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IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TECNIFICADO PARA LA VALORIZACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS
ORGÁNICOS MEDIANTE COMPOSTAJE APLICADO A AGRICULTURA SOSTENIBLE EN LA RESERVA NATURAL DE LA SOCIEDAD CIVIL
TENASUCÁ, DE PEDRO PALO (TENA, CUNDINAMARCA, COLOMBIA)
PRESENTADO POR: ANDREA TATHIANA GAONA CAMACHO ERIKA ALEXANDRA PARDO LOZANO
UNIVERSIDAD SANTO TOMAS FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C 2014
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IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TECNIFICADO PARA LA VALORIZACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS
ORGÁNICOS MEDIANTE COMPOSTAJE APLICADO A AGRICULTURA SOSTENIBLE EN LA RESERVA NATURAL DE LA SOCIEDAD CIVIL
TENASUCÁ, DE PEDRO PALO (TENA, CUNDINAMARCA, COLOMBIA)
ANDREA TATHIANA GAONA CAMACHO ERIKA ALEXANDRA PARDO LOZANO
Trabajo de grado para optar por el título de ingeniero ambiental. Modalidad: solución de un problema de ingeniería
Director: Rafael Gabriel Barragán Gonzales
Biólogo marino M.Sc. en microbiología
UNIVERSIDAD SANTO TOMAS FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C 2014
3
Nota de aceptación
4
DEDICATORIA
A Dios, por permitirnos llegar hasta este punto y habernos dado salud y sabiduría para lograr nuestros objetivos.
A nuestros padres, por su apoyo incondicional, por sus consejos, sus
enseñanzas, por ser ejemplos de perseverancia, motivación constante que han hecho de nosotras personas integras y responsables, pero más que nada por su
gran amor, paciencia y comprensión.
A la universidad Santo Tomás y en especial a la Facultad de Ingeniería Ambiental por permitirnos ser parte de una generación de triunfadores, agentes de
cambio necesarios para nuestro país
5
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a todas aquellas personas que han hecho posible el desarrollo de
este proyecto, de igual forma a todos aquellos que nos acompañaron enriqueciendo
nuestro conocimiento durante nuestros años de vida estudiantil.
A cada una de nuestras familias por su apoyo, fortaleza y amor incondicional que
fue indispensable para alcanzar esta meta.
A nuestro director Rafael Barragán Gonzáles, por sus consejos, por transmitirnos
sus conocimientos, por su pasión en el tema, por ser el mejor, por creer en nosotras
y guiarnos en el proceso. Igualmente al grupo de estudiantes microbiología (2014-
II) por participar en el proceso.
A nuestros amigos por el apoyo mutuo en el proceso de formación profesional y que
hasta el momento seguimos siendo amigos.
A Roberto Sáenz y Vicky Molina por confiar en nosotras y permitirnos ser partícipes
de los propósitos que conducen a la conservación en la Reserva Forestal
Productora Protectora Laguna Pedro Palo y mejora de la calidad de medio
ambiente, del mismo modo a Arnobis García por compartir sus nociones y
experiencias en el tema que permitieron unir nuestros bases teóricas con las
empíricas y promover el crecimiento rural
6
RESUMEN
El presente trabajo, describe la implementación de un sistema tecnificado para la
valorización de residuos sólidos orgánicos mediante compostaje aplicado a
agricultura sostenible en la Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá, por
medio del planteamiento de una metodología que busca el manejo y
aprovechamiento de dichos residuos, con el fin de reducir los impactos negativos
sobre el ambiente ocasionados por gestión inadecuada y por el uso de fertilizantes
químicos sobre los cultivos.
El compostaje es una técnica que se basa en la descomposición biológica de la
materia orgánica bajo condiciones controladas constituyéndose como una
alternativa para el manejo de residuos sólidos en zonas rurales dado su bajo costo
pues no requiere maquinaria ni instalaciones complejas para su ejecución.
El objetivo principal desde el punto de vista ingenieril es integrar el conocimiento
teórico revisado con las actividades cotidianas en el campo para dar solución al
problema en la Reserva Tenasucá, mediante el desarrollo de un paquete
tecnológico que incluye una matriz de cálculo optimizada para calcular el tamaño de
las pilas, numero de pilas y relación C:N, en la cual se tuvieron en cuenta las
siguientes variables: (I) cantidad de residuos sólidos orgánicos por categoría como
materias primas y (II) el área disponible para realizar el proceso de compostaje. El
paquete tecnológico incluye también un sensor LM35 y un micro controlador Arduino
UNO mediante el cual se realizó el proceso de seguimiento de la temperatura
permitiéndole al agricultor realizar un control efectivo a lo largo del tiempo.
Para efectos comparativos se realizaron dos fases, la primera fase consistió en el
montaje de tres pilas con las mismas dimensiones variando la proporción C:N, a
una de las pilas se le agrego caldo microbial; en la segunda fase se variaron las
7
dimensiones utilizando la mezcla que mostro una variación óptima de temperatura
en la fase uno.
Finalmente se pudo establecer la mezcla adecuada y el rango de tamaño de la pila
que permitió obtener un producto que cumplió con los estándares normativos y de
fertilidad evaluados mediante la caracterización fisicoquímica del compost obtenido
y su efecto sobre el crecimiento en cultivos de Lechuga Crespa, Lechuga Lisa y
Coliflor presentes en la reserva.
8
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 13
1. OBJETIVOS ............................................................................................................... 14
1.1. OBJETIVO GENERAL .............................................................................................................. 14
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................................... 14
2. MARCO CONTEXTUAL .......................................................................................... 15
2.1. LOCALIZACIÓN RESERVA NATURAL DE LA SOCIEDAD CIVIL TENASUCÁ ............... 15
2.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ÁREA DE ESTUDIO .................................................... 16
2.2.1. RELIEVE ......................................................................................................................................... 16
2.2.2. SUELO ............................................................................................................................................ 16
2.2.3. CLIMATOLOGÍA ............................................................................................................................ 17
2.2.3.1 PRECIPITACIÓN .............................................................................................................................. 17
2.2.3.2 TEMPERATURA ............................................................................................................................... 19
2.3. ASPECTOS BIÓTICOS ............................................................................................................. 20
2.3.1. VEGETACIÓN ................................................................................................................................ 21
2.3.2. FAUNA ..................................................................................................................................... 21
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 24
3.1. DEFINICIÓN DE RESIDUO ...................................................................................................... 24
3.2. CLASIFICACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS ................................................................. 25
3.3. GENERACIÓN DE RESIDUOS ORGÁNICOS ........................................................................ 26
3.3.1. GENERACIÓN DE RESIDUOS ÓRGANICOS A NIVEL NACIONAL ................................... 28
3.3.2. GENERACIÓN DE RESIDUOS ORGÁNICOS A NIVEL LOCAL (RFPP) ............................ 29
3.4. APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS .................................................. 29
9
3.4.1. COMPOSTAJE ........................................................................................................................ 37
3.4.1.1. DEFINICIÓN DE COMPOSTAJE ................................................................................................ 37
3.4.1.2. FASES DEL PROCESO DE COMPOSTAJE ............................................................................ 38
3.4.1.3. FACTORES CONDICIONANTES DEL PROCESO ................................................................. 40
3.4.2. TÉCNICAS DE COMPOSTAJE ............................................................................................. 42
4. MARCO CONCEPTUAL .......................................................................................... 45
5. MARCO LEGAL ........................................................................................................ 47
5.1. NORMATIVIDAD SOBRE RESIDUOS EN COLOMBIA ........................................................ 47
5.2. NORMAS TÉCNICAS COLOMBIAS SOBRE COMPOSTAJE ............................................. 49
6. METODOLOGÍA ....................................................................................................... 50
6.1. DISEÑO DE LA MATRIZ DE CÁLCULO ................................................................................. 51
6.2. ESTUDIO DE VARIOS MODELOS TEÓRICOS DE MEZCLA PARA OBTENER
COMPOST DE CALIDAD ....................................................................................................................... 54
6.2.1. FASE 1. VARIACIÓN DE MATERIA PRIMA ............................................................................. 54
6.2.2. FASE 2. VARIACIÓN TAMAÑO DE PILA.................................................................................. 56
6.3. PARÁMETROS DE OPERACIÓN ............................................................................................ 57
6.3.1. SEGUIMIENTO DE TEMPERATURA.................................................................................... 57
6.3.2. SEGUIMIENTO DE HUMEDAD ............................................................................................. 57
6.4. APLICACIÓN A LOS CULTIVOS (ENSAYO DE FERTILIDAD) ........................................... 57
6.5. ANÁLISIS FISICOQUÍMICO ..................................................................................................... 59
7. RESULTADOS .......................................................................................................... 61
7.1. DIAGNÓSTICO DE LA ZONA .................................................................................................. 61
10
7.2. MONTAJE DE LAS FASES ...................................................................................................... 64
7.3. COMPOSTAJE .......................................................................................................................... 66
7.4. ENSAYO DE FERTILIDAD ....................................................................................................... 69
7.5. ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICO DEL COMPOST ....................................................................... 71
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................ 71
9. IMPACTOS ................................................................................................................. 76
10. CONCLUSIONES ................................................................................................. 77
11. RECOMENDACIONES ........................................................................................ 78
12. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 79
13. ANEXOS ................................................................................................................. 85
13.1. ANEXO 1. RESGISTRO FOTOGRÁFICO DISPOSITIVO CONTROL DE TEMPERATURA,
ESQUEMA Y PROGRAMA. ................................................................................................................... 85
13.2. ANEXO 2. FORMULAS PARA DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN C:N ....................... 89
13.3. ANEXO 3. FORMULA CÁLCULO DE DIMENSIONES. ......................................................... 90
13.4. ANEXO 4. REGISRO FOTOGRÁFICO ADECUACIÓN ÁREA DE COMPOSTAJE ........... 92
13.5. ANEXO 5. REGISTRO FOTOGRÁFICO MONTAJE DE LAS FASE 1 Y 2 .......................... 93
13.6. ANEXO 6. REGISTRO FOTOGRÁFICO RESULTADOS ENSAYOS DE FERTILIDAD. .... 94
13.7. ANEXO 7. RESULTADOS ANÁLISIS DE LABORATORIO DEL COMPOST. .................... 98
11
FIGURAS
Figura 1. Mapa Localización área de estudio. ....................................................... 15
Figura 2. Topografía zona Laguna de Pedro Palo. ................................................ 16
Figura 3. Histograma de lluvias mensuales multianuales Pedro Palo. ................... 18
Figura 4. Mapa isoyetas zona Laguna Pedro Palo. ............................................... 19
Figura 5. Temperatura media ajustada Pedro Palo. .............................................. 20
Figura 6. Mapa cobertura vegetal y uso actual del suelo Reserva Pedro Palo –
Tenasucá ............................................................................................................... 24
Figura 7. Proceso de Compostaje .......................................................................... 38
Figura 8. Diagrama de flujo del proceso de compostaje ........................................ 50
Figura 9.Tabla de resumen cálculo relación C/N (hoja 1) ...................................... 51
Figura 10. Sección uno (matriz de cálculo 2-Dimensiones) ................................... 53
Figura 11. Sección 2 (matriz de cálculo 2-Dimensiones) ....................................... 54
Figura 12. Distribución de los sensores en la pila de compostaje ......................... 56
Figura 13. Área Huerta Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá, Estado
inicial ...................................................................................................................... 58
Figura 14. Esquema de siembra- Ensayos de Fertilidad. ...................................... 59
Figura 15. Muestras de compost para análisis de laboratorio. ............................... 61
Figura 16. Organización área de compostaje ........................................................ 63
Figura 17. Dimensiones Pilas fase 1 ...................................................................... 66
Figura 18. Control de Temperatura para la fase 1 ................................................. 68
TABLAS
Tabla 1. Clasificación de residuos sólidos. ............................................................ 25
Tabla 2. Actividades económicas generadoras de residuos orgánicos .................. 26
Tabla 3. Alternativas de aprovechamiento por tipo de residuo. ............................. 31
Tabla 4. Clasificación, ventajas y desventajas técnicas de compostaje. .............. 43
Tabla 5. Normatividad residuos sólidos en Colombia ........................................... 47
Tabla 6. Normas técnicas Colombianas sobre Compostaje .................................. 49
12
Tabla 7. Descripción de la información que debe ser registrada en la matriz de
cálculo de la figura 9. ............................................................................................. 52
Tabla 8. Materia Prima Utilizada en la Mezcla 1 .................................................... 54
Tabla 9. Materia Prima Utilizada en la Mezcla 3 .................................................... 55
Tabla 10. Parámetros analizados en laboratorio y valores establecidos en la NTC
5167. ...................................................................................................................... 60
Tabla 11. Inventario Residuos Orgánicos Reserva Natural de la Sociedad Civil
Tenasucá ............................................................................................................... 62
Tabla 12. Cantidad material disponible y dimensiones sistema de compostaje
Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá .................................................... 63
Tabla 13. Cantidades totales material Pila 1 y Pila 2. ............................................ 64
Tabla 14. Cantidades totales material Pila 3. ......................................................... 65
Tabla 15. Dimensiones pilas fase 2 compostaje. ................................................... 66
Tabla 16. Control de Humedad para la fase 1. Se consideró “Excelente” si se
encontró dentro del valor de referencia. ................................................................ 67
Tabla 17. Control de pH para la fase 1. ................................................................. 67
Tabla 18. Control de humedad fase 2. ................................................................... 68
Tabla 19. Control de pH para el fase 2 .................................................................. 69
Tabla 20. Control de Temperatura para el fase 2. ................................................. 69
Tabla 21. Productos Sembrados Actualmente en la huerta de la Reserva Natural
de la Sociedad Civil Tenasucá. .............................................................................. 70
Tabla 22. Comparativo ensayos de Suelo huerta Reserva Natural de la Sociedad
Civil Tenasucá. ...................................................................................................... 70
Tabla 23. Resultados caracterización fisicoquímica de compost comparación con
la Norma ................................................................................................................ 71
Tabla 24. Valores de los principales parámetros de productos compostados (ver
anexo 13.7) ............................................................................................................ 75
13
INTRODUCCIÓN
La Reserva Tenasucá de Pedro Palo como integrante de la Red de Reservas
Naturales de la Sociedad Civil contribuye a la protección ambiental por medio de la
preservación del bosque nativo y nacimientos de agua que dan origen a la
microcuenca Laguna Pedro Palo según lo establecido en el plan de manejo
ambiental de la Reserva Forestal Protectora Productora Laguna de Pedro Palo; sin
embargo allí se desarrollan actividades de carácter avícola, ganadero y agrícola las
cuales representan un riesgo potencial al medio ambiente debido no solo al uso de
fertilizantes químicos en los cultivos, los cuales contribuyen a la degradación del
suelo, sino también a la generación de grandes volúmenes de residuos sólidos
orgánicos que no son aprovechados [1] [2]
Una de las técnicas más usadas en el sector agrícola para el aprovechamiento de
residuos sólidos orgánicos es el compostaje ya que no requiere maquinaria ni
instalaciones especiales puesto que es un proceso biológico aerobio mediado por
microorganismos que usa como materias primas estiércol, residuos vegetales,
residuos de comida entre otros, que sirven como fuente de nutrientes para el
crecimiento microbiano, el intercambio de gas y el aislamiento térmico. [3]
Esta alternativa planteada en el presente proyecto brinda diferentes beneficios,
tanto económicos como ambientales, ya que en el proceso se reciclan todos los
residuos generados y el compost incorpora al suelo todos aquellos nutrientes
necesarios para las plantas, mejora la textura del terreno, funciona como esponja
para retener el agua en época de lluvias, debido a su uso se reducen los costos por
disposición final y en compra de fertilizantes químicos.
