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El futuro en el ganado porcino:las energías alternativasM. D. Tolsá y A. M. Malas.Departamento Técnico.Laboratorios Lamons SA

La producción porcina actual se realiza en grandes explotaciones con todos los recursos necesa-rios para optimizar el rendimiento productivo y para facilitar el trabajo de los operarios. Ello impli-ca, entre otras cosas, la necesidad de iluminar, ventilar y climatizar las instalaciones.

INSTALACIONES. PORCINO

L

a ventilación y la climatiza-ción son importantes entodas las zonas de produc-ción y pasa a ser un factorclave e imprescindible en

aquellas dedicadas a la reproducción.Por ello, es impensable planificar laconstrucción de una instalación sin con-tar con un adecuado suministro de ener-gía. Tengamos en cuenta que un fallo enel suministro en épocas frías puede aca-rrear elevadas perdidas en la zona dematernidad por muerte de lechones acausa del frío.

En la mayoría de las ocasiones elaporte energético se efectúa a través dela red eléctrica o bien mediante el usode motores diesel o gasolina. En todocaso, la factura energética constituye ungasto de explotación que debe ser teni-do en cuenta.

En los últimos años se oye hablar cadavez más de la conveniencia de usar ener-gías alternativas. Se llama energía alter-nativa a aquella que se obtiene a partirde fuentes renovables de energía. En laactualidad se clasifican en:

• Energía solar. Es una energía reno-vable que procede del sol. Para utili-zarla es necesario captarla y después

convertirla en energía térmica oeléctrica.

• Energía eólica. Es la que se obtienepor medio del viento, es decirmediante la utilización de la energíacinética generada por las corrientesde aire.

• Energía biomásica. Permite obtenerenergía a partir de la materia orgáni-ca mediante su utilización directacomo combustible (madera u otramateria vegetal sólida) o convertidaen bioetanol, biodiesel o biogás.

• Energía hidráulica. Es la que poseeel agua en movimiento y se utilizapara obtener energía eléctrica.

• Energía geotérmica. Aprovecha laenergía térmica procedente del inte-rior de la tierra.

• Energía mareomotriz. Es la queresulta de aprovechar las mareas. El

mecanismo de obtención de energíaes similar al utilizado para obtenerenergía hidráulica.

• Energía undimotriz. Es la energíaproducida por el movimiento de lasolas.

El sector porcino es, en comparacióncon otros sectores ganaderos, uno de losque gasta más dinero en proveerse de

energía. Al mismo tiempo es conscientede ser uno de los sectores con mayor pro-ducción de biomasa (purines y animalesmuertos). Las naves o corrales tienenademás grandes techados aptos para lainstalación de placas solares. En menormedida, dentro de los terrenos de laexplotación, a veces es posible hallarzonas donde las corrientes de aire sonmás o menos constantes. Es decir, cuentacon varias fuentes de energía renovablelas cuales, debidamente tratadas, puedenhacer a la explotación autosuficienteenergéticamente. Así pues, la decisión deinstalar sistemas para la obtención deenergía, con el fin de reducir o eliminarel consumo de gasoil o de energía de lared, es sólo una cuestión económica.

Energía solarLa energía solar es un tipo de energíarenovable gratuita, segura, limpia einagotable, por lo que debemos intentaraprovecharla al máximo.

Podemos distinguir tres categoríasdentro de la llamada energía solar:

• Energía solar pasiva. Aprovecha elcalor del sol de forma directa. Paraello es necesario construir edificioenergéticamente eficiente con el finde hacer un uso racional de la ener-gía.

• Energía solar térmica. Para produ-cir agua caliente de baja temperatu-ra para uso sanitario, calefacción,refrigeración o para producción deenergía mecánica y a partir de ellaelectricidad.

• Energía solar fotovoltaica. Para pro-ducir electricidad a través de pane-les fotovoltaicos.

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Foto 1. Instalación fotovoltaica

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INSTALACIONES. PORCINO 1

Además, podemos hablar de:• Energía solar híbrida. Combina la

energía solar con la combustión debiomasa o combustibles fósiles.

• Energía eólico solar. Funciona conel aire calentado por el sol y quesube por una chimenea donde estánlos generadores.

• Energía solar termoeléctrica. Paraproducir electricidad con un ciclotermodinámico convencional, a par-tir de un fluido calentado por el sol.Para su obtención es necesario unainstalación a gran escala que se esca-pa a al ámbito de este trabajo.

