1. GENERALIDADES
1.3. OBJETIVOS
2.2.4. Costos, beneficios y limitaciones de la implementación del sistema
2.2.4.1. Costos.
Para realizar la estimación de los costos del sistema propuesto, se tuvieron en cuenta principalmente las dimensiones de cada cámara que compone la estructura del biodigestor, inicialmente se realiza el cálculo de áreas de cada cámara según cortes y ejes los cuales se pueden evidenciar en el plano
geométrico (anexo 1) del presente documento. Seguido de tener el área de cada cámara se puede realizar el cálculo de volumen requerido para la placa y muros de la estructura.
Según lo descrito anteriormente se presenta en la tabla 3 los valores totales del concreto estructural requerido para la construcción de la estructura del biodigestor que se definió de 28 Mpa. Y en la tabla 4 se presenta el volumen de concreto de limpieza o pobre que se definió de 14 Mpa, propuesto en el sistema para la primera base de la placa de la estructura el cual evitara que el concreto estructural sufra un ataque de sulfatos.
Tabla 3. Valores para el volumen de concreto estructural
VOLUMEN DE CONCRETO ESTRUCTURAL EN PLACA
Corte Área (m2) Longitud (m) Volumen (m3)
A-A 0,518 1,0 0,518 B-B 0,518 0,5 0,259 C-C 0,925 9,0 8,325 D-D 0,518 1,0 0,518 Vol. Total 9,62
VOLUMEN DE CONCRETO ESTRUCTURAL EN MUROS EJE Área (m2) Espesor (m) Volumen (m3)
A 1,12 0,2 0,224 B 1,12 0,2 0,224 C 2,13 0,2 0,426 D 2,13 0,2 0,426 E 1,12 0,2 0,224 Vol. Total 1,5240
Vol. Total Requerido para la estructura
(m3) 11,1440
Peso Total de la estructura (Ton) 26,7456
Fuente: Los Autores
Tabla 4. Valores para el volumen de concreto pobre
VOLUMEN DE CONCRETO POBRE EN PLACA Corte Área (m2) Espesor (m) Volumen (m3)
A-D 20,32 0,05 1,016
Vol. Total 1,016
Peso Total de la estructura (Ton) 2,4384
Teniendo definida el volumen requerido de concreto para cada placa y muros se realizan las tablas de costo de materiales de construcción para cada caso, en la tabla 5 se presenta el costo total para concreto estructural de 28 Mpa con el proveedor tremix y en la tabla 6 se presenta el costo total para concreto de limpieza de 14 Mpa con el mismo proveedor, sin embargo si se llega a dar el proceso constructivo de la estructura, las directivas del parque pueden realizar cambio de proveedor de concreto si así lo considera.
Tabla 5. Costo total Concreto estructural
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Nombre del Proyecto: Reestructuración biodigestor Parque Mundo Aventura ÍTEM: Cantidades concreto 28 Mpa
Nombre del Proponente: Angie Calderón / Diego Piratova Cantidad (m3) 11,1443 Revisó: Fecha de elaboración: 18 de octubre de 2017 PRESUPUESTO RESUMEN
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD VR. UNITARIO
VR. TOTAL
1 MATERIALES
1.1 Concreto Tremix 28 Mpa (placa) m3 9,62 $ 279.789 $ 2.691.570
1.2 Concreto Tremix 28 Mpa (muros) m3 1,524 $ 279.789 $ 426.398
SUBTOTAL $ 3.117.969
IVA 19% $ 592.414
TOTAL $ 3.710.383
Fuente: Los Autores
Tabla 6. Costo total Concreto de limpieza o pobre
REVISIÓN: 00
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Nombre del Proyecto: Reestructuración biodigestor Parque Mundo Aventura ÍTEM: Cantidades concreto 14 Mpa
Nombre del Proponente: Angie Calderón / Diego Piratova Cantidad (m3) 1,016
Revisó: Fecha de
elaboración:
18 de octubre de 2017
PRESUPUESTO RESUMEN
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD VR. UNITARIO
VR. TOTAL
1 MATERIALES
1.1 Concreto Tremix 14 Mpa (placa) m3 1,016 $ 264.610 $ 268.844
SUBTOTAL $ 268.844
IVA 19% $ 51.080
TOTAL $ 319.924
Según se muestra en las tablas anteriores en costo total en material de concreto para la estructura del biodigestor es de $ 4.030.307 pesos.