14
1. OBJETIVOS
1.1. OBJETIVO GENERAL
Implementar un sistema tecnificado para la valorización de residuos sólidos
orgánicos mediante compostaje aplicado a agricultura sostenible en la Reserva
Natural de la Sociedad Civil Tenasucá, de Pedro Palo (Tena, Cundinamarca,
Colombia).
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar la necesidad y el interés por parte de los propietarios de la Reserva
Natural de la Sociedad Civil Tenasucá en implementar en sus procesos de
producción agrícola sostenible el compostaje.
Caracterizar la zona en términos de disponibilidad de terreno y características
medio ambientales.
Realizar la caracterización de los residuos orgánicos generados por cada
actividad productiva.
Generar información mediante un montaje que conduzca a la generación del
modelo ajustado a las necesidades identificadas.
Obtener compost de calidad óptima utilizando diferentes insumos: material
vegetal, estiércol, caldo microbial.
Determinar la eficiencia del compost como fertilizante a parir de ensayos en
cultivos orgánicos en la huerta de la reserva.
15
2. MARCO CONTEXTUAL
2.1. LOCALIZACIÓN RESERVA NATURAL DE LA SOCIEDAD CIVIL TENASUCÁ
La Reserva Tenasucá, la cual hace parte de la red de Reservas Naturales de la
Sociedad Civil de la Laguna Pedro Palo cuenta con una extensión total de 44.54 Ha
y se encuentra ubicada dentro de la extensión de la Reserva Forestal Protectora
Productora Laguna Pedro Palo situada en la vertiente occidental de la Cordillera
Oriental Colombiana, al occidente del departamento de Cundinamarca en
jurisdicción de los municipios de Tena, La mesa y Bojacá [1] (Figura 1).
Figura 1. Mapa Localización área de estudio.
Fuente: Elaboración Propia; información proporcionada por la corporación autónoma regional de Cundinamarca
16
2.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ÁREA DE ESTUDIO
2.2.1. RELIEVE
De acuerdo con el plan de manejo de la Reserva Forestal Productora Protectora
Laguna Pedro Palo el relieve de la cuenca es irregular sin embargo presenta un
relieve entre ondulado y fuerte, correspondiendo a la parte media de la ladera con
un promedio del 49% y el área de escarpe con un porcentaje mínimo de 1,29% del
área total [1]. (Figura 2)
Figura 2. Topografía zona Laguna de Pedro Palo.
Fuente: Plan de manejo ambiental de la Reserva Forestal Productora Protectora Laguna Pedro Palo, Plancha
topográfica N° 227, IGAC [1].
2.2.2. SUELO
De acuerdo a la cartografía de suelos elaborada por el Instituto Geográfico Agustín
Codazzi (IGAC) en el año de 1997 se pudo determinar que los suelos característicos
de la zona de la RFPP Laguna Pedro Palo son de la asociación Monserrate. En este
orden los suelos de la parte plana presentan mayor profundidad efectiva, poseen
una textura de tipo areno arcillosa, alta capacidad de intercambio catiónico (C.I.C),
17
bajos en bases y saturaciones totales, bajo contenido de fosforo y presencia de
aluminio en el primer horizonte del suelo. [1]
Por otra parte existen procesos erosivos en el suelo debido al sobreuso agrícola y
ganadero del mismo en algunas zonas de la reserva, las pendientes pronunciadas
del terreno y la adecuación de carreteras, las cuales afectan la dinámica del
ecosistema al intervenir directamente sobre la vegetación y los drenajes naturales
del mismo. [1]
2.2.3. CLIMATOLOGÍA
2.2.3.1 PRECIPITACIÓN
Como se puede observar en la figura 3 el régimen climático de la RFPP Laguna
Pedro Palo es de carácter bimodal con dos periodos lluviosos y dos secos.
Los periodos lluviosos distribuidos en los meses de octubre a noviembre con una
precipitación promedio de 134.5 mm y de marzo a mayo con una precipitación
promedio de 121.66 mm. En ese orden durante los dos periodos lluviosos los meses
que presentan más lluvia son abril y noviembre respetivamente.
En cuanto a las épocas secas, estas se presentan en el transcurso de junio a
septiembre con una precipitación de 57 mm y de diciembre a febrero con una
precipitación de 84.33 mm, siendo los primeros meses los más secos durante todo
el año. [1]
18
Figura 3. Histograma de lluvias mensuales multianuales Pedro Palo.
Fuente: Plan de manejo ambiental Reserva Forestal Productora Protectora Laguna Pedro Palo [1].
De acuerdo con el mapa de isoyetas elaborado por la Corporación Autónoma
Regional CAR (figura 4), sobre la RFPP Laguna Pedro Palo con el propósito de
espacializar las lluvias mensuales multianuales durante un periodo de registro de
15 años, el promedio de lluvias anual sobre la Reserva Tenasucá es de 1150 mm.
19
Figura 4. Mapa isoyetas zona Laguna Pedro Palo.
Fuente: Plan de manejo ambiental Reserva Forestal Productora Protectora Laguna Pedro Palo [1].
2.2.3.2 TEMPERATURA
De acuerdo a los estudios y ajustes realizados en la zona referente de la RFPP
Laguna Pedro Palo para el análisis de temperatura, durante el año se presenta una
temperatura Media promedio de 20.32°C siendo junio el mes en el que se presenta
el registro de temperatura más alto con 22.92°C y el mes de diciembre en el que se
presenta la temperatura más baja con 20.93°C respectivamente. [1] (Figura 5)
20
Figura 5. Temperatura media ajustada Pedro Palo.
Fuente: Plan de manejo ambiental Reserva Forestal Productora Protectora Laguna Pedro Palo [1].
2.3. ASPECTOS BIÓTICOS
La Laguna Pedro Palo se encuentra ubicada en la transición climática de templado
a frio y de húmedo a muy húmedo con una precipitación media anual de 1067 mm
y una humedad relativa media anual de 72%. [1] Teniendo en cuenta los diferentes
métodos de clasificación climática y según la clasificación Caldas, el piso térmico
frio se presenta en altitudes entre 2000 y 3000 m.s.n.m con una temperatura media
anual de 12-18°C y el piso térmico templado en altitudes entre1000 y 2000 m.s.n.m
y temperaturas mayores o iguales a 17.5°C. [3]
Por otra parte las zonas de vida presentes en la RFPPP Laguna Pedro Palo según
la clasificación de Holdridge son de bosque húmedo montano bajo, ya que este se
caracteriza por presentar un promedio de lluvias anuales que oscilan entre los 1400-
2000mm y temperaturas entre los 12-18°C. [4]
21
2.3.1. VEGETACIÓN
En la Reserva el ecosistema predominante es el Bosque Subandino, en el que se
pueden identificar varias asociaciones de vegetación, como lo son: Bosques de
Robles y Bosques Subandinos Mixtos. Dentro de las especies más representativas
del estrato arbóreo son el Cedro (Cedrela montana), Amarillo (Nectandra sp.,
Ocotea sp.); Encenillo (Weinmannia tomentosa), Caucho (Ficus sp.); Aliso (Alnus
acuminata); Laurel (Myrica sp.); Yarumos (Cecropia sp.) Cucharos (Ardisia sp.),
Pedro Hernández (Toxicodendron acuminata), Pino Romeron (Decusocarpus
rospigliosi), Sauce (Salix sp.); Nogal (Juglans neotropica). [1]
Hay también predominio de especies como el Chilco (Baccharis floribundus), el
Pauche (Montanoa quadrangularis), el Angelito (Miconia squamulosa), Helecho
marranero (Pteridium aquilinum), enriquecidas con especies plantadas como el
Guayacán de Manizales (Lafoensia acuminata), Sauco (Sambucus peruviana), la
Guaba (Phitolacca sp.), el Agraz (Cessus sp.), entre otros. [1]
En el estrato arbustivo se encuentran especies como el Uva de monte (Cavendishia
sp.), Mortiño (Hesperomeles sp.), Moras (Rugus sp.); Chilco (Escallonia sp.); Gaque
(Clusia sp.), Laurel de monte (Palicourea sp.); Jazmin de monte (Psichotria sp.);
Tuno (Miconia sp.), y Helechos arbóreos (Cyathea sp.). [1]
También se encuentra vegetación acuática, de macrofitas asociadas a la orilla de la
laguna de Pedro Palo. Se encuentran también algunas áreas con especies
introducidas de acacia (Acacia decurrens), Pino patula (Pinus patula) y Eucalipto
(Eucalyptus globulus). [5]
2.3.2. FAUNA
La fauna que se presenta en la Reserva es resultado del análisis bibliográfico de
varios estudios que han sido ejecutados en la zona con el propósito de determinar
el grado de conservación teniendo en cuenta la intervención del hombre a lo largo
22
de la historia, en donde el uso del suelo cambio gradualmente y consigo pudo
significar el extinción de varias especies, sin embargo la presión sobre la fauna de
la zona se hizo menor una vez dicha zona fue declarada como área protegida
permitiendo de este modo la recuperación de algunas poblaciones.
Según el plan de manejo ambiental de la RFPP Laguna Pedro Palo actualmente se
registra 10 especies de murciélagos, entre los mamíferos pequeños se encuentran
ardillas, erizos, oso perezoso, faras o chucas y conejos silvestres, adicionalmente
especies de zorros y comadrejas. Por otra parte dado al potencial ganadero de la
zona también se encuentran vacas, caballos y perros [1].
También se reportan 118 especies de aves incluyendo las acuáticas, dentro de las
que se encuentras especies endémicas de Colombia como lo son el Tinamú, la
Tingua Bogotana, el Colibrí Negro y el Cucarachero de Pantano. [1]
Los anfibios están representados por las ranas Leptodactylus wagneri, Gastrotheca
niceforoi, Colostetus palmatus y C. subpunctatus y en cuanto a los reptiles
reportados se encuentran 3 especies de serpientes Atractus loveridgei, A. Obesus
y Clelia ecuatoriana y 2 especies de lagartos Anolis tolimensis y Phenacosaurus
heterodermus. [1]
En cuanto a la ictofauna en la Reserva se encuentra la carpa común, la cual según
los habitantes de la zona fue sembrada alrededor del año 1983, adicionalmente la
presencia de capitán. [1]
2.3.3. COBERTURA VEGETAL Y USO ACTUAL DEL SUELO
En el área de la Laguna Pedro Palo se han identificado 5 categorizaciones de
cobertura vegetal y uso actual del suelo, caracterizadas por áreas de pasto para
ganadería, algunas áreas de cultivo de diferentes productos y fragmentos de
bosque. [1]
23
En la RFPP Laguna Pedro Palo y la Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá
se identificaron las siguientes coberturas: (Ver Figura 6)
Bosques Secundarios: Este tipo de unidad vegetal está conformada por
rastrojo y especies de porte alto, dominados por un grupo de 12 a 15 especies
pioneras intermedias con un soto bosque rico en especies de estados succiónales
avanzados. Estos bosques representan el mayor potencial para el restablecimiento
de conectividad estructural del paisaje los cuales son fundamentales para
implementar herramientas que promuevan estrategias de restauración ecológica [1].
