Florida, 7 de Noviembre de 2014
Planeando el sistema adecuado de manejo de efluentes Florida 7 de Noviembre de 2014 Ing. Quím. Soledad Gutiérrez soledadg@fing.edu.uy Ing. Agr. Ana Bianco abianco@inale.org.uy
Antecedentes: Comisión de Medio Ambiente de INALE Facultad de Ingeniería, UdelaR Proyecto INIA 138 2001-2004 Facultad de Ingeniería, UdelaR - MGAP_PPR 2007-2008
Contenido 1. Qué entendemos por sistema adecuado? 2. Componentes del sistema de manejo de efluentes 3. Estudio de Casos 4. Evaluación de Costos
Qué es un buen sistema de manejo Uno que combina: de efluentes? buen diseño y operación adaptada a las personas implicadas con asegurar que el efluente que recoge el sistema es aplicado a las pasturas en la cantidad adecuada y en el momento adecuado minimizando el impacto de la actividad en el predio. Para esto, el sistema debe conseguir: Conservar el efluente hasta que las condiciones sean adecuadas para el vertido a campo Aplicar el efluente en forma controlada mm aplicados y velocidad de aplicación que se ajusten de acuerdo a humedad del suelo, condiciones de infiltración y pendientes
Beneficios de un buen manejo de efluentes: Ahorro de fertilizante usando los nutrientes del efluente y reduciendo la fuga de nutrientes fuera del predio. Mejorar la condición del suelo por la incorporación de materia orgánica, como mejora en la aereación, drenaje y capacidad de retención de agua. Cumplimiento de las normas lo que redunda en menores intervenciones de los organismos de control
Como concebir el Sistema Adecuado? 1. Se debe trabajar en conjunto con un Técnico Idóneo: El diseño y la instalación de un sistema de efluentes es un trabajo técnico que requiere conocimientos específicos. 2. Se deben contemplar las consideraciones previas tales como: Requisitos Restricciones Planes a Futuro 3. Considerar las Preferencias para la elección del Sistema
Consideraciones para la elección del sistema Tipo de Aplicación Irrigador móvil Baja tasa Contrato con distribuidor Capacidad de almacenamiento que permita Alta flexibilidad Alguna Flexibilidad Suficiente Pivot central Estercolera No Sabe Separación de Sólidos SI NO No Sabe Tipo de separación de Sólidos Mecanica Pasiva Otra No Sabe Área de almacenamiento de Sólidos Área de Aplicación Toda el predio Requerimientos de Mano de Obra Chequeos automaticos y controles de seguridad SI NO No Sabe Alta Interesado Mejor uso de nutrientes Baja Algo interesado Cumplir con los requisitos minimos Sin Importancia No interesado
Componentes del sistema: Tomado de Agricultural Waste Management Field Handbook, Natural Resources Conservation Service, USA, 2009
SEPARADORES DE SÓLIDOS
Separadores de sólidos: Trampa de arena Retiene arena, grava, hilo de fardos Previene el taponamiento de las conducciones, Alarga la vida de las bombas y los sistemas de distribución Department of Environment and primary industry, Victoria, Australia, 2006
Trampa de arena (otra) Suficientemente grande para limpiarla con menos frecuencia y fácilmente.
