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MODELO TIPO DE DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICO-ESPACIAL PARA PROYECTOS AGROECOLÓGICOS EN TERRENOS DE ÁREAS DE 300 HA, CON PROYECCIÓN DE TECNOLOGÍAS
APROPIADAS Informe de Pasantía
STIT LEANDRO MUNÉVAR CHAUTA Fundación Planeta Vivo Btá
Universidad Distrital Francisco José de Caldas 01 de febrero de 2018
MODELO TIPO DE DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICO-ESPACIAL PARA PROYECTOS
AGROECOLÓGICOS EN TERRENOS DE ÁREAS DE 300 Ha, CON PROYECCIÓN DE
TECNOLOGÍAS APROPIADAS
Informe de Pasantía
Presentado por:
STIT LEANDRO MUNÉVAR CHAUTA
Para optar por el título de:
INGENIERO AMBIENTAL
Presentado a:
PhD. JUAN CARLOS ALARCÓN HINCAPIÉ
En labor mancomunada con:
FUNDACIÓN PLANETA VIVO BTÁ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA AMBIENTAL
BOGOTÁ, D.C.
2018
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................................... 1
JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................................................... 3
1. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 5
1.1. Objetivo General ................................................................................................................... 5
1.2. Objetivos específicos ............................................................................................................ 5
2. METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE BIOMASA Y FLUJOS DE ENERGÍA ........................ 5
2.1. Potencial de biomasa con fines energéticos ......................................................................... 6
2.1.1. Identificación y caracterización ............................................................................................. 7
2.2. Muestreo y cuantificación de biomasa .................................................................................. 8
2.2.1. Muestreo y cuantificación del estrato árboles de sombra ......................................... 9
2.2.2. Muestreo en arbustos de cultivos de passifloras ..................................................... 10
2.2.3. Muestreo del estrato herbáceo ................................................................................ 10
2.3. Análisis de muestras en laboratorio ................................................................................ 11
2.4. Análisis cualitativo de la ubicación de plantas de aprovechamiento de biomasa .............. 11
2.4.1. Obtención de las zonas con mayor aptitud y oferta de biomasa ................................ 12
3. ESTIMACIÓN DE TECNOLOGÍAS DE CONVERSIÓN ENERGÉTICA ..................................... 12
3.1. Procesos de producción de energía a partir de biomasa ................................................... 13
3.1.1. Procesos de combustión directa ................................................................................. 14
3.1.2. Procesos térmicos y químicos .................................................................................... 15
3.1.3. Procesos biológicos .................................................................................................... 17
3.2. Tecnologías propuestas para conversión de biomasa ....................................................... 17
3.2.1. Generación de energía eléctrica mediante combustión con CRC y CRO .................. 19
3.2.2. Turbinas de vapor ....................................................................................................... 20
3.2.3. Motores de combustión ............................................................................................... 21
3.2.4. Turbinas de gas ........................................................................................................... 25
3.2.5. Pilas de combustible ................................................................................................... 27
4. SOFTWARE PARA DESARROLLO DE MODELOS DIGITALES ............................................... 29
4.1. Software CAD ...................................................................................................................... 30
4.1.1. AutoCAD ..................................................................................................................... 31
4.1.2. SketchUp ..................................................................................................................... 32
4.1.3. Rhinoceros .................................................................................................................. 33
4.2. Software SIG ................................................................................................................... 35
4.2.1. ArcGIS ......................................................................................................................... 35
4.3. Elección del software a utilizar en el proyecto .................................................................... 37
4.3.1. Lands Design para Rhinoceros ................................................................................... 37
5. SISTEMA AGROECOLÓGICO ................................................................................................... 38
5.1. Principios de agroecología .................................................................................................. 40
5.2. Estrategias ambientales y lineamientos del sistema agroecológico ................................... 41
5.2.1. Agroecología y biodiversidad ...................................................................................... 42
5.2.2. Estrategias para la sostenibilidad ambiental ............................................................... 43
6. BIOCONSTRUCCIONES ............................................................................................................ 49
6.1. Arquitectura ecológica ......................................................................................................... 50
6.2. Arquitectura bioclimática ..................................................................................................... 51
6.3. Arquitectura sostenible ........................................................................................................ 51
6.4. Materiales de construcción ................................................................................................. 52
6.5. Etapas del proceso de bioconstrucción .............................................................................. 53
7. TECNOLOGÍAS APROPIADAS .................................................................................................. 54
7.1. Biodigestor .......................................................................................................................... 55
7.2. Gasificador .......................................................................................................................... 56
7.3. Aerogenerador .................................................................................................................... 58
7.4. Panel solar .......................................................................................................................... 60
7.5. Planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR)............................................................ 62
8. MODELO FINAL .......................................................................................................................... 63
8.1. Plantaciones ........................................................................................................................ 64
8.2. Infraestructura ..................................................................................................................... 68
8.3. Diseño Irregular ................................................................................................................... 75
8.4. Diseño Rectangular ............................................................................................................. 78
CONCLUSIONES ....................................................................................................................................... 80
RECOMENDACIONES ............................................................................................................................... 81
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................... 82
ANEXOS ..................................................................................................................................................... 86
a. Imágenes renderizadas ............................................................................................................... 86
b. Render definitivo .......................................................................................................................... 92
LISTA DE GRÁFICAS
Gráfica 1. Identificación de biomasa .......................................................................................... 7
Gráfica 2. Procesos de conversión y formas de energía ...........................................................14
Gráfica 3. Productos de la pirólisis de la biomasa .....................................................................16
Gráfica 4. Ciclos Rankine Convencional y Orgánico .................................................................20
Gráfica 5. Esquema turbina de vapor genérica. ........................................................................21
Gráfica 6. Esquema motor combustión interna. .........................................................................22
Gráfica 7. Esquema planta de biogás .......................................................................................23
Gráfica 8. Tipo de motores Stirling. ...........................................................................................24
Gráfica 9. Esquema de un sistema de generación con motor Stirling y un gasificador. .............25
Gráfica 10. Esquema general de una microturbina de gas ........................................................26
Gráfica 11. Esquema de funcionamiento de una celda de combustible .....................................28
Gráfica 12. Interfaz de AutoCAD ...............................................................................................31
Gráfica 13. Interfaz de SketchUp ..............................................................................................33
Gráfica 14. Interfaz de Rhinoceros 5 .........................................................................................34
Gráfica 15. Interfaz de ArcMap .................................................................................................36
Gráfica 16. Interfaz de Lands Design Beta (Catalogo de plantas) .............................................38
Gráfica 17. Rol de la agroecología ............................................................................................40
Gráfica 18. Biodiversidad en agroecosistemas..........................................................................43
Gráfica 19. Componente animal en sistemas agropecuarios .....................................................48
Gráfica 20. Biodigestor adaptado de 10m3 ................................................................................56
Gráfica 21. Gasificador de tiro transversal ................................................................................58
Gráfica 22. Aerogenerador según modelo Vestas V20/100 .......................................................60
Gráfica 23. Luminaria con tecnología solar ...............................................................................61
Gráfica 24. Planta modelo de tratamiento de aguas residuales .................................................62
Gráfica 25. Área potencial de ubicación del sistema agroecológico ..........................................64
Gráfica 26. Modelo Plantaciones agrícolas ...............................................................................65
Gráfica 28. Modelo Passiflora maliformis ..................................................................................66
Gráfica 29. Modelo Passiflora edulis .........................................................................................66
Gráfica 30. Modelo plantaciones forestales ...............................................................................67
Gráfica 31. Modelo Juglans regia ..............................................................................................68
Gráfica 32. Modelo edificio administrativo .................................................................................69
Gráfica 33. Modelo centro de investigaciones ...........................................................................70
Gráfica 34. Modelo bodega de aprovechamiento forestal .........................................................71
Gráfica 35. Modelo planta de procesamiento agrícola...............................................................71
Gráfica 36. Modelo centro de procesamiento piscícola .............................................................72
Gráfica 37. Modelo planta de compostaje .................................................................................73
Gráfica 38. Modelo planta de lombricultura ...............................................................................73
Gráfica 39. Modelo invernadero ................................................................................................74
Gráfica 40. Modelo centro habitacional .....................................................................................75
Gráfica 41. Modelo irregular sistema agroecológico ..................................................................76
Gráfica 42. Modelo rectangular sistema agroecológico .............................................................78
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Estados típicos de la biomasa. ..................................................................................... 7
Tabla 2. Tipos de central en función del consumo energético ...................................................13
Tabla 3. Uso de la biomasa sólida en procesos de combustión directa .....................................14
Tabla 4. Comparativo de tecnologías de conversión propuestas ..............................................29
Tabla 5. Integración y sinergias en agroecosistemas ................................................................42
Tabla 6. Subsistemas de la agricultura .....................................................................................44
Tabla 7. Métodos para el manejo de malezas sin uso de agroquímicos ....................................49
Tabla 8. Fases y componentes ambientales del proceso productivo .........................................54
Tabla 9. Características aerogenerador 100kW ........................................................................59
Tabla 10. Características luminaria solar combinada ................................................................61
Tabla 11. Características generales edificio administrativo .......................................................69
Tabla 12. Características generales centro de investigaciones .................................................70
Tabla 13. Características generales planta de procesamiento agrícola .....................................72
Tabla 14. Característica generales centro habitacional .............................................................75
Tabla 15. Distribución de terrenos en modelo irregular .............................................................76
Tabla 16. Áreas principales en modelo irregular .......................................................................77
Tabla 17. Unidades potenciales de individuos en forma irregular ..............................................77
Tabla 18. Distribución de terrenos en modelo rectangular ........................................................78
Tabla 19. Áreas principales en modelo rectangular ...................................................................79
Tabla 20. Unidades potenciales de individuos en forma rectangular .........................................79
1
INTRODUCCIÓN
A lo largo del territorio colombiano, la totalidad de las actividades productivas realizadas traen
consigo un impacto sobre el ambiente y sus recursos naturales y la gran mayoría de ellas
evidencian impactos, por lo general, negativos sobre el equilibrio del entorno. Mediante la
utilización de herramientas técnicas y cognitivas que permitan prevenir, evitar, minimizar,
controlar, y compensar el efecto nocivo de dichas actividades, es posible convertir las actividades
productivas tradicionales en procesos sostenibles, bajo premisas de reconocimiento autóctono
de prácticas tradicionales y ancestrales, de la concepción de un entorno multicultural, y de un
desarrollo socioeconómico globalizado. Para tal fin, es posible acudir, de igual manera, a la
implementación de estrategias orientadas a la preservación y aprovechamiento de los recursos
naturales, las cuales dan paso a aumentar los niveles de desarrollo sostenible de las sociedades
(Organización de las Naciones Unidas (ONU), 1987) y al mismo tiempo crean la responsabilidad
social necesaria para garantizar el derecho a un medio ambiente sano (Constitución Política de
Colombia, 1991).
Una de las estrategias que surgen como alternativa a los procesos productivos en entornos
rurales, cuando se hace referencia a un aprovechamiento de la oferta medio ambiental y el
manejo racional de los recursos naturales presentes en una región o en un área determinada,
son los sistemas agroforestales (Terán Moreno & Vidal, 2013). La agroforestería es un sistema
de manejo sostenible de la tierra, que incrementa el rendimiento de ésta, donde se combina la
producción de cultivos y plantas forestales y/o animales, simultánea o consecutivamente, en la
misma unidad de terreno y aplica prácticas de manejo que son compatibles con las prácticas
culturales de la población local (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la
Alimentación (FAO), 2002).
El desarrollo de proyectos de agroforestería responde a las necesidades y condiciones de
muchas zonas tropicales, donde la agricultura y la forestería, por sí solas, no han podido
satisfacer las diferentes demandas (Jiménez, Muschler, & Köspell, 2001). Por otro lado, el
concepto de agroforestería se desentiende, en cierto modo, de la importancia de mantener el
valor de las condiciones naturales de un ecosistema, en términos de protección y conservación,
que conlleva a ampliar y complementar la definición de este tipo de sistemas de agroforestería
con el término de sistemas agroecológicos o agroecosistemas.
Es entonces cuando un agroecosistema, en su enfoque de sitio de producción, es entendido
como un ecosistema en sí, donde se incluyen, además del concepto técnico de agroforestería y
su complejo conjunto de entradas, salidas e interacciones entre sus partes; principios ecológicos
y ambientales (Gliessman, 2002). De allí la importancia de trascender del término agroforestal a
agroecología, permitiendo abarcar una concepción de sostenibilidad más amplia, que sea
ambientalmente más ambiciosa y acertada.
Los sistemas agroecológicos, son promovidos actualmente en el país mediante el Programa
Nacional de Agricultura Ecológica (PNAE) del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural bajo la
2
coordinación de la Dirección de Desarrollo Tecnológico y Protección Sanitaria; de igual forma es
reglamentado por la Resolución 187 de 2006 del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural
referente a los Sistemas de Control de Productos Agropecuarios Ecológicos.
La Fundación Planeta Vivo Btá., como organización de carácter no gubernamental que ofrece
servicios profesionales a empresas privadas y públicas en todo el territorio colombiano en el
campo medioambiental, en obras forestales y disciplinas afines, pretende desarrollar un
ambicioso proyecto de agroecología siguiendo los parámetros normativos correspondientes, el
cual permita implementar un sistema de producción sostenible, complementado por actividades
de reconocimiento, apropiación, conservación y protección del entorno, así como el desarrollo de
actividades de investigación en el campo agroambiental, con el fin de generar e impulsar técnicas
de producción sostenible.
En tal sentido, el presente proyecto se desarrolla siguiendo un proceso de identificación,
planeación y formulación de un sistema agroecológico a desarrollar sobre un terreno potencial
de 300 hectáreas, ubicado en zona rural del departamento de Huila, y cuyas características
ambientales, biofísicas y de bioconstrucción se establecerán por medio de una modelación en
dos y tres dimensiones, además de incluir una parametrización de cálculos de producción de
biomasa y un estudio somero de tecnologías apropiadas aplicables a eventuales procesos
productivos internos a que haya lugar, dentro del proyecto en general.
3
JUSTIFICACIÓN
Colombia ocupa el segundo lugar entre los doce países con mayor diversidad biológica del
mundo después de Brasil, donde una de cada diez especies de fauna y flora, bien sean terrestres,
marinas o dulceacuícolas del mundo, habitan en su territorio (Bryant, Nielsen, & Tangley, 1997).
Mediante la regulación otorgada por la Ley 99 de 1993, la cual establece el Sistema Nacional de
Áreas Protegidas SINAP, con sus especificaciones de Áreas Protegidas de Orden Nacional,
regional y local, además de las Reservas Naturales de la Sociedad Civil, se busca proteger y
preservar una porción del territorio nacional con el fin de asegurar un patrimonio ambiental, no
solo para el país sino para el planeta.
Los Sistemas Agroecológicos se muestran como una alternativa conservacionista en auge, ya
que modifican las actividades de producción agrícola convencionales, en procesos ambiental,
social y económicamente más viables y compatibles con el medio. Esta visión ha permitido que
países desarrollados implementen dichos sistemas de producción, para así disminuir riesgos
ambientales y económicos, y a su vez mantener bases productivas óptimas a través del tiempo.
En Colombia, además de ser herramientas viables de producción agrícola, los Sistemas
Agroecológicos se muestran como una ruta viable y óptima, basada y sustentada en estudios de
alternativas innovadoras para hacer frente a las condiciones climáticas cambiantes, que enfrenta
actualmente el país (Altieri, Agricultura Verde: Fundamentos Agroecológicos dara Diseñar
Sistemas Agrícolas Biodiversos, Resilientes y Productivos, 2012)
La intencionalidad de la Fundación Planeta Vivo Btá., al buscar implementar un proyecto
agroecológico sobre un área de gran extensión, se basa en dichos principios de protección y
conservación de que trata la ley, además de buscar desarrollar un centro de fomento y
aprendizaje de alternativas limpias a los modos de producción convencionales. Es así como,
adicional al trabajo de formulación de actividades propias del proyecto, como lo son la
identificación de procesos productivos y su respectiva evaluación de impacto ambiental, la
identificación de especies endémicas y especies nativas a utilizar en los procesos de siembra en
la zona potencial de establecimiento del proyecto, la utilización de energías alternativas para el
desarrollo productivo y de actividades conexas, la búsqueda de estrategias pedagógicas que
impulsen la formación investigativa en temas inherentes al proyecto, entre otras, es importante
establecer un modelo geográfico de distribución espacial del proyecto agroecológico que sea
susceptible de implementar en diferentes terrenos, con condiciones topográficas y biofísicas
similares y , a su vez, permita establecer un orden lógico en la ejecución y desarrollo del proyecto
en sus diferentes etapas.