De igual forma según los datos obtenidos en el programa modelando la estructura SAP-2000 y según las deformaciones como se mencionó anteriormente se realiza cuadro de cantidades y costo para el acero de refuerzo el cual se definió en capítulos anteriores como acero numero 4 o de ½”. En la tabla 7 se evidencia la cantidad de acero total requerido para la estructura propuesta identificado según tipo el cual se puede identificar en el plano estructural (anexo 2) y en la tabla 8 se muestra el costo total de la misma con el proveedor Almanza realizando el cuadro de costos como si se solicitara el acero figurado, de igual forma en el momento de la construcción del sistema la gerencia del parque puede cambiar de distribuidor si así lo desea.
Tabla 7. Cantidad de Acero Requerido
CANTIDAD TOTAL DE ACERO NECESARIO PARA LA ESTRUCTURA DE BIODIGESTOR TIPO VARILLA # LONGITUD (m) CANTIDAD (UN) METROS DIAMETRO (1/2") LONGITUD TOTAL EN PESO TOTAL DE ACERO
(KILO) 1 4 2,40 6 14,40 14,40 2 4 1,70 3 5,10 5,10 3 4 1,60 6 9,60 9,60 4 4 5,70 3 17,10 17,10 5 4 1,10 35 38,50 38,50 6 4 3,10 9 27,90 27,90 7 4 3,10 10 31,00 31,00 8 4 6,40 28 179,20 179,20 9 4 1,60 24 38,40 38,40 10 4 1,60 90 144,00 144,00 11 4 4,30 49 210,70 210,70 12 4 11,60 12 139,20 139,20 13 4 9,80 12 117,60 117,60 14 4 2,00 12 24,00 24,00 15 4 1,50 6 9,00 9,00 16 4 4,20 3 12,60 12,60 17 4 1,10 17 18,70 18,70 18 4 3,10 6 18,60 18,60 19 4 2,40 9 21,60 21,60 20 4 2,40 9 21,60 21,60 21 4 1,70 13 22,10 22,10 22 4 1,70 9 15,30 15,30 23 4 2,00 49 98,00 98,00 24 4 9,70 9 87,30 87,30 TOTAL 429,00 1321,50 1321,50
Tabla 8. Costo total de Acero
REVISIÓN:
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Nombre del Proyecto: Reestructuración biodigestor Parque Mundo Aventura ÍTEM: Cantidades Acero
Nombre del Proponente: Angie Calderón / Diego Piratova Cantidad (kl) 1321,50
Revisó: Fecha de
elaboración:
18 de octubre de 2017
PRESUPUESTO RESUMEN
ITEM DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD VR.
UNITARIO VR. TOTAL
1 MATERIALES
1.1 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 1 KL 14,40 $ 1.800,00 $ 25.920 1.2 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 2 KL 5,10 $ 1.800,00 $ 9.180 1.3 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 3 KL 9,60 $ 1.800,00 $ 17.280 1.4 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 4 KL 17,10 $ 1.800,00 $ 30.780 1.5 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 5 KL 38,50 $ 1.800,00 $ 69.300 1.6 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 6 KL 27,90 $ 1.800,00 $ 50.220 1.7 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 7 KL 31,00 $ 1.800,00 $ 55.800 1.8 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 8 KL 179,20 $ 1.800,00 $ 322.560 1.9 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 9 KL 38,40 $ 1.800,00 $ 69.120 1.10 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 10 KL 144,00 $ 1.800,00 $ 259.200 1.11 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 11 KL 210,70 $ 1.800,00 $ 379.260 1.12 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 12 KL 139,20 $ 1.800,00 $ 250.560 1.13 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 13 KL 117,60 $ 1.800,00 $ 211.680 1.14 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 14 KL 24,00 $ 1.800,00 $ 43.200 1,15 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 15 KL 9,00 $ 1.800,00 $ 16.200 1,16 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 16 KL 12,60 $ 1.800,00 $ 22.680 1,17 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 17 KL 18,70 $ 1.800,00 $ 33.660 1,18 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 18 KL 18,60 $ 1.800,00 $ 33.480 1,19 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 19 KL 21,60 $ 1.800,00 $ 38.880 1,20 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 20 KL 21,60 $ 1.800,00 $ 38.880 1,21 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 21 KL 22,10 $ 1.800,00 $ 39.780 1,22 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 22 KL 15,30 $ 1.800,00 $ 27.540 1,23 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 23 KL 98,00 $ 1.800,00 $ 176.400 1,24 ACERO FIGURADO 1/2" TIPO 24 KL 87,30 $ 1.800,00 $ 157.140
SUBTOTAL $ 2.378.700
IVA 19% $ 451.953
TOTAL $ 2.830.653
Fuente: Los Autores
Según se muestra en las tablas anteriores en costo total en material de acero para la estructura del biodigestor es de $ 2.830.653 pesos.