Trampa de sólidos (estercolero) Más grande y profunda que trampa de arena Función: recoger también parte de los sólidos del estiércol
Qué pasa si pongo una trampa? Requerimientos: Mano de obra disponible Tractor y pala Consumo de gasoil en el apilado y en la distribución anual en campo!! Limpieza cada 15 días, dependiendo del tamaño Los sólidos húmedos en general se apilan con ayuda de tractor y pala. Se dejan secar y distribuyen en las chacras en el verano Las pilas recogidas deben ser dejadas sobre suelo impermeable
Separadores de sólidos mecanizados: Extrusadora o zaranda
Conviene un separador mecanizado? Inversión inicial al menos 16 mil dólares Consumo de potencia de al menos 7Hp durante la operación Operación automática Repuestos y atención post venta Sólidos secos: menos volumen Textura Tambos medianos a grandes Mejor si tienen otras zonas de acumulación de excretas y restos de comida Si la distribución/reuso del agua requiere agua limpia
PILETAS (LAGUNAS) Almacenamiento y Tratamiento Parcial
Para qué poner piletas? Para retener el líquido hasta que sea conveniente su distribución Para sedimentar los sólidos y obtener un líquido clarificado más fácil de distribuir Para reducir la carga bacteriana y contaminante (reúso o distribución) Para que se digieran los sólidos en el interior de la laguna, favoreciendo sus propiedades como mejorador de suelos y reduciendo la cantidad
Piletas adecuadas: Estudio de suelos: suelo naturalmente impermeable o compactado adecuadamente Requiere asesoramiento técnico, no construcción propia Líquido que sale de la o las piletas no puede salir por desborde descontrolado El sólido que se acumula debe removerse
Pileta única: qué se pretende? a.- Acumular sólidos y vaciarlos cada varios años, mientras que el líquido se vacía frecuentemente b.- O puede ser agitar la laguna y vaciar frecuentemente líquidos y sólidos todo junto Volumen depende de si es a.- o b.-
Una, dos tres piletas? Las segundas y terceras lagunas Ofician de sedimentador a efectos de mejorar distribución del líquido Son necesarias si se plantea el reúso del agua para limpieza de corrales
Tamaño de las piletas Doble pileta Anaerobia Facultativa Pileta acumulación de sólidos Pileta sin acumulación de sólidos Total Obs. 1700 m 3 1000 m 3 2700 m 3 Limpieza cada 4 años 2000 m 3 Limpieza cada 4 años vaciado líquido cada 3 meses 1200 m 3 Vaciado cada hasta 3 meses Caso 100 VO 6 órganos, 220 m2 de pluviales
Estructuras de hormigón para retención de efluentes Suelo permeable Depósitos típicamente de 1 semana de almacenamiento La forma de cono permite usar una única bomba para la impulsión y el batido.
DISTRIBUCIÓN/UTILIZACIÓN En todos los casos se deben determinar las tasas de aplicación de modo de cumplir con las pautas normativas y evitar la afectación de los suelos
Estercolera de Sólidos y Líquidos Requieren inversión inicial, o contrato de servicios Brinda libertad en cuanto la selección del predio de distribución Altos Gastos de MO y combustible Deterioro del terreno
Impulsar el líquido
Impulsar el líquido y sólido mezclados
Distribuir el efluente en el campo Existe variedad en los sistemas ofrecidos (costos y performance) Los más económicos requieren MO para cambiar su ubicación. Todos requieren atención.
Irrigador Se debe prestar atención al contenido de sólidos en lo que se va a distribuir para evitar taponamientos, se puede colocar filtro
Distribuir el efluente en el campo Tortuga esparce 64 mm en 1 hora. Debe cambiarse cada 15 min para evitar encharcamiento.
Distribuir el efluente en el campo Irrigador fijo esparce alrededor de 30 mm en 1 hora 20 m de diám de mojado, 5 hp de bombeo, 10 m3/h Irrigador móvil esparce entre 9 y 14 mm. 25 m de diám de mojado, 5Hp de bbeo, 200m de cable, 35 m/h de vel de pasada (1/2 Há)
Distribuir el efluente en el campo Irrigador móvil/fijo: Requiere supervisión para evitar encharcamientos
Distribuir el efluente en el campo Distribuir por gravedad
CASOS
Caso Almacenamiento y Distribución de licor mezclado 140 V.O., 40 L/VO/d agua 5500 L/d 120 Há Laguna 500 m 3 Bomba 5 hp y 10 m3/h y revolvedor de 5 hp
Caso Almacenamiento y Distribución de licor mezclado Filtro Irrigador autopropulsado (35m/h) Cañería de 2 ½ (300 m) y 2 (200 m)
Irrigador y conexiones
Distribución del mezclado en 6 Há (5% del tambo ) 25 m 200 m 12 Sectores de ½ Há 300 m
½ Há mojada (10 d), cada 4 meses 5,5 horas para completar la pasada. (vel. 35 m/h, 5Hp) 11 mm de agua 200 m 25 m
Caso Almacenamiento y Distribución de licor mezclado Nitrógeno Fósforo Potasio 600 mg/l 60 mg/l 600 mg/l 66 kgn/há/ aplic. 6,6 kgp/há/aplic. 66 kgk/há/aplic. 140 Kg Urea/há/aplic. 15 Kg P2O5/há/aplic. 80 Kg K20/há/aplic. No acumulación de P, N por debajo de los 200 kgn/há/año El revolvedor se enciende 1 hora antes del bombeo
Caso: Almacenamiento y Distribución de segunda laguna 140 vacas en ordeñe Sistema de doble laguna adaptado Distribución solo de líquido a partir de la segunda laguna Limpieza de sólidos 1 vez cada 4 años
Caso: Almacenamiento y Distribución de segunda laguna 3.5 Há (3% del tambo) para distribuir líquido* *Asumiendo que la pastura consuma 2 ppm de P en suelo, líquido 35-40 mg/l de P, sin erosión. Falta agregar parcelas de distribución de sólidos
Caso 1 vs Caso 2 Distribución separada de líquido y sólido tiene: menor costo de instalación operación sin obstrucciones menor área cercana al tambo requerida costo importante de limpieza y distribución de sólidos una vez cada 4 años Adecuada para quienes quieren mejorar chacras lejanas al tambo (distribución de sólidos).
