario de preguntas a los restaurantes…………………………….86
Anexo E: Listado de restos de frutas y verduras vistas en la visita a la plaza de
mercado pública Trinidad Galán……………………………………………………….87
[93]
ANEXOS
ANEXO A: NORMAS VIGENTES EN MANEJO DE
RESIDUOS SÓLIDOS EN PLAZAS DE MERCADO Y
PARA EL PLAN DE APROVECHAMIENTO Normativa Postulado de esa Norma, Resumen Descriptivo y Conclusion al respecto
Por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables
y de Protección al Medio Ambiente.
Resumen: En este decreto se fija la politica respecto a la proteccion del
medio ambiente (rios, bosques, atmosfera, flora y fauna)
Conclusion: En el desarrollo del plan de aprovechamineto de los residuos
se habla de manejar responsablemente sustancias que puedan afectar al
entorno con la cidadania, para este caso los residuos de la Biodigestion
son de importancia ser dispuestos para no afectar a la comunidad de la
plaza de mercado por acumulacion.
Por el cual se dictan medidas Sanitarias
Resumen: Esta ley es la base del manejo de toda clase de residuos y de
esta parten muchas otras de tipo tecnico y administrativo, respecto a la
higiene del manejo de los residuos esta ley da las nociones basicas a
realizar tal actividad bajo el concepto de salud ocupacional.
Conclusion: El personal que haga parte de plan de aprovechamineto debe
acojese a lo que indique esta ley y a las se añada, para la higiene y evitar
accidentes sanitarios como parte del trabajo de tratar con residuos
organicos.
Por la cual se establece el regimen de los servicios publicos domiciliarios
y se dictan otras disposiciones.
Resumen: Esta ley define los servicios esenciales amparados por la
constitucion para la vida digna y señala los actores prestadores de estos,
adiciona los servicios publicos complementarios con los deberes del
prestador y los momentos en el que el gobierno los puede intervenir.
Fundamentalmente dice que el acceso a estos servicios es un derecho de
todos y debe primar sobre algun interés individual.
Conclusion: Esta ley marca un aspecto esencial para la formulacion de
este plan de aprovechamineto y es que debe usar en la menor cantidad
servicios publicos por la acometida porque la prioridad son las personas
concluyendo que este plan debe ser lo mas autosuficiente posible.
Ley 142 de 1994 del
Congreso de la
Republica
Decreto 2811 de la
Presidencia de la
República
Ley 9 de 1979 del
Congreso de la
República
1
2
3
[94]
Normativa Postulado de la Normativa, Resumen descriptivo y Conclusion al respecto
En relacion con la prevencion y control de la contaminacion atmosferica y la
proteccion de la calidad del aire
Resumen: Este decreto fija actores y pricipios para el cuidado del aire que
se respira y los estandares operacionales de fuentes emisoras fijas y
moviles de agentes contaminantes, las acciones de respuestas ante
icidentes en la atmosfera y medidas permanentes para menjorar su calidad
continuamente
Conclusion: cualquier biocombustible que se genere dentro de la plaza de
mercado debe ser muy bien protegido y usado en el menor tiempo, esto
para evitar acumulaciones o escapes que afecten colateralmente y
peligrosamente el aire dentro de la plaza.
Por el cual se reglamenta la Ley 142 de 1994, en materia de prestación de
los servicios públicos domiciliarios de acueducto y alcantarillado.
Resumen: Este decreto fija los parametros de funcionamineto del servicio
de agua y alcantarillado, donde da los derechos y deberes tanto del agente
prestador como del usuario,
Si por consecunecia del plan de aprovechamineto llegase a haber
variaciones de consumo de agua, esta ley da los lineaminetos para
proceder a hacer los ajustes respectivos a las acometidas.
Por el cual se reglamenta parcialmente la prevencion y el manejo de los
residuos o desechos peligrosos generados en el marco de la gestion
integral
Resumen: Este decreto distingue los productos desechados y que
representan una alta peligrosidad no solo para las plazas de mercado si no
para toda la ciudad en general, se definen y distinguen por sus cualidades
corrosivas, reactivas, explisivas, toxicas, inflamables,infecciosas y
radiactivas. Establece deberes y responsabilidades a los generadores de
tales residuos y deben estar registrados ante el ministeriode ambiente.
Conclusion: Toda la biomasa residual quieta por mucho tiempo es una
amenaza potencial al ambiente y mas dentro de la plaza publica de
mercado, este plan debe funcionar en serie aprovechando en el menor
tiempo posible esos residuos generados y entregar energía.
Decreto 4741 de 2005
de la Presidencia de
la Republica y el
Ministerio de
Ambiente
Decreto 948 de 1995
de la Presidencia de
la República
Decreto 302 de 2000
de la Presidencia de
la República
4
5
6
[95]
Normativa Postulado de la norma, Resumen Descriptivo y Conclusion al respecto
Plan maestro para el manejo integral de residuos solidos para bogota
distrito capital
Resumen: Este decreto es una extencion de la ley 142 de 1994, en este
decreto se señala que el manejo y posible aprovechamineto de
residuos solidos son actividades complementarias al servicio publico
del aseo, en ella expone los componentes que integran la gestion de
basuras para el pais: el reciclaje, la reutilizacion, la reducion y
aprovechimento que haya lugar para el mantenimiento y limpieza de
todos los rincones de pais. señala ademas todas las disposiones finales
que se consideran legales para neutralizar toda clase de residuos que
puedan existir.