Pastos y rastrojos: Este está compuesto principalmente por 12 especies
vegetales entre las cuales se puede encontrar el Bergaño, Pauche, Barbasco,
Granizo, Sangregao, Roble, Tuno, Cedrillo, Lechero, Laurel de cera, Cucharo y
Tachuelo respetivamente [1].
Pastos manejados: Está constituido por plantaciones de vegetación
arbórea, realizada con fines de manejo forestal. En dicho proceso se constituyen
rodales forestales establecidos por proyectos de plantación y siembra durante el
proceso de reforestación para la producción de bienes no madereros. Las últimas
reforestaciones están conformadas por especies nativas y se encuentran
distribuidos en grandes áreas alrededor de toda la RPPP Laguna Pedro Palo como
se puede evidenciar en la figura 6 [1].
Otros cultivos: Son zonas en las que el uso del suelo es tipo agrícola, allí
existen diferentes tipos de cultivo dependiendo de las necesidades económicas de
los propietarios [1].
24
Figura 6. Mapa cobertura vegetal y uso actual del suelo Reserva Pedro Palo –
Tenasucá
Fuente:
Elaboración Propia; información proporcionada por la corporación autónoma regional de Cundinamarca.
3. MARCO TEÓRICO
3.1. DEFINICIÓN DE RESIDUO
La definición de residuo es muy amplia y puede ser entendida de diversas formas,
según la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo), los residuos se
definen como aquellas materias generadas en las actividades de producción y
consumo que no alcanzan en el contexto que son producidas ningún valor
económico que puede ser ya sea por la falta de tecnología adecuada para su
aprovechamiento o la inexistencia de mercado para los productos recuperados [6];
mientras que en la norma colombiana se define como residuo sólido cualquier objeto
o material, sustancia o elemento principalmente sólido resultante de las diferentes
actividades económicas, que el generador presenta para su recolección por parte
25
de la persona prestadora del servicio público de aseo [7]. Finalmente si se quiere
una definición más simple, en términos estrictamente físicos los residuos son
consecuencia de la transformación de la materia y la energía [8]
3.2. CLASIFICACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS
Tabla 1. Clasificación de residuos sólidos.
Según su
naturaleza
química
Inorgánicos: incluye todos aquellos residuos de origen mineral y
sustancias o compuestos habitualmente sintetizados por hombre.
Dentro de esta categoría se incluyen habitualmente metales,
plásticos, vidrios, entre otros.
Aunque estos residuos no son objeto de estudio en el presente
trabajo, es importante resaltar que su efecto residual puede
modificar sustancialmente las características y propiedades de los
residuos orgánicos.
Orgánicos: Son todos aquellos que tienen su origen en los seres
vivos, animales o vegetales. Incluyen una gran diversidad de
residuos que se originan naturalmente durante el ciclo biológico,
como consecuencia de las funciones fisiológicas de mantenimiento
y perpetuación o son producto de la explotación por el hombre de
los recursos bióticos.
Según su estado
físico
Según su estado los residuos pueden clasificarse en sólidos,
líquidos y Gaseosos, los cuales se pueden definir desde el punto
de vista físico y descriptivo o según la forma de manejo asociado.
Residuos sólidos urbanos: son los residuos generados en los
hogares, que se componen de la basura doméstica, su generación
varía en función de factores culturales asociados a los niveles de
ingreso, hábitos de consumo, desarrollo tecnológico y estándares
de calidad de vida de la población.
26
Según su origen
Residuos industriales: son aquellos que se generan en
actividades industriales, procedentes de la extracción, explotación,
producción o fabricación, transformación, almacenamiento y
distribución de los productos y que a su vez se pueden clasificar en
peligrosos, no peligrosos, radiactivos, mineros, hospitalarios e
inertes.
Fuente: Elaboración Propia, Base información, manual para la elaboración de compost bases conceptuales
y procedimientos; gestión de residuos industriales-guía para la intervención de los trabajadores [9].
Los residuos objeto de estudio son específicamente los orgánicos, dadas las
características en cuanto a su composición, ya que son sustancias orgánicas
sencillas y de formulación definida, relacionadas directamente con su origen, que
da como resultado un alto poder nutritivo y considerable potencial energético,
características que los hacen idóneos para su empleo en la agricultura [10]
3.3. GENERACIÓN DE RESIDUOS ORGÁNICOS
Tabla 2. Actividades económicas generadoras de residuos orgánicos
Actividad agropecuaria
En este tipo de actividades se generan dos tipos de
residuos, unos son los de origen vegetal, dentro de los
que se encuentran los restos de cosechas (tallos, fibras,
cáscaras, bagazos, restos de poda, frutas, etc.) y por otra
parte se encuentran los de origen animal que incluyen
excrementos sólidos, semisólidos y líquidos (estiércoles).
Actividad agroindustrial
En esta actividad se genera una gran variedad de
residuos que dependen de diferentes factores como:
características de las materias primas, procesos de
industrialización, intensidad de producción y
características de los productos obtenidos.
27
Industria láctea
Los residuos de mayor volumen generado corresponden
a derivados del suero de manteca u de quesería, que son
utilizados en alimentación animal directamente o como
complemento de raciones. Otro residuo generado en esta
industria es la fracción liquida que se separa de la cuajada
la cual presenta un valor bajo en lípidos y minerales, por
lo cual es desechado prácticamente en su totalidad.
Industria frigorífica
En este tipo de industrias se generan grandes volumen
de residuos dentro de los que se destacan excretas,
cueros, pieles, vísceras, contenidos digestivos, pelos,
plumas, sangre y huesos. Algunos de ellos son utilizados
en la fabricación de productos químicos, harinas, sales de
ganado entre otros y aunque para la mayoría existen
alternativas válidas, su tratamiento representa una
dificultad para los establecimientos ya que pueden
generar problemas de carácter ambiental y sanitario.
Industria cerealera
Los principales cultivos de esta industria son arroz, trigo,
maíz, avena, sorgo, cebada y leguminosas en grano, que
generan como residuos usualmente pajas, rastrojo y
cáscaras en la misma proporción que la producción de
granos.
Industria aceitera
En los procesos industriales se procesan granos de
girasol, soja, colza y lino. Los residuos generados varían
entre cáscaras, fibras, efluentes líquidos, que contienen
generalmente entre 30%-50% de proteína y entre 15-30%
de celulosa y bajo contenido de agua; el residuo más
conocido en esta industria es las “torta” generado por la
28
extracción de aceite a la que se someten los granos en la
prensa hidráulica.
Industria de la pesca La mayoría de los residuos generados en esta industria
son utilizados para la producción de harina de pescado,
usados para alimentación animal.
El “ensilado” de pescado es una alternativa para el
tratamiento de estos residuos, ya que no requieren
maquinaria ni instalaciones especiales, es un proceso
mediado por microorganismos que permite obtener un
alimento para consumo animal con niveles vitamínicos
altos.
Industria forestal Es una de las industrias que genera mayores volúmenes
de residuos ya que estos representan aproximadamente
un 40-50% de la materia bruta. En la actualidad las
acciones están encaminadas a la recuperación
energética de los residuos y optimización de proceso.
Fuente: Manual para la elaboración de compost bases conceptuales y procedimientos [9].
3.3.1. GENERACIÓN DE RESIDUOS ÓRGANICOS A NIVEL NACIONAL
Según estudios realizados en el 2012, en Colombia diariamente se disponen 30.000
toneladas de residuos, de los cuales 23.000 toneladas se disponen en rellenos
sanitarios y el 55% es material orgánico, [11] es por ello que en la actualidad las
entidades gubernamentales en Colombia promueven la construcción de proyectos
de compost en zonas rurales de Colombia siguiendo los lineamientos y
requerimientos que hace el Gobierno Nacional Colombiano para el manejo integral
los subproductos de la agroindustria (residuos sólidos) y la normativa técnica que
define los parámetros mínimos de calidad de compost en Colombia, consignada en
29
la Norma Técnica Colombiana NTC 5167 [12] “Materiales orgánicos utilizados como
fertilizantes o acondicionadores de suelos”.
En Colombia diferentes industrias agrícolas utilizan este modo de aprovechamiento
de residuos sólidos ya que representa grandes beneficios económicos como
ambientales, uno de ellos es el uso de compostaje para el manejo de subproductos
de la agroindustria de palma de aceite en Colombia [13]
3.3.2. GENERACIÓN DE RESIDUOS ORGÁNICOS A NIVEL LOCAL (RFPP)
La Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá de Pedro Palo cuenta con un
sistema de producción pecuario combinado con cultivos y es por ello que los
residuos generados en su totalidad son orgánicos, dentro de los que se encuentran
desechos de jardín, estiércoles de bovinos y aves, hortalizas que superan el tiempo
de cosecha y residuos de cocina; todos en diferentes proporciones y depende cada
uno de ellos de diferentes factores.
3.4. APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS
La sociedad en su día a día ofrece a sus individuos los satisfactores necesarios para
la vida. Tal producción es posible gracias al aprovechamiento de los recursos
naturales y su transformación en bienes y servicios útiles. Existen varias alternativas
para el aprovechamiento de los residuos orgánicos una de ellas es su uso para fines
energéticos. La biomasa de la que están compuestos, representa una de las fuentes
de energía más antiguas de la historia del hombre y puede ser transformada en
diferentes tipos de combustibles líquidos o sólidos, mediante diferentes procesos de
tratamiento físico, químico o térmico. El aprovechamiento energético de los residuos
orgánicos requiere complejos montajes industriales y por lo tanto grandes
inversiones de capital. [14]
Adicional a la alternativa anteriormente mencionada se tienen los lombricultivos,
biotecnología que utiliza una especie de lombriz domesticada Eisenia Foetida o
Eisenia Andrei [15] como una herramienta de trabajo que recicla todo tipo de materia
orgánica obteniendo humus, carne o harina de lombriz, se trata de una actividad
30
zootécnica interesante que permite perfeccionar todos los sistemas de producción
agrícola. La Lombricultura es un negocio en expansión y en un futuro será el medio
más rápido y eficiente para la recuperación de suelos en las zonas rurales. [14] Otra
alternativa sabiendo que los residuos orgánicos presentan una excelente fuente de
macro, micro nutrientes y carga orgánica para el sector agropecuario, es el uso en
el mejoramiento de la fertilidad de los suelos o la nutrición del ganado, por lo tanto
la primera etapa de gestión de los residuos orgánicos debe estar enfocada a la
recuperación de estos materiales por medio de diferentes procesos de
transformación ya sea biológica como es el caso del compostaje, o físico-químico
como el aprovechamiento para la alimentación animal. [16] En la tabla 3 se
muestran alternativas de aprovechamiento por tipo de residuo.
31
Tabla 3. Alternativas de aprovechamiento por tipo de residuo.
Tipo de
generador
Tipo de
residuo Descripción Métodos posibles de aprovechamiento disponible
Naturales y
Forestal
- Residuos de leña
- Ramaje
- Follaje
- Compostaje
- Lombricultura
- Combustión
Agrícola
Actividades
pecuarias
- Residuos generados por
el manejo de animales.
- Estiércol
- Mortalidad natural
- Digestión anaeróbica
- Compostaje
- Lombricultura
- Alimentación animal
- Residuos vegetales
- Digestión anaeróbica
- Compostaje
- Lombricultura
- Alimentación animal
32
Agricultura - lecho hidropónico
- materiales estructurales
- Fermentación alcohólica
- Gasificación
- Pirolisis
- Licuefacción
Tipo de
generador
Tipo de
residuo Descripción
Métodos posibles de
aprovechamiento disponible
Cárnicos
- Salas de beneficio: Plumas,
escamas, estiércol, sangre,
despojos
- Salas de corral: estiércol,
tamos
- Producto deteriorado
- Desechos y excedentes del
proceso
- Digestión anaeróbica
- Compostaje
- Lombricultura
- Alimentación animal
33
Industrial
Industrias
procesadoras
de alimentos
Lácteos
- Grasas
- Producto deteriorado
(devoluciones)
- Desechos y excedentes del
proceso
- Compostaje
- Lombricultura
- Alimentación animal
Bebidas alcohólicas
- Cascarilla
- Pulpa de papel
- Levaduras
- Afrecho
- Compostaje
- Lombricultura
- Alimentación animal
- Gasificación
- Pirolisis
- Licuefacción
- Bagazo
- Cáscaras o semillas
- Residuos provenientes de
las barreduras
- Digestión anaeróbica
- Compostaje
- Lombricultura
34
Frutas y verduras - Residuos orgánicos
excedentes del proceso
- Alimentación Animal
- Fermentación alcohólica
- Gasificación
- Pirolisis
- Licuefacción
Grasas
- Grasas
- Tortas de oleaginosas
- Fabricación de jabones
- Alimentación animal
- Gasificación
- Licuefacción
- Pirolisis
Cereales y otros
granos
-Afrecho
- Almidones
- Bagazo
- Borra de café
- Digestión anaeróbica
- Compostaje
- Lombricultura
- Alimentación Animal
- Fermentación alcohólica
35
- Gasificación
- Pirolisis
- Licuefacción
- Elaboración de papel
- Combustión
Azúcar
- Bagazo
- Subproductos
- Compostaje
- Lombricultura
- Alimentación Animal
- Fermentación alcohólica
- Gasificación
- Pirolisis
- Licuefacción
- Elaboración de papel
- Combustión
36
Industrial
Curtiembres
- Procesos de pelambre: grasa, pelo, y carnaza - Fabricación de jabones
- Alimentación animal
- Elaboración de pinceles y
cepillos
Madera
- Viruta y aserrín
- Almidón
- Aglomerados
- Compostaje
- Lombricultura
Otras
industrias
Lodos orgánicos provenientes de plantas de
tratamiento (incluye aguas provenientes de aguas
domésticas)
- Digestión anaeróbica
- Compostaje
- Lombricultura
Fuente: Información tomada de guía técnica Colombiana GTC 53-7 [17].