Sin embargo, teniendo en cuenta la multiplicidad y complejidad de ecosistemas presentes a lo
largo de todo el territorio colombiano, así como la variabilidad actual dada por las condiciones
climatológicas extremas que presenta el planeta en la actualidad, se genera la siguiente pregunta
de investigación: ¿Es posible establecer un modelo geográfico y distribucional base de un
proyecto agroecológico para en un terreno, en principio, indefinido, pero establecido
potencialmente dentro del territorio del departamento del Huila, el cual incluya información de
4
importancia frente a procesos de producción agropecuaria no convencional, sostenibilidad
ambiental y tecnologías apropiadas?
5
1. OBJETIVOS
1.1. Objetivo General
Diseñar un modelo espacial tipo que permita establecer una simulación geográfica base para
sistemas agroecológicos, en terrenos potenciales no determinados, con condiciones
topográficas, biofísicas y ambientales variables, de área no menor a 300 hectáreas (Ha).
1.2. Objetivos específicos
• Evaluar la producción agrícola y forestal del proyecto mediante la definición de una
metodología de cálculos de biomasa y de flujos de energía del sistema agroecológico, en
términos de medidas diaria, mensual y anual.
• Determinar la distribución espacial de áreas de exclusión, conservación, producción,
procesamiento, transporte y otras a que haya lugar, mediante el uso de Sistemas de
Información Geográfica (SIG)
• Identificar y establecer la ubicación de la infraestructura básica (accesos, vías, zonas
comunes, entre otros) a implementar en el modelo digital generado dentro del área
comprendida por el proyecto.
• Definir las características técnicas básicas de las tecnologías apropiadas a implementar de
acuerdo con las necesidades del proyecto, así como su distribución espacial en el modelo
digital.
2. METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE BIOMASA Y FLUJOS DE ENERGÍA
Las actividades productivas referentes a agricultura, aprovechamiento forestal, pesca y
ganadería, entre otras, se enmarcan en el uso y aprovechamiento de recursos naturales con el
fin de aumentar significativamente los índices de producción de alimentos, por tal motivo se hace
necesario aumentar la eficiencia de los procesos, y disminuir significativamente los impactos
generados. Teniendo en cuenta que los sistemas agroecológicos responden a las necesidades
alimentarias de las poblaciones y adicionalmente buscan conservar las condiciones ambientales
de los espacios en donde se establecen, el manejo y posterior aprovechamiento de los residuos
orgánicos que allí se producen, se convierten en una alternativa viable para el manejo sostenible
del territorio mediante la producción de biomasa y, a partir de ella, la generación de energía,
entre otros beneficios ambientales y energéticos que posee.
El término biomasa se refiere a toda la materia orgánica que proviene de árboles, plantas y
desechos de animales que pueden ser convertidos en energía; o las provenientes de la
agricultura (residuos de maíz, café, arroz), del aserradero (podas, ramas, aserrín, cortezas) y de
los residuos domésticos (aguas negras, basura orgánica y otros) (Fortalecimiento de la
6
Capacidad en Energía Renovable para América Central, 2002). Es un recurso variado que
incluye una fracción biodegradable de productos residuales de actividades productivas en
sistemas acuáticos y/o terrestres (Escalante, Orduz, Zapata, & Cardona, 2006). Ya que la
biomasa contiene grandes cantidades de oxígeno, carbono e hidrogeno, puede ser utilizada para
la producción de energía mediante la generación de reacciones exotéricas controladas. Al utilizar
la biomasa como combustible en cualquiera de sus formas, bien sea sólida, líquida o gaseosa,
se emite dióxido de carbono, agua y se desprende para su aprovechamiento la energía química
almacenada como energía térmica y eléctrica. (Secretaría de Energía de México, 2012).
A continuación, se define una metodología adaptada para el cálculo de biomasa y flujos
energéticos para proyectos agroecológicos en terrenos de características biofísicas y
ambientales variables, la cual será utilizada, entre otros, para determinar la ubicación espacial
de plantas bioenergéticas dentro de dichos sistemas productivos.
2.1. Potencial de biomasa con fines energéticos
Una de las variables más importantes a ser consideradas en los sistemas agroecológicos, es la
referente a la biomasa, puesto que su determinación o estimación permite establecer los índices
de eficiencia de dicho sistema y, adicionalmente, pueden determinarse las tasas de producción
de consumo de nutrientes y establecerse los cálculos básicos de los balances de masa de
cualquier proceso biológico.
Los recursos de biomasa que pueden ser usados para la producción de energía cubren un amplio
rango de materiales y fuentes como los residuos de la industria forestal y la agricultura, los
desechos urbanos y las plantaciones energéticas los cuales se usan, generalmente, para
procesos modernos de conversión que involucran la generación de energía a gran escala,
enfocados hacia la sustitución de combustibles fósiles. Actualmente, existen grandes
plantaciones de árboles o plantas cultivadas con el fin específico de producir energía, llamadas
plantaciones “energéticas”. Para ello se seleccionan árboles o plantas de crecimiento rápido y
bajo mantenimiento, las cuales usualmente se cultivan en tierras de bajo valor productivo, y cuyo
período de cosecha varía entre los tres y diez años. También se utilizan arbustos que pueden
ser podados varias veces durante su crecimiento para extender la capacidad de cosecha de la
plantación o cultivos agrícolas como caña de azúcar, maíz, sorgo y trigo; plantas oleaginosas
como palma de aceite, girasol o soya y algunas plantas acuáticas como las algas, con el fin de
producir combustibles líquidos como el etanol y el biodiesel. Cabe resaltar que existe,
comúnmente, un desaprovechamiento energético en los procesos forestales, en los que se
estima que tan solo el 20% de la producción maderera es aprovechada comercialmente, dejando
un 40% en raíces y ramas y otro 40% restante en desechos de procesos de aserrío (aserrín,
corteza, astillas). Por otro lado, la agricultura genera cantidades considerables de desechos en
forma de rastrojos donde se estima que, en cuanto a desechos de campo, el porcentaje es más
del 60% y en desechos de proceso, entre 20% y 40%. (Fortalecimiento de la Capacidad en
Energía Renovable para América Central, 2002)
7
2.1.1. Identificación y caracterización
Para determinar el potencial de biomasa en un sistema agroecológico, se debe determinar como
primera medida el origen de esta dado por subproductos de origen agrícola y forestal, para el
caso de este proyecto (ver gráfica 1), entre los cuales pueden encontrarse:
✓ Biomasa procedente de todas las superficies cubiertas por masas arboladas sin que
dependa del interés forestal.
✓ Biomasa procedente de superficies consideradas como aprovechables debido a su
aptitud para la conformación de núcleos forestales y zonas de producción agrícola.
✓ Biomasa accesible restringida únicamente al uso en producción energética.
Gráfica 1. Identificación de biomasa
Los recursos de biomasa se presentan en diferentes estados físicos, que pueden clasificarse
según el tipo de recurso como se muestra en la tabla 1, los cuales determinan la factibilidad
técnica y económica de los procesos de conversión energética que pueden aplicarse a cada tipo
en particular de los enunciados anteriormente.
Tabla 1. Estados típicos de la biomasa.
Recurso de Biomasa Tipo de Residuo Características Físicas
Residuos Forestales
Restos de aserrío: corteza, aserrín, astillas
Polvo sólido, HR>50%
Restos de ebanistería: aserrín trozos, astillas
Polvo sólido, HR 30-45%
Restos de plantaciones: ramas, cortezas, raíces
Sólido. HR>55%
Residuos Agropecuarios Cáscara y pula de fruta y
vegetales Sólido. Alto contenido de
humedad
Biomasa Forestal
Existente
Biomasa Aprovechable
Biomasa Agrícola
Existente
Biomasa procedente
de masas arboladas
sin aprovechamiento
Biomasa procedente
del sistema
agroecológico
Fuente: Elaboración propia
8
Cáscara y polvo de granos secos (arroz, café).
Polvo. HR<25%
Estiércol Sólido. Alto contenido de
humedad
Residuos de cosechas: tallos y hojas, cáscaras, maleza,
pastura Sólido. HR>55%
Residuos Industriales
Pulpa y cáscara de frutas y vegetales
Sólido. Humedad moderada.
Residuos de procesamiento de carnes
Sólido. Alto contenido de humedad
Aguas de lavado y precocido de carnes y vegetales
Líquido
Grasa y aceites vegetales Líquido. Grasoso
Residuos Domésticos
Aguas negras Líquido
Desechos orgánicos (cáscara de vegetales)
Sólido. Alto contenido de humedad
Basura orgánica (madera) Sólido. Alto contenido
humedad
Fuente: Manuales sobre energía renovable: Biomasa. (2002)
Existen características importantes a tener en cuenta al momento de identificar la biomasa, entre
las que destacan su composición fisicoquímica, su contenido de humedad relativa (HR), su
porcentaje de ceniza, su poder calorífico y su densidad aparente: Las características químicas y
físicas de la biomasa determinan el tipo de combustible o subproducto energético que se puede
generar; por ejemplo, los desechos animales producen altas cantidades de metano, mientras que
la madera puede producir el denominado gas pobre, que es una mezcla rica en monóxido de
carbono (CO). Asimismo, las características físicas influyen en el tratamiento previo que sea
necesario aplicar. El contenido de humedad hace referencia a la relación de masa de agua
contenida por kilogramo de materia seca, y cuyo valor en la biomasa debe ser menor a 30% con
el fin de facilitar los procesos de conversión energético y evitar procesos adicionales de
acondicionamiento previo. El porcentaje de cenizas indica la cantidad de materia sólida no
combustible por kilogramo de material, la cual puede ser empleada como un excelente aditivo en
la mezcla de concreto o para la fabricación de filtros de carbón activado, entre otros. El contenido
calórico por unidad de masa es el parámetro que determina la energía disponible en la biomasa
y tiene relación directa con el contenido de humedad HR, donde a mayor porcentaje de HR menor
eficiencia de combustión. Por último, la densidad aparente se define como el peso por unidad de
volumen del material en el estado físico que presenta, donde una alta densidad aparente requiere
menores tamaños en los equipos de procesamiento mientras que materiales con baja densidad
aparente necesitan mayor volumen de almacenamiento y transporte.
2.2. Muestreo y cuantificación de biomasa
En el proceso de estimación de la biomasa potencialmente aprovechable en procesos posteriores
de transformación en energía es importante tener en cuenta el aporte de biomasa en un sistema
9
agroecológico mediante la realización de muestreos en campo, determinados según el tipo de
plantación o cultivo a que haya lugar. Así pues, teniendo en cuenta las particularidades del
sistema agroecológico para un terreno de 300 hectáreas a que hace referencia este documento,
se proponen las siguientes metodologías de muestreo:
2.2.1. Muestreo y cuantificación del estrato árboles de sombra
Para cuantificar la biomasa total de un árbol es importante tener en cuenta el sistema radical, así
como su sistema aéreo (ramas, corteza, follaje, frutos o semillas y taninos), en donde se obtendrá
un valor expresado en kilogramo por árbol o kilogramo por hectárea, según las características
del terreno donde se ubiquen las plantaciones. Teniendo en cuenta la metodología presentada
en la Guía para la investigación silvicultural de especies de uso múltiple. (Salazar, 1989) se
sugiere determinar el aporte de biomasa procedente de especies forestales mediante el
establecimiento de parcelas a muestrear dependiendo del nivel de la distribución existente entre
los árboles: a menor uniformidad mayor tamaño de la muestra, la cual se estable en matrices de
unidades equivalentes (4x4, 5x5, 6x6, etc.) y que pueden comprender masas arboladas con o
sin aprovechamiento.
Después de definir el tamaño de la parcela a cuantificar, el muestreo se debe realizar
seleccionando al azar un árbol por línea en la parcela para posteriormente enumerarlos y
registrar sus valores de dimensiones, a que haya lugar. De cada individuo, para determinar su
peso verde in situ, tomar una muestra de 500 g de su tronco (sección transversal que incluya
desde la corteza hasta la médula), 500 g de ramas y 500 g de follaje, los cuales deberán ser
llevados a laboratorio con el fin de determinar, posteriormente, su respectivo peso seco.
Considerando una amplia irregularidad en las alturas de los árboles que componen la parcela
definida es necesario determinar el volumen seco total, para lo cual se deberá primero el volumen
del fuste1 y los demás componentes del individuo forestal y, en seguida, transformarlo en
volumen a peso seco según las siguientes indicaciones:
a. Previa medición del diámetro a la altura del pecho (DAP), determinar las medidas del fuste,
reposado sobre el suelo, para así calcular el volumen de este. Teniendo en cuenta el volumen
calculado del fuste y la gravedad específica promedio de la madera, convertir el volumen a
peso de la siguiente manera:
Peso del fuste = volumen del fuste * gravedad específica
b. Determinar el peso de las ramas y el follaje de cada árbol por separado, sumarlo para obtener
el peso de la copa y éste, a su vez, sumarlo al peso calculado anteriormente para determinar
el peso verde total de cada árbol de la parcela:
Peso verde total = Peso fuste + Peso ramas + Peso follaje
1 El fuste hace referencia a la madera del árbol sin considerar la corteza, es decir, a su parte sólida, Basado en definición del diccionario de la Real Academia de la Lengua, RAE. 23ª Edición (2014)
10
c. Tomando como base una muestra representativa del peso determinado en campo para cada
sección, someter a temperatura de 80°C en horno dicha muestra hasta deshidratar al máximo
si contenido y obtener, de esta manera, un peso seco (PS). Con este valor y el valor del peso
verde (PV) determinado en el literal anterior, establecer la siguiente relación, individualmente
para cada sección:
𝑅 = 𝑃𝑆𝑃𝑉⁄
d. Luego de obtener la relación de PS/PV de manera individual para fuste, ramas y follaje,
realizar la multiplicación por cada sección del peso verde obtenido de los árboles
muestreados para determinar el peso seco total de cada árbol. Posteriormente estimar un
peso seco total por hectárea promediando por el porcentaje de muestra de la parcela con
relación a una hectárea de terreno. (Salazar, 1989)
2.2.2. Muestreo en arbustos de cultivos de passifloras
Se recomienda seguir la metodología expuesta en el texto Cuantificación y valoración económica
del servicio ambiental, almacenamiento de carbono en sistemas agroforestales (Suárez Pascua,
2002) para la cuantificación de la biomasa total de cultivos frutales, en este caso plantaciones
del género Passifloras con especies de gulupa, maracuyá y granadilla, principalmente. Dicha
metodología se asemeja bastante con la implementada en el muestreo y la cuantificación del
estrato forestal, en el cual se establecen parcelas de muestreo, en este caso aleatorias, de una
cantidad considerable de individuos (no menor a 100 unidades por hectárea), donde se busca
que la biomasa recolectada de cada arbusto sea separada en hojas, ramas y tallos, con el fin de
obtener el peso verde (PV) de cada sección y su posterior peso seco (PS) luego de realizar su
respectiva deshidratación mediante pruebas de laboratorio.
Se aconseja realizar muestreos en parcelas con más de dos cosechas, con cortes a una altura
mayor a 30 cms y en diferentes fechas del año, con el fin de obtener el PS de cada componente
del individuo muestreado, así como de su composición total, para luego determinar el aporte de
biomasa por hectárea y, por ende, del terreno total.
