Manual de diseño y manejo de biodigestores familiares de bajo ...

Manual de diseño y manejo de biodigestores familiares
de bajo coste.
Instrucciones para la implementación y el manejo de
una planta piloto en Baños del Inca, Cajamarca.
Perú

1. Características de la planta piloto en Baños del Inca, Cajamarca.
La planta piloto que se implementará en la estación de experimentación de INIA (Instituto
Nacional para Innovación Agraria) de Baños del Inca, Cajamarca, constará de dos biodigestores
con las siguientes caracteristicas:
‐ Un biodigestor con invernadero con techo a una agua (modelo CEDECAP), de geomembrana
de PVC y alimentado con estiércol de cuyes.
‐ Un biodigestor (modelo CEDECAP) con pequeña variación del tipo de techo (techo a cúpula)
de geomembrana de PVC y alimentado con estiércol de cuyes.
2. UBICACIÓN DEL BIODIGESTOR
El biodigestor se suele ubicar cerca de la casa, de los pastos y del establo, para poder
cargar cada día con estiércol sin tener que recorrer largas distancias.
También se recomienda que esté cerca de la casa o del punto de utilizo del biogás,
para que la tubería no sea mas larga de 20 m. Es importante también tener un punto
de agua cerca del biodigestor para facilitar las operaciones de la carga diaria.
Para la construcción de los biodigestores se buscará un terreno relativamente llano, así
será más fácil su construcción y manejo.
Es importante que el biodigestor capte al máximo las radiaciones solares, así que se
construirá en dirección sur a norte, y sin árboles cerca que le hagan sombra, en un
sitio muy soleado. El lugar escogido no tiene que estar sujeto a inundaciones y no debe
acumular agua en los días de lluvia, ya que las paredes perderán estabilidad y las
inundaciones pueden provocar la disminución de la temperatura del biodigestor.
3. CONSTRUCCIÓN DE LA ZANJA
Las Figura 1 y Figura 2 muestran las secciones de la zanja y los parámetros constructivos. Para
evitar que se desmororen las paredes la zanja tiene que contar con paredes inclinadas
(chaflán, paredes inclinadas en forma de v).

Figura 1 Parámetros técnicos de la zanja
Figura 2 Parámetros técnicos de la zanja

Dimensiones de la zanja
Figura 3 Zanja de un biodigestor de bajo coste
Las dimensiones de la zanja son las siguientes (Figura xx):
Pendiente de la zanja
‐ a (ancho abajo) = 0,7 m.
‐ b (ancho arriba) = 0,9 m.
‐ h (altura): 1 m.
‐ L (longitud) = 8 m.
Entre la entrada y la salida se necesita un pendiente de 1% para facilitar la salida de sólidos.
Esto quiere decir que para 8 m de longitud se necesitan 8 cm de diferencia entre la altura de la
entrada y de la salida.
Canal de entrada y salida
Para la entrada y la salida se deberá cavar un canal inclinado, con un ángulo de 45º con sus
correspondientes paredes (Figura 1).
Una vez construida la zanja se quitará las piedras y raíces para evitar que puedan dañar al
biodigestor.
4. CONSTRUCCIÓN DE LOS TAPIALES
Para aumentar el aislamiento del biodigestor será necesaria la construcción de paredes de
adobe alrededor de los biodigestores.
En el caso del altiplano, es necesaria la construcción de los tapiales de 40 cm de grosor y de 45
cm de alto.
A su vez estos tapiales sirven de base para la carpa solar.

5. LECHO DEL BIODIGESTOR
Figura 4 Construcción del tapial
Una vez sacadas las raíces y piedras de la zanja, que podrían dañar el biodigestor, procedemos
a cubrir la zanja con un plástico. Este plástico sirve para que la humedad no entre en contacto
con el aislante, comúnmente paja, evitando que se pudra.
Si el plástico llega a cubrir los muros de adobe hay que evitar que crezcan malas hierbas dentro
del fitotoldo.
Sobre el plástico se pondrá una cama de paja en la base y en las paredes, que tiene la función
de aislante. A mayor cantidad, más aislante, más temperatura del biodigestor y mayor
producción de biogás.