Conclusion: Se interpretaria de esta ley que el plan de
aprovechamineto de residuos es una actividad complementaria al
servicio de aseo por ser esta una actividad de reciclaje con fines
energeticos y neutralizacion de los residuos potencialmente
peligrosos. por esta razon debe sujetarse a los lineaminetos asignados
por esta norma.
Por medio de la cual se instaura en el territorio nacional la aplicación
del comparendo ambiental a los infractores de las normas de aseo,
limpieza y recoleccion de escombros; y se dictan otras disposiciones
Resumen: Esta ley indica los actores que se consideran emisores de
residuos y las causas por las cuales se considera una infraccion al
adecuado menejo de estos, indicando al final las penalidades y formas
de pagar cuando una de estas causales se llegasen a dar.
Conclusion: Siendo la plaza de mercado un agente emisor de residuos
esta se someteria a las indicaciones de esta ley, si en dado caso se
presentara un incidente con los residuos generados y no se
aprovecharan adecuadamente.
Por el cual se reglamenta la prestación del servicio público de aseo
Resumen: En este decreto se estructura la prestacion de servicio de
aseo dando derechos y deberes de las empresas prestadoras y los
usuarios
Conclusion: Del plan de aprovechamineto de los residuos es probable
que se eviten ciertos residuos y estos deben de evacuarse como
actualmente se hace por el carro recolector, estas evacuaciones deben
sujetarse a como lo indica esta ley.
Decreto 312 de 2006 de
la Alcaldia Mayor de
Bogotá
Ley 1259 de 2008 del
Congreso de la
República
Decreto 2981 de 2013
de la Presidencia de la
República
7
8
9
[96]
Normativa Postulado de la Normativa, Resumen descriptivo y Conclusion al respecto
En relación con la adopción de normas urbanísticas y arquitectónicas para la
implantación y regularización de bodegas privadas de reciclaje de residuos
sólidos no peligrosos no afectas (Sic) al servicio público de aseo, y se dictan otras
disposiciones
Resumen: Este decreto hace alusion a las caracteristicas fisicas de los centros
privados de acopio y tratamiento de residuos no peligrosos, haciendo
distinciones entre estos.
Conclusion: La plaza de mercado cuenta con un espacio de disposion para el carro
recolector, puede este espacio servir como centro de distribucion de los residuos
que se necesitan y los que no sirven, que estos ultimos deben de ser evacuados
en la proxima recolecion. Por esto este espacio de clasificacion debe atender lo
que dicte esta norma y a otras que vincule. no solo este espacio si otros que que
llegasen a contener materia organica producto del plan de aprovechamineto.
Por medio del cual se regula la integracion de las energias renovables no
convencionales al sistema energetico nacional.
Resumen: esta ley que promueve el uso tecnologias tipo renovables que hasta la
fecha no eran tenidos en cuenta en el sistema energetico del pais, entre estas se
mencina las biomasa. Esto con el proposito de crear mas covertura nacional, mas
autonomia y no dependencia a las fuentes tradicionales impulsando el desarrollo
sostenible y combatir el cambio climatico. define su caracter e interes publico y al
gobierno como el ente que por medio de todas sus instituciones las impulsen,
gestionen y vigilen.
Conclusion: esta ley le abre la puerta a todas las tecnologias posibles para
aprovechar la enegia que puedan haber en el planeta, y que puedan ser parte del
desarrollo sostenible del pais realizandose en toda su extencion y en este caso
particular en un edicicio como la plaza de marcado.
Por la cual se reglamenta el uso racional de bolsas platicas y se adoptan otras
disposiciones
Resumen: Este Resolucion hace un control de la produccion de bolsas no
biodegradables de los establecimientos que las distribuyan que cubririan a las
plazas de mercado, ademas hace un ordenamiento para que en los grandes
establecimientos hayan bolsas de colores para distintos tipos de residuos.
Conclusion: Para el desarrollo del plan de aprovechamiento en la plaza de
mercado como gran establecimiento seria muy util la separacion en la fuente de
los residuos en bolsas de colores ahorrando tiempo tomando los residuos
organicos.
Decreto 113 de 2013 de la
Presidencia de la República
Ley 1715 de 2014 del
Congreso de la Republica
Resolucion 668 de 2016 del
Ministerio de Medio
Ambiente
10
11
12
[97]
Normativa Postulado de la Normativa, Resumen descriptivo y Conclusion al respecto
Por el cual se expide el reglamento administrativo, operativo y de
mantenimiento de las plazas de mercado de distrito capital de bogotá
Resumen: Esta resolucion establece la organización y manejo a las plazas publicas
de mercado definiendo los entes administrativos, productos propios de las plazas
de mercado, la forma de ser comerciante, los dereschos y deberes de estos ante
el Instituto Para La Economia Social (IPES). Hace referencia al manejo higienico de
los residuos y cita algunas normas que estan en la lista.