2.2.3. Muestreo del estrato herbáceo
Acorde con la metodología del texto Efecto de varias especies de árboles sobre el estrato
herbáceo y la dinámica del nitrógeno del suelo (Harmand, Ndonfack, & Forkong Njiti, 2002)
empleada para el muestreo y la cuantificación de biomasa en vegetación herbácea, es importarte
identificar áreas donde la hierba del barbecho haya alcanzado su máximo desarrollo, con el fin
de emplearlas para la determinación de parcelas de muestreo. Es este caso se pueden tomar
secciones cuadradas de área de 2 m2 en adelante, distribuidas en varias parcelas y con varias
repeticiones, donde se obtendrán muestras para determinar peso verde (PV) y peso seco (PS)
equivalente en laboratorio. Finalmente, estimar el potencial de aporte de biomasa teniendo en
cuenta el factor de escala de la parcela tomada como muestra frente a la hectárea de terreno y
11
el terreno en su totalidad. En este caso se recomienda secar todas las muestras (ramas, tallos y
follajes) para prevenir descomposición en ellas y garantizar óptimos resultados de laboratorio en
cuanto al aporte suministrado por biomasa.
2.3. Análisis de muestras en laboratorio
El análisis de contenidos de nutrientes y análisis de tejido vegetal se debe realizar únicamente
por laboratorios certificados, cuyos resultados permitan establecer los aportes de bioenergéticos
que generan las actividades productivas del sistema agroecológico, teniendo en cuenta la
cantidad biomasa correspondiente de cada componente, su concentración y sus características,
para así obtener el aporte de cada nutriente por especie, bien sea en la parcela muestreada
como en el área de terreno total.
Se recomienda que, para obtener los aportes de N, P, K, Ca y Mg por componente vegetal, los
métodos de determinación de concentración se realicen mediante pruebas de espectrometría de
absorción atómica (Díaz-Romeu & Hunter, 1978) (Rodríguez & Rodríguez Absi, 2011), ya que
estás pruebas demuestran altos índices de confiabilidad.
Adicionalmente, se recomienda de igual manera, realizar en laboratorios certificados las
siguientes pruebas, puesto que ellas determinaran el sistema energético más viable para el uso
de biomasa:
✓ Humedad, cenizas, contenido en compuestos volátiles
✓ Análisis elemental (C, H, N, S, Cl),
✓ Análisis de elementos inorgánicos de la biomasa,
✓ Poder calorífico
✓ Análisis termogravimétrico
✓ Distribución granulométrica
✓ Densidad de pila,
✓ Densidad de partícula
✓ Densidad aparente, índice de combustión y durabilidad.
2.4. Análisis cualitativo de la ubicación de plantas de aprovechamiento de biomasa
La localización de plantas de aprovechamiento de biomasa procedente de sistemas
agroecológicos está condicionado a la realización de un análisis exhaustivo de las características
particulares de la región geográfica en donde se pretende implementar dicho sistema. En la
actualidad, existen diferentes metodologías para la ubicación de este tipo de centrales las cuales
tienen en cuenta factores productivos, económicos y técnicos, sin embargo, el presente trabajo
se orienta a la utilización de los sistemas de información geográfica (SIG) para la optimización
de los procesos de localización, mediante el procesamiento de información digital con el fin de
particularizar las zonas objeto de estudio.
12
Teniendo en cuenta que el sistema agroecológico proyectado por la Fundación Planeta Vivo aún
no cuenta con una ubicación específica, la cual se determinará únicamente después de terminar
los estudios de zonificación y pre factibilidad de la zona potencial -inicialmente en el
departamento de Huila-, el modelo tipo al cual hace referencia este documento establece una
propuesta estándar de ubicación de los sitios propios de procesamiento y aprovechamiento de
la biomasa dentro del área predispuesta para el establecimiento del proyecto general,
obedeciendo a las mejores condiciones en cuanto a distancias, eficiencia en los desplazamientos
y uniformidad en la topografía del terreno.
2.4.1. Obtención de las zonas con mayor aptitud y oferta de biomasa
En esta etapa se procede a determinar las zonas donde se presentan mayores índices de
acumulación de masas forestales y agrícolas, las cuales permitirán el acceso directo al
almacenamiento de la biomasa obtenida. Adicionalmente se analiza aquella información
referente a la orografía, existencia de infraestructura civil, presencia de cuerpos hídricos, valores
de pendientes, así como las restricciones técnicas y ambientales que afectan a estos factores.
Se debe tener en cuenta que el objetivo primordial de la ubicación de las plantas de
aprovechamiento de biomasa se basa en optar por un aumento en la eficiencia del proceso y en
disminución significativa de los impactos generados en el medio, motivo por el cual los aspectos
del modelo de localización para tener en cuenta son los siguientes:
✓ Zonas aptas para la obtención y almacenamiento de biomasa forestal y agrícola.
✓ Zonas aptas para el emplazamiento de tecnologías de trasformación de biomasa.
✓ Establecimiento de red de transporte.
3. ESTIMACIÓN DE TECNOLOGÍAS DE CONVERSIÓN ENERGÉTICA
Teniendo en cuenta que la biomasa proveniente de actividades agroforestales es una gran fuente
potencial de energía, la Fundación Planeta Vivo Btá pretende establecer un sistema
agroecológico, que cuente con tecnologías apropiadas para la conversión de biomasa en energía
aprovechable en procesos de producción.
Para esto, es conveniente establecer el proceso productivo de energía a partir de la conversión
de biomasa, determinado por la capacidad de las plantas generadoras. Según (Amengual
Romaní & Triguero Gíl, 2013), pueden considerarse tres tipos de plantas biogeneradoras de la
siguiente manera:
13
Tabla 2. Tipos de central en función del consumo energético
PLANTA CONSUMO ENERGÉTICO POTENCIA MW
Tipo 1 Bajo 0.1-1
Tipo 2 Medio 1-4
Tipo 3 Alto 4-7
Fuente: Implantación Central de Biomasa Forestal y Aprovechamiento de las Masas Forestales (2013).
Dichas plantas se establecen bajo el análisis de tres puntos esenciales, los cuales determinan la
viabilidad del proyecto bioenergético y que obedecen a fundamentos técnicos y apreciativos de
alto impacto que tendrán repercusión al momento de la decisión final en la elección del tipo de
tecnología a emplear, los cuales son:
✓ Valoración ambiental
✓ Valoración económica y tecnológica
✓ Valoración social y política
3.1. Procesos de producción de energía a partir de biomasa
En el Sistema Agroecológico planteado en el presente proyecto, la biomasa leñosa se obtendrá
de los bosques naturales y de los bosques plantados dentro de un área correspondiente a 300
hectáreas aproximadamente. En adición a esto, un determinado porcentaje de la biomasa
utilizada para la producción energética será captada de los residuos agrícolas provenientes de
los cultivos de pasifloras, entre ellas, especies tales como maracuyá, gulupa, curuba, granadilla,
entre otras. (Barrios & Gómez, 2016)
Distintos autores ha determinado diferentes clasificaciones para el proceso de transformación de
la biomasa obtenida en sistemas agroforestales, entre los que se destacan la clasificación
descrita en el Inventario de recursos energéticos renovables y no renovables de Colombia.
(Valencia, 2001) en procesos bioquímicos y térmicos, donde el primero consiste en la utilización
de bacterias para degradar las moléculas de la biomasa para poder utilizarlas en procesos de
generación de energía, y el segundo consiste en transformar la biomasa bajo condiciones de
elevadas temperaturas y disponibilidad de oxígeno; y la clasificación del texto Bioenergía:
Fuentes, conversión y sustentabilidad (Red Iberoamericana de Aprovechamiento de Residuos
Orgánicos en Producción de Energía, 2014) en termoquímicos y biológicos, cuya caracterización
se asemeja presentada en primera instancia, pero reagrupada según determinados subprocesos
como la combustión, pirólisis, gasificación, producción de biogás y de biocombustibles, entre
otros.
Tomando en consideración ambas clasificaciones presentadas, se ha optado por caracterizar los
procesos de conversión de la biomasa en térmicos, químicos y biológicos, de manera individual,
sin demeritar el hecho de que, debido a la complejidad y multiplicidad de los subprocesos
involucrados, pueden interpretarse características bioquímicas o termoquímicas
14
simultáneamente. Es así como se puede clasificar en la gráfica 3 los diferentes procesos de
transformación energética de la biomasa y sus más comunes productos.
Gráfica 2. Procesos de conversión y formas de energía
Fuente: Manuales sobre Energía Renovable: Biomasa, 2002
A continuación, se describen los procesos de conversión de biomasa a energía mencionados
anteriormente:
3.1.1. Procesos de combustión directa
Se establecen mediante sistemas de combustión directa para generar calor, el cual se utiliza en
variedad de actividades rutinarias como la cocción de alimentos. La utilización de este tipo de
procesos de transformación de biomasa, generan un alto grado de desperdicio de energía en
forma de calor al ambiente, lo que los hace ineficientes y de igual forma, generan impactos
negativos sobre el entorno. Existen en la actualidad gran cantidad de procesos de combustión
que involucran el uso de la biomasa, como se indica en la siguiente tabla:
Tabla 3. Uso de la biomasa sólida en procesos de combustión directa
Producto Tecnología Usos en
Latinoamérica Características
Polvos Quemadores de polvo De moderado a
bajo • Costo de inversión elevado
• Facilita su empleo, incluyendo
la escala doméstica
• Mejora la eficiencia y las
características de la
combustión
Astillas Hornos y calderas en
suspensión y lecho
fluidizado
De moderado a
bajo Pellets
Briquetas Hornos y calderas en
parrilla
De moderado a
bajo
15
Leñosos Hornos y calderas,
estufas eléctricas
Amplio
El tamaño dificulta el empleo en
dispositivos de alta eficiencia,
requiere procesamiento
Carbón
vegetal Estufas domésticas
Disminuye la eficiencia
energética total, pero su uso es
más conveniente con menos
humo
Fuente: Manuales sobre Energía Renovable: Biomasa, 2002
Alguna de las tecnologías que utilizan este tipo de procesos exotérmicos son ampliamente
empleadas para suplir necesidades básicas de energía, mayoritariamente en sectores de la
población que carecen de servicios públicos básicos como suministro de gas o de energía
eléctrica, es por ello por lo que se consideran un tipo de tecnologías muy contaminantes y
bastante ineficientes.
3.1.2. Procesos térmicos y químicos
Mediante estos procesos se busca convertir la biomasa en productos con características físicas
y químicas más altas, mediante procesos de quema bajo condiciones controladas. El resultado
de este proceso son compuestos gaseosos, líquidos y sólidos que pueden ser utilizados como
combustibles orgánicos para la producción de energía y/o calor. Entre los procesos más
utilizados se encuentra la combustión, la pirólisis, a licuefacción y la gasificación. Cabe destacar
que en años recientes viene tomando fuerza la utilización de esta última tecnología, la cual
aprovecha el potencial térmico del monóxido de carbono CO generado a partir de la combustión
incompleta de la biomasa, generada en condiciones normales con presencia de oxígeno.
La combustión directa de la biomasa o incineración es, comúnmente, el método más empleado
por el ser humano para generar calor. Consiste en una reacción exotérmica de oxidación con el
aire a temperaturas próximas a los 1000ºC, y siempre que el contenido en humedad sea inferior
al 40%. El contenido en cenizas de la biomasa depende de la naturaleza de esta pero
normalmente estas cenizas están constituidas de materiales alcalinos como K, Ca, Mg, Na, Fe,
Si y Al entre otros.
La pirolisis consiste en calentar la biomasa dentro de un reactor a temperaturas entre 380-530ºC
en ausencia de oxígeno. De esta forma los constituyentes se transforman en una fracción sólida
compuesta por carbono (coque), una fracción líquida (alquitranes, ácidos aldehídos, cetonas,
agua, alcoholes y compuestos fenólicos) y otra gaseosa (principalmente monóxido de carbono
CO, dióxido de carbono CO2, metano CH4, hidrógeno H2, etano C2H6, Etileno C2H4, benceno
C6H6, acetileno C2H2 y agua H2O). Los productos de la pirolisis dependen de la temperatura, ratio
de calor, tamaño de las partículas de biomasa y tiempo de estancia en el reactor (Candeas,
2013). La siguiente gráfica representa los productos que se obtienen en la pirólisis de la biomasa
y algunas de sus posibles usos recomendados:
16
Gráfica 3. Productos de la pirólisis de la biomasa
Fuente: Generación eléctrica distribuida y aprovechamiento de los residuos de la industria del olivar, 2013.
Por otro lado, la gasificación es un proceso complejo que consiste en un conjunto de reacciones
químicas que tienen lugar dentro de un lecho, bien pueda ser fijo o móvil, que da lugar a un
proceso de combustión incompleta de la biomasa. El gas pobre2 obtenido, que contiene
monóxido de carbono CO, hidrógeno H2, nitrógeno N2 y metano CH4, entre otros, tiene un poder
calorífico de 4 a 10MJ/m3 que depende principalmente del tipo de gasificación, biomasa y/o agente
gasifícante. El tipo de tecnologías que hacen uso de la gasificación se pueden clasificar según
los siguientes aspectos:
1. Según el agente gasifícante:
• Aire
• Oxígeno
• Vapor de agua
• Dióxido de carbono
2. Según la forma de suministro de calor:
• Directo
• Indirecto
3. Según el tipo de reactor:
• Lecho fijo o móvil
• Lecho fluidizante
• De flujo arrastrado a presión
2 Se denomina gas pobre, gas de síntesis o gas producto al combustible gaseoso de bajo poder calorífico obtenido mediante el proceso de gasificación de la biomasa. (Candeas, 2013)
PRODUCT
OS
(Pirólisis de
la Biomasa)
Carbón
Biocombustibl
e
(Alquitrán)
Gas
Combustible
Combustibles
Carbón
Productos
Químicos
Electricidad
Metanol
Hidrocarburo
Amoniaco
Electricidad
17
3.1.3. Procesos biológicos
Mediante estos procesos se producen combustibles gaseosos y líquidos a partir de procesos de
fermentación alcohólica y digestión anaerobia, principalmente. Este tipo de procesos bioquímicos
utiliza las características biológicas de la biomasa, con grandes porcentajes de humedad, así
como las actividades metabólicas bacterianas (transformación energética gracias a la acción de
microorganismos como enzimas y bacterias).
El proceso de fermentación hace referencia a la obtención de combustibles líquidos de origen
vegetal por medio de un proceso químico encargado de transformar los hidratos de carbono de
la biomasa vegetal -con contenido importante de azúcares- en etanol, debido a la intervención
de microorganismos como levaduras productoras de enzimas que catalizan la reacción.
(Candeas, 2013)
Por otro lado, la digestión anaerobia consiste en la conversión bioquímica de material orgánico
en un gas combustible denominado biogás, el cual se encuentra formado, principalmente, por
metano orgánico CH4 y dióxido de carbono CO2. Mediante una acción bacteriana, la biomasa es
convertida a biogás dentro de un ambiente anaerobio (ausencia de oxígeno). Los sistemas de
este tipo de biomasa se suelen clasificar en sistemas con biomasa suspendida y fija. El biogás
puede utilizarse como combustible en microturbinas, motores de combustión y pilas de
combustible con el objeto de generar energía eléctrica y térmica. (Candeas, 2013)
3.2. Tecnologías propuestas para conversión de biomasa
Teniendo en cuenta la dinámica energética mundial tendiente a reemplazar el uso de
combustibles fósiles por alternativas menos contaminantes y principalmente, con una mejor
relación costo-beneficio, ha resurgido la dinámica de utilización de la biomasa como fuente de
energía, cuyas ventajas se enfocan no solo en temas de eficiencia sino en hechos como su
amplia distribución global, el empleo de mano de obra local, la consecución de un desarrollo
propio de cada región y la disminución en el exceso de generación de gases efectos invernadero.