Distribuir el efluente en el campo Irrigador fijo esparce unos 30 mm en 1 hora* 7,5 mm por ordeñe si estático ** * 20 m de diám de mojado, 5 hp de bombeo, 10 m3/h ** para 100 VO 50 L/VO/d
Caso Almacenamiento y Distribución de licor mezclado 6 Há (5% del tambo ) 200 m ½ Há mojada en 5.5 horas (10 d), 4 veces al año 25 m 150 m
Inversión y mantenimiento del sistema Ejemplos para 100 vacas
Costo estimado de las diferentes labores de mantenimiento limpieza piletas 2 dol/m3 distribución estiércol oreado 4,8 dol/m3 limpieza separador sólidos 3 dol/m3 Supuestos empleados: Limpieza pileta con retro de banda, rendimiento 46 m3/hora Distribuidora de estiércol con capacidad de 9 TT, rendimiento de 13 m3/hora Limpieza estercolero con tractor y pala 1m3, rendimiento 7 m3/hora
100 vacas. Opción 1: Pileta almacenamiento 3meses, acumula sólidos y se distribuye el líquido* INVERSIONES Pileta Costo (dol) Desarenador 450 Construcción 4420 Impermeabilización(membrana) 4475 Total 9345 MANTENIMIENTO Actividad costo (dol) Limpieza fondos 2178 Distribución sólidos fondo 731 Total 2910 cada 4 años 727 por año Distribución líquido Depende condiciones lugar *Se limpian fondos cada 4 años
100 vacas. Opción 2: Riego directo Componente Costo (dol) Bomba 2900 Motor 500 Fosa material 1500 Plastiducto 900 Irrigador autoenvolvente 3700 Válvula antiretorno 240 Total 9740 dol/año Consumo eléctrico 230
100 vacas. Opción 3: Pileta almacenamiento de 3 meses y vaciado con bomba y revolvedor INVERSIONES Pileta dol Desarenador 450 Construcción 2860 Impermeabilización (membrana) 2944 Subtotal 6254 VACIADO/DISTRIBUCIÓN Bomba 2900 Carro 3700 Revolvedor 3850 Motores 1000 Instalación y cañerías 3000 Subtotal 14450 TOTAL 20704 Consumo eléctrico (dol/año) 500
Ejemplo100 vacas. Sistema doble pileta. Dos opciones: Opción A: Sin separador de sólidos y limpieza pileta cada 4 años Opción B: Con separador de sólidos, limpieza piletas cada 6 años
Opción A Opción B Inversión (dol) Piletas 7020 7020 Impermeabilización (membrana) 7419 7419 Estercolero 1400 Total inversiones 14439 15839 Mantenimiento (dol/año) limpieza fondos 524 350 distribución fondos 235 158 Subtotal limpieza fondos 759 508 limpieza estercolero 387 distribución estercolero 115 Subtotal limpieza estercolero 502 Costo total mantenimiento (dol/año) 759 1010