37
3.4.1. COMPOSTAJE
3.4.1.1. DEFINICIÓN DE COMPOSTAJE
El compostaje es una técnica generalmente usada en la agricultura sostenible, la
cual busca a largo plazo mejorar la calidad ambiental y los recursos básicos de los
cuales depende la agricultura que sea económicamente viable, satisfaga las
necesidades básicas del agricultor y la sociedad. [18] Para el desarrollo de la misma
es necesario que el agricultor sea reflexivo y realice una separación adecuada de
los residuos sólidos para conocer la cantidad inicial de residuos con la que el
agricultor cuenta y posteriormente realizar una combinación de ingredientes
iníciales que den lugar a un producto final óptimo que brinde los mayores beneficios
ambientales.
Esta alternativa se basa en la descomposición biológica de la materia orgánica bajo
condiciones controladas de humedad, temperatura y aireación [19], Durante dicho
proceso los microorganismos que crecen y se reproducen en los materiales
orgánicos en descomposición transforman los materiales originales en otras formas
químicas de modo que el producto final dependerá del tipo de metabolismo y grupos
fisiológicos que intervengan dentro del mismo.
El compost es una fuente rica en materia orgánica, la cual es de vital importancia
para el mantenimiento de la fertilidad y estabilidad del suelo ya que es una fuente
de nutrientes para las plantas mejorando las propiedades físico-químicas y
biológicas del mismo; [20] dichas mejoras permiten que el suelo sea más resistente,
evitando la erosión y la desertificación, además amortigua el peligro que supone
para el mismo la contaminación producto de la utilización de fertilizantes químicos
de la agricultura convencional absorbiendo los sobrantes, teniendo en cuenta que
finalmente el compost como abono orgánico sustituye el uso de agroquímicos sobre
el suelo, favoreciendo la implementación de técnicas de agricultura sostenible. [21]
38
3.4.1.2. FASES DEL PROCESO DE COMPOSTAJE
El proceso de compostaje se puede dividir en dos periodos principales: el primer
periodo entendido como compostaje activo y el segundo como periodo de
maduración. [19] Durante el periodo de compostaje activo la actividad microbiana
es elevada, en donde el material fácilmente degradable se descompone, mientras
que durante el periodo de maduración la actividad microbiana disminuye
significativamente a tal punto de lograr la estabilidad del compost. [19]
Durante cada uno de los periodos de compostaje se desarrolla una amplia gama de
temperaturas que cambian a medida que varían las condiciones y la diversidad
microbiana en el medio, favoreciendo el crecimiento y reproducción de aquellos
microorganismos ideales para la respectiva transformación de la materia orgánica
de los productos originales. Las etapas dentro de cada periodo en el proceso de
compostaje como se muestra en la Figura 7
Figura 7. Proceso de Compostaje
Fuente: Manual práctico de compostaje [9]
39
El proceso inicia principalmente desde la conformación o incorporación y mezcla de
los sustratos dentro de un sistema definido, durante el cual se registran los primeros
cambios de temperatura los cuales varían de 10-12°C (temperatura ambiente). La
duración del inicio del proceso estará condicionado por las características iniciales
de la mezcla y el control respectivo de balance C/N, pH y aireación que de ser los
adecuados puede durar de 24 a 72 horas, hasta registrar cambios drásticos de
temperatura y consigo el inicio de las etapas que se describen a continuación.
Fase Mesófila: Para esta fase se destacan las fermentaciones facultativas
de microorganismos mesófilos, los cuales se reproducen rápidamente siempre y
cuando se conserven condiciones aerobias; una vez la actividad metabólica
aumenta esta genera un aumento de temperatura (12-40°C), la generación de
ácidos orgánicos producto de procesos de nitrificación y oxidación de compuestos
reducidos de Azufre, Fosforo entre otros y la reducción de pH. [9]
Fase termófila: En esta fase la temperatura varia de 40-70°C, los
microorganismos mesófilos desaparecen y los microorganismos termófilos actúan
transformando el nitrógeno en amoniaco hasta el agotamiento de todos los
nutrientes y adicionalmente generando un cambio del pH a alcalino. [17] Por otra
parte se produce CO2 en volúmenes importantes actuando directamente sobre el
control de larvas de insectos y por ende jugando un papel indispensable en la
higienización del material respectivamente. [9]
Fase de enfriamiento: Debido al agotamiento de los nutrientes los
microorganismos termófilos desaparecen e inicia nuevamente la proliferación de
microorganismos de tipo mesófilos por descenso de la temperatura, que alcanza
nuevamente valores alrededor de 12°C (o temperatura ambiente); estos
microorganismos utilizan como nutrientes aquellos materiales que aún no se
degradado totalmente, como lo son la lignina y la celulosa. [9]
Fase de maduración: La maduración es un complemento final del proceso
de compostaje el cual puede llegar a durar 20 días [22] aproximadamente en donde
40
la temperatura debe ser contante favoreciendo reacciones secundarias de
condensación y polimerización de humus [23]
3.4.1.3. FACTORES CONDICIONANTES DEL PROCESO
La velocidad en la que se desarrolla el proceso de compostaje depende tanto de
factores químicos como físicos; [24] Los factores más importantes que intervienen
éste proceso biológico son: humedad, pH, aireación, relación C/N, tamaño de
partícula y temperatura.
TEMPERATURA
La temperatura es un factor de vital importancia para el compostaje, ya que es un
indicador de la actividad microbiana y por consiguiente un parámetro determinante
para evaluar el estado del proceso. [25] A lo largo de todo el proceso de pueden
registrar diferentes niveles de temperatura:
Fase Mesófila: 12-40°C
Fase termófila: 40-70°C
Fase de enfriamiento: descenso de temperatura hasta alcanzar los 40°C
Fase de maduración: Descenso de temperatura hasta alcanzar valores
cercanos a la temperatura ambiente.
La realización de varios experimentos reflejan que alcanzar y mantener valores de
temperatura óptimos en el transcurso del proceso es la clave para obtener un
compost de buena calidad, los cuales se pueden ver reflejados en parámetros como
la tasa de degradación de la materia orgánica, conductividad eléctrica, carbono
orgánico total, nitrógeno total e inactivación de agentes patógenos. [26]
RELACIÓN CARBONO/NITRÓGENO
Para garantizar la activación del proceso y consigo una composición adecuada del
material se debe entender la relación de dos elementos que contienen todos los
residuos orgánicos: el Carbono (C) y el nitrógeno (N). [27] Esta relación expresa las
41
unidades de carbono por unidades de nitrógeno que contiene un material reflejando
el equilibrio nutricional, pues el carbono es utilizado como fuente de energía para
los microorganismos y el nitrógeno es un elemento necesario para la síntesis
proteica en la generación de material celular [19]
El rango optimo en la relación C/N esta entre 25-35, ya que se considera que los
microorganismos requieren 30 partes de Carbono (C) por unidad de (N). Si el rango
de la relación es bajo, es decir está en el orden de 10 se produce un exceso de N y
este puede ser perdido por volatilización de amoniaco o por lixiviación de la mezcla
y si el rango de la relación es alto (mayor a 40) significa un exceso de sustrato
degradable (C) y el proceso de hace muy lento. [28]
HUMEDAD
Este componente es imprescindible para los microorganismos, ya que el agua es el
medio en el que se desarrollan, se desplazan y alimentan. Para el compostaje se
debe evitar una humedad elevada, ya que desplazaría al oxígeno y en consecuencia
el proceso pasaría a ser anaerobio (en ausencia de oxigeno), por otra parte si la
cantidad de humedad es baja también generaría problemas debido a que disminuye
la actividad de los microorganismos, por ende el proceso se retarda. Por esta razón
son considerados como niveles óptimos de humedad porcentajes del 40% al 60%
dependiendo de la mezcla de insumos que sean tenidos en cuenta para la
elaboración del compost [23] y de las condiciones climáticas de la zona ya que en
el transcurso del proceso parte del contenido de humedad disminuye debido a la
perdida de agua por evaporación o por lo contrario se pueden presentar excesos
por precipitación [19].
pH
Los niveles de este parámetro en la mezcla de materiales no afecta
significativamente el proceso de compostaje debido a que existen variedad de
microorganismos que pueden prosperar en los diferentes niveles de pH; aun así el
42
rango ideal para la actividad microbiana está entre 6,5 y 8, teniendo en cuenta que
se pueden presentar niveles en el orden de 5 o 9 lo cual puede representar un
retardo en el proceso dependiendo de la etapa en la que se evidencie dicho rango.
[29]
TAMAÑO DE PARTICULA
Aunque la variedad de insumos utilizados en el proceso de compostaje posee
estructuras y tamaños muy variados, a la hora de realizar la mezcla se debe
garantizar que las partículas no sean muy finas ni muy gruesas, ya que si el tamaño
de partícula es muy fino impedirá la entrada de aire al sistema impidiendo de esta
forma una fermentación aerobia completa y si por el contrario las partículas son
gruesas la fermentación será localizada sobre la superficie del material. [10] Por
esta razón no se puede llegar al extremo de limitar la porosidad, es por ello que se
recomienda un tamaño de partícula de 1 a 5 cm. [30]
AIREACIÓN
El oxígeno es primordial para que los microorganismos puedan descomponer la
materia orgánica eficientemente, por esa razón el aporte de oxígeno en todo
momento debe ser apto para mantener la actividad microbiana sin que se produzcan
condiciones anaerobias, que, además fomentan la aparición de vectores como
moscas debido a los olores que se pueden presentar y también conducen a un
aumento en el porcentaje de nitrógeno total, disminución de la relación C/N y una
prolongación representativa de la fase termófila [26] del proceso que puede afectar
la calidad del mismo una vez finalice el proceso.
3.4.2. TÉCNICAS DE COMPOSTAJE
Las técnicas de compostaje pueden variar de acuerdo a las diferentes condiciones
de aireación, volteos y calidad requiera del producto final, teniendo en cuenta entre
43
otras cosas que cualquiera de ellas va a depender de los objetivos para los cuales
va a ser aplicada la técnica del compostaje, la inversión y disponibilidad de terreno.
Generalmente las técnicas de compostaje se pueden dividir en sistemas abiertos y
sistemas cerrados. Los sistemas abiertos están comprendidos por las prácticas
tradicionales del compostaje, durante las cuales los residuos se disponen en pilas,
las cuales se encuentran al aire abierto, razón por la cual representan menores
costos de inversión e instalaciones sencillas, teniendo en cuenta que es aplicado
para zonas municipales o pequeñas fincas, mientras que los sistemas cerrados
conllevan una infraestructura más compleja y costosa ya que sus usos están
direccionados a nivel industrial, motivo por el cual los costos de inversión no solo
conllevan el diseño de infraestructura sino también maquinaria especializada para
dichos procesos. [14]
Tabla 4. Clasificación, ventajas y desventajas técnicas de compostaje.
SISTEMA TECNICA VENTAJAS DESVENTAJAS
Abierto
Pilas en hileras o
de volteo
Permite compostar
grandes volúmenes de
residuos.
La aireación
permite un mejor secado
y separación del material.
Susceptible a
efectos climáticos.
Requiere
mayor cantidad de
volteos.
Problemas de
olores.
Alta
disponibilidad de
terreno.
Alto costo de
maquinaria.
Pila estática
Una vez que la
pila esta armada necesita
volteos ocasionales para
restaurar la porosidad.
Bajos costos
Compostaje
lento.
Mayor riesgo
de olores.
44
Las pilas deben
ser pequeñas.
Susceptibles a
efectos climáticos.
Pila estática con
aireación pasiva
No requieren
volteo.
Menos costos que
el compostaje de
aireación forzada.
Susceptible a
efectos climáticos.
No apropiada
para materiales de
fácil compactación.
La mezcla
inicial es crítica para
mantener la aireación.
Espacio para
maquinaria.
Pila estática con
aireación forzada
Requiere de poco
espacio.
Menor tiempo de
compostaje.
Alcanza mayores
temperaturas, ayudando a
la muerte de patógenos.
En algunos
casos la pila es
demasiado seca
Cerrado
Reactor vertical
continuo
Requiere de una
inversión baja.
Manipulación
sencilla.
Uso eficiente del
espacio.
Reactor horizontal
discontinuo
No existe
influencia climática.
Producto final
obtenido homogéneo.
Requiere de
una inversión alta.
La
infraestructura es más
compleja.
45
Fuente: Elaboración propia. Información tomada del “El proceso de Compostaje- Daniella Avendaño” y “Manual
de compostaje del agricultor, Experiencias de América Latina-FAO” [29] [2].