En este orden de ideas, la transformación de la biomasa en energía, o bioenergía como se le
conoce ampliamente, implica la utilización de biocombustibles procedentes de los procesos de
conversión de energía y de otros procesos conexos. Dichos biocombustibles se clasifican de
manera general respecto al estado en que se encuentran: sólido, líquido o gaseoso. (Red
Iberoamericana de Aprovechamiento de Residuos Orgánicos en Producción de Energía, 2014)
En cuanto a los biocombustibles sólidos es posible identificar dos grandes bloques, aquellos que
se conocen como pellets y los conocidos como productos de torrefacción. Los pellets de biomasa
son elaborados a partir de aserrín natural seco, sin ningún aditivo, utilizando la propia lignina que
contiene el aserrín como aglomerante, comprimiéndolo a una alta presión para formar el pellet,
lo que hace que los pellets tengan una composición muy densa y dura. Consiguiendo con ello un
gran poder calorífico; por otro lado, los productos de torrefacción se entienden como aquellos en
los cuales la biomasa se transforma, a una temperatura oscilante entre 200 y 300 °C), en un
18
producto hidrofóbico de alto poder calorífico que puede ser molido y mezclado con carbón mineral
para alimentar procesos de generación eléctrica y térmica. La biomasa torrefactada, pese a
encontrarse en etapa de desarrollo y no ser comercializada aún, es considerada uno de los
combustibles renovables del futuro, debido en gran parte a beneficios tales como:
• Densidad energética cercana a la del carbón.
• Mayor cantidad de materia prima disponible (todos los tipos de biomasa se pueden
torrefactar)
• Reducción significativa en costos de transporte y manejo.
• No presenta biodegradación durante el almacenamiento.
• Posee una gran variedad de aplicaciones
• Su combustión y gasificación son de ampliación fácil y limpia.
Asimismo, al referirse a biocombustibles líquidos se destacan el bioetanol y el biodiesel como los
más usados a nivel mundial dada su popularización entre los combustibles de origen natural. El
bioetanol se produce a partir de la fermentación alcohólica en la cual, a partir del hidrólisis de la
celulosa o el almidón base de la biomasa, se obtiene la glucosa que será sometida al proceso de
fermentación, llevadas a cabo por sus levaduras contenidas, con el fin de obtener en su gran
mayoría etanol y en menor cantidad otros productos como alcoholes y derivados. Para realizar
este proceso, comúnmente, suele emplearse materia orgánica rica en azúcar (caña, remolacha
o vino), así como de la transformación en azúcar del almidón presente en los cereales. El
bioetanol se usa en mezclas con la gasolina en concentraciones del 5% o el 10%, que no
requieren modificaciones en los motores actuales, aunque también suele transformarse para su
utilización como aditivo de la gasolina, en lugar de ser su sustituto. (García, 2002). Por otro lado,
el biodiesel es un combustible renovable derivado de aceites vegetales (comestibles o no
comestibles; nuevos o usados) y grasas animales que posee propiedades similares a las del
petróleo. El proceso de transesterificación consiste en combinar, el aceite (normalmente aceite
vegetal) con un alcohol ligero, normalmente metanol, y deja como residuo de valor añadido
propanotriol (glicerina) que suele ser aprovechada por la industria cosmética, en su gran mayoría.
Fuera de los dos biocombustibles mencionados, existen algunos que se obtienen mediante el
proceso de generación gas de síntesis, como lo son los combustibles Fisher-Tropsch o
combustibles BTL, los cuales se destacan por no contener azufre ni nitrógeno, evitando por
consiguiente las emisiones de gases ácidos (SOx y NOx)
Por último, en la lista se encuentran los biocombustibles gaseosos, entre ellos el ampliamente
conocido biogás, el cual es generado a partir de procesos de digestión en contenedores
herméticos que proveen condiciones óptimas para el proceso tales como la ausencia de oxígeno.
Durante el almacenamiento de la biomasa en medio anaeróbico hay descomposición y
generación de biogás el cual contiene alrededor de un 50% de metano y el cual puede ser
aprovechado debido a su potencial calorífico. En general, el biogás suele ser utilizado de manera
directa, sin tratamientos adicionales, en equipos de calefacción tales como estufas, calderas y
hornos.
19
Considerando la variedad de biocombustibles existentes, generados a partir de los procesos de
conversión de la biomasa en energía, es importante considerar ciertas variables cruciales al
momento de determinar el tipo de tecnologías a emplear en un sistema agroecológico como se
plantea en el presente proyecto, como lo son el factor económico (costo final), relación costo-
beneficio, eficiencia operacional, beneficios ambientales e innovación tecnológica en referencia
a los procesos difundidos a nivel nacional, entro otros. Así pues, se identificaron algunos equipos
que involucran procesos de generación eléctrica bajo la premisa de la conversión de la biomasa
por medio de los métodos directos de transformación descritos anteriormente.
3.2.1. Generación de energía eléctrica mediante combustión con CRC y CRO
Uno de los procesos más comunes al hacer referencia a la generación de energía eléctrica a
partir de biomasa es el Ciclo Rankine Convencional (CRC) o ciclo de vapor de agua el cual suele
ser utilizado, principalmente, a gran escala debido a su elevado costo y reducción en la eficiencia
en potencias inferiores a 3MWel. Para casos en lo que se requiera una potencia eléctrica de bajo
consumo, a menor escala, es aplicable el Ciclo Rankine Orgánico (CRO) el cual posee un gran
potencial de generación eléctrica y calor a pequeña escala con biomasa maderable o herbácea
como combustible. A diferencia del ciclo Ranking convencional, el fluido de trabajo es un fluido
orgánico, que es vaporizado para accionar un expansor (turbina radial, turbina axial o expansor
de rosca, entre otros). El aprovechamiento de las características termodinámicas de estos
fluidos, al ser considerados con poca o casi nula humedad contenida y de alta densidad, es
técnicamente más viable para pequeñas capacidades que el agua misma. De igual forma
presenta una mayor estabilidad en temperaturas elevadas y en presiones aceptables de trabajo,
las cuales permiten alcanzar una eficiencia energética competitiva debido a que no se requiere
el sobrecalentamiento de vapores producto, debido a una reducción en la temperatura de
operación (Red Iberoamericana de Aprovechamiento de Residuos Orgánicos en Producción de
Energía, 2014). En la gráfica No. 4 se indican los flujos de proceso, tanto del Ciclo Rankine
Convencional como del Ciclo Rankine Orgánico, donde se pueden observar la diferencia principal
entre ambos ciclos, la cual radica en el tipo de fluido a utilizar en el proceso: fluido orgánico o
agua.
20
Gráfica 4. Ciclos Rankine Convencional y Orgánico
Fuente: Bioenergía: Fuentes, conversión y sustentabilidad, 2014.
Teniendo en cuenta los niveles de proceso que involucran los ciclos CRC y CRO, es posible
identificar algunos ciclos específicos que involucran tecnologías de aprovechamiento del
potencial calorífico que se desprende de la combustión de la biomasa, entre ellos la generación
de energía eléctrica mediante combustión con Turbina de Quema Externa (EFGT), comprendido
por una máquina térmica la cual, a través de subprocesos de combustión o gasificación, basa su
operación en el ciclo Brayton3, considerado como el ideal para manejo de fluidos de trabajo como
el aire. De igual forma, es conocida la generación de potencia mediante la Gasificación – Motor
de Combustión Interna (GMCI), basada en el principio de la gasificación o combustión
incompleta, donde un combustible sólido, en este caso la biomasa, es convertido en un gas de
bajo o medio poder energético. Este tipo de tecnologías suelen clasificarse según el agente
oxidante usado, entre los cuales se pueden encontrar aire, vapor de agua, oxígeno, o mezclas
de los anteriores (Red Iberoamericana de Aprovechamiento de Residuos Orgánicos en
Producción de Energía, 2014). Sin embargo, al momento de establecer tecnologías de
transformación de biomasa en energía eléctrica y/o térmica aplicables al modelo de sistema
agroecológico al cual hace referencia este documento, se establecen a continuación los aspectos
generales de los siguientes casos, considerados como los más importantes:
3.2.2. Turbinas de vapor
Las turbinas de vapor son turbomáquinas destinadas a la producción de energía eléctrica a través
de un fluido a alta presión y temperatura, normalmente vapor de agua. Las centrales térmicas
basadas en turbinas de vapor están compuestas por una turbina acoplada a un generador
eléctrico, una bomba acoplada normalmente a un motor eléctrico, un condensador conectado a
una torre de refrigeración y un generador de vapor el cual es, comúnmente, una caldera de
grandes dimensiones (ver gráfica 5). Su instalación, además de los componentes propios de la
3 El ciclo Brayton o ciclo Joule, es un ciclo termodinámico constante que comprende, en términos generales, cuatro procesos: Compresión adiabática reversible (comprensión isentrópica) en el compresor, adición de calor a presión constante, expansión adiabática reversible (expansión isentrópica) en la turbina y la generación del calor expelido a presión constante. (Jaramillo, 2007)
21
máquina, se complementa con un sistema de almacenamiento, transporte y suministro de
combustible, entre otros.
Gráfica 5. Esquema turbina de vapor genérica.
Fuente: http://www.energia.gob.ec/wp-content/uploads/2013/08/TURBINA-DE-VAPOR.png
La energía térmica necesaria para obtener el vapor de agua a unas determinadas condiciones
termodinámicas se obtiene en la cámara de combustión. El combustible es quemado por la
acción de un agente oxidante, normalmente aire en exceso, consiguiendo la energía calorífica
necesaria. Hasta la fecha, las centrales térmicas tradicionales de vapor de alta potencia
(>100MW) utilizan combustibles fósiles como el carbón, gas natural y gasolina, entre otros, para
alcanzar un vapor de agua de las características termodinámicas necesarias, sin embargo,
actualmente la biomasa representa un sustituto parcial del carbón lo cual convierte las centrales
térmicas en las denominadas plantas de combustión o cofiring (Candeas, 2013). Estas centrales
de co-combustión de biomasa y carbón ofrecen algunas ventajas como:
• Importante reducción en las emisiones de gases contaminantes como óxidos de azufre SOx
y óxidos de nitrógeno NOx, material particulado y CO2.
• Existen incentivos por parte de instituciones de orden nacional e internacional para las
empresas de generación y proyectos que fomenten la reducción de gases de efecto
invernadero.
• Su eficiencia energética es mayor con respecto a centrales de combustión sustentadas
exclusivamente en el empleo de biomasa como combustible.
3.2.3. Motores de combustión
Un motor de combustión es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de
la energía química originada por la quema de un combustible, en el interior o exterior de una
cámara de combustión. Según la ubicación de dicha cámara en su interior, los motores de
combustión se pueden clasificar en motores de combustión interna MCI, como aquellos que
22
trabajan con combustible diésel o bajo el ciclo Otto4, o de combustión externa o Stirling como se
conocen comercialmente.
Los motores de combustión interna (MCI) se encuentra dentro de las tecnologías más empleadas
para el suministro de energía en sistemas que requieren un potencial de energía por debajo de
1MW. Existen de dos tipos: motores diésel que utilizan fundamentalmente gasoil como
combustible pero que pueden trabajar perfectamente con derivados de biomasa como el
biodiesel; y motores de gas o encendidos por chispa, alimentados con gas natural, biogás o
biomasa gasificada, siendo los motores a base de diésel más eficientes que estos últimos. Este
tipo de motores es conocido como un motor de cuatro tiempos (admisión, compresión,
combustión y escape), cuyo esquema de funcionamiento puede apreciarse la siguiente imagen
(gráfica 6):
Gráfica 6. Esquema motor combustión interna.
Fuente: http://www.oni.escuelas.edu.ar/2001/santa-fe-sur/motor/images/motott11.jpg
Este tipo de tecnología es ideal para el aprovechamiento del gas pobre o gas de síntesis de la
gasificación de la biomasa, del biogás procedente de la digestión anaerobia de residuos
orgánicos en biodigestores, del biodiesel proveniente de la extracción de aceites de palma y del
bioalcohol o bioetanol procedente de la fermentación alcohólica de la biomasa, conocido
genéricamente como gasohol. De esta manera es posible configurar todo un esquema de
transformación de biomasa que incluya diferentes tecnologías de transformación, procesamiento
y distribución de energía como el presentado en gráfica 7, el cual corresponde a un sistema de
biogás genérico.
4 El ciclo Otto, presente en los denominados motores de cuatro tiempos, comprende un proceso de seis etapas mediante el empleo de un fluido de trabajo de mezcla entre aire y gasolina dentro de un cilindro provisto de un pistón: Admisión del fluido, compresión adiabática, explosión, expansión adiabática, enfriamiento isocórico y escape. (Blas, Fernández, & de Quero, 2007)
23
Gráfica 7. Esquema planta de biogás
Fuente: http://www.genera4.cl/images/esquema_biogas.gif
Pese a que la generación de energía por medio de MCI es baja en relación unidad-costo, la
operación y mantenimiento es una de las grandes desventajas pues comprende unos costos
relativamente altos debido al gran número de partes que compone el motor. Adicionalmente
genera ruido de bajas frecuencia las cuales son relativamente difícil de controlar y/o mitigar. Sin
embargo, este tipo de tecnología presenta ventajas respecto al bajo costo inicial respecto a otras
tecnologías de su tipo, un eficiente desempeño energético, la posibilidad de adaptación de
procesos de recirculación de gases de escape para su aprovechamiento y su amplio rango
modular de cargas, desde kW a MW. (Candeas, 2013)
Por otro lado, existen también los motores de combustión externa o motores Stirling5, donde la
ignición del combustible se localiza fuera de los cilindros, en una cámara de combustión
determinada, y se realiza a presión constante, proceso por el cual se pueden mediante el empleo
de fluidos de trabajo como el aire, hidrógeno H2 o helio He. La transmisión de calor procedente
de dicha cámara se transfiere al fluido de trabajo por medio de un regenerador, también conocido
como intercambiador de calor de alta eficiencia. Este tipo de motores suele emplearse, debido a
su baja emisión de ruido, en submarinos y yates, sin embargo, actualmente existe un amplio
campo de investigación asociado al uso de este tipo de motores y su aplicación en
concentradores solares y en sistemas de generación eléctrica y térmica con biomasa. Es muy
común encontrar un motor Stirling clasificado en alfa, beta y gamma, según su configuración
estructural, como se puede apreciar en la gráfica 8.
5 Se denomina motor Stirling en honor al religioso e ingeniero inglés Robert Stirling quien patentó su invento hacia el año 1816. (Candeas, 2013)
24
Gráfica 8. Tipo de motores Stirling.
Fuente: http://images.slideplayer.es/6/1646375/slides/slide_9.jpg
Entre las ventajas que presenta este tipo de tecnología se encuentra su bajo nivel de emisión de
ruido, casi silencioso, en gran medido debido a que sus gases fluido de trabajo no son liberados
al exterior, lo cual hace al sistema prescindir de válvulas de admisión y/o de escape, así como
gases a elevada presión o explosiones dentro de los cilindros. De igual manera, su rendimiento
es superior respecto a los MCI, destacándose en sistemas de generación eléctrica a pequeña
escala y en plata de cogeneración. Por último, debido a que la combustión se produce fuera de
los cilindros, este tipo de motor es susceptible a la utilización de varias fuentes de combustible
como biomasa e, incluso, energía solar, por medio de la conformación de un sistema complejo
que involucre otras tecnologías como gasificadores o paneles solares, como se puede observar
en la gráfica 9. Contrario a estas ventajas, se destacan puntos negativos para este tipo de
tecnologías como su elevado costo de inversión inicial y su relativamente baja cuota de
desarrollo, lo cual implica algunos vacíos de conocimiento en términos de funcionamiento,
operatividad y mantenimiento. (Candeas, 2013)
25
Gráfica 9. Esquema de un sistema de generación con motor Stirling y un gasificador.
Fuente: http://www.nest.unifei.edu.br/english/pags/laboratories/labgerdis/labgerdis_en.html
3.2.4. Turbinas de gas
Una turbina de gas (TG) es un tipo de máquina térmica que extrae energía de un flujo de gases
procedente de la ignición de aire comprimido y un combustible líquido o gaseoso, en este caso,
gas natural producto de la biodegradación de materia orgánica; la cual basa su funcionamiento
en el principio del ciclo de Brayton. Su funcionamiento, como se describe en la gráfica 10,
consiste en introducir aire fresco en condiciones ambiente dentro del compresor donde su
temperatura y presión se eleva, ésta sigue hacia la cámara de combustión donde se mezcla con
el combustible y se quema a presión constante; luego los gases de alta temperatura que resultan
entran en la turbina donde se expanden hasta alcanzar la presión atmosférica, produciendo
trabajo mecánico. En los motores de las turbinas de gas, la temperatura de los gases de escape
que salen de la turbina suele ser bastante mayor que la temperatura del aire que abandona el
compresor, por ende, el aire de alta presión que sale del compresor puede calentarse
transfiriéndole calor de los gases de escape calientes en un intercambiador de calor a contraflujo,
el cual se conoce también como un regenerador o recuperador. Como una medida de eficiencia
y aprovechamiento energético, los gases de escape que salen de la turbina se expulsan hacia
fuera son recirculados, conformado así un ciclo cerrad en todo el proceso.