Como se mencionó en capítulos anteriores es necesaria la implementación de la red de distribución de biogás hacia la cochera de los cerdos para
proporcionar la calefacción requerida por el sitio, según lo descrito anteriormente se presenta la tabla 8 donde se muestra el material requerido para dicha red desde la salida del biodigestor en geomembrana contemplando su costo, hasta los quemadores que proporcionarían la calefacción con el mismo biogás a los lechones, la red de distribución se puede apreciar en el plano de la red de distribución (anexo 4)
Tabla 9. Costo total red de distribución
REVISIÓN: 00
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Nombre del Proyecto: Reestructuración biodigestor Parque Mundo Aventura ÍTEM: Red de distribución - biogás
Nombre del Proponente: Angie Calderón / Diego
Piratova
Revisó: Fecha de
elaboración: 18 de octubre de 2017 PRESUPUESTO RESUMEN
ITEM DESCRIPCION UNIDAD
CANTIDAD VR. UNITARIO VR. TOTAL 1 MATERIALES 1.1 Tubería PVC 1/2" pulgada x 6 m ud 8 $ 25.656 $ 192.420 1.2 Codo P.V.C 1/2" 90 grados ud 10 $ 696 $ 6.960 1.3 Válvula universal roscada 1/2" ud 7 $ 26.027 $ 182.189 1.4 Tees Schedule 40 PVC 1/2" ud 5 $ 918 $ 4.590 1.5 Tubo gas galvanizado 1/2" X 6m ud 2 $ 46.120 $ 92.240 1.6 Tees roscada 1/2" ud 2 $ 2.079 $ 4.158 1.7 Adaptador macho CU 1/2" ud 6 $ 2.095 $ 12.570 1.8 Adaptador macho P.V.C 1/2" ud 2 $ 480 $ 960 1.9 Limpiador removedor X 56 gr ud 1 $ 5.036 $ 5.036 1.10 Soldadura liquida ud 1 $ 6.263 $ 6.263 1.11 Cinta sellante Premium para roscas ud 3 $ 4.250 $ 12.750 1.12 Abrazaderas 1/2" ud 20 $ 250 $ 5.000 1.13 Quemadores ud 5 $ 160.000 $ 800.000 1,14
Biodigestor tipo membrana ud 1 $ 1.180.000 $ 1.180.000
TOTAL $ 2.505.136
SUBTOTAL $ 2.505.136
IVA 19% $ 475.976 TOTAL $ 2.981.112
Fuente: Los Autores
Como se pudo evidenciar anteriormente se realiza un detalle en cantidad y costo de los materiales de construcción necesarios para realizar el proceso constructivo del sistema de biodigestor que se propone, en la tabla 10 se presenta en general el costo de materiales del proyecto el cual tiene un costo total de $ 9.842.072.00 pesos, si se llegara a construir el modelo propuesto.
Tabla 10. Costo de materiales General
REVISIÓN: 00
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Nombre del Proyecto: Reestructuración biodigestor Parque Mundo Aventura
ÍTEM: Costo total materiales
Nombre del
Proponente: Angie Calderón / Diego Piratova Cantidad
Revisó: Fecha de elaboración: 18 de octubre de 2017 PRESUPUESTO RESUMEN ITEM
DESCRIPCION CANTIDAD VR. UNITARIO VR. TOTAL
1.1 Concreto Tremix 28 Mpa 1,00 $ 3.117.968,62 $ 3.117.969 1.2
Concreto Tremix 14 Mpa 1,00 $ 268.843,76 $ 268.844 1.3 Acero Figurado 1/2" 1,00 $ 2.378.700,00 $ 2.378.700 1.4 Red de distribución 1,00 $ 2.505.136,00 $ 2.505.136
SUBTOTAL $ 8.270.648
IVA 19% $ 1.571.423
TOTAL $ 9.842.072
Fuente: Los Autores
2.2.4.2. Beneficios.
Según el diseño de la estructura en concreto reforzado, se presenta un modelo de biodigestor en estructura resistente a variables de carga y posibles eventos naturales, la cual según se demuestra en el modelo SAP-2000 no sufre mayores deformaciones lo cual la hace estable y eficiente.
Con el biodigestor propuesto en geomembrana se garantiza una cámara de digestión resistente al punzonamiento, mayor capacidad de almacenamiento de lodo cumpliendo el objetivo de lograr el aprovechamiento total de la materia orgánica de animales de corral.
El parque obtendrá el mejor fertilizante para abono en sus hectáreas, producto de la descomposición del lodo, lo cual garantiza una mayor producción de vegetales cultivados en el terreno del parque, y ya que es un parque ecológico con propósito pedagógico obtendrá un sistema de generación de calefacción alternativa a partir de los residuos orgánicos del propio sitio el cual podrá ser expuesto a los visitantes del parque.