4. MARCO CONCEPTUAL
Abono orgánico: Sustancia de origen natural procedente de los seres vivos, que
aporta al suelo y las plantas nutrientes para su buen desarrollo. [31]
Acondicionamiento de residuos: Operaciones que transformas los residuos a formas
adecuadas para su transporte y/o almacenamiento seguro. [31]
Agente biológico-infeccioso: Cualquier microorganismo capaz de producir
enfermedades cuando está presente en concentraciones suficientes, en un
ambiente propicio, en un hospedero susceptible y en presencia de una vía de
entrada. [31]
Almacenamiento: Es la acción de colocar temporalmente los residuos en recipientes
mientras se procesan para su aprovechamiento, transformación, comercialización o
se presentan al servicio de recolección para su tratamiento o disposición final. [31]
Aprovechamiento: Es el proceso mediante el cual, a través de un manejo integral
de los residuos sólidos, los materiales recuperados se reincorporan al ciclo
económico y productivo en forma eficiente, por medio de la reutilización, reciclaje,
incineración con fines de generación de energía, compostaje o cualquier otra
modalidad que conlleve beneficios sanitarios, ambientales y/o económicos. [31]
Biodegradable: Sustancia que puede ser descompuesta con cierta rapidez por
organismos vivientes, los más importantes de los cuales son bacterias aerobias.
Sustancia que se descompone o desintegra con relativa rapidez en compuestos
simples por alguna forma de vida como: bacterias, hongos, gusanos e insectos. Lo
contrario corresponde a sustancias no degradables, como plásticos, latas, vidrios
que no se descomponen o desintegran, o lo hacen muy lentamente. Los
órganoclorados, los metales pesados, algunas sales, los detergentes de cadenas
ramificadas y ciertas estructuras plásticas no son biodegradables. [31]
Biomasa: Materia vegetal o animal que se considera como fuente de energía. [31]
46
Biometanización: El tratamiento aeróbico de los residuos biodegradables que
produce metano y residuos orgánicos estabilizados. [31]
Conductividad Eléctrica: Capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente
eléctrica a través de él. [31]
Desnitrificación: Proceso metabólico que utiliza el nitrato como aceptor terminal de
electrones en condiciones anaerobias principalmente. [32]
Erosión: Degradación y transporte del suelo o roca que producen distintos procesos
en la superficie de a tierra; entre dichos agentes la circulación de agua o hielo, el
viento o los cambios térmicos. [32]
Humus: Estado final de descomposición de la materia orgánica sólida por acción de
los microorganismos, cuya composición depende del sustrato y grado
descomposición. [31]
Lixiviación: Proceso físico de transferencia de materia que ocurre cuando un
solvente liquido atraviesa un sólido generando la elusión de algún componente
soluble en dicho sólido. [31]
Microorganismos Mesófilos: Organismos cuya temperatura de crecimiento está
entre los 15 y 35°C. [33]
Microorganismos Termófilos: Organismos que pueden soportar condiciones
extremas de temperaturas relativamente altas, por encima de 45°C. [33]
Nitrificación: Proceso a través del cual las bacterias nitrificantes transforman el
amonio en nitrato. [33]
Polimerización: Proceso químico por el que los compuestos de bajo peso molecular
se agrupa químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso llamado
polímero. [34]
Proceso de degradación: Proceso por el cual la materia orgánica contenida en la
basura sufre reacciones químicas de descomposición (fermentación y oxidación) en
las que intervienen microorganismos dando como resultado la reducción de la
materia orgánica y produciendo malos olores. [31]
47
Proceso Productivo: Conjunto de actividades relacionadas con la extracción,
beneficio, transformación, procesamiento y/o utilización de materiales para producir
bienes y servicios. [35]
Reciclable: Materiales que todavía tienen propiedades físicas o químicas, útiles
después de servir a su propósito original y que, por lo tanto pueden ser reutilizados
o refabricados convirtiéndolos en productos adicionales. [31]
Separación en la fuente: Método de recuperación de materiales reciclables en su
punto de generación. [31]
Tratamiento: Conjunto de operaciones, procesos o técnicas mediante los cuales se
modifican las características de los residuos sólidos animales, vegetales o lodos,
incrementando sus probabilidades de utilización benéfica o para minimizar los
impactos ambientales y los riesgos a la salud humana. [31]
Tratamiento bilógico: El tratamiento que se enfoca básicamente en lo residuos
orgánicos, como los alimentos o los residuos de jardín. [29]
Valorización: Acción de aumentar el valor de un residuo. Los residuos se han de
valorizar sin poner en peligro la salud humana y sin utilizar procedimientos o
métodos que pueden causar perjuicios al medio ambiente. [16]
Volatilización: Proceso que consiste en el cambio de estado de a materia solida al
estado gaseoso sin pasar por el líquido. [31]
5. MARCO LEGAL
5.1. NORMATIVIDAD SOBRE RESIDUOS EN COLOMBIA
Tabla 5. Normatividad residuos sólidos en Colombia
Decreto 2811 de 1974
Por el cual se dicta el código nacional de
recursos naturales renovables y de
protección al medio ambiente.
Resolución 1096 de 2000
Por la cual se adopta el Reglamento
Técnico para el sector de Agua Potable y
Saneamiento Básico (RAS).
48
Decreto 1045 de 2003
Por medio del cual se expide la
metodología para la realización e
implementación de PGIRS.
Resolución 150 de 2003
Por la cual se adopta el reglamento técnico
de fertilizantes y acondicionadores de
suelos para Colombia.
Decreto 838 de 2005
Decreto Nacional sobre disposición final de
residuos sólidos y dicta otras disposiciones.
Resolución 187 de 2006
Por la cual se adopta el reglamento para la
producción primaria, procesamiento,
empacado, etiquetado, almacenamiento,
certificación, importación, comercialización
y se establece el sistema de control de
productos agropecuarios ecológicos.
Resolución 6998 de 2011
Por medio de la cual se estableen los
requisitos para el registro de
departamentos técnicos de ensayos de
eficiencia, productores e importadores de
bioinsumos de uso agrícola y se dictan
otras disposiciones.
Decreto 2981 de 2013
Decreto Nacional que reglamenta la
prestación del servicio público de aseo.
Fuente: Elaboración Propia.
49
5.2. NORMAS TÉCNICAS COLOMBIAS SOBRE COMPOSTAJE
Tabla 6. Normas técnicas Colombianas sobre Compostaje
GTC 53-7 de 2006
Guía para el aprovechamiento de residuos sólidos orgánicos
no peligrosos.
GTC 86
Guía para la implementación de la gestión integral de
residuos (GIR).
NTC 1927
Fertilizantes y acondicionadores de suelo. Definiciones,
clasificación y fuentes de materias primas.
NTC 5167
Productos para la industria agrícola, productos usados como
abonos o fertilizantes y enmiendas de suelo.
NTC 2581
Abonos o fertilizantes, determinación de carbonatos totales
y proporciones aproximadas de carbonatos de calcio y
magnesio en calizas. Establece ensayos.
NTC 3795
Fertilizantes sólidos, derivación de un plan de muestro para
la evaluación de una entrega grande.
NTC-ISO 8633
Fertilizantes sólidos métodos de muestreo simple para lotes
pequeños.
NTC 40 Fertilizantes y acondicionadores de suelos.
Fuente: Elaboración Propia
50
6. METODOLOGÍA
La metodología utilizada para el desarrollo del proyecto, con cada una de las etapas
determinantes y secuencia de elaboración se puede evidenciar en la figura 8.
Figura 8. Diagrama de flujo del proceso de compostaje
Fuente: Elaboración propia
51
6.1. DISEÑO DE LA MATRIZ DE CÁLCULO
La matriz de cálculo fue construida como una herramienta que permite realizar el
cálculo de la relación C:N óptima para obtener un compost de calidad, además de
facilitar los cálculos para conocer el tamaño de pila y el área necesaria para el
procedimiento.
Para la construcción de la matriz de cálculo se tuvieron en cuenta las bases teóricas
y la bibliografía consultada1, con el fin de crear adaptaciones que apliquen para
cualquier sistema de compostaje. Este archivo cuenta con dos hojas, en la primera
(Figura 9) se encuentra el cálculo de la relación C: N según sean los residuos
disponibles en la Reserva y en la segunda hoja (Figura 10) se calculan las
dimensiones de las pilas teniendo en cuenta las diferentes formas que puedan tener
y el volumen total de residuos.
Figura 9.Tabla de resumen cálculo relación C/N (hoja 1)
Fuente: Elaboración propia información tomada Omar Sadek
En la siguiente tabla se explica el contenido de cada una de las columnas de la
figura 9. De acuerdo con los aportes de cada tipo de residuo se planteó un
experimento como se presenta en el numeral 6.2.1.
1 Hojas de Excel libres tomadas y modificadas de http://bernalilloextension.nmsu.edu/mastercomposter/compost-mix-calculator.html. Ver Anexo 2
52
Tabla 7. Descripción de la información que debe ser registrada en la matriz de
cálculo de la figura 9.
Columna 1 Se colocó si/no está disponible el tipo de
residuo en la Reserva.
Columna 2 Clasificación de residuos según su origen.
Columna 3 Proporción Carbono Nitrógeno teórica por
residuo
Columna 4 Densidad aportada o medida por tipo de
residuo.
Columnas 5 a 11 Ingresar material a compostar: en estas
columnas se ingresaron las cantidades de
los residuos disponibles.
Columna 13 Sumatoria de los pesos.
Columna 14 Contribución C: N calculada por residuo.
Fuente: elaboración propia
En ese orden la contribución C: N fue obtenida por medio una fórmula matemática
que integra cada uno de los factores relacionados con el material disponible a
compostar, como se muestra a continuación
𝑪:𝑵𝒄 =𝑪:𝑵𝒎 ∗ 𝑷𝒕𝒎𝒖
𝑷𝑻𝑴
Dónde:
C: Nm = C:Nmaterial
Ptmu = peso total de material(Kg)
PTM = pesototalmaterial mezclado
53
La hoja 2, se dividió en dos secciones. La sección uno, en la que se tiene la masa
y densidad por cada tipo de residuo, necesarios para hallar el volumen total como
se muestra en la figura 10.
Figura 10. Sección uno (matriz de cálculo 2-Dimensiones)
Fuente: elaboración propia
En la sección dos se determinan las dimensiones de la pila dado un volumen total
calculado, se utilizó el método de los multiplicadores de Lagrange2, procedimiento
que tiene como fin encontrar los máximos y mínimos de funciones con múltiples
variables en este caso las dimensiones de la figura geométrica y el volumen
superficial de la figura.
Así finalmente se obtienen las dimensiones de la pila según sea la figura geométrica
seleccionada, se determina el número de pilas requerido según el volumen y el
espacio disponible para el procedimiento del compostaje incluyendo área de
compost y área de pasillo; siendo la cantidad en Kg por pila y el espacio disponible
para esta práctica los únicos datos que deben ser ingresados en la sección 2.
Posteriormente se planteó un experimento para evaluar el efecto de la forma de la
pila sobre el proceso como un efecto sobre los cambios de temperatura según se
presenta a continuación en el numeral 6.2.2.
2 Para obtener más información sobre los cálculos realizados ver Anexo 3.
54
Figura 11. Sección 2 (matriz de cálculo 2-Dimensiones)
CANTIDAD TOTAL [Kg/semna] 922,801
CANTIDAD POR PILA [Kg] 300
NÚMERO DE PILAS 3
ÁREA DISPONIBLE [m2] 72
ÁREA COMPOST [m2] 16,28
ÁREA PASILLO [m2] 3,72
ÁREA TOTAL COMPOST [m2] 20,00
Fuente: elaboración propia
6.2. ESTUDIO DE VARIOS MODELOS TEÓRICOS DE MEZCLA PARA OBTENER COMPOST DE CALIDAD
A continuación se presentan las fases propuestas para cada una de las diferentes
situaciones.
6.2.1. FASE 1. VARIACIÓN DE MATERIA PRIMA
En la fase 1 del proyecto se realizaron 3 mezclas para evaluar el efecto de la
composición inicial de la mezcla y la adición en un solo momento al inicio del
proceso de un fermento microbiano fabricado en la misma finca, el cual contiene
orina proveniente de los baños secos, melaza, suero de leche, Manganeso, Fosforo,
Azufre y Boro. Los materiales disponibles se muestran en la tabla 8 y la tabla 9.
Tabla 8. Materia Prima Utilizada en la Mezcla 1
RESIDUOS DE COCINA
Residuos de café
Desechos de frutas
Tusas de maíz
EXCREMENTOS
Marrano
Gallinaza
Vaca lechera
Prado cortado
55
DESECHOS DE JARDÍN Otras hierbas
Ameros
MADERAS Aserrín
Fuente: Elaboración Propia
Mezcla 1: Se determinó la primera mezcla de acuerdo a los residuos disponibles.
Para el cálculo de la relación C/N requerida de 30:1 se cuenta con la relación C/N
teórica de cada material y los datos de densidad aportada por residuo, la cual fue
calculada a partir de un volumen conocido y el peso (kg) de los mismos. Con la
matriz de cálculo se obtuvo la relación C/N calculada por residuo, Nitrógeno N total
y la relación C/N de la mezcla para que sea óptima, los resultados de este
procedimiento fueron los mismos utilizados en la fase 2.
Mezcla 2: Este tratamiento contó con los mismos materiales y proporciones de la
mezcla anterior más el “caldo microbial”, un fermento microbiano que se produce de
manera artesanal en la Reserva.
Mezcla 3: Tratamiento con una mezcla de los componentes variando la proporción
de cada para considerar la falta de algunos componentes, determinada por medio
de la matriz de cálculo.