Intercambiador
de calor
Parrilla
Quemador
26
Gráfica 10. Esquema general de una microturbina de gas
Fuente: Generación eléctrica distribuida y aprovechamiento de los residuos de la industria del olivar. 2013
Pese a que las turbinas de gas tradicionales se caracterizan por generar potencia eléctrica a gran
escala, del orden de centenares de MW, y suelen ser bastante empleadas en centrales de ciclo
combinado de turbinas de gas y de vapor, en este caso, teniendo en cuenta las consideraciones
propias del sistema agroecológico planteado por la Fundación Planeta Vivo, es importante
centrarse en las características de las microturbinas de gas (MTs) y las turbinas de gas de
combustión externa (EFGT, por sus siglas en inglés), aplicables sistemas con baja demanda
energética.
Una microturbina de gas MT consta de una etapa sencilla de compresor radial, turbina y un
recuperador que permite utilizar el calor de los gases de escape a la salida de la turbina (ver
gráfica 10). Una de las ventajas de este tipo de tecnologías es su operación automatizada e
independiente, así como la posibilidad de conectarse a la red comercial eléctrica. Las MTs
pueden producir energía en rangos entre 30 y 200 kW permitiendo, a su vez, la posibilidad de
construir un gran número de ellas en serie y no bajo demanda como sucede en las de mayor
potencia. (Candeas, 2013)
Como aspectos destacables frente a tecnologías como los motores de combustión interna
convencionales, se encuentran la posibilidad de utilizar directamente biomasa sólida como
combustible en su cámara de combustión externa, sin previa transformación, reduciendo así el
consumo de energía en dicha clase de procesos; de igual forma, las MTs existentes no requieren
de modificaciones en algunas de sus partes con motivo del empleo de combustibles provenientes
de la biomasa, como el gas de síntesis o el biogás, pues se adaptan perfectamente a
combustibles gaseosos de baja y media densidad, como los ya mencionados. En contraposición,
las MTs presenta desventajas de tipo técnico, especialmente en el intercambiador de calor de
27
alta eficiencia el cual encarece el valor del equipo debido a su desempeño en relación tamaño-
eficiencia (a mayor tamaño mejor desempeño).
3.2.5. Pilas de combustible
Las pilas de combustible o en inglés fuel cell (FC), son sistemas modulares electroquímicos con
un funcionamiento similar a las baterías ordinarias, con la diferencia que éstas permiten el
reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos. Su dispositivo base conocido como
celda o célula normalmente posee un voltaje de 1,2 V, por lo cual es común observar varias
celdas conectadas en serie con el fin de obtener así mayores voltajes. Dicha célula se compone
de un ánodo al que se suministra combustible, un cátodo donde se suministra el elemento
oxidante (normalmente aire) y un electrolito que permite el flujo de iones desde el ánodo al
cátodo. Debido a que se comprende como un proceso electroquímico, la corriente eléctrica se
genera directamente debido a una reacción química dada por el paso del combustible, en este
caso un elemento conductor, hasta el oxidante, normalmente aire. Esto hace que este proceso
sea el más eficiente comparándolo con las tecnologías presentadas en numerales anteriores.
Teniendo en cuenta que cualquier sustancia susceptible de oxidación química y con suministro
continuo puede utilizarse de combustible, uno de los sistemas de pila de combustible más
interesantes se basa en la oxidación del hidrógeno H2 para formar vapor de agua como único
producto. El hidrógeno empleado como combustible posee una alta reactividad en presencia de
catalizadores adecuados y puede alcanzar una alta densidad energética. Sin embargo, al no
presentarse en la naturaleza en forma libre, se requiere de procesos adicionales para su
obtención como la electrólisis del agua o procesos bioquímicos para la biomasa.
En su funcionamiento, dentro de la celda, el H2 se oxida en unas condiciones muy controladas
en presencia de un catalizador que causa la combinación del H2 y O2 y cuyo resultado es agua
en forma de vapor, generalmente. Este vapor prácticamente no contiene sustancias
contaminantes y su temperatura a menudo excede de los 530ºC, lo cual perite un
aprovechamiento energético en sistemas de cogeneración. La oxidación del H2 se posibilita por
la presencia de un catalizador y dicha oxidación tiene lugar molécula a molécula de forma
continua (ver gráfica 11). Debido a que comprende un proceso químico molecular, este tipo de
tecnología no se ve afectada por uso de chispa, desgaste de partes mecánicas, así como ve
plenamente ausente cualquier tipo de emisión de material particulado, gases efecto invernadero,
ruido y/o vibraciones.
28
Gráfica 11. Esquema de funcionamiento de una celda de combustible
Fuente: Generación eléctrica distribuida y aprovechamiento de los residuos de la industria del olivar. 2013
La oxidación del H2 en la presencia del electrólito produce la aparición de electrones, que forman
un flujo de corriente continua desde el ánodo al cátodo. El valor de dicha corriente generada
depende del diseño de la celda, fundamentalmente del área de la superficie de contacto entre
ánodo-electrólito-cátodo, de tal forma que a mayor área mayor corriente se produce. Es así como
las pilas de combustible se clasifican en función del electrólito que utilizan. Entre algunos tipos
de pilas de combustible se encuentran:
• Pilas de combustible alcalinas (AFC).
• Pilas de combustible de ácido fosfórico (PAFC).
• Pilas de combustible de carbonato fundido (MCFC).
• Pilas de combustible poliméricas (PEMFC).
• Pilas de combustible de óxido sólido (SOFC)
Entre las anteriores, vale la pena resaltar una de las más innovadoras: las pilas de combustible
de óxido sólido (SOFC), compuestas por un electrólito de óxido metálico, no poroso y buen
29
conductor, las cuales pueden ser fabricadas de acuerdo con diferentes configuraciones
geométricas como planar, tubular o monolítica, entre otros, y que se caracteriza
fundamentalmente por su alta temperatura de operación oscilante entre 800ºC y 1000ºC.
Entre sus ventajas más destacadas está su alta eficiencia en la conversión electroquímica en
relación con los motores de combustión y las turbinas de gas, la ausencia total de ruido y
vibraciones generadas, la mitigación casi completa de las emisiones atmosféricas y su
adaptabilidad a sistemas de cogeneración, en adición a que son sistemas modulares
susceptibles de ampliación y modificación a placer. Sin embargo, como en cualquier otra
tecnología, las pilas de combustible presentan desventajas principalmente en el tema de su costo
final, tanto por la inversión inicial como por la necesidad, en algunos casos, de la adquisición de
baterías o ultracondensadores para mejorar su desempeño. También es importante destacar su
debilidad de funcionamiento frente al empleo de biogás o gas de síntesis, debido que son
combustibles con gran cantidad de impurezas, las cuales afectarían su membrana y electrolitos,
puesto que esta tecnología requiere de una pureza considerable en su combustible operacional.
A continuación, la tabla 3 resume a modo de cuadro comparativo, las características principales
de las tecnologías presentadas anteriormente y su aplicabilidad al empleo de biomasa y sus
derivados como combustible, así como su funcionalidad en sistemas de cogeneración (CHP),
nivel de desarrollo en investigación de la tecnología al año 2013 y su grado de eficiencia.
Tabla 4. Comparativo de tecnologías de conversión propuestas
Familia Tecnología
Us
o d
e
Bio
ma
sa
CH
P
Niv
el
de
De
sa
rro
ll
o
Rango típico (MW)
Eficiencia eléctrica
(%)
Eficiencia CHP (%)
Motores de Combustión
MCI Bueno Alto Alto 0,05 - 20 25 – 45 50 – 55
Stirling Bueno Alto Bajo 0,05 –
0,1 29 – 40 65 – 75
Turbinas de gas
Microturbinas Medio Alto Medio 0,025 –
0,3 28 – 33 50 – 58
EFGT Bueno Alto Bajo 0,01 –
0,2 20 – 30 50 – 60
Pilas de Combustible
SOFC Deficiente Alto Bajo 0,1 – 1 45 – 55 64 – 70
PEMFC Deficiente Alto Bajo 0,02 – 0,25
30 – 40 50 – 55
Fuente. Elaboración propia, basado en (Candeas, 2013)
4. SOFTWARE PARA DESARROLLO DE MODELOS DIGITALES
Dentro de las herramientas empleadas para generar el modelo tipo distribucional del sistema
agroecológico proyectado por la Fundación Planeta Vivo Btá, se encuentran los softwares de
diseño asistido por computador (Computer Aided Design - CAD por sus siglas en inglés) y los
30
softwares de Sistemas de Información Geográfica (Geographic Information Systems - GIS por
sus siglas en inglés), herramientas de dibujo automatizado que permiten interpretar información
técnica y teórica mediante la generación de modelos digitales, los cuales pueden ser dibujos en
dos dimensiones (2D) y/o en tres dimensiones (3D). Las herramientas de dibujo en 2D se basan
en entidades geométricas vectoriales como puntos, líneas, arcos y polígonos, con las que se
puede operar a través de una interfaz gráfica, mientras que las herramientas 3D añaden
superficies y sólidos.
En este tipo de software, el usuario puede asociar a cada entidad una serie de propiedades como
color, usuario, capa, estilo de línea, nombre y definición geométrica, entre otras, que permiten
manejar de forma lógica la información, además de poder asociar a dichas entidades, o a
conjuntos de éstas, propiedades específicas como materiales o texturas, con el fin de aproximar
al detalle más realista posible el modelo a generar. De dichos modelos, pueden obtenerse planos
con cotas y anotaciones para generar la documentación técnica específica del proyecto a tratar.
Las ventajas que presentan las herramientas 3D respecto al 2D radican en la posibilidad de
producir previsualizaciones realistas del producto final que pueden ser mejoradas posteriormente
mediante programas especializados de animación, para generar una presentación más completa
del resultado definitivo. (Monzó, 2014)
Tanto los programas CAD como los programas SIG comparten características en común, como
las presentadas anteriormente, sin embargo, el campo de aplicación de cada tipo de programa
es distinto, más cuando se tiene en cuenta la información manejada y el tipo de producto final a
generar. Teniendo en cuenta dichos aspectos, a continuación, se definen los tipos de software
posibles y sus características principales.
4.1. Software CAD
En la actualidad, existe una amplia variedad de programas CAD en el mercado, los cuales
enfocan el desarrollo de diferentes herramientas especializadas según el tipo de público objetivo
(diseño arquitectónico, estudios civiles, diseño mecánico, sistemas de información geográfica,
estudios ambientales, etc.), y que disponen de complementos desarrollados por terceros para
mejorar características básicas con el fin de desarrollar un trabajo final de calidad óptima. La
mayoría de los programas CAD requieren de licencia de pago, aunque hay otros que son
totalmente libres o que permiten un tiempo de prueba con la totalidad de funciones, permitiendo
realizar un paneo útil de funcionalidad y desempeño, para finalmente determinar el software más
adecuado para el proyecto a desarrollar. Entre los programas más populares y recomendados
para manejar proyectos CAD, y que se enfocan en un público profesional multidisciplinar, se
pueden encontrar:
31
4.1.1. AutoCAD
Autodesk AutoCAD® es un programa informático de dibujo asistido por ordenador, para dibujo
en dos y tres dimensiones, el cual gestiona una base de datos de entidades geométricas (puntos,
líneas y polígonos) que permite operar su interfaz, a través de una pantalla gráfica, en el llamado
editor de dibujo. (ver gráfica 12) La interacción del usuario se realiza a través de comandos, de
edición o dibujo, desde la línea de órdenes o barra de comandos, a la que el programa está
fundamentalmente orientado. Sin embargo, también existen barras de herramientas localizadas
en menús desplegables, donde se pueden encontrar las órdenes de manera más visual e
intuitiva.
AutoCAD, utiliza el concepto de espacio modelo y espacio papel para separar las fases dibujo
en 2D y 3D, de las específicas para obtener planos trazados en papel a su correspondiente
escala. La información se almacena en ficheros de dibujo, dentro de los cuales se tiene un
espacio infinito en el cual dibujar. La información en cada fichero se organiza en capas, cada una
de las cuales almacena un tipo de subinformación perteneciente al proyecto general.
Gráfica 12. Interfaz de AutoCAD
Fuente: https://damassets.autodesk.net/content/dam/autodesk/www/products/autodesk-autocad-
architecture/responsive-center/images/features/2016/streamlined-user-interface-large-1152x685.jpg
La versión más reciente del programa AutoCAD abarca una gran cantidad de características que
permiten conectar la edición de escritorio con información en la nube y con soluciones móviles,
además de la amplia gama de productos complementarios y especializados que ofrece su
empresa desarrolladora Autodesk, tanto para profesionales en ingeniería -mecánica y civil
32
principalmente- como para arquitectos y diseñadores en general. Debido a estos aspectos, el
programa requiere de muy buenas características técnicas en el equipo de cómputo a instalar,
entre ellas sistema operativo reciente, gran espacio en disco duro, memoria RAM de gran
capacidad (4Gb o más), excelente procesamiento de datos, así como capacidad gráfica.
Pese a que la totalidad de sus programas requieren de una licencia de pago, existe una gran
ventaja en cuanto a que disponen de una versión estudiantil de uso personal con licencia anual,
previo registro en su página web, y la cual permite usar versiones completas de sus principales
programas.
4.1.2. SketchUp
Google SketchUp es un programa de diseño 3D muy fácil de usar que permite crear, compartir y
presentar modelos 3D, cuya potencialidad se incrementa mediante los complementos (plug-ins)
que se pueden descargar e instalar libremente. Los modelos 3D creados con SketchUp pueden
geolocalizarse en Google Earth, además de ser empleado para estudiar figuras y cuerpos
geométricos, potenciar la creación y geolocalización de construcciones en diversas regiones
geográficas y culturales, mediante la interacción con Google Earth, como ya se mencionó, y
permitir al usuario desarrollar su creatividad y sus potencialidades creativas, por medio de la
exploración lúdica de entornos 3D. (Ministerio de Educación. Buenos Aires, 2012)
Este software se enfoca más en un público académico, que se encuentre en entornos de
aprendizaje, puesto que presenta una interfaz de usuario muchísimo más sencilla en
comparación con otros programas CAD (ver gráfica 13), además de disponer de una base de
datos pública en línea de modelos prediseñados (warehouse) alojados en la nube por los mismos
usuarios, con el fin de disponer de facilitar la construcción de un proyecto complejo en un menor
tiempo.
33
Gráfica 13. Interfaz de SketchUp
Fuente: https://i.ytimg.com/vi/t682vTv0zFA/maxresdefault.jpg
Los requerimientos técnicos del equipo de cómputo a utilizar, en el cual se instalará el programa,
son mucho menores en comparación con softwares pesados como AutoCAD o Rhinoceros,
además permitir la utilización de las herramientas completas en su versión Pro con un registro
en su página web. La empresa desarrolladora de este software no dispone de una gran gama de
productos, pues solo cuenta con el programa base SketchUp Pro, una alternativa de diseño de
con licencia de pago SketchUp Make, y visores tanto para escritorio (SketchUp Viewer) como
para dispositivos móviles (Visor móvil de SketchUp).
4.1.3. Rhinoceros
Rhinoceros es un software de Dibujo Asistido por Computadora (CAD) que permite hacer
modelos tridimensionales (3D) con mucha facilidad ya que es muy poderoso y amigable. Creado
por Robert McNeel & Associates, es el programa usado para el diseño industrial, la arquitectura,
el diseño naval, el diseño de joyas, el diseño automotriz, CAD/CAM, prototipado rápidos,
ingeniería inversa, así como en la industria del diseño gráfico y multimedia. Posee una interfaz
mucho más amplia que SketchUp e incluso el mismo AutoCAD (ver gráfica 14), con gran cantidad
de herramientas que mezclan el diseño con la importación de información de otras fuentes, como
información geográfica de Google Earth.