La energía solar térmica debe ser con-siderada como alternativa energética enel caso de las instalaciones porcinas. Eluso de placas solares térmicas ha prolife-rado en los últimos arios. Estas placas seconstruyen generalmente con materialesbaratos como el polipropileno, lo cual lashace asequibles en precio. Se calcula queel tiempo necesario para amortizar elaparato es de un año y medio aproxima-damente. Una instalación doméstica,contando con las subvenciones actuales,puede amortizarse en unos 5 ó 6 arios. Lavida útil de algunos equipos puede supe-rar los 25 años con un mantenimientomínimo y dependiendo de la calidad delagua.

La energía térmica obtenida puedeemplearse para alimentar una máquinade refrigeración por absorción, queemplea calor en lugar de electricidadpara producir frío con el que se puedeacondicionar el aire de los locales.

La obtención de agua caliente parauso sanitario o para calefacción, puedeobtenerse a través de dos tipos de instala-ciones: las de circuito abierto y las de cir-cuito cerrado. En las primeras, el agua deconsumo pasa directamente por loscolectores solares. Este sistema reducecostos y es más eficiente energéticamentehablando, pero presenta problemas enzonas con temperaturas por debajo delpunto de congelación del agua. Por elloen zonas muy frías se recomienda insta-lar sistemas híbridos. Es necesario aco-plar al acumulador una resistencia eléc-trica de apoyo, o un sistema de combus-tión de biomasa (biogás, leña...) queactúa en caso de que el sistema no seacapaz de alcanzar la temperatura de uso(normalmente 40 °C).

En entornos aislados, donde se requie-re poca potencia eléctrica y el acceso a lared es difícil, pueden emplearse los pane-les fotovoltaicos como alternativa econó-micamente viable (Figura I y Foto 1). Es

decir, placas de semiconductores que seexcitan con la radiación solar, provocan-do saltos electrónicos que generan unapequeña diferencia de potencial en susextremos. El acoplamiento en serie devarios de estos fotodiodos permite laobtención de voltajes mayores aptos paraalimentar pequeños dispositivos electró-nicos. A mayor escala, la corriente eléc-trica continua que proporcionan lospaneles fotovoltaicos se puede transfor-mar en corriente alterna y ser inyectadaen la red eléctrica.

El crecimiento actual de las instalacio-nes solares fotovoltaicas está limitadopor la falta de silicio de calidad solarnecesario para su construcción. Ello haceque estos equipos sean caros.

Energía eólicaUna granja porcina bien emplazada sehallará en una zona con ausencia decorrientes de aire y este será el mayorinconveniente a la hora de su instalación.

En caso de contar con zonas de fuerteviento podemos plantearnos la instala-

ción de un sistema micro-eólico destina-do a la producción de energía para auto-consumo. La micro-instalación eólicatiene una potencia instalada inferior a100 kW. Las máquinas micro-eólicas,aunque sean parecidas a los aerogenera-dores más grandes, constituyen un sectortecnológicamente diferente del de lasmáquinas de medio y gran tamaño.Deben ser diseñadas y adaptadas al usoque se les quiere dar y son de más fácilmanejo y mantenimiento.

El biogasEl biogás es el gas obtenido cuando lamateria orgánica es descompuesta, enausencia de oxígeno, por ciertas bacte-rias, principalmente por las llamadasbacterias metanogénicas, capaces de ori-ginar elevadas proporciones de gas meta-no. Se trata de una energía contaminanteya que en la combustión emiten dióxidode carbono, gas de efecto invernadero. Elpoder contaminante del biogás es similaral del gas natural y muy inferior al delpetróleo, el carbón o la combustión de la

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_HInversor

de corriente

• Carga encorriente continua

Carga encorriente alterna

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de energía renotratadas, puede

•autosuficiente energéticamente

1 m3 de biogäs

5,0 - 7,0 kW/h total

1 m 3 de biogás

1,5 - 3 kW/h eléctrico

1 m3 de biogäs

2,0 - 4,2 kW/h calórico

1 m 3 de biogás

0,6 litros de petróleo

Figura 1. Energía solar fotovoltaica.

Cuadro I. Tabla de conversión (Keise, 2005).

1 tonelada de estiércol

20-35 m3 de biogás

1 unidad animal 6,6-35 t estiércol/año

INSTALACIONES. PORCINO

Foto 2. madera. Se conside-ra una energía reno-

vable porque el dióxi-do de carbono emiti-do será utilizado porla siguiente genera-ción de materia orgá-nica.

