Diseño de una Microred eléctrica utilizando biogás producido por estiercol de ganado vacuno para suministrar con electricidad a la fila de Casupe - Tocmoche – Chota – Cajamarca

Abstract

El estudio que se lleva a cabo en este momento se realizó en la localidad conocida como La Fila de Casupe. Esta pequeña comunidad forma parte del distrito de Tocmoche, el cual se encuentra dentro de la provincia de Chota, en la región del Cajamarca. En esta localidad, se pueden encontrar un total de cuatro viviendas, donde residen aproximadamente 20 habitantes, todos ellos dedicados, en su mayoría, en el proceso de crianza y en el cuidado y manejo adecuado del ganado vacuno. De igual manera, la comunidad mencionada se halla situada a una distancia de 30 kilómetros de las líneas eléctricas existentes. Estas redes eléctricas son del tipo monofásico y operan a una tensión de 13.2 kV. Por este motivo, llevar a cabo el suministro de energía eléctrica a dicha comunidad se consideraría antitécnico, debido a la significativa caída de tensión que se presentaría, así como a la cantidad de potencia que se necesita transmitir para garantizar un servicio adecuado.

Como consecuencia del análisis llevado a cabo durante la investigación, se llegó a la conclusión de que los valores correspondientes a la Energía Eléctrica consumida y la Máxima Demanda por la población de La Fila de Casupe son, para el primer año, de 0.783 kilowatts (kW) y un consumo total de 1,371 kilowatt-hora (kW-h); mientras que para el vigésimo año, estos valores aumentan a 1.480 kW y 2,593 kW-h, respectivamente. Además, se determinó que la cantidad de estiércol generado por el ganado vacuno que se encuentra disponible asciende a un total de 365,6 kilogramos por día. En relación con su composición, se puede afirmar que presenta un pH de 7,40, lo que indica que se encuentra dentro las variables, es decir, ni excesivamente ácido ni demasiado alcalino. Además, posee una humedad del 86,54%, y es importante señalar que la generación de biogás alcanza un impresionante volumen de 2,11 metros cúbicos de biogás por hora. El biodigestor que se va a utilizar será del tipo tubular, también conocido como taiwanés. Este

ix biodigestor pertenece a la reconocida marca Sistema Biobolsa y es del modelo BB6. Su capacidad volumétrica total será de 94.2 metros cúbicos. Este equipo se instalará en una fosa que tendrá unas dimensiones específicas de 15 metros de longitud, 1.5 metros de profundidad y 2 metros de ancho en su área. El aforo de almacenamiento de biogás en este biodigestor está diseñado para ser de aproximadamente 2.80 metros cúbicos. Además, se anticipa que el biogás que se producirá a partir del funcionamiento del biodigestor será de alrededor de 2.11 metros cúbicos. El generador de energía eléctrica que se va a utilizar contará con una potencia instalada de mil quinientos vatios y llevará la reconocida marca Puxin. El monto total del presupuesto que abarca la instalación de la Micro Red asciende a una suma de S/. 18,865.4 soles. El valor actual neto, conocido por sus siglas VAN, es de S/. 1855.09, lo cual significa que, al considerar un plazo de 20 años, llegamos a esta cifra, con una tasa interna de retorno (TIR) de un 14 por ciento.

The study currently being conducted was carried out in the town known as La Fila de Casupe. This small community is part of the Tocmoche district, located within the province of Chota, in the Cajamarca region. This town contains a total of four homes, home to approximately 20 inhabitants, most of whom are dedicated to raising and caring for cattle. The aforementioned community is also located 30 kilometers from conventional electrical grids. These grids are single-phase and operate at a voltage of 13.2 kV. Therefore, supplying electrical power to this community will be considered untechnical, due to the significant voltage drop that will occur, as well as the amount of power that must be transmitted to ensure adequate service.

As a result of the analysis conducted during the investigation, it was concluded that the values corresponding to Maximum Demand and the amount of Electrical Energy required for the operation of La Fila de Casupe are, for the first year, 0.783 kilowatts (kW) and a total consumption of 1.371 kilowatt-hours (kW-h); while for the twentieth year, these values increase to 1.480 kW and 2.593 kW-h, respectively. Furthermore, it was determined that the amount of manure generated by the cattle that is available amounts to a total of 365.6 kilograms per day. Regarding its composition, it can be stated that it has a pH of 7.40, indicating that it is within the optimal parameters of neutrality, that is, neither excessively acidic nor too alkaline. Furthermore, it has a humidity of 86.54%, and it is important to note that biogas generation reaches an impressive volume of 2.11 cubic meters of biogas per hour. The biodigester to be used will be of the tubular type, also known as Taiwanese. This biodigester belongs to the renowned Sistema Biobolsa brand and is the BB6 model. Its total volumetric capacity will be 94.2 cubic meters. This equipment will be installed in a pit with specific dimensions of 15 meters long, 1.5 meters deep, and 2 meters wide

xi at its surface. The biogas storage capacity in this biodigester is designed to be approximately 2.80 cubic meters. Furthermore, the biogas produced from the operation of the biodigester is anticipated to be around 2.11 cubic meters. The electric power generator to be used will have an installed capacity of 1,500 watts and will carry the renowned Puxin brand. The budget for the installation of the Micro Grid amounts to S/. 18,865.4 soles. The net present value, known is S/.1,855.09 by its acronym NPV, is, which means that, considering a 20-year term, we arrive at this figure. The internal rate of return (IRR) of 14 percent.