34
Gráfica 14. Interfaz de Rhinoceros 5
Fuente: https://i.ytimg.com/vi/nj2z9qyvuZY/maxresdefault.jpg
Rhinoceros 3D se especializa principalmente en el modelado libre mediante NURBS6. Hay
disponibles varios complementos o agregados (add-ons), también desarrollados por Robert
McNeel & Associates, para el renderizado fotorrealístico raytracing (Flamingo nXt) y Keyshot, en
renderizado no fotorrealístico (Penguin) y la animación (Bongo). Existen también componentes
como Grasshopper 3D, que se ha popularizado por su capacidad para generar diseño
paramétrico. Como muchas aplicaciones de modelado 3D, Rhinoceros incorpora el lenguaje
llamado RhinoScript, basado en Visual Basic. Además, existen en la web una gran cantidad de
complementos desarrollados por terceros, los cuales se pueden incorporar al programa base sin
ningún contratiempo.
Rhino 3D se ha ido popularizando en las diferentes industrias, por su diversidad, funciones
multidisciplinares y el relativo bajo costo. Las vastas opciones para importación y exportación en
el programa es una razón del crecimiento de su uso. La gran variedad de formatos con los que
puede operar, le permite actuar como una herramienta de conversión, permitiendo romper las
barreras de compatibilidad entre programas durante el desarrollo del diseño (Aurifero Informática,
2012). A pesar de esto, la operación del licenciamiento del programa es similar a la encontrada
en el programa AutoCAD, donde sus funcionalidades completas son accesibles mediante licencia
6 Las NURBS son representaciones matemáticas de geometría en 3D capaces de describir cualquier forma con precisión, desde simples líneas, círculos, arcos, o curvas en 2D hasta los más complejos sólidos o superficies orgánicas de formas libres en 3D. Gracias a su flexibilidad y precisión, se pueden utilizar modelos NURBS en cualquier proceso, desde la ilustración y animación hasta la fabricación. Recuperado de: https://www.rhino3d.com/la/nurbs
35
de pago, aunque se disponga de un periodo de prueba para analizar sus características y tomar
una decisión final.
4.2. Software SIG
De modo similar a los softwares CAD, existe gran diversidad de softwares SIG que se pueden
clasificar según diferentes aspectos, entre ellos su gama de funcionalidades, recursos
disponibles y requerimientos técnicos. Así pues, los programas SIG pueden ser:
• SIG de escritorio, la categoría de software más utilizada, el cual tiene el origen de sus
recursos en el mismo ordenador donde se instalada. Ofrecen un amplio rango de
aplicaciones, desde visualizadores (ArcReader de ESRI, GeoMedia viewer de Intergraph,
MapInfo de ProViewer) hasta programas de creación de mapas y análisis (Map 3D de
Autodesk, ArcView de ESRI, GE Spatial Intelligence, GeoMedia de Intergraph, MapInfo
Professional) y tecnología de punta en sistemas de edición y análisis profesional (ArcInfo
de ESRI, GeoMedia Professional de Intergraph o GE Energy Smallworld GIS).
• SIG web, localizados en un servidor al que acceden los usuarios por red. Este tipo de
programas tiene una interfaz de usuario que ofrece funcionalidades de consulta, edición
y análisis espacial, permitiendo la simultaneidad de usuarios, pero reduciendo la
complejidad de sus herramientas.
• SIG móviles, diseñados para uso en dispositivos móviles cuya utilidad se enfoca en el
trabajo en campo. Poseen características similares a los SIG de escritorio, pero con un
sistema más ligero con el fin de simplificar procesos, volumen y peso virtual, uso de
memoria y optimizar el uso de redes móviles, como lo es el posicionamiento geográfico
GPS (Pérez Navarro, y otros, 2011).
Existen software SIG diferenciados también mediante su licenciamiento, de pago o gratuito
(freeware), sin embargo, en este caso se presenta una diferencia abismal entre las
funcionalidades y características presentadas entre uno y otro. Así pues, a continuación se
describe el programa más popular y ampliamente utilizado para los sistemas de información
geográfica:
4.2.1. ArcGIS
ArcGIS es un completo sistema que permite recopilar, organizar, administrar, analizar, compartir
y distribuir información geográfica creado y soportado por la importante empresa desarrolladora
ESRI. Es la plataforma líder mundial para crear y utilizar sistemas de información geográfica
(SIG), utilizada por personas de todo el mundo para poner el conocimiento geográfico al servicio
de los sectores del gobierno, la empresa, la ciencia, la educación y los medios. ArcGIS permite
publicar la información geográfica para que esté accesible para cualquier usuario. El sistema está
disponible en cualquier lugar a través de navegadores Web, dispositivos móviles como
smartphones y equipos de escritorio. Permite crear una amplia variedad de mapas, entre ellos,
36
mapas Web accesibles en navegadores y dispositivos móviles, diseños de mapa impresos de
gran formato, mapas incluidos en informes y presentaciones, libros de mapa, atlas, mapas
integrados en aplicaciones, etc.; permite sintetizar datos de diversas fuentes en una misma vista
geográfica unificada. Estas fuentes de datos incluyen información de bases de datos geográficas,
datos tabulares de sistemas de administración de bases de datos (DBMS) y otros sistemas
empresariales, archivos, hojas de cálculo, vídeos y fotos con geoetiquetas, KML, CAD Data,
fuentes en directo de sensores, imágenes aéreas y de satélite, etc.; y también permite crear
fácilmente datos geográficos mediante digitalización inteligente, con la que es posible dibujar
entidades directamente en un mapa y almacenarlas en la base de datos geográfica del sistema.
En general, ArcGIS es empleado para resolver problemas por medio del análisis espacial, crear
aplicaciones basadas en mapas, así como dar a conocer y compartir información mediante la
geografía y la visualización (ArcGIS Resources, 2013).
Gráfica 15. Interfaz de ArcMap
Fuente: http://desktop.arcgis.com/en/arcmap/latest/get-started/customizing-the-ui/GUID-975092A8-E355-48F6-
95BC-9F40B517EAC9-web.png
Similar a los programas CAD, posee una interfaz amplia con gran variedad de herramientas que,
aparte de crear entidades, realizan un análisis e interpretación de información adicional, que
posteriormente es transformada en capas con contenido temático (ver gráfica 15). El programa
base ArcGIS, presenta una división en subprogramas donde se destaca el empleo de ArcMap
para el desarrollo de modelo geográficos. El programa base cuenta con una gran cantidad de
37
aplicaciones y complementos, que amplían el rango de utilización y consecución de la
información, principalmente en bases de datos y servidores en línea.
4.3. Elección del software a utilizar en el proyecto
Teniendo en cuenta las características de los diferentes softwares CAD y SIG presentados
anteriormente, antes de determinar el tipo de software más adecuado para el tipo de modelo que
se pretende generar para el sistema agroecológico, es importante establecer la diferencia entre
estos dos tipos de sistemas de diseño digital. El sistema SIG se caracteriza, en general, por
almacenar y administrar mapas e imágenes, mediante la disposición de funciones de
procesamiento de información geográfica mediante bases de datos, además de presentar
herramientas para el manejo de información en la web; por otro lado, el sistema CAD se enfoca
en la modelización de entidades, básicas o estructurales, pero no de manera geográfica y con
referencias a información en línea. Sin embargo, los sistemas CAD complementan a los sistemas
SIG como herramienta base de mapas y datos sobre el cual se generará información geográfica
específica posterior. Esta función de complementariedad es la que permite definir el tipo de
software más acorde a las características del proyecto a que hace referencia este documento, el
cual se enfoca en la generación de un modelo tipo distribucional, geográfico y espacial, de un
sistema agroecológico para un terreno, aún sin ubicación exacta, el cual será el software
RHINOCEROS, el cual se enfoca en los sistemas CAD. Este modelo por generar será base
fundamental para el sistema geográfico posterior, el cual interpretará características específicas
de terreno, tales como topografía, tipo de suelo, coberturas vegetales, condiciones atmosféricas,
entre muchas otras.
La selección del software Rhinoceros, obedece también a sus características únicas de
compatibilidad de formatos de archivos de otros programas CAD (.kml, .dwg, .skp, etc.) y en gran
medida, a la posibilidad del manejo del complemento Land Design Beta, el cual consta de
herramientas muy importantes para el desarrollo del sistema agroecológico a modelar.
4.3.1. Lands Design para Rhinoceros
Lands Design es un complemento para el software CAD Rhinoceros (AutoCAD también soporta
una versión) que se encuentra en fase constante de desarrollo, el cual permite complementar
elementos de estructuras civiles con terrenos generados y modelos de vegetación natural
realista, generando un puente conceptual perfecto entre las características CAD de Rhinoceros
y funcionalidades básicas de un SIG. Este complemento se desempeña de manera perfecta tanto
en diseños 2D como diseños 3D, incorporando elementos básicos estructurales de mobiliario,
sistemas de riego, terrenos irregulares y, lo más destacable, una biblioteca bastante amplia de
especies vegetales, lo cuales se disponen directamente en el modelo con parámetros incrustados
que simplifican su visualización y posterior renderizado. Además, dicha librería puede ser
personalizada según las necesidades, incluyendo árboles, arbustos, flores y coberturas pastosas
(ver gráfica 16).
38
Gráfica 16. Interfaz de Lands Design Beta (Catalogo de plantas)
Fuente: https://i.ytimg.com/vi/I31fNN19ulg/maxresdefault.jpg
Su actual fase de desarrollo es la Beta III (Diciembre, 2016) y es totalmente gratuita para uso
personal, previo registro en su página web. Incluye un complemento apoyo para una
renderización y desempeño gráfico. Una nueva versión es lanzada al mercado cada 90 días, por
lo que se hace necesario descargar e instalar cada nueva versión, debido a que la anterior expira
de manera inmediata. Entre las ventajas más destacadas de este complemento está la
disminución significativa del tiempo de construcción del modelo, la reducción en el uso de
memoria virtual del ordenador, la generación detallada de plantaciones y la optimización en el
aspecto realista del modelo final.
Este complemento, junto con las características ya mencionadas del programa CAD Rhinoceros
son las más adecuadas para trabajar en la generación del modelo tipo de un sistema
agroecológico al cual hace referencia este documento, y el cual incluye, en su mayoría
características CAD concernientes a formulación de estructuras civiles, distribución espacial,
posicionamiento y localización de tecnologías y, en general, configuración de un sistema
complejo de producción agrícola, forestal, conservación, protección y sostenibilidad ambiental.
5. SISTEMA AGROECOLÓGICO
Teniendo en cuenta la concepción del proyecto de sistema agroecológico de 300 hectáreas
propuesto por la Fundación Planea Vivo Btá, es imprescindible definir aspectos básicos
referentes a dichos sistemas y, con mayor ahínco, las características diferenciales de los
39
conceptos de agricultura tradicional, agroforestería y agroecología, como fundamento básico
para el funcionamiento del sistema final a implementar.
La agricultura comprendida como un proceso productivo de generación de alimentos mediante
técnicas convencionales, implica el empleo de una determinada porción de suelo para siembra
de plantas alimenticias con base en dos objetivos principales: la maximización de la producción
y la maximización de las ganancias. Dichos objetivos han trasegado las condiciones naturales
de los ecosistemas trayendo consecuencias negativas en las dinámicas ecológicas de los
mismos a causa de las prácticas básicas de la agricultura moderna: labranza intensiva,
monocultivo, irrigación, aplicación de fertilizantes inorgánicos, control químico de plagas y la
manipulación genética de los cultivos; prácticas que se enfocan en la concepción de la planta
como una mini fábrica de producción de alimento, la cual debe evidenciar grandes desempeños
y arrojar a su vez los mejores resultados, en relación producción-tiempo (Gliessman, 2002).
Sin embargo, abogando por la resiliencia de los sistemas ecológicos, nació el concepto de
agroforestería definido como los sistemas y tecnologías de uso del suelo en los cuales el manejo
de especies leñosas perennes (árboles, arbustos, palmas, etc.) está asociado con cultivos
agrícolas o producción animal en alguna forma de arreglo espacial o secuencial temporal. (Nair,
1983). Su importancia radica en la capacidad de optimizar la producción del territorio a través de
una explotación diversificada en que los árboles cumplen un rol fundamental en el abastecimiento
de muchos productos, tales como madera, alimento, forraje, leña, postes, materia orgánica,
medicina, cosméticos, aceites y resinas. Dichos sistemas están pensados en orientar
ecológicamente las actividades productivas en condiciones de alta fragilidad, con recursos
naturales degradados y alterando al mínimo la estabilidad ecológica. Dichos sistemas
agroforestales pueden configurarse, simultánea o diferencialmente, en sistemas
agrosilvopastoriles o silvopastoriles, enfocando su desempeño económico en elementos como la
producción agrícola, la producción animal y/o la producción forestal (Torres, Tenorio, & Gómez,
2008).
Ahora bien, considerando las características presentadas de los sistemas agrícolas
convencionales y de los sistemas agroforestales, se genera un nuevo concepto de agricultura
sustentable como respuesta al manejo ambiental insuficiente de los recursos naturales, donde
prima el desarrollo sostenible que configure los aspectos ambientales, sociales y económicos de
manera equitativa sobre un modelo enfocado exclusivamente a un fin económico, en sí mismo.
Así pues, en la búsqueda de asentar un concepto racional con mayor peso ecológico en la
producción agrícola tradicional y crear un entendimiento más profundo de la naturaleza de los
agroecosistemas, emerge la agroecología como una disciplina que provee los principios básicos
de estudio, diseño y manejo de agroecosistemas productivos y, a su vez, conservadores de los
recursos naturales, culturalmente sensibles y social y económicamente viables. Su gran
diferencia con los sistemas agroforestales radica en el entendimiento de los niveles ecológicos y
sociales de coevolución, estructura y función, enfatizando en las interrelaciones entre sus
componentes y la dinámica compleja de los procesos ecológicos (Vandermeer, 1995).
40
En general, la agroecología configura su desarrollo bajo los múltiples objetivos de la agricultura
sustentable, como la seguridad alimentaria, la erradicación de la pobreza y la conservación y
protección del ambiente y los recursos naturales (ver gráfica 17). Entre otros objetivos, que
complementan la definición general, es posible encontrar:
• Producción estable y eficiente de recursos productivos.
• Seguridad y autosuficiencia alimentaria.
• Uso de prácticas agroecológicas o tradicionales de manejo.
• Preservación de la cultura local y de la pequeña propiedad.
• Asistencia de los más pobres a través de un proceso de autogestión.
• Un alto nivel de participación de la comunidad en decidir la dirección de su propio desarrollo
agrícola.
• Conservación y regeneración de los recursos naturales
Gráfica 17. Rol de la agroecología
Fuente: (Altieri, Agroecologia: principios y estrategias para disenar una agricultura que conserva recursos naturales
y asegura la soberania alimentaria, 2000)
5.1. Principios de agroecología
La agroecología es el estudio holístico de los agroecosistemas, incluidos todos los elementos
ambientales y humanos, donde los agroecosistemas se entienden como comunidades de plantas
y animales interactuando con su ambiente físico y químico que ha sido modificado para producir
alimentos, fibra, combustible y otros productos para el consumo y procesamiento humano. La
agroecología centra su atención sobre la forma, la dinámica y función de sus interrelaciones y
los procesos en el cual están envueltas, con el fin de mejorar la producción de dichos
agroecosistemas de forma más sustentable, con menores impactos negativos ambientales y
41
sociales y un menor uso de insumos externos. Para el diseño de un sistema agroecológico, se
destaca la aplicación de los siguientes principios ecológicos (Reinjtes, Haverkort , & Waters-
Bayer, 1992):
✓ Aumentar el reciclado de biomasa y optimizar la disponibilidad y el flujo balanceado de
nutrientes.
✓ Asegurar condiciones del suelo favorables para el crecimiento de las plantas, particularmente
a través del manejo de la materia orgánica y aumentando la actividad biótica del suelo.
✓ Minimizar las pérdidas debidas a flujos de radiación solar, aire y agua mediante el manejo del
microclima, cosecha de agua y el manejo de suelo a través del aumento en la cobertura.