Figura 5 Cama del biodigestor
6. COLOCACIÓN DEL BIODIGESTOR Y PRIMERA CARGA
Este paso es muy importante porque en el transporte del biodigestor, y colocación dentro de
la zanja, se pueden producir rozaduras y desgaste del plástico. Para que no ocurra esto la
solución más sencilla es la de rellenar el biodigestor antes de colocarlo en la fosa.
Atamos entonces con jebe una manga de plástico, suficientemente larga, a una de las tuberías
de 4”. Luego cerramos la otra tubería de 4” y la salida del biogás con algún pedazo de plástico
y jebe.
Entonces se llena la manga de plástico con aire, mediante unos movimientos tipo olas del
extremo de la manga, y con la ayuda del viento cuando haya. Luego se empuja este aire dentro
el digestor. Se repite la operación varias veces hasta que la bolsa esté bien inflada, evitando
que al mismo tiempo el aire salga del digestor.
Inflar el biodigestor antes de colocarlo en la zanja tiene las siguientes ventajas:
‐ Posibilidad de detección de fugas. Si dejamos el digestor lleno de aire toda una noche
podemos controlar que no haya huecos o fugas de gas. Si el día siguiente el digestor se ha
desinflado, entonces tendremos que buscar la fuga y luego podemos intentar repararlo.
‐ La fase de llenado con estiércol y agua es más segura si el digestor esta lleno de aire. En caso
contrario si llenamos el digestor cuando está desinflado podrían crearse fastidiosas dobleces y
arrugas en el digestor.
Finalmente el biodigestor se transportará con varias personas y se evitará su contacto con el
suelo hasta que esté dentro de la zanja.

Figura 6 Inflado del biodigestor
Una vez colocado el biodigestor en la zanja será necesario asegurar que no existan arrugas en
la base del biodigestor, estirando de ambos extremos del biodigestor. Ya que, una vez lleno,
con el peso del biodigestor con agua y estiércol, no se podrá mover ni modificar.
El paso siguiente es determinar la posición y los niveles del tubo de salida, y de entrada del
biodigestor, y a amarrarlos bien para que no se muevan con la carga diaria del biodigestor (con
alambre y maderas).
El nivel del lodo, o sea el volumen de líquido del biodigestor, lo da la boca de salida, y tiene
que ser equivalente a la profundidad de la zanja. El tubo de entrada estará más elevado, y el
nivel del lodo tiene que quedar a unos 50 cm del amarre de la tubería de entrada.
Figura 7 Sección del biodigestor
Una vez hecho esto, es muy recomendable cubrir los 50 cm de amarre de los tubos de entrada
y salida con un saco viejo para que el sol no termine quemando las ligas neumáticas.
La primera carga se realizará con agua y estiércol. Lo más importante es echar una buena
cantidad de estiércol fresco y llenar hasta que las bocas interiores de los tubos de entrada y

salida queden tapadas por el lodo para que no entrare aire al biodigestor, y para que esté en
condiciones anaerobias.
Bastará con echar unas 7 carretillas de estiércol fresco y mezclarlo con agua suficiente para
que entre suelto al biodigestor y seguir llenando de agua hasta cubrir la parte interior del tubo
de entrada y de salida.
7. CONSTRUCCIÓN DEL INVERNADERO
La construcción de la estructura del invernadero es importante para ayudar a mantener una
temperatura constante y elevada dentro del biodigestor.
Techo a un agua
Para la realización se colocarán los soportes de madera para el fitotoldo, de tapial a tapial.
Estos palos podrán ser redondos o planos de unos 2 metros de longitud.
Figura 8 Construcción del invernadero
En un biodigestor de 8 m con 9 palos tenemos suficiente (un palo a cada metro).
Conviene enterrar los palos en el tapial sobresaliendo en los extremos. Una vez colocados los
palos echaremos unos 2‐3 cm de barro fresco suelto, sobre este barro colocaremos tensa la
carpa solar, y volveremos a echar otros 5 cm de barro fresco, de manera de obtener casi un
cierre hermético.