El parque obtendrá biogás destinado a la calefacción de las cocheras de cerdos, aumentando la reproducción y la ganancia de peso de estos animales, la conducción se propone mediante una red de distribución de bajo costo, el cual podrá ser utilizado en los horarios que la granja lo requiere de una forma manual, mediante la apertura de válvulas.
Se evidencia la utilización adecuada y amigable con el medio ambiente en el tratamiento de residuos orgánicos disminuyendo considerablemente las emisiones de CO2 producto Del estiércol de los animales de corral.
2.2.4.3. Limitaciones.
De acuerdo al estudio realizado inicialmente del sitio caso estudio, se presenta una limitación con la ubicación de la estructura del biodigestor, dado que existe una única ubicación para disponer la misma por razones explicadas en apartados anteriores.
El costo de la estructura de biodigestor es mayor a la que se tiene actualmente, dado que se está presentando un modelo estructural en concreto reforzado el cual cumple con la normatividad colombiana vigente y es una estructura que no tienen actualmente.
El presupuesto para llevar a cabo esta estructura de biodigestor debe estar aprobada por CORPARQUES, y se realizara con fondos disponibles para la activación de los sistemas de energía que tiene actualmente el parque y que no están en funcionamiento como el biodigestor, para lo cual se debe contar con un tiempo aproximadamente de 6 meses para la aprobación del presupuesto lo cual afecta el cuadro de costos presentado por posibles variaciones.
2.2.5. Variables.
Las variables que se analizaron en esta investigación fueron la cantidad de residuos de estiércol producto de los animales del corral (kg) que maneja diariamente el parque, capacidad mínima de la cámara de fermentación (litros), producción de gas del biodigestor (m3). Y la relación costo-beneficio en la implementación del diseño propuesto en el proyecto para parque Mundo Aventura.
2.2.6. Población
Según los objetivos de esta investigación se determinaron como población objetivo los residentes, trabajadores y visitantes del parque Mundo Aventura. También se considera como población objetivo las entidades encargadas de la gestión y aprovechamiento de los residuos sólidos y materia orgánica como el Ministerio de Medio Ambiente, y las entidades relacionadas con el uso de energías limpias como la Comisión de Regulación de Energía y Gas.
2.2.7. Fuentes. 2.2.7.1. Primarias.
Para esta investigación las fuentes primarias las constituyen los trabajadores del parque Mundo Aventura.
2.2.7.2. Secundarias.
De acuerdo a lo anterior las fuentes secundarias utilizadas para el desarrollo de esta investigación son todas las fuentes bibliográficas, referencias y bases de datos consultadas.
2.2.8. Instrumento.
En esta investigación se trabajó con la observación como instrumento para la recolección de datos en la visita de campo, así como con la entrevista realizada a la gerencia del parque Mundo Aventura. La ficha técnica de estas se muestra en el Anexo 5.
3. RESULTADOS
Para la elaboración de la propuesta se tuvo en cuenta la metodología trabajada en el capítulo anterior, así como, los diferentes tipos de biodigestores rurales, el área a utilizar, los componentes del sistema y el costo de estos. Se eligió el biodigestor tipo tubular o Taiwán con geomembrana.
Los datos obtenidos arrojan que bajo el sistema propuesto se logra alcanzar la utilización de la capacidad libre del biodigestor al 40% del llenado con la mezcla de relación 4:1 agua: residuos producidos por los animales de cuatro patas dentro de la granja del parque Mundo Aventura. Sin embargo, el modelo propuesto tiene la capacidad de recibir hasta el 75% de lodo teniendo un funcionamiento del biodigestor al 100% del espacio libre para la fermentación de los residuos de estiércol producto de los animales del corral, ya que como se ha mencionado el 25% restante debe ser espacio libre para la generación del biogás.
Los costos de implementación del sistema están dentro del presupuesto que el parque tiene para la puesta en marcha del biodigestor. Según el estudio realizado se encontró que el biodigestor actual si puede reactivarse, reemplazando algunas partes como el reactor (geomembrana) y la red de conducción del Biogás y generando la nueva estructura de las cámaras que componen la estructura del biodigestor, propuesta en concreto reforzado. Es importante mencionar, que mucha de la infraestructura que ya existe, puede ser reutilizable, lo cual minimiza los costos.
Así mismo, se encontró que la utilización de un biodigestor para el tratamiento de los residuos de estiércol producto de los animales del corral puede ser una opción viable para el aprovechamiento de la materia orgánica producida por los animales de la granja y su utilización como una fuente generadora de biogás y de energías limpias.
Según SAP-2000 se puede identificar que la estructura no sufre mayores deformaciones como se demuestra gráficamente a continuación, sin embargo, en las uniones se propone mayor cantidad de refuerzo ya que en esos cortes sufre en más magnitud la estructura.