✓ Diversificar específica y genéticamente el agroecosistema en el tiempo y el espacio.
✓ Aumentar las interacciones biológicas y los sinergismos entre los componentes de la
biodiversidad promoviendo procesos y servicios ecológicos claves.
El objetivo último del diseño agroecológico es integrar los componentes de manera tal de
aumentar la eficiencia biológica general, y mantener la capacidad productiva y autosuficiente del
agroecosistema. Para tal, es importante tener en cuenta actividades y procesos claves, sobre los
cuales se debe realizar una optimización adecuado, como pueden ser:
• Fortalecer la inmunidad del sistema (funcionamiento apropiado del sistema natural de control
de plagas).
• Disminuir la toxicidad a través de la eliminación de agroquímicos.
• Optimizar la función metabólica (descomposición de la materia orgánica y ciclo de nutrientes).
• Balance de los sistemas regulatorios (ciclos de nutrientes, balance de agua, flujo y energía,
regulación de poblaciones, etc.).
• Aumentar la conservación y regeneración de los recursos de suelo y agua, y la biodiversidad.
• Aumentar y sostener la productividad en el largo plazo (Altieri, Agroecologia: principios y
estrategias para disenar una agricultura que conserva recursos naturales y asegura la
soberania alimentaria, 2000).
5.2. Estrategias ambientales y lineamientos del sistema agroecológico
El sistema agroecológico a implementar mediante el proyecto liderado por la Fundación Planeta
Vivo, no solo debe incluir una estructura agrícola principal basada en actividades económicas
tradicionales como la producción de alimento, el aprovechamiento forestal y la ganadería a baja
escala, sino que también debe preocuparse, fundamentalmente, por los aspectos e impactos
acaecidos por las actividades y procesos propios del sistema en general, para lo cual es
importante plantear lineamientos para la configuración del sistema agroecológico bajo
parámetros de un excelente desempeño ambiental, y que trascienda su conjunto socio-
económico hacia un desarrollo lo más sustentable posible.
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5.2.1. Agroecología y biodiversidad
La agroecología provee las bases ecológicas para la conservación de la biodiversidad en la
agricultura, además del rol que ella puede jugar en el restablecimiento del balance ecológico de
los agroecosistemas, con el fin de alcanzar una producción sustentable. La biodiversidad
promueve una variedad de procesos de renovación y servicios ecológicos en los
agroecosistemas; cuando estos se pierden, los costos pueden ser significativos. La agroecología
enfatiza un enfoque ecológico que consiste en ensamblar los componentes del agroecosistema,
tales como cultivos, animales, árboles, suelos, entre otros, de manera que las interacciones
temporales y espaciales entre estos componentes se traduzcan en rendimientos derivados de
fuentes internas, reciclaje de nutrientes y materia orgánica, y de relaciones tróficas entre plantas,
insectos, patógenos, etc., que resalten sinergias tales como los mecanismos de control biológico.
Las interacciones que suelen encontrarse en este caso, como se muestra en la tabla 5, pueden
definirse como:
Tabla 5. Integración y sinergias en agroecosistemas
Niveles de integración y diversificación en agroecosistemas
Mezcla de cultivos anuales (policultivos y rotaciones)
Incorporación de árboles frutales o forestales (sistemas agroforestales)
Incorporación de animales (ganado mixto, mezclas cultivo-ganado, etc.)
Integración de piscicultura (estanques de peces, etc.)
Incorporación de vegetación de apoyo (abono verde, plantas medicinales, etc.)
Incorporación de diversidad genética (multilíneas, mezclas de variedades o razas, etc.)
Complementariedades en agroecosistemas
Exploración por raíces de diferentes profundidades en el perfil del suelo
Utilización diferencial de nutrientes y humedad
Utilización diferencial de intensidades de luz y humedad del aire
Adaptabilidad diferencial a heterogeneidad edáfica y microclimática
Susceptibilidad o tolerancia diferencial a plagas, enfermedades y malezas
Sinergias en agroecosistemas
Creación de microclimas favorables o desfavorables
Producción de sustancias químicas para estimular componentes deseados y suprimir componentes indeseables (sustancias aleloquímicas, repelentes, etc.)
Producción y movilización de nutrientes (micorrizas, fijación de nitrógeno, etc.)
Producción de biomasa para alimento, abono verde
Raíces profundas que recuperan y reciclan nutrientes
Provisión de cobertura de suelo para conservación de suelo y agua
Promoción de insectos benéficos y antagonistas mediante adición de diversidad y materia orgánica
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Promoción de biología del suelo por adición de materia orgánica y excreciones radiculares
Fuente: Teoría y práctica para una agricultura sustentable (Altieri, Agroecologia: principios y estrategias para disenar
una agricultura que conserva recursos naturales y asegura la soberania alimentaria, 2000)
Una de las razones más importantes para mantener la biodiversidad natural es que ésta provee
la base genética de todas las plantas agrícolas y los animales. La totalidad de nuestros cultivos
domésticos se deriva de especies silvestres que han sido modificadas a través de la
domesticación, parte de los centros mundiales de biodiversidad contienen poblaciones de
variedades madre variables y adaptables, además de parientes silvestres y malezas relacionadas
con plantas cultivadas. Además de producir valiosas plantas y animales la biodiversidad presta
muchos servicios ecológicos (Restrepo M., Ángel S., & Prager M., 2000). En la gráfica 18 se
presentan los principales componentes y funciones que la biodiversidad puede aportar a los
agroecosistemas.
Gráfica 18. Biodiversidad en agroecosistemas
Fuente: Curso de educación a distancia (Altieri, 1994)
5.2.2. Estrategias para la sostenibilidad ambiental
El sistema agroecológico es una alternativa que busca hacer frente a la crisis actual, en cuanto
a pérdida, degradación y contaminación de los recursos naturales, la baja calidad de los
productos agropecuarios a causa, en su mayoría, al uso irracional de fertilizantes químicos, con
alto contenido de toxicidad, y a la implementación de tecnologías foráneas, sin su debida
adaptación, que no tienen en cuenta las características propias del sistema ambiental local, con
la variabilidad de condiciones climáticas a lo largo del territorio nacional. Adicionalmente, al
generar un modelo productivo agropecuario, no se tienen en cuenta en gran medida elementos
de sostenibilidad que aboguen por conservar, preservar y manejar adecuadamente las
condiciones del territorio en donde se ubica el proyecto.
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Los criterios base de un agroecosistema sostenible son: La conservación de los recursos
naturales renovables, la adaptación de los cultivos al medio ambiente y el mantenimiento de un
elevado pero sostenible nivel de productividad. Para garantizarla sostenibilidad ecológica a largo
plazo sobre la productividad en el corto plazo, el agroecosistema debe:
• Reducir el uso de energía y de recursos.
• Estimular la producción local de artículos alimenticios adaptados al escenario natural y
socioeconómico.
• Utilizar métodos de producción que restablezcan procesos homeostáticos que permitan
estabilidad en la comunidad y que optimicen el intercambio y reciclaje de materia y nutrientes.
• Reducir costos e incrementar la eficiencia y viabilidad económica de las parcelas,
estableciendo un agroecosistema diverso y potencialmente más flexible (Restrepo M., Ángel
S., & Prager M., 2000).
La sostenibilidad en dichos agroecosistemas podrá ser alcanzada mediante la comprensión de
los cuatro siguientes subsistemas:
Tabla 6. Subsistemas de la agricultura
Subsistema biológico
Plantas y animales, así como los efectos biológicos de los factores ambientales (clima, suelo) y de las actividades de manejo (labranza, fertilización, riego) sobre el desempeño de plantas y animales
Trabajo Las labores físicas de la agricultura y cómo pueden ser logradas combinando mano de obra, habilidad, maquinaria y energía
Economía de la granja Los costos de producción y los precios de los cultivos, las cantidades producidas, los riesgos y todos los demás aspectos que tengan que ver con el ingreso de la parcela
Socioeconómico
Tiene que ver con los mercados para la producción, derechos de uso de la tierra, mano de obra, maquinaria, combustible, inversiones, créditos, impuestos, asistencia técnica, etc.
Fuente: Agroecología (Restrepo M., Ángel S., & Prager M., 2000)
5.2.2.1. Manejo y conservación de suelos y aguas
Debe integrarse el manejo de tierras y aguas con miras a conservar ambos recursos, mejorar así
las condiciones para el crecimiento de los cultivos y minimizar los impactos ambientales. El
objetivo primordial del manejo de tierras debe ser una producción mejorada pero sostenible, a
través de un laboreo adecuado a la tierra. Es necesario conservar los suelos y las aguas, así
como mejorar las condiciones para el crecimiento de las raíces y los cultivos. Los principios de
un manejo agroecológico adecuado son:
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Uso del suelo: Determinar la capacidad de uso del suelo (estratos, clases, categorías) con el fin
de definir la utilidad del terreno donde se ubicará el sistema, el cual puede contemplar desde
zonas de bosques vírgenes, pasando por tierras de frontera agrícola, pastoriles y sus
combinaciones, hasta aquellas inutilizadas a causa de su uso inadecuado.
Preparación del suelo: El manejo del suelo tiene por principio preparar adecuadamente el lecho
para la semilla y mantener el cultivo libre de plantas que puedan competir por luz, agua y
nutrientes. Para el mantenimiento de la productividad del suelo en las zonas tropicales (como la
referida en el proyecto de que trata este documento) es imprescindible que su bioestructura
grumosa sea conservada en la superficie, evitando que sea enterrada al revolver el suelo. Para
ello es necesario:
a. Realizar plantación directa, en suelos grumosos.
b. Minimizar al máximo el arado, en suelos compactados.
c. Siembra de leguminosas de crecimiento rápido o mezcla de forrajeras para mantener el
suelo abierto, complementado con un suministro periódico de materia orgánica.
d. En suelos sueltos con cenizas volcánicas, solamente limpiar y roturar la cama donde se
depositará la semilla, y cubrir con cultivo anterior.
e. Aplicar fertilización fosfocálcica o de otros elementos que el suelo requiera.
f. Protección de la superficie del suelo contra la insolación directa y el impacto de las lluvias
por medio de los siguientes elementos:
o Establecimiento de una cobertura muerta (mulch) proveniente de la paja picada del
cultivo anterior o de un cultivo protector.
o Empleo de cultivos asociados o cultivos protectores, especialmente cuando el cultivo
principal es perenne.
o Por la rotación dirigida y planeada de los cultivos establecidos.
Manejo de la fertilidad del suelo: Es imprescindible la importancia de nutrientes como el
Nitrógeno (N), el Fósforo (P) y el Potasio (K), entre otros, para el crecimiento y desarrollo de las
plantas, los cuales son aportados por el suelo en procesos autónomos de fertilidad. Sin embargo,
a causa de la alteración antrópica de los ecosistemas, es necesario recurrir a apoyos eternos
para el suministro de nutrientes a las plantas, tales como el abono orgánico el cual, según su
origen, se puede clasificar en:
• Residuos vegetales: Comprendido por hojas, raíces y otros componentes de las plantas
que, al descomponerse, liberan nutrientes según el tipo de planta proveniente. También
se emplean como filtrantes de la lluvia en el suelo, permitiendo una configuración
adecuada de aire y humedad con el fin de proliferar bacterias, hongos y otros
microorganismos de descomposición de estos residuos en materia orgánica o humus.
• Abonos verdes: Plantas y cultivos que se emplean para proteger el suelo de la erosión y
favorecer el aporte de nitrógeno al incrementar la actividad microbiana y solubilizar gran
cantidad de nutrientes del suelo. Las plantas empleadas como abono verde se
caracterizan por su rápido crecimiento, un follaje rico en savia y humedad y su habilidad
para adaptarse en suelos pobres e infértiles.
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• Desechos animales: Empelo de heces fecales de actividades pecuarias (avícolas y
ganaderas, entre otras) las cuales, previo proceso de eliminación de bacterias patógenas
por medio de compostaje aeróbico y en cantidades moderadas, proveen nutrientes para
fertilización del suelo.
• Biofertilizantes: Se refiere a la aplicación de hongos y bacterias, las cuales pueden
producirse en laboratorios de bajo costo y después multiplicarse en bancos en el campo.
El Rhizobium es uno de los más conocidos y se suele aplicar a las leguminosas con el fin
de aumentar o capturar nitrógeno del aire. Las micorrizas son hongos que favorecen la
captura del fósforo en la mayoría de las plantas.
Manejo y conservación del suelo: Existen factores, fuera de hechos relacionados con la
políticas socioeconómicas de apropiación y utilización, que influyen en el majeo adecuado de la
tierra y conllevan a la erosión acelerada del suelo, tales como la intensidad y cantidad de la
precipitación, la calidad del suelo y susceptibilidad a la erosión, la longitud y el grado de pendiente
del terreno, la clase y cantidad de cubierta vegetal, el sistema de cultivo establecido, el manejo
del suelo, en sí, y las prácticas de control de la erosión.
La erosión puede controlarse reduciendo las fuerzas mecánicas del agua o el viento y/o
aumentando la resistencia del suelo a la misma. La erosión causada por el agua puede
controlarse impidiendo el golpe de gota, por medio de una cobertura vegetal o una capa o
residuos vegetales, a través de los cuales el agua percola en el suelo; de igual forma impedir
cualquier escurrimiento que siga excediendo la tasa de infiltración. Esto puede hacerse con
barreras físicas tales como: curvas a nivel, curvas de retención, terrazas reforzadas, camellones,
barreras vivas de pastos o arbustos. Por otro lado, la erosión eólica puede reducirse plantando
árboles o arbustos como cortaviento, los cuales pueden servir como ingreso adicional para la
finca (leña, madera, forraje, alimento, etc.). En general, algunos de los métodos más comunes
para controlar la erosión del suelo son:
• Aumentar la cubierta vegetal.
• Usar residuos vegetales para proteger el suelo.
• Usar técnicas mejoradas de labranza, tales como la labranza conservacionista.
• Rotar los cultivos y sembrar especies de cobertura.
• Sembrar árboles con raíces profundas para estabilizar terrenos en declive.
• Establecimiento de terrazas.
• Construcción de canales de drenaje y desviación de corrientes de aguas a zonas
protegidas.
• Siembra de cultivos en contorno o en franjas
Manejo del recurso hídrico: Aquí se busca asegurar el mejor uso del agua disponible en el
sistema agroecológico y, mediante el sistema de riego, se discurre en la dinámica de manejo
adecuado del recurso hídrico tanto en sistemas de cultivo de conservan agua como en cultivos
tolerantes a la sequía. Es importante planear el uso del riego previo a un análisis de periodicidad
de precipitaciones y el potencial de infiltración del terreno, en relación con la evapotranspiración
potencial del sistema. El mejor método por usar depende de factores como:
47
• Abastecimiento de agua disponible.
• Calidad del agua.
• Pendiente o declive del lugar.
• Tasas de infiltración y percolación del suelo.
• Capacidad de retención de agua del suelo.
• Características químicas del suelo (salinidad, alcalinidad).
• Requerimientos del agua del cultivo.
• Condiciones climáticas del área o región.
• Recursos económicos de los agricultores.
• Técnicas para trasladar agua al campo.
Adicionalmente, se recomienda para mejorar la eficiencia en el riego utilizado en las plantaciones,
las siguientes medidas:
• Control de pérdidas por escurrimiento superficial a través de labranza en contorno,
terrazas, uso de residuos vegetales y la diseminación del agua superficial a sitios donde
el agua se infiltra y almacena en el suelo.
• Control de pérdidas por evaporación a través de coberturas vegetales.
• Reducción de la percolación profunda a través del uso de barreras horizontales.
• Empleo de riego de conservación como el riego por goteo.
• Captación de aguas para recoger el exceso de aguas durante la estación de lluvias.
• Empleo de cultivos tolerantes a la sequía, donde el agua es escasa.
• Establecimiento de barbechos de verano para áreas de cultivo que se encuentran en
tierras secas.