Figura 9 Biodigestor y invernadero
La carpa solar debe quedar bien tensa para evitar acumulaciones del agua de lluvia.
Finalmente podemos fijar el fitotoldo a los palos clavando tiras de jebe.
Techo en forma de cúpula
Figura 10 Invernadero a cupula
La estructura circular del invernadero irá clavada con tubos de plástico en las paredes del
tapial de 40 cm de altura

Figura 11 Tapial para el invernadero a cupula
El biodigestor quedará totalmente sellado por la parte delantera y la trasera con paredes de
adobe, como se indica en la Figura xx.
8. CONSTRUCCIÓN DE LA LÍNEA DE GAS
Salida De Biogás, Conducciones
Para la construcción de las conduciones de gas en la mayoria de las instalaciones se utiliza un
diámetro de ½”pulgada. La mejor solución en cuanto a seguridad y vida útil es utilizar tuberías
de hierro galvanizado, pero por su alto coste, utilizaremos tubos de plástico.
Se pueden usar tubos de PVC para agua, o para sistemas de riego, pero de alta calidad, para
evitar que se hagan fisuras. También se deberán proteger del sol. Para las conexiones
utilizaremos el cemento de PVC de calidad, o mediante enroscado y teflón.
Para el diseño de las tuberías hay que tener en cuenta:
1. Disminuir la cantidad de tubos y codos usados.
2. Colocar como mínimo una válvula de seguridad.
3. Nunca instalar los tubos en horizontal, siempre en pendiente (en cada punto bajo
instalar una trampa de agua) para resolver los problemas de condensación del agua en
las tuberías.
Válvula Seguridad y Filtro de Hierro
A la salida de la conducción de biogás, después de la primera llave de bola, se coloca una tee,
de manera que el biogás pueda seguir fluyendo hacia la cocina, pero a la tercera salida de la
tee se le une una pieza de tubería y ésta se introduce en la botella de refresco llena de agua. La
tubería debe quedar sumergida en el agua de 8 a 13 cm, dependiendo de la altura sobre el
nivel del mar del lugar la distancia a la cocina, y el tipo de cocina. Cuanta mayor altura, menor
presión se necesita, y menos tiene que estar sumergido el tubo en el agua. Cuanta mayor
distancia a la cocina mayor presión se necesita y más sumergido ha de estar el tubo. Para

determinar la presión idónea es necesario ir realizando pruebas de la combustión de biogás en
al cocina hasta que el usuario éste conforme.
En el caso de Cajamarca se prefiere poner la tubería sumergida unos 10 cm.
La válvula de seguridad permite al gas escaparse al aire cuando la presión del digestor llega a
un valor límite, el equivalente a la columna de agua que sumerge el tubo (10cm de columna de
agua = 10 mbar = 0,98 kPa)
Figura 12 Valvula de seguridad
Como filtro de hierro utilizaremos virutas de hierro, las colocaremos dentro del tubo de salida
de biogás, detrás de la válvula de seguridad, una longitud de unos 10 cm.
9. RESERVORIO
El biogás es un gas inflamable y tóxico. Siempre se debe verificar que se hayan cerrado las
llaves de paso del quemador después de cocinar. Una válvula abierta produce un escape de
gas que nos puede dar mareos y asfixias.
Una buena medida del reservorio es de un tercio de la capacidad del biodigestor. Así para 10
m 3 de biodigestor, unos 3‐4 m 3 de reservorio serán suficientes.
Construcción: sacamos dos trozos de manga de 1,5 m de ancho por 4 m de largo y los
insertamos uno dentro de otro. Cortamos dos pedazos de tubo de PVC de ½” de 65 cm de
largo. El primer trozo lo insertamos dentro de la manga unos 40 cm, al centro, quedando
afuera unos 25 cm. Vamos acomodando el plástico contra el tubo, haciendo pliegues en forma
de acordeón. Hecho esto se miden 35 cm a partir del origen del plástico, y a partir de aquí se