Conclusion: Siendo esta la carta de instrucciones para manejar una plaza publica
de mercado es bueno atenerse a esta para formular el plan de aprovechamineto
energetico en el sitio, comenzando con los horario de recoleccion interna de
residuos.
Resolucion 018 de 2017 de la
Alcaldia Mayor de Bogotá13
Fuentes: (Ministerio De Ambiente, Vivienda Y Desarrollo Territorial, 2003),
(Secretaria Juridica Distrital, 1994), (Congreso De La Republica, 2014), (Secretaria
De Desarrollo Economico, 2017), (Ministerio Del Medio Ambiente, 1995), (Ministerio
De Ambiente, Vivienda Y Desarrollo, 2004), (Ministerio De Ambiente, Vivienda Y
Desarrollo Territorial, 2005), (Secretaria Juridica Distrital, 2006)
[98]
ANEXO B: CUESTIONARIO DE PREGUNTAS A LA
ADMINISTRACIÓN
Lista de preguntas para la administración.
1. Como es el proceso de manejo de residuos de la plaza, tiene lugar para hacerlo y como los monitorean y con qué regularidad. Diariamente.
2. Tienen planes de contingencia ante incidentes con las basuras y como los previenen.
3. Cuáles son las normas legales que deben acatar actualmente respecto al tema de basuras, medio ambiente y recursos naturales.
4. Tienen plan de ahorro de energía eléctrica, agua y gas para cocina, como es.
5. Cuantos residuos genera en total la plaza diariamente y a qué hora los despachan.
6. Cuantos locales tienen activos.
7. Existe cuarto frio para las carnes.
8. Que hacen con las aguas lluvias.
9. Trabajan con pipetas de gas o por acometida.
[99]
ANEXO C: CUESTIONARIO DE PREGUNTAS A LOS
TENDEROS Lista de preguntas generales para tendero.
10. Cuanta basura le queda diariamente en kilos
11. Clasifica la basura.
12. Le llega mucho producto dañado diario.
13. Como recoge la basura y a qué hora la envía.
Lo que más deja basuras al vender
1. Verduras
2. Frutas
3. Tubérculos
4. Cárnicos
5. Lácteos y derivados
6. Alimentos preparados
7. Pollo
8. huevos
9. Pescado
10. Hierbas
[100]
ANEXO D: CUESTIONARIO DE PREGUNTAS A LOS
RESTAURANTES
Lista de preguntas para restaurante.
1. Al llegar la comida que pide tiene merma. Cuanto en kilogramos.
2. Cuanta basura le queda a diario en kilogramos.
3. Cuanto gas consume diario.
4. Clasifica su basura que genera.
5. A qué hora saca su basura.
6. Que le deja más residuos en kilogramos.
ANEXO E: LISTADO DE RESTOS DE FRUTAS Y
VERDURAS VISTAS EN LA VISITA A LA PLAZA DE
MERCADO PÚBLICA TRINIDAD GALÁN
En esta tabla los valores de las calorías tomadas de las fuentes fueron medidas por
cada 100 gramos de cada componente registrado.
[101]
residuos Humedad (%) Poder Calorofico (cal)
pepino 96.73 13
lechuga 95.64 14
tallos de apio 95.43 14
calabacin 95 23
tomate 94.45 23
papaya 93 24
repollo 92.52 24
cabellos cabolla larga 92.2 26
coliflor 91.91 25
melon 91.85 28
sandia 91.45 30
espinaca 91.4 21
acelga 91.1 27
remolacha 91 22
albahaca 90.96 233
cebolla cabezona 89.83 32
brocoli 89.30 33
calabaza 88.72 29
zanahoria 88.29 42
cascaras de alberja fresca 86.22 74.79
diente de leon 85.6 45
rabano 85.6 52
hierba buena 85.55 44
mandarina 85.17 15
guayaba 84.48 51
cascaras de piña 84.04 60
mango 83.5 59
kiwi 83.07 42
manzana 82.14 54
aguacate seco 82.06 486
coronas de piña 81.35 227.7
menta 80.4 70
guanabana 77.4 66
hojas de maiz maduro 77 80
[102]
romero 66.77 131
caacaras de frijol 66.7 No Encontrado
tuza de mazorca 60.60 160
cascaras de platano 60 146
yuca 59.68 160
laurel 45.2 188
anis 9.54 377
hinojo 8.81 31
salvia 7.96 315
cilantro 7.3 279
Fuentes: Elaboración propia con la información suministrada por los Tenderos de la
Plaza Pública de Mercado Trinidad Galán, (Acofi), (Agropecuarios), (Botanical-
Online), (Ceballos, y otros, 2013), (Cina), (Contexto Gabadero), (Especias Y
Hierbas), (Fatsecret), (Fen), (Google), (Google), (Google), (Infoagro), (Stefanello, y
otros), (U La Salle), (fen), (trujillo, y otros, 2010) (ucm).