• Empleo de labranza mínima. (Restrepo M., Ángel S., & Prager M., 2000)
5.2.2.2. Producción pecuaria
La integración de sistemas productivos como el ganadero, avícola y pecuario en general con
cultivos, fruticultura y producción forestal, busca mejorar la utilización del recurso suelo y una
diversificación y aumento de la producción por unidad de superficie, lo que redunda en una
disminución en los costos de producción debido a la mejora en el reciclaje y transferencia de
nutrientes y energía. La inclusión del sistema animal dentro de un proyecto agropecuario se
puede analizar mediante la gráfica 19, donde se destaca un potencial productivo para praderas
y cultivos, generando un volumen de forraje con ciertas características desde el punto de vista
de la concentración calórica y proteica, el cual puede ser utilizado con distintas eficiencias por
rumiantes y monogástricos obteniéndose por una parte productos como fibra, leche, carne,
huevos, así como la posibilidad de utilizar tracción animal, entre otros. (Restrepo M., Ángel S., &
Prager M., 2000)
48
Gráfica 19. Componente animal en sistemas agropecuarios
Fuente: Agroecología. (Restrepo M., Ángel S., & Prager M., 2000)
5.2.2.3. Control de plagas
Las tecnologías para el control de plagas y enfermedades, conocidas como “Manejo Integrado
de Plagas (MIP)” son distintas al control químico, empleando al máximo enemigos naturales y
otras prácticas agronómicas y mecánicas asequibles al pequeño agricultor. Algunas de las
alternativas empleadas hoy en día para el control de plagas y enfermedades son:
• Rotación de cultivos: La rotación se utiliza como método para controlar insectos, malezas
y enfermedades de las plantas. Las rotaciones de los cultivos no hospederos, han probado
ser efectivos contra los patógenos que habitan en el suelo y algunas plagas como los
“trozadores” del maíz.
• Establecimiento de policultivos y variedades resistentes: Al mezclar plantas no
susceptibles a una plaga con plantas que suelen hospedarla en el mismo campo se puede
reducir considerablemente la expansión de la plaga y de los organismos patógenos en los
cultivos susceptibles
• Época de siembra: Los ciclos de reproducción de los insectos están a menudo sincronizados
con el crecimiento de las plantas. Si los cultivos pueden sembrarse unas semanas antes o
después de la época normal de siembra, se puede evitar la época de crecimiento del insecto
que causa mayor daño a determinados cultivos y la proliferación de enfermedades.
49
• Eliminación de plantas hospederas: Por medio de monitoreo es posible identificar la plaga
que está afectando al cultivo y si su hospedero alternativo es otro cultivo, como una maleza,
por ejemplo. En caso tal, lo mejor es no cultivar más dicha planta o reducir la población de
maleza en el sistema agroecológico.
• Control biológico: En general, es el uso o promoción de los enemigos naturales sobre los
insectos dañinos con el fin de reducirlos. Los insectos (plaga) pueden controlarse si se facilita
el trabajo de los insectos benéficos presentes en el campo
• Control de malezas o arvenses: Este ítem, para sistemas agroecológicos, tiene que estar
orientado a un enfoque integral, buscando mantener su crecimiento en niveles ecológicos,
agronómicos y económicamente aceptables. Cuando se determinan los principios que rigen
las relaciones de germinación, crecimiento y competencia, se pueden sugerir manejos que
afecten a las comunidades de malezas de varios agroecosistemas, como se indica en la tabla
7. (Restrepo M., Ángel S., & Prager M., 2000)
Tabla 7. Métodos para el manejo de malezas sin uso de agroquímicos
Principio Ecológico Práctica para controlar malezas
• Le permite al cultivo el aprovechamiento del espacio.
• Reduce el crecimiento de malezas y el uso del espacio.
• Maximización del crecimiento y la adaptación del cultivo.
• Minimizar la competencia intra-específica del cultivo y maximizar el aprovechamiento del espacio.
• Maximizar los efectos competitivos del cultivo sobre las malezas.
• Modificación del medio ambiente para hacer que las malezas estén adaptadas.
• Maximiza la utilización de los recursos por parte del cultivo.
• Siembra temprana.
• Empleo de trasplante.
• Elección de la fecha de siembra.
• Cultivo con buen crecimiento y desarrollo.
• Empleo de mulch o cobertura
• Elección de las variedades precoces.
• Siembra temprana.
• Elección de la tasa de siembra.
• Elección del espaciamiento entre hileras.
• Siembra de cultivos de cobertura.
• Rotación de cultivos.
• Rotación de métodos de control.
• Siembra de cultivos intercalados
Fuente: (Restrepo M., Ángel S., & Prager M., 2000)
6. BIOCONSTRUCCIONES
Con el fin de otorgarle consistencia y validez al proyecto agroecológico planteado, es importante
definir ciertas características especiales con las que se debe contemplar la inclusión de la
infraestructura contenida en el mismo. Existen criterios ambientales para el diseño y construcción
de viviendas, caminos y vías, infraestructura dotacional y, en general, cualquier elemento que
involucre uso y transformación de recursos naturales, con fines más estructurales y operativos
que productivos, y es allí donde se incrementa la importancia del empleo y aplicación efectiva
del término sostenibilidad, en este caso, el ámbito arquitectónico. Pero no solo se recalca la
imperatividad de la construcción sostenibles, sino también se debe hacer énfasis en la
50
concepción de prácticas ecológicas que conlleven a un aprovechamiento óptimo de los recursos
disponibles (aire, agua, luz solar, etc.) bajo un modelo bioclimático acorde a la región en donde
se desarrolle el proyecto, los productos disponibles y los fines de la infraestructura a construir.
No es posible limitar un estudio de prefactibilidad y factibilidad de un proyecto arquitectónico al
empleo de insumos de origen 100% natural y de generación orgánica si, por ejemplo, éstos no
generan la estabilidad requerida para su fin. Es así como un puente vehicular que soportará
automotores de carga pesada no puede construirse completamente en guadua, obedeciendo al
carácter ambiental y ecológico del proyecto en general, puesto que evidentemente no cumpliría
con los parámetros de ingeniería civil y seguridad necesarios. Por ende, al hacer referencia al
término bioconstrucción se está contemplando toda un área de estudio compleja encargada de
configurar de la mejor manera la interdisciplinariedad innata de la ingeniería ambiental en campos
como la ecología, la ingeniería civil, la arquitectura, el diseño industrial y la eficiencia energética.
A continuación, se describen los principios fundamentales de las tendencias arquitectónicas
enfocadas en la ecología, el aprovechamiento bioclimático y la concepción del desarrollo
sostenible.
6.1. Arquitectura ecológica
La arquitectura ecológica se preocupa por la cuidadosa inserción de las construcciones en el
entorno natural, buscando que su emplazamiento genere el menor impacto nocivo posible
permitiendo la coexistencia armónica entre el lugar, el edificio y el hombre que lo habita. Las
primeras propuestas alternativas ecológicas fueron planteadas por algunos idealistas, tras la
primera crisis petrolera en los años sesenta, fueron aplicadas principalmente en programas
residenciales y pequeños equipamientos educativos y culturales.
Actualmente se define como: “(…) aquella que programa, proyecta, realiza, utiliza, recicla y
construye edificios sostenibles para el hombre y el medio ambiente. Los edificios se emplazan
localmente y buscan la optimización en el uso de materiales y energía, lo que tiene grandes
ventajas medio ambientales y económicas. Esta arquitectura tiene 10 principios básicos:
1) Valorar el sitio y las necesidades constructivas.
2) Proyectar la obra de acuerdo con el clima local.
3) Ahorrar energía.
4) Pensar en fuentes de energía renovables.
5) Ahorrar agua.
6) Construir edificios de mayor calidad.
7) Evitar riesgos para la salud.
8) Utilizar materiales obtenidos de materias primas generadas localmente.
9) Utilizar materiales reciclables.
51
10) Gestionar ecológicamente los desechos.”7
6.2. Arquitectura bioclimática
El concepto de arquitectura bioclimática plantea generar espacios con óptimas condiciones de
confort y bienestar, incorporando determinantes de diseño que permitan la interrelación de
variables climáticas para lograrlo. Se define como “(…) aquella arquitectura que diseña para
aprovechar el clima y las condiciones del entorno con el fin de conseguir una situación de confort
térmico en su interior. Juega exclusivamente con el diseño y los elementos arquitectónicos, sin
necesidad de utilizar sistemas mecánicos complejos, aunque ello no implica que no se pueda
compatibilizar”.
Los sistemas de aprovechamiento de las energías renovables en la arquitectura bioclimática se
basan en tres principios: la captación de la energía (calor o frío), su acumulación y su correcto
aprovechamiento gracias a una adecuada distribución. “Se sugieren las siguientes técnicas para
ganar calor o evitar su pérdida:
1) Control del viento
2) Concepción térmica de la envoltura.
3) Utilización de ventanas y muros acumuladores.
4) Utilización de los espacios interiores-exteriores (calefacción).
5) Utilización del suelo (aislamiento).
Y para favorecer las pérdidas de calor o evitar su ganancia:
1) Control del sol.
2) Utilización de la ventilación natural.
3) Utilización de la vegetación y del agua.
4) Utilización de los espacios interiores-exteriores (ventilación).
5) Utilización del suelo (aislamiento).8
6.3. Arquitectura sostenible
A diferencia de las anteriores tendencias enunciadas, la arquitectura sostenible introduce una
nueva variable en su alcance, la cual está en función del tiempo de vida de la construcción; se
define como “aquella que tiene en cuenta el impacto que va a tener el edificio durante todo su
ciclo de vida, desde su construcción, pasando por su uso y su derribo final.”9 Se enfoca en el
impacto ambiental de todos los procesos implicados en una vivienda, desde la extracción de
7 Extraído del artículo Lifegate. Beatrice Bongiovanni 2007. Disponible en: http://www.ecosofia.org/2007/03/la_arquitectura_ecologica_10_principios.html 8 Extraído de Criterios ambientales para el diseño y construcción de vivienda urbana (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2012) 9 Ibídem
52
materiales, fabricación de elementos e insumos y componentes y su transporte, las técnicas de
construcción que supongan un mínimo deterioro ambiental, la ubicación de la infraestructura y
su impacto con el entorno, el consumo de energía en el funcionamiento -es decir en el uso- y su
impacto, llegando inclusive al reciclado de los materiales cuando la estructura ha cumplido su
función y es derribada. Los principios generales, en los cuales se basa la arquitectura sostenible
son:
1) Ubicación adecuada, la cual dependerá de la evaluación de aspectos tales como:
estabilidad del terreno, topografía y, existencia de infraestructura de redes de servicios.
2) Integración en su entorno más próximo, que consiste en considerar todos sus
componentes: agua, tierra, flora, fauna, paisaje y aspectos socioculturales.
3) Aplicación de variables bioclimáticas, teniendo en cuenta el recorrido del sol (trayectoria
e intensidad), el viento, la latitud, la pluviosidad, la humedad y la temperatura.
4) Uso de materiales de construcción, que involucre aspectos de disponibilidad, estética y
accesibilidad, respondiendo inicialmente a las condiciones de existencia y producción
local.
5) Utilización de materiales y tecnologías que tengan la menor cantidad de CO2 en el entero
ciclo de vida, considerando las diferentes etapas: extracción de materias primas,
trasporte, procesos productivos, uso, reutilización, reciclaje y disposición final.
6) Implementación de sistemas energéticos alternativos que disminuyan costos económicos
y que eviten la generación de impactos negativos al ecosistema.
7) Instalación de circuitos cerrados de aguas y residuos, para aumentar la eficiencia en el
uso de estos recursos y generar la menor cantidad de emisiones al entorno.
8) Fomentar los procesos de reciclaje y la reutilización de residuos de la construcción.
9) Optar por proveedores que tengan certificaciones ambientales en sus materiales, ya sea
nacionales o internacionales (por ejemplo: ISO 14001, IRAM, Forest Stewardship Council
–FSC-, etc.)
10) Evitar en todos los procesos constructivos la generación masiva de residuos, sean estos:
sólidos, líquidos o gaseosos; con la obligación añadida de gestionar adecuadamente los
residuos generados.
11) Tener en cuenta uso de suelos con vocación para la construcción de infraestructura. Se
debe adaptar el diseño a las características geomorfológicas, con el fin de disminuir
riesgos y amenazas naturales, estableciendo equilibrios entre áreas construidas y libres.
6.4. Materiales de construcción
Colombia, gracias a sus bondades de ser un país megadiverso dispone de todas las materias
primas necesarias para el desarrollo ambientalmente sostenible de proyectos de vivienda, con
materiales de calidad que respondan a los requerimientos técnicos, ambientales y climáticos,
logrando condiciones de confort, sin el uso de aparatos de climatización de alto consumo
energético. Sin embargo, la industria de la construcción presenta condiciones similares a las del
nivel global, con un alto grado de dependencia de otras industrias como la industria cementera,
la industria cerámica, la industria metalúrgica y la maderera. Todas ellas con sus inconvenientes
53
ambientales en materia de deterioro físico del lugar de extracción, contaminación del aire, del
suelo y del agua, consumo energético e hídrico y emisiones de GEI, de alto impacto ambiental
en sus procesos de producción.
Los criterios para la selección de los materiales deben incluir aspectos como: la estética, el
rendimiento y la disponibilidad a nivel local, sumados a las condiciones de sostenibilidad
ambiental que presentan en cuanto a los impactos ambientales locales y globales generados en
su producción y la energía incorporada, relacionados con la explotación minera y de recursos
naturales, con la consecuente pérdida de suelo y subsuelo, de cobertura vegetal, de diversidad
biológica, de áreas de captación de agua y escorrentías, entre otras. Para que, en los
planteamientos de manejo del impacto ambiental de la producción de vivienda, sea eficiente en
el uso de materiales, los criterios de selección deben ser definidos desde la etapa de planeación
y diseño, teniendo presente los impactos ambientales generados en su producción y transporte,
así como sus características y comportamientos de resistencia, durabilidad, requerimientos de
mantenimiento, inercia o conductividad térmica, acústica y óptica. (Instituto Colombiano de
Normas Técnicas ICONTEC NTC-ISO 14040, 2006). En general, los objetivos básicos de
sostenibilidad arquitectónica que enmarcan la definición de los criterios a aplicar son:
a) Racionalizar el uso de materiales: Determinar las características y condiciones de uso
apropiado de los diversos materiales y su aplicación en procesos de construcción
sostenible.
b) Sustituir materiales y procesos de alto impacto: Reemplazar progresivamente los
materiales que en los procesos constructivos presentan mayores impactos ambientales,
consumos energéticos, emisiones contaminantes o componentes nocivos, por productos
con menor impacto ambiental
c) Manejar el impacto ambiental: Reducir los desperdicios y sobrantes producidos por falta
de planeación o control en la ejecución de las obras, reutilizar o promover el reciclaje de
sobrantes y disponer adecuadamente los subproductos y residuos (Ministerio de
Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2012)
6.5. Etapas del proceso de bioconstrucción
Existe un postulado de fases imprescindibles para el desarrollo de un proyecto constructivo bajo
cualquier vertiente arquitectónica mencionada anteriormente, la cuales son planificación, diseño
y adecuadas prácticas en la ejecución de una construcción. El desarrollo de estas fases permite
estructurar de manera ordenada los procesos de producción de cualquier construcción; las
actuaciones sobre cada una de ellas definen en gran medida la minimización del riesgo, y en el
tema ambiental propician el adecuado manejo sobre el impacto generado en el medio. En la
primera fase de planificación se contemplan los estudios y consideraciones previas a la
localización y adquisición del predio, tales como los análisis normativos, ambientales, sociales y
económicos y los estudios topográficos y geotécnicos. En la segunda, de diseño, se establecen
las características arquitectónicas, estructurales, técnicas y de redes de servicios, con las
consideraciones obtenidas en la fase anterior. Y, como último paso, en la fase de ejecución se
54
desarrolla la construcción de la obra. En la tabla 8 se identifican las principales consideraciones
para tener en cuenta para el logro de la sostenibilidad ambiental, en cada una de las fases
mencionadas.
Tabla 8. Fases y componentes ambientales del proceso productivo
FASES CONSIDERACIONES GENERALES DE SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL
Planeación
Localización que atienda a condiciones ambientales, físicas y sociales
Determinación del estado normativo del predio.
Tramitación de licencias y permisos.
Identificación de impactos del proyecto.
Diseño
Valoración del componente natural del entorno.
Aplicación de variables bioclimáticas