empieza a amarrar con la tira de jebe. Dentro de la manga quedarán 5 cm de tubería sin
amarrar.
En definitiva, cuando se va a comenzar a amarrar quedan 25 cm de tubo a la vista, 35 cm .que
serán amarrados sobre el plástico y 5 cm en el interior libres.
Cuando amarramos con el jebe cada vuelta debe solaparse por encima de la anterior. De esta
manera se va ascendiendo por el tubo 35 cm de plástico, y se continua sobre la tubería 5 cm
más. Y de allí regresamos de vuelta hasta el comienzo (hacemos una ida‐vuelta con el jebe).
El segundo trozo de tubo se amarra al otro cabo del reservorio pero solo como punto de
apoyo. El tubo no se insertará dentro del gasómetro sino que se quedará apoyado encima de
los plásticos. Además se puede colgar una cuerda en el interior del tubo para poder colgar el
biodigestor.
Para su mejor utilizo se puede colocar el reservorio en una tabla de madera horizontal.
El reservorio y el biogás no son juegos para niños, solo para adultos.
10. COCINA
11. INSTRUMENTACIÓN, UBICACIÓN Y MEDICIONES
∙ Medidor caudal
∙ Medidor de pH y T
∙ Medidor de H2S

12. MANEJO DE LOS BIODIGESTORES
12.1 CARGA DIARIA DEL REACTOR:
Para un buen funcionamiento del biodigestor es necesario que el estiércol esté bien
disuelto antes de introducirlo al reactor.
‐ 1 balde de estiércol (20l.)
‐ 4 baldes de agua (80l.)
12.2 MANEJO ESTIÉRCOL DE CUYES:
El estiércol de cuyes se encuentra mezclado con hierba y paja en las jaulas de los cuyes.
Para conseguir una buena digestión tenemos que alimentar básicamente con estiércol y
agua. En consecuencia, será necesario cumplir los siguientes pasos antes de introducir el
estiércol en el biodigestor:
‐ Tamizaje del estiércol (con un tamiz separaremos el estiércol de las
otras impurezas como hojas, hierbas…)
‐ Mezcla de las heces de cuy con agua en un recipiente y dejarlas 5 horas
al sol para que se ablanden (utilizar el agua del tubo que se encuentra
debajo del fitotoldo; una vez vaciado se tiene que volver a rellenar con
agua para que se vaya calentando).
‐ Agitar fuertemente el estiércol con el agua para una buena disolución.
‐ Introducir la mezcla dentro del biodigestor.
12.3 PRECAUCIONES:
∙ VÁLVULA BIOGÁS: tiene que estar siempre con agua hasta cubrir un poco más del tubo
(hasta la marca), al contrario se nos escapa biogás.
∙ LLAVES DE PASO A LA SALIDA DEL REACTOR: tienen que estar abiertas sino el biogás no
puede salir y puede explotar el biodigestor.
∙ LLAVES DE PASO DENTRO DE LA COCINA: cuando se termine de cocinar se tienen que dejar
siempre cerradas. Sino se escapa el biogás.
El biogás es un gas inflamable y tóxico. Siempre se debe verificar que se han cerrado las
llaves de paso del quemador después de cocinar. Una válvula abierta produce un escape de
gas que nos puede dar mareos y asfixias.

12.4 PROBLEMAS Y SOLUCIONES:
Huele a biogás
PROBLEMAS SOLUCIONES
Poco gas en el reservorio
No llega gas a la cocina
El biol presenta nata (una capa
superficial dura)
Hay poca presión de gas en la
cocina
Hay agujeros en el invernadero
El biodigestor no produce más gas
Hay pérdida de gas. Alguna conexión abierta
o dañada, algún agujero..
Comprobar que hay agua en la válvula de
seguridad para que no se escape el gas. Si
hay un agujero en el reservorio es que
existen roedores (ratas) en la cocina. Poner
veneno.
Abrir la llave para purgar el agua de la tubería
de salida del biodigestor.
Hace falta mezclar mejor el estiércol y el agua
antes de introducirlos en el biodigestor para
que sea una mezcla totalmente líquida.
Se puede dar presión al reservorio
apretándolo con el cordón y colocando un
peso en el final.
Investigar si han vuelto a entrar animales
cerca del biodigestor y cercarlo bien para que
no entren.
Se añadió estiércol de vacas vacunadas o
que han tomado antibióticos. Dejar de
alimentar el reactor con estiércol con vacunas
y buscar estiércol de vacas sanas. Si no hay,
no alimentar el biodigestor hasta 15 días.