En condiciones nor-males, en las balsas depurines, fosos o verte-deros, una de las prin-cipales vías de degrada-ción de la materia orgá-

nica es la descomposi-ción anaeróbica. Este pro-

ceso da lugar invariablemen-te a la producción de metano,

dióxido de carbono y amoniaco, los cua-les contribuyen en gran medida al efectoinvernadero. Un método eficaz para lareducción de estas emisiones sería la uti-lización controlada, de los gases genera-dos, en la producción de energía.

Mediante la digestión anaeróbica un70% de la fracción orgánica de los estiér-coles se descompone a metano y dióxidode carbono. La fracción restante pasa aser un fertilizante de mayor calidad que

los purines originales. Por otra parte ladigestión anaeróbica transforma el nitró-geno en amoniaco, el cual es fácilmenteabsorbido por las plantas, con lo cual laprobabilidad de ser transformado ennitrato en el suelo disminuye, evitandoasí la contaminación de las capas freáti-cas. Por otra parte, los compuestos orgá-nicos causantes de los malos olores sondegradados y eliminados durante la bio-degradación anaerobia. Durante el pro-ceso son también eliminados hongos, lar-

vas, gusanos y ciertas bacterias como E.coli o Salmonella. También se observauna reducción en los niveles de ciertassustancias químicas, tales como residuosantibióticos y otros quimioterápicos.

Por ello, la obtención de biogás es unade las principales alternativas para solu-cionar el problema de los purines y otrosdesechos orgánicos en las explotacionesporcinas, al trasformar un residuo quedebe ser tratado y eliminado, en unamateria prima 100% reutilizable.

El biogás se produce en un recipientecerrado o tanque denominado biodiges-tor el cual puede ser construido condiversos materiales como ladrillo ycemento, metal o plástico. El biodigestor,

de forma cilíndrica o esférica posee unconducto de entrada a través del cual sesuministra la materia orgánica en formaconjunta con agua, y un conducto de sali-da en el cual el material ya digerido poracción bacteriana abandona el biodiges-tor (Figura 2).

A pequeña y mediana escala, el biogásha sido utilizado en la mayor parte de loscasos para combustión directa en estufassimples (Foto 2). Sin embargo, tambiénpuede ser utilizado para producir energíaeléctrica mediante turbinas o plantasgeneradoras a gas, o bien para obtenerenergía calórica en hornos, estufas, seca-dores, calderas u otros sistemas de com-bustión a gas, debidamente adaptadospara tal efecto y como reemplazo de lagasolina o del diesel en motores de com-bustión interna, a partir de los cuales sepuede producir energía eléctrica pormedio de un generador.

En el caso de los motores diesel, elbiogás puede reemplazar hasta el 80%del combustible diesel (la capacidad deignición del biogás no permite reempla-zar la totalidad del diesel en este tipo demotores que carecen de bujía para lacombustión). En los motores a gasolinael biogás puede reemplazar la totalidadde la misma (Cuadro I).

El metano, principal componente delbiogás, es el que le confiere las caracterís-ticas combustibles al mismo. Por lo tanto,el valor energético del biogás dependeráde la concentración de metano. Se calculaque este valor es de 20-25 M1/m 3 , entanto que el del gas natural es de33-38M)/m 3 . Otros autores indican parael biogás un poder calorífico de 3.500 a4.600 kilocalorías por metro cúbico.

A diferencia del resto de energíasrenovables (hídrica, solar y eólica) laproducción de biogás no es dependientede las condiciones climáticas. Ademásel biogás puede ser fácilmente almace-nado. Ahora bien, la materia orgánicaprecisa de 30 a 40 días y una temperatu-ra promedio de 30 grados centígradospara iniciar el proceso de fermentaciónanaeróbica y generar el biogás. Siendola temperatura el principal problema enel funcionamiento de esta tecnologíacuando se instala en zonas frías. Porello, parte de la energía obtenida debeser utilizada para calentar el biodigestoro bien debe procederse a la instalaciónmixta (biodigestor y placas solares tér-micas, estufa para combustión de bio-masa, resistencia eléctrica conectada ala red...) a fin de proveer energía calorí-fica de apoyo.

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¡pfGenerador térmico

Depósito para almacenarel biogás

Colector demateria orgánica BiodigestorGranja

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Depósito para almacenarextracto fertilizante

Red eléctrica Generador eléctrico

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Figura 2. Esquema de funcionamiento de una granja con biodigestor para la producción

de biogás.

INSTALACIONES. PORCINO

Los residuos agrícolasy forestalesAmbos constituyen fuentes de biomasacapaces de proporcionar energía térmicamediante combustión directa. Esta ener-gía calorífica puede convertirse en ener-gía eléctrica del mismo modo al utiliza-do en una central termoeléctrica clásica.