Tabla 9. Materia Prima Utilizada en la Mezcla 3
RESIDUOS DE
COCINA
Desechos de frutas
Tusas de maíz
EXCREMENTOS
Marrano
Gallinaza
Vaca lechera
Prado cortado
56
DESECHOS DE
JARDÍN
Otras hierbas
6.2.2. FASE 2. VARIACIÓN TAMAÑO DE PILA
En la fase 2 se utilizó la mezcla óptima en cuanto a la relación C:N hallada en la
fase 1, en este montaje se varió el tamaño de la pila teniendo en cuenta la cantidad
de materia prima disponible. El tamaño de la pila puede influir sobre la cantidad de
Oxígeno disponible y sobre la pérdida de calor y humedad, pues las pilas pequeñas,
dependiendo de la forma, tienen una relación superficie-volumen mayor que las
pilas grandes, los cambios de temperatura se registraron por medio de un sensor
de temperatura, con el fin de comprobar y evaluar la eficiencia del proceso. La
temperatura para esta fase se tomó en puntos específicos como se muestra en la
figura 12.
Figura 12. Distribución de los sensores en la pila de compostaje
En esta fase se realizaron tres tratamientos, uno de los tratamientos tuvo el alto y
ancho estándar (1,5 m), el largo fue calculado a partir de los datos de cantidad de
insumos en una matriz de cálculo (figura 10), los otros dos tratamientos se definieron
variando la relación superficie volumen de las pilas implementando las formulas del
anexo2.
57
6.3. PARÁMETROS DE OPERACIÓN
6.3.1. SEGUIMIENTO DE TEMPERATURA
Para el seguimiento de la temperatura se implementó una plataforma Arduino UNO
con 4 sensores de temperatura LM35 y un visualizador LED de dos dígitos (Anexo
1). El montaje del dispositivo y la programación se realizó siguiendo los parámetros
de programación adecuados [36] modificando algunos aspectos para la aplicación
específica en el seguimiento de la temperatura en una pila de compost.
6.3.2. SEGUIMIENTO DE HUMEDAD
Al inicio y al final del proceso para cada lote la humedad fue calculada por el método
gravimétrico según el procedimiento estándar que consiste en determinar la
diferencia de peso entre la muestra de compost antes y después de ser secada en
un horno eléctrico a 60 C hasta peso constante [37]. Para el seguimiento en campo
se calibró el método artesanal que consistió en oprimir con fuerza en la mano una
muestra de compost; si el material tiene humedad de más del 40% se produce un
hilo continuo de agua, se puede considerar que el material tiene humedad cercana
al 40% si se produce un goteo continuo de agua; cuando no se presenta goteo y al
abrir la mano el material mantiene su forma y es compacto se consideró un
contenido de humedad entre el 20% y el 30%, si por el contrario se disgrega, se
puede asumir una humedad de menos del 20% en el material [2].
6.4. APLICACIÓN A LOS CULTIVOS (ENSAYO DE FERTILIDAD)
Para evaluar la eficiencia del compost se realizaron ensayos en el suelo, en un área
de 0,25 Ha. (ver Figura 13.) destinada para la siembra de diferentes productos
atendiendo las necesidades de la Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá.
Teniendo en cuenta la variedad de productos que se proyecta sembrar en la
Reserva, la dinámica utilizada para cada uno de los ensayos se realizó de manera
aleatoria y radico en la siembra simultánea de Lechuga Crespa, lechuga Lisa y
Coliflor, una sección con compost y la otra en ausencia de él, es decir con las
condiciones iniciales del suelo. Cada sección cuenta con la siembra de siete plantas
58
de cada tipo ubicadas de forma perpendicular la una de la otra, atendiendo
adicionalmente a los drenajes y pendiente del terreno, de modo que los ensayos sin
compost no se vieran afectados por la dinámica natural del ecosistema (Ver Figura
14). Se realizaron mediciones de altura y diámetro foliar para cada producto en el
momento de la cosecha.
Figura 13. Área Huerta Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá, Estado
inicial
59
Figura 14. Esquema de siembra- Ensayos de Fertilidad.
Fuente: Elaboración Propia
6.5. ANÁLISIS FISICOQUÍMICO
Con el fin de conocer las características fisicoquímicas del compost se realizaron
análisis en el laboratorio Dr. Calderon LABS, Asistencia Técnica Agrícola LTDA, a
una muestra proveniente de las pilas conformadas con los resultados óptimos en
cuanto a contribución C:N y relación superficie/volumen calculados anteriormente,
es decir compost obtenido al final del proyecto, para la determinación de los
parámetros presentes en la norma NTC 5167 “Productos para la industria agrícola,
productos usados como abonos o fertilizantes y enmiendas de suelo” y algunos
otros que no se encuentran en la misma pero indispensables para conocer la calidad
del producto final, que propone parámetros estándar para abonos orgánicos sólidos
obtenidos a partir de la estabilización de excrementos animales y residuos
vegetales, de cocina o mezclas de los anteriores.
60
Tabla 10. Parámetros analizados en laboratorio y valores establecidos en la NTC
5167.
Contenido de cenizas, máximo 60%
Contenido de humedad, para materiales de
origen animal, máximo
20%
Contenido de humedad, para materiales de
origen vegetal, máximo
35%
Carbono orgánico oxidable total, mínimo 15%
C.I.C, mínimo 30 meq/100g
pH 4-9
Densidad 0.6 g/cm3
Óxido de Potasio Declarar si es
mayor 1%
Relación C:N3 25-35
Fuente: elaboración propia, información tomada de la normal NTC 5167 [12] [28].
Fueron Tomadas 2 muestras de aproximadamente 1Kg cada una el 07 Junio de
2014 (ver Figura 15) bajo las recomendaciones establecidas en el instructivo de
muestreo proporcionado por el laboratorio; la recepción del muestreo fue el día 09
Junio de 2014 y la respectiva entrega de los resultados el día 20 Junio de 2014
(tiempo de entrega estimado por el laboratorio 10 días hábiles). Los resultados se
muestran en la Tabla 24.
3 La relación C:N no tiene valor estándar en la norma NTC 5167/2004, sin embargo se puede comparar con artículos científicos referentes al tema.
61
Figura 15. Muestras de compost para análisis de laboratorio.
7. RESULTADOS
7.1. DIAGNÓSTICO DE LA ZONA
Para la realización de este proyecto inicialmente se realizó una visita de
reconocimiento contando con el acompañamiento de los propietarios en la que fue
posible identificar las actividades productivas, potencial de generación, tipos de
residuos orgánicos y área disponible para el sistema de compostaje.
En la Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá se identificaron actividades
ganaderas, avícolas y un vivero en el que se plantan, germinan y maduran plantas
para promover y ejecutar actividades de reforestación en el área de la Reserva
Forestal Productora Protectora Laguna Pedro Palo. En ese sentido la variedad de
residuos orgánicos están relacionados con dichas actividades y con aquellos que
son producto de las actividades cotidianas por parte de los habitantes de la Reserva,
el inventario de la composición de residuos orgánicos para Tenasucá se presenta
en la tabla 11.
62
Tabla 11. Inventario Residuos Orgánicos Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá
Categoría Tipo de desecho Origen
DESECHOS DE COCINA
Desechos de verduras
Actividades Cotidianas de la
Reserva
Desechos cocinados
Residuos de café
Desechos de fruta
Tusas de maíz
EXCREMENTOS
Gallinaza Compra por parte de los
propietarios Pollinaza
Porquinaza
DESECHOS DE JARDÍN
Poda fresca de árboles
Actividades de Poda en la
Reserva
Prado cortado
Otras hierbas
Hojas secas
Hojas húmedas
compactadas
PAPEL Periódicos Reserva Natural Tenasucá
MADERA Aserrín
Reserva Natural Tenasucá Astillas de madera blanda
Fuente: Elaboración Propia.
El terreno disponible para el compostaje comprende un área de 72 m2 la cual fue
adecuada realizando las labores de techado, podada y delimitación debido a las
características del sistema y técnica de compostaje que fue aplicado para la
Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá, un sistema de compostaje abierto,
técnica de pilas o de volteo (Ver Anexo 4). El diseño fue optimizado de tal manera
que se garantizó un uso eficiente del espacio, (figura 16) en el que se tuvo en cuenta
el número de pilas, área de pila, área de pasillo y zonas de almacenamiento de
residuos para la conformación de nuevas pilas a partir de las dimensiones obtenidas
en la matriz de cálculo en las fases 1, 2 como se muestra en la tabla 12.
63
Tabla 12. Cantidad material disponible y dimensiones sistema de compostaje Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá
CANTIDAD TOTAL (Kg/Semana)4 922,801
CANTIDAD POR PILA (Kg) 300
NUMERO DE PILAS 3
ÁREA DISPONIBLE (m2) 72
ÁREA COMPOST (m2) 16,28
ÁREA PASILLO (m2) 3,72
ÁREA TOTAL COMPOST (m2) 36,28
Fuente: Elaboración Propia.
Figura 16. Organización área de compostaje
Fuente: elaboración propia.
La organización del área de la compostera corresponde al sistema implementado
para el volteo de cada una de las pilas a medida que el proceso avanza, por otra
parte existe un área específica para el almacenamiento de nuevo material a
4 El momento de determinar la cantidad de material coincidió con la poda, es decir que las cantidades pueden variar dependiendo de los procesos en la reserva.
64
compostar y el respetivo almacenamiento de producto final “compost” una vez
finalizado el proceso.
7.2. MONTAJE DE LAS FASES
Se realizó el montaje de las diferentes fases para cumplir el objetivo de generar un
modelo de compostaje ajustado a las necesidades identificadas en la Reserva
abordando dos variables: composición y temperatura. La fase 1 mediante las
variaciones en la mezcla de los materiales y la fase 2 variando el tamaño,
variaciones que fueron planteadas para generar varias proporciones entre la
superficie y el volumen de las pilas y así lograr determinar la más favorable para la
evolución térmica del proceso en la ubicación específica de la Reserva. (Ver Anexo
5). Para la fase 1 las mezclas para cada tratamiento se presentan en la tabla 13.
Tabla 13. Cantidades totales material Pila 1 y Pila 2.
Material compostaje MASA (Kg)
Desechos de cocina
Residuos café 2,99
Desechos de frutas 58,03
Tusas de maíz 1,27
Excrementos
Gallinaza 53,90
Marranos 59,52
Vacas lecheras 56,47
Desechos de jardín
Prado cortado 1108,78
Otras hierbas 483,83
Ameros 0,10
Fuente: Elaboración Propia. Datos tomados matriz de cálculo.
Las cantidades de los materiales y mezcla para la Pila 1 representan una
contribución C/N óptima con un valor de 28,56:1.
65
En lo que concierne a la pila 2, la mezcla y cantidades totales de materiales fueron
las mismas del pila 1 con una variación representada por la aplicación de una
cantidad de 2 Litros de “Caldo microbial”. Se asumió la misma contribución C/N para
este tratamiento considerando al caldo microbiano como un catalizador. Finalmente
la Pila 3 tuvo una mezcla y cantidades de materiales como se muestra en la tabla
14.
Tabla 14. Cantidades totales material Pila 3.
Material compostaje MASA (Kg)
Desechos de cocina
Desechos de frutas
Tusas de maíz 0,81
Excrementos
Gallinaza 22,02
Marranos 59,52
Vacas lecheras 56,47
Desechos de jardín
Prado cortado 665,26
Otras hierbas 483,83
Fuente: Elaboración Propia. Datos Tomados de la matriz de cálculo.
Para la Pila 3 la contribución C/N fue de 22,77:1. Las dimensiones de las pilas para
la fase 1 (Figura 17) fueron las mismas para las tres pilas anteriormente descritas y
fueron halladas con la matriz de cálculo.
66
Figura 17. Dimensiones Pilas fase 1
Fuente: Elaboración Propia
Para el montaje de las pilas de la fase 2 en cuanto a la composición de la pila se
trabajó la mezcla y cantidad de material de la pila1 de la fase 1 ya que contiene la
contribución C/N óptima. Se realizó una variación considerable de los tamaños de
cada una de la pilas, calculados a partir de la cantidad de material que posee cada
tratamiento, lo cual estuvo condicionado por la relación superficie volumen de las
pilas.
Tabla 15. Dimensiones pilas fase 2 compostaje.
PILA ALTO (m) ANCHO (m) LARGO (m)
Pila 1 1,1 1,09 2,2
Pila 2 0,48 0,96 1,68
Pila 3 0,36 0,72 1,68
Fuente: Elaboración propia. Información matriz de cálculo.
7.3. COMPOSTAJE
CONTROL DE PARÁMETROS FASE 1
El control de parámetros para esta fase del proyecto inicio quince días después de
la conformación de las pilas con las diferentes mezclas como se muestra en la tabla
16 para la humedad, en la tabla 17 para el pH y en la figura 18 para la temperatura.
67
Tabla 16. Control de Humedad para la fase 1. Se consideró “Excelente” si se encontró dentro del valor de referencia.
SEMANA HUMEDAD
REFERENCIA Pila 1 Pila 2 Pila 3
1 Excelente Excelente Excelente
30% a 50%
2 Excelente Excelente Mala
3 Excelente Mala Mala
4 Mala Mala Excelente
5 NR NR NR
6 Excelente Excelente Mala
Tabla 17. Control de pH para la fase 1.
SEMANA Pila 1 Pila 2 Pila 3
1 5,8 4,4 5,5
2 9,21 8,7 9,22
3 7,8 8,5 9,31
4 8,0 7,9 9,0
5 NR NR NR
6 7,3 5,0 4,2
68
Figura 18. Control de Temperatura para la fase 1
CONTROL DE PARÁMETROS FASE 2
En esta fase los parámetros fueron medidos inicialmente con los mismos
lineamientos establecidos en la fase 1. A partir de la tercera semana fue
implementado el sistema de monitoreo continúo de temperatura para la pila o
Tamaño 1 para esta fase como se muestra a continuación:
Tabla 18. Control de humedad fase 2.
SEMANA HUMEDAD
REFERENCIA Pila 1 Pila 2 Pila 3
1 Excelente Excelente Excelente
30% a 50%
2 Excelente Excelente Excelente
3 Mala Mala Mala
4 Excelente Mala Mala
5 NR NR NR
6 Excelente Excelente Excelente
69
Tabla 19. Control de pH para el fase 2
SEMANA Pila 1 Pila 2 Pila 3
1 4,2 4,8 4,3
2 5,7 5,2 4,9
3 6,4 6,2 5,4
4 8,6 8,0 7,5
5 NR NR NR
6 7,2 6,8 6,1
Tabla 20. Control de Temperatura para el fase 2.
TEMPERATURA
SEMANA Pila PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3
1
1 36,3 40,2 42,1
2 30,1 35,3 37
3 30,4 36,1 37,9
2
1 39,6 49,5 43,2
2 37,3 40,1 41,9
3 36 39,9 43,6
7.4. ENSAYO DE FERTILIDAD
En la Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá se realizaron ensayos de
fertilidad que inicialmente comprendieron la siembra simultánea de Lechuga
Crespa, Lechuga Lisa y Coliflor teniendo en cuenta que la huerta (espacio
destinado para hacer agricultura orgánica) ha crecido considerablemente. (Ver tabla
21)
70
Tabla 21. Productos Sembrados Actualmente en la huerta de la Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá.
NOMBRE COMUN
Acelga Lechuga Crespa
Auyama Lechuga Lisa
Apio Menta
Alverja Perejil Crespo
Brócoli Rábano
Calabaza Remolacha
Caléndula Repollo Morado
Cilantro Repollo Verde
Coliflor Rúgala
Frijoles Zanahoria
Fuente: Elaboración Propia.
Los ensayos de fertilidad realizados permitieron evaluar potencial de crecimiento de
los productos sembrados a partir de mediciones tomadas en campo con ayuda de
un metro como se puede ver en la tabla 22, adicionalmente se presenta evidencia
fotográfica de la actividad. (Ver anexo 6)
Tabla 22. Comparativo ensayos de Suelo huerta Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá.
PRODUCTO
SEMBRADO
SIN COMPOST CON COMPOST
ALTO (cm) CONTORNO
(cm)
ALTO (cm) CONTORNO
(cm)
Lechuga Lisa 10 45 14 104
Lechuga Crespa 17 74 30 95
Coliflor 45 58 57 100
Fuente: elaboración propia. Mediciones en campo
71
7.5. ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICO DEL COMPOST
Tabla 23. Resultados caracterización fisicoquímica de compost comparación con la Norma
NTC 5167 Resultados de
laboratorio
Contenido de cenizas, máximo 60% 37,21%
Contenido de humedad, para materiales
de origen animal, máximo 20% 34,18%
Contenido de humedad, para materiales
de origen vegetal, máximo 35% -
Carbono orgánico oxidable total, mínimo 15% 11,22%
C.I.C, mínimo 30 meq/100g 35,28 meq/100g
pH 4-9 6.38
Densidad, máximo 0.6 g/cm3 0,42 meq/100g
Óxido de Potasio Declarar si es mayor
1% 1,26%
Relación C:N 5,46
Fuente: Elaboración propia
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Mediante este proyecto fue posible evidenciar que además de ser una metodología
que da respuesta a la creciente necesidad de conservar el medio ambiente y
promover el desarrollo agrícola por medio del uso eficiente de los recursos naturales
disminuyendo la emisión de residuos sólidos a través de la incorporación de
subproductos a la cadena productiva mediante compostaje, técnica que permite su
reutilización como biofertilizante o sustrato, que no solamente sirve para el manejo
de residuos sino que además devuelve al suelo sus características físicas
(porosidad, densidad infiltración y permeabilidad), químicas (incorporación de
72
materia orgánica macro y micronutrientes, mejora CIC del suelo y estabilización del
pH) y biológicas (puede controlar o suprimir el crecimiento de patógenos en las
plantas y genera beneficios al crecimiento de los microorganismos del suelo).
El compost también es una herramienta de mercado que favorece a los agricultores
y propietarios ya que ellos además del interés inherente por la conservación poseen
un interés económico al ver esta alternativa como una nueva línea de negocio
enfocada principalmente a atender las necesidades del fertilizante para la
producción de hortalizas que poseen un valor agregado dada en la diferencia
existente en el coste de producción y el precio de estos productos en el mercado o
en la venta propia del biofertilizante. [38]
En el proceso productivo común de una finca existe una gran variabilidad en la
cantidad de residuos generados y es por eso que se deben establecer componentes
fijos que garanticen la calidad del producto final, los cuales no son propios de las
actividades cotidianas, deben ser adquiridos y su uso es exclusivo para el
compostaje, para este caso en específico se contó con Porquinaza y Gallinaza. En
la fase 1 de esta propuesta se realizaron diferentes mezclas determinando la más
favorable por medio del paquete tecnológico, compuesto por la matriz de cálculo y
el sensor de temperatura que resume la información encontrada.
El proceso de compostaje es una práctica en la que intervienen varios factores, no
solo los propios del compost sino también características ambientales de la zona,
en varios estudios se han determinado las variables que condicionan el éxito del
proceso, es por ello que dentro de los alcances del proyecto no se incluyó calcular
el efecto de los aspectos ambientales como altura, humedad, temperatura y zona
climática pero si determinar las consecuencias que generan la fluctuación de estas
variables sobre el proceso de compostaje. Mediante el experimento planteado en
cuanto a la variación de tamaño en la fase 2 y teniendo en cuenta el éxito del
proceso en el tamaño de la mezcla 1 para la fase 1 se pudo determinar el rango de
73
relación superficie volumen ideal para que se obtuviera un compost de calidad
óptima mediante la evaluación de la temperatura ya que es un factor de vital
importancia para el proceso, pues indica la actividad microbiana y por consiguiente
es un parámetro determinante para evaluar el estado del mismo. El experimento
comprendido entre la fase 1 y 2 permitieron obtener como resultado la mezcla y
relación superficie volumen que garantizaron el éxito del proceso. [39] [40] [41] [42]
Fue posible evidenciar la calidad del producto obtenido mediante el análisis del
laboratorio Dr. Calderón LABS, se pudo ver que, no solo cumple con la normatividad
colombiana, también cuentan con concentraciones aceptables de nutrientes
mayores como se puede ver la tabla 24.
Al comparar los resultados obtenidos en el análisis de compost con otros productos
a partir de diferentes residuos, es evidente que el producto obtenido en el marco de
este proyecto contiene altas concentraciones de los micronutrientes, producto de
las características de los materiales compostados.
Un exceso de micronutrientes como Hierro, Manganeso y Zinc hacen que el
compost obtenido sea ideal para ser aplicado en suelos degradados arenosos o
lavados por efecto de las precipitaciones y la deforestación, además de suelos en
donde existe un bloqueo del hierro en el suelo debido al pH, usualmente en lugares
en donde se hacen riegos con aguas duras que terminan alcalinizando el substrato
haciendo el hierro casi insoluble e imposible de absorber por las raíces. [43] [44]
[45]
Finalmente si se conocen las características del producto obtenido y su
funcionalidad en actividades de agricultura sostenible es posible establecer que
existe un potencial de modelo de negocio que permita aprovechar el valor agregado
que posee el compost dadas las características anteriormente mencionadas pues
los precios de mercado oscilan entre $6.000 y $18.000 COP por bulto (60 kg). Si
74
además se tiene en cuenta lo reportado en el Atlas de Biomasa en Colombia la
cantidad anual de residuos orgánicos para la zona de estudio es de 10.000 t/año, lo
cual indica el potencial de producción que puede ser aprovechado por medio de
compostaje u otras técnicas de aprovechamiento que generen beneficios tanto
ambientales como sociales y económicos. [46] [47]
Una manera de comprobar la efectividad fue aplicando el compost directamente en
los cultivos y evaluando el efecto, en otros estudios se ha demostrado que el
compost que presenta las mejores características genera un comportamiento
agronómico que es evidente en parámetros como altura de la planta y diámetro foliar
[48]. Este efecto genera un alto beneficio económico, asumiendo las necesidades
de Nitrógeno estándar de 112 Kg N/Ha para un suelo cultivable con el fin de producir
hortalizas y teniendo en cuenta en el cálculo el área cultivada en la Reserva que
equivale a 0,25 Ha utilizado el biofertilizante se estimó una ganancia de
aproximadamente $600.000 COP mensuales.
75
Tabla 24. Valores de los principales parámetros de productos compostados (ver anexo 13.7)
Tipo de residuo TC (días) C/N pH MO (%)
N (%)
P (%)
Ca (%)
K (%)
Mg (%)
Na (%)
Fe (ppt)
Mn (ppt)
Zn (ppt)
excreta bovina 85 16 7,3 35 1,7 0,87 2,5 1,3 0,98 0,17 2,3 0,277 0,346
excreta ovina 80-85 15 7,7 33 1,8 1 2,1 0,98 0,9 0,16 2,212 0,28 0,325
excreta equina 80 15 7,8 32 1,6 0,9 2,8 1 0,97 0,16 2,17 0,275 0,333
estiércol de gallina 80 11 6,7 35 1,9 1,2 3,4 1,22 0,7 0,09 2,2 0,266 0,36
excretas suínas 30%+ aserrín 70% 80 18 7,8 40 2 1,8 2,4 1,5 0,9 0,21 2,165 0,221 0,292
estiércol de gallina 40%+ cascara de arroz 110 17 6,8 42 1,5 1,7 2,2 1 1,2 0,33 2,285 0,266 0,332
cama de aves 90 17 8 41 1,7 0,9 2,3 1,3 1 0,19 2,18 0,27 0,273
restos de podas (añosas-chipeadas) 120 21 7,1 39 1,2 0,82 1,34 0,9 0,81 0,08 1,82 0,255 0,203
restos de podas (Jóvenes-chipeadas) 100 19 7,4 37 1,6 0,9 1,22 0,87 0,93 0,1 1,924 0,247 0,221
restos de podas (Jóvenes-chipeadas) mezcla de varias especies
120 20 7,3 35 1,54 1,1 1,03 0,7 0,91 0,18 1,872 0,251 0,231
restos de poda con técnicas de bioaumentación 90 17 7,7 36 1,6 1,02 1 0,9 0,88 0,19 1,77 0,235 0,222
cascaras y hojas de plátano 85 18 7,6 42 1,3 1,2 1,7 1,5 1,3 1 1,822 0,277 0,301
contenido ruminal de bovinos 90 17 6,4 32 1,6 0,9 0,98 1,1 0,77 0,22 1,423 0,288 0,342
bagazo de caña de azúcar 85 14 6,6 38 1,4 1,2 1,29 0,92 1 0,13 1,725 0,244 0,22
residuos de sidrería 90 19 6,5 37 1,1 0,7 0,98 1,3 0,7 0,87 1,522 0,195 0,341
orujo de uva 80 21 7,6 42 1 0,87 2,7 1,5 0,8 0,07 1,324 0,172 0,201
residuos de frutas (cítricos) 90 22 6,6 33 1,3 0,33 1 1,4 0,88 0,8 1,231 0,183 0,355
cascara de arroz 135 24 7,3 41 1,2 0,88 2,5 1,6 1,1 0,9 1,324 0,288 0,346
plumas de aves 60%+ sangre 10%+ aserrín 30% 100 26 7,8 55 2,2 1,8 2,7 1,2 0,92 0,9 1,297 0,27 0,287
pergamino de café (hidrólisis alcalina y bioaumentación)
120 21 7,3 45 1 0,91 2 1,2 1 0,7 1,24 0,203 0,328
Compost Tenasucá 90 5,46 6,38 - 2,05 2,21 5,22 1,05 0,56 0,26 430 30 20
Fuente: elaboración propia, información tomada de Manual para la elaboración de compost, bases conceptuales y procedimientos
76
9. IMPACTOS
En la Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá no se cuenta con una
metodología para hacer un uso adecuado y práctico de los residuos sólidos
orgánicos que son generados por las actividades económicas que dan lugar allí; a
través de la ejecución de este proyecto se generó un impacto positivo y de gran
magnitud al implementar un sistema de compostaje que garantiza la obtención de
un producto de alta calidad que a largo plazo contribuirá a la disminución de los
impactos negativos por el uso de fertilizantes en la actividad agrícola y la disposición
inadecuada de los residuos sólidos orgánicos.
Otros impactos generados con la puesta en marcha del sistema para la valorización
de residuos son:
Se planteó y se puso en marcha una medida de gestión integral para el
manejo de los residuos orgánicos para la Reserva Natural de la Sociedad Civil
Tenasucá a partir de un sistema de compostaje que contribuye a formar y estabilizar
el suelo.
Se estableció la modelación del sistema de compostaje, por medio del uso
de la matriz de cálculo y del sensor de temperatura generando una herramienta
práctica para los agricultores, facilitando el control de la temperatura y por ende
calidad final del compost.
La utilización del compost, como producto final del proceso de compostaje
amortiguara el peligro que supone para el suelo y el agua subterránea, que son de
gran importancia para la Reserva forestal productora protectora laguna Pedro Palo
(RFPP) dada la aplicación de fertilizantes de carácter químico usados en la
agricultura convencional.
Este proyecto puede dar lugar a que la corporación autónoma regional CAR
incluya en el plan de manejo ambiental de la zona este tipo de tecnología como
factor importante en la contribución a la protección del medio ambiente de la que
77
son participes las diferentes asociaciones que conforman la RFPP Laguna Pedro
Palo.
La realización de este proyecto generó beneficios económicos para los
propietarios de la Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá, debido a la
reducción de gastos asociados a la compra de fertilizantes y el uso eficiente de los
generados en la misma.
Se capacitó y enseñó a los agricultores en los conocimientos relacionados en
esta nueva tecnología que a su vez contribuye al fortalecimiento y desarrollo rural,
generando beneficios ambientales, económicos y sociales.
10. CONCLUSIONES
Para la Reserva Natural de la Sociedad Civil Tenasucá se evidencio por medio de
los datos obtenidos que el paquete tecnológico es una herramienta efectiva para la
realización de compostaje como alternativa en la gestión de los residuos sólidos y
su valorización.
El producto obtenido a través del sistema tecnificado de compostaje y utilizado en
la Reserva Tenasucá refleja el éxito y calidad del biofertilizante por la evidencia
favorable existente dada la aplicación sobre la huerta para fines de agricultura
orgánica, generando diferencias entre 13 cm para la altura y 59 cm para el diámetro.
Los resultados de laboratorio obtenidos mostraron que los valores de los parámetros
de calidad del compost producido con la implementación del paquete tecnológico
se encuentran dentro de los niveles establecidos en la norma, comparables con los
que se encuentran en la bibliografía.
La utilidad de la matriz de cálculo diseñada para este proyecto fue demostrada
mediante los experimentos de la fase 1 y la fase 2 al permitir establecer las
78
condiciones de manejo y control adecuadas para obtener un producto de calidad
óptima.
Se estableció el rango de tamaño de la pila que mejor funcionan para las
condiciones ambientales predominantes de la zona de la Reserva, que son: límite
inferior 1,1x1,09x2,2 m; límite superior: 1,6x1,6x1,2 m lo cual generó una relación
superficie volumen que compensan las pérdidas de calor y humedad permitiendo
obtener un compost con las características esperadas.
Se demostró que la metodología reduce algunos de los problemas que presentan
los agricultores a la hora de realizar compostaje como: tiempo o dedicación para la
realización gracias a que el sensor de temperatura muestra al agricultor si es tiempo
de volteo, y la matriz de cálculo muestra la mezcla que debe ser utilizada.
11. RECOMENDACIONES
Dados los resultados obtenidos en este proyecto se plantean varias
recomendaciones para la aplicación de un sistema tecnificado para la valorización
de residuos sólidos orgánicos mediante compostaje aplicado a agricultura
sostenible.
Se recomienda contar indispensablemente desde el inicio del proceso con el
paquete tecnológico aquí usado ya que solo de este modo se garantiza la obtención
al final de un compost de calidad, adicional a esto es necesario ajustar la matriz de
cálculo a las necesidades y algunas restricciones como el área en el que realizará
el tratamiento y los residuos con los que se cuentan que serán la materia prima a
compostar.
79
Se recomienda que la hora de poner en práctica la metodología planteada en este
proyecto omitir los pasos realizados en el fase uno ya que se realizaron para efectos
de comprobación y realizar comparaciones investigativas.
Es conveniente que se realicen más de estas actividades en las demás Reservas,
con el fin de disminuir y aprovechar los residuos en toda la zona y proteger el medio
ambiente; en la cual se puede pedir la participación de CAR y los propietarios de los
predios.
Es indispensable continuar con el proceso de compostaje, en pro de garantizar que
el producto final no posee patógenos ya que dicho componente no fue evaluado en
el desarrollo del proyecto, además se deben realizar muestreos experimentales que
determinen la afectación sobre el producto final de acuerdo a la variabilidad
climática.
12. BIBLIOGRAFÍA
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85
13. ANEXOS
13.1. ANEXO 1. RESGISTRO FOTOGRÁFICO DISPOSITIVO CONTROL DE
TEMPERATURA, ESQUEMA Y PROGRAMA.
ESQUEMA DE LA PLATAFORMA ARDUINO
PROGRAMA PARA LA ADQUISICIÓN Y PRESENTACIÓN DE DATOS
86
#include <LEDDisplay.h> LEDDisplay *led; //float temperatureAmbiente; float averageAmbiente = 0; float average01 = 0; float average02 = 0; float average03 = 0; float averageReading03; float TemperatureAverage03; int reading01; int reading02; // Determine the analog pin to each lm35 int lm35PinAmbiente = 0; int lm35Pin01 = 1; int lm35Pin02 = 2; int lm35Pin03 = 3; int number; int number0; int digit1; int digit0; int decimalPointPin; int millisecondsPerCount; int counter; unsigned long lastUpdate = 0; int numberLoops = 6; int delayTime = 2000;// For lm35 to "settle and adapt" void setup() { analogReference(INTERNAL); Serial.begin(9600); int digitFlagPins[] = {10, 11}; int segmentPins[] = {2, 3, 4, 5 ,6 ,7 ,8, 9}; int decimalPointPin = 9; led = new LEDDisplay(2, digitFlagPins, segmentPins, decimalPointPin); millisecondsPerCount = 100; Serial.print("Sensor,"); Serial.print("Temperatura,"); Serial.println("Tiempo de millis()"); } void loop() { // To read sensor and send temperature to the led display. unsigned long now = millis(); if (now-lastUpdate > millisecondsPerCount) { // To read 00 for ( int i = 1; i <= 3; i++) { int readingAmbiente = analogRead(lm35PinAmbiente); float temperatureAmbiente = readingAmbiente/9.31; number = temperatureAmbiente; digit1 = number/10; digit0 = number-((number/10)*10); // To display for (int j = 1; j < 30; j++) { led -> displayNumber(0, 1); delay(10); led -> displayNumber(0, 0); delay(10); } for (int j = 1; j < 70; j++) { led -> displayNumber(digit1, 1);
87
delay(10); led -> displayNumber(digit0, 0); delay(10); } // // To print-save Temeprature Serial.print("TemperatureAmbiente,"); Serial.print(temperatureAmbiente); Serial.print(","); Serial.println(now); // } // // To read 01 for ( int i = 1; i <= 3; i++) { int reading01 = analogRead(lm35Pin01); float temperature01 = reading01/9.31; number = temperature01; digit1 = number/10; digit0 = number-((number/10)*10); // To display for (int j = 1; j < 30; j++) { led -> displayNumber(0, 1); delay(10); led -> displayNumber(1, 0); delay(10); } for (int j = 1; j < 70; j++) { led -> displayNumber(digit1, 1); delay(10); led -> displayNumber(digit0, 0); delay(10); } // // To print-save Temeprature Serial.print("Temperature01,"); Serial.print(temperature01); Serial.print(","); Serial.println(now); // } // // To read 02 for ( int i = 1; i <= 3; i++) { int reading02 = analogRead(lm35Pin02); float temperature02 = reading02/9.31; number = temperature02; digit1 = number/10; digit0 = number-((number/10)*10); // To display for (int j = 1; j < 30; j++) { led -> displayNumber(0, 1); delay(10); led -> displayNumber(2, 0); delay(10); } for (int j = 1; j < 70; j++) {
88
led -> displayNumber(digit1, 1); delay(10); led -> displayNumber(digit0, 0); delay(10); } // // To print-save Temeprature Serial.print("Temperature02,"); Serial.print(temperature02); Serial.print(","); Serial.println(now); // } // // To read 03 for ( int i = 1; i <= 3; i++) { int reading03 = analogRead(lm35Pin03); float temperature03 = reading03/9.31; number = temperature03; digit1 = number/10; digit0 = number-((number/10)*10); // To display for (int j = 1; j < 30; j++) { led -> displayNumber(0, 1); delay(10); led -> displayNumber(3, 0); delay(10); } for (int j = 1; j < 70; j++) { led -> displayNumber(digit1, 1); delay(10); led -> displayNumber(digit0, 0); delay(10); } // // To print-save Temeprature Serial.print("Temperature03,"); Serial.print(temperature03); Serial.print(","); Serial.println(now); // } // lastUpdate = now; } // }
89
13.2. ANEXO 2. FORMULAS PARA DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN C:N
Total material mezclado
𝑷𝒕 (𝑲𝒈) = (∑𝑴𝒄) ∗ 𝟎, 𝟒𝟓
Dónde:
Mc = Masa de material a compostar (Kg)
Contribución C:N calculada
𝑪:𝑵𝒄 =𝑪:𝑵𝒎 ∗ 𝑷𝒕𝒎𝒖
𝑷𝑻𝑴
Dónde:
C: Nm = C:N material
Ptmu = peso total de material (Kg)
PTM = peso total material mezclado
Asumir C como el 40% del peso total
𝑪𝒂 = 𝟒𝟎% ∗ 𝑷𝑻𝑴
Nitrógeno original
𝐍 𝐂/𝐂:𝐍 = 𝐂𝐚
∑𝑪 𝑵⁄ 𝒏
Dónde:
C N⁄ n= Relación Carbono / Nitrógeno de cada material.
Cálculo proporción C:N total:
𝐂 𝐍⁄ 𝐭 = 𝐂𝐚
(𝐅𝐭 + 𝐍 𝐂/𝐂: 𝐍)
Dónde:
Ft=Fertilizante total.
90
13.3. ANEXO 3. FORMULA CÁLCULO DE DIMENSIONES.
Dimensión de la pila
Las dimensiones y números de pilas están condicionadas principalmente por el
volumen y densidad del material a compostar, teniendo en cuenta que el tipo de
sistema aplicado cuenta con unas medidas estándar para el ancho y el alto de cada
pila.
Volumen total mezcla
𝐕𝐭 =∑𝐌𝐦𝐮
𝛒𝐦𝐮
Dónde:
Mmu= Masa de cada material (Kg)
ρmu= Densidad de cada material (Kg/m3) Numero de pilas
𝑵𝑷 = 𝑷𝑻/𝑪𝑻
Dónde:
PT = Producción total (Kg
semana)
CT = Cantidad deseada por pila (Kg)
Área total para realizar el proceso de compostaje
𝑨𝒕 = (𝑵𝑷 ∗ 𝑨𝒑) + (𝑵𝑷 ∗ 𝟏, 𝟓 ∗𝒍
𝟐)
Dónde:
Ap = Área de la pila (m2)
91
l = Largo (m)
Dimensiones de la pila dado un volumen conocido (multiplicadores de Lagrange) para un medio cilindro
𝑨𝑻 = 𝝅𝒓𝟐 + 𝝅𝒓𝒉 → Ecuación restrcción
𝑽 =𝝅𝒓𝟐𝒉
𝟐→ Función a maximizar
𝜕𝐴𝑇𝜕𝑟
= 𝜆 𝜕𝑉
𝜕𝑟𝜕𝐴𝑇𝜕ℎ
= 𝜆 𝜕𝑉
𝜕ℎ𝜋𝑟2ℎ
2− 𝑉 = 0}
1) 2𝜋𝑟 + 𝜋ℎ = 𝜆𝜋𝑟ℎ
2) 𝜋𝑟 = 𝜆𝜋𝑟2
2
3) 𝑉 = 0
Despejando λ de la ecuación 1.
𝜆 =2
ℎ+1
𝑟
Despejando λ de la ecuación 2.
𝜆 =2
𝑟
Igualando λ en las ecuaciones anteriores para hallar h.
ℎ = 2𝑟 Reemplazando en la función a maximizar.
𝑟 = √𝑉
𝜋
3
92
13.4. ANEXO 4. REGISRO FOTOGRÁFICO ADECUACIÓN ÁREA DE
COMPOSTAJE
93
13.5. ANEXO 5. REGISTRO FOTOGRÁFICO MONTAJE DE LAS FASE 1 Y 2
FASE 1
FASE 2
94
13.6. ANEXO 6. REGISTRO FOTOGRÁFICO RESULTADOS ENSAYOS DE
FERTILIDAD.
ENSAYO CON COMPOST ENSAYO SIN COMPOST
Coliflor
95
Lechuga crespa
96
Lechuga lisa
97
98
13.7. ANEXO 7. RESULTADOS ANÁLISIS DE LABORATORIO DEL
COMPOST.
Los análisis fueron realizados por el laboratorio DOCTOR CALDERON ASISTECIA
TECNICA AGRICOLA LTD, el cual cuenta con las licencias ICA: Resolución N° 1270
de 2004 “por la cual se ordena a ampliación del alcance del Laboratorio DOCTOR
CALDERON ASISTENCIA TECNICA AGRICOLA LTDA, como laboratorio de
control de calidad de fertilizantes de uso agrícola” y Resolución N° 1664 de 2007
“por la cual se otorga el registro al laboratorio DR. CALDERON ASISTENCIA
TECNICA AGRICOLA LTD, como Laboratorios de control de calidad de bioinsumos
de uso agrícola”