A nivel de granja porcina puede serconsiderada una fuente calorífica deapoyo muy idónea para los biodigesto-res utilizados en la obtención de biogáso para las placas solares térmicas. Setrata de una fuente de energía no depen-diente del clima, ni de otros fenómenosatmosféricos como el aire. Se trata deuna energía contaminante ya que duran-te la combustión emiten dióxido de car-bono. Sin embargo se encuadran dentrode las energías renovables porque eldióxido de carbono emitido es igual alabsorbido durante la generación de esabiomasa.

La obtención de energía por combus-tión de biomasa (leña, cáscara de almen-dras, serrín...) es el método más antiguoy tradicional de obtener energía térmica.En la actualidad este sistema, caído endesuso, se esta potenciando nuevamen-te; ya que con el fin de controlar losincendios forestales debe procederse a lalimpieza de los sotobosques, lo cualgenera una gran cantidad de biomasa.Los purines pueden ser utilizados comobiomasa para combustión directa. Paraello deberemos absorberlos sobre unabiomasa sólida adecuada, por ejemplosobre una mezcla de serrín y paja (30%de serrín y 70% de paja).

El bioetanol/biodieselTanto el bioetanol como el biodiesel sonbiocombustibles obtenidos a partir debiomasa. El bioetanol se obtienemediante procesos de fermentaciónorgánica y el biodiesel mediante reaccio-nes de transesterificación.

Se caracterizan por ser materialeslíquidos de fácil almacenamiento y trans-porte con elevada capacidad de combus-tión y capaces de sustituir a la gasolina oal gasoil en motores de combustión. Anivel de explotación porcina los biocom-bustibles aportan pocas ventajas e inci-den negativamente sobre los costos pro-ductivos ya que han originado un incre-mento en el costo de los cereales usadosen la alimentación de los animales.

Viabilidad del proyectoA la hora de planificar una instalaciónpara la obtención de energía es funda-

mental efectuar de forma previa un estu-dio detallado de las características de laexplotación. Tres son las preguntas quedebemos formularnos antes de decidirque instalamos:

• ¿Qué fuentes de energía tenemos?• ¿Qué fuente de energía nos convie-

ne utilizar?• ¿Qué energía necesitamos?Como ya hemos indicado en la intro-

ducción, las principales fuentes de ener-gía renovable de las que disponen lasexplotaciones porcinas son la biomasa,el sol y, en algunos casos, el viento.

La fuente de energía más abundantees la solar. Pero, teniendo en cuenta quelas explotaciones porcinas son producto-ras de purines, y el costo que su elimina-ción conlleva, parece adecuado pensaren instalar un biodigestor con el fin deobtener biogás. Con ello dejamos detener un residuo altamente contaminan-te y pasamos a tener una materia primaaprovechable en un 100%, además eli-minamos el problema de los olores.

Ahora bien, el biodigestor precisamantener una temperatura de 30 °C conel fin de asegurar los procesos de fer-mentación, por lo cual, en épocas frías,deberemos usar parte de la energía obte-nida para su autoconsumo. Otra opciónes asegurar un aporte adicional de ener-gía mediante placas solares o bien, sicontamos con una zona donde sople elaire, mediante un generador eólico. Contodo, la opción más viable puede ser la

de acoplar un sistema de obtención deenergía térmica mediante la combustiónde otras fuentes de biomasa, tales comoresiduos agrícolas (ramas de la poda deárboles, serrín, cáscara de almendras,orujo desecado..., o los restos desecadosde los purines extraídos del biodigestor).

Por último deberemos saber quénecesitamos. El biogás presenta una efi-ciencia energética del 90% cuando laenergía se utiliza para calefacción,pasando a un 35% cuando se usa parala obtención de electricidad. La eficien-cia operativa pasa a ser del 85% cuandoun 35% de la energía se utiliza paraobtener electricidad y un 50% se utilizapara obtener calor. Por otra parte, encaso de decidirnos por la energía solar,debemos tener en cuenta que las placassolares térmicas no son las mismas quelas utilizadas para obtener electricidad,precisando instalaciones independien-tes.

Teniendo esto en cuenta deberemoscuantificar por separado el consumo tér-mico y el consumo eléctrico de la explo-tación. En caso de disponer de calefac-ción eléctrica deberemos plantearnos lasustitución de los calefactores por otrosmás idóneos de modo que podamosaprovechar la energía térmica obtenidadirectamente, sin necesidad de transfor-marla en energía eléctrica. •

Bibliografía en poder de la Redacción adisposición de los lectores interesados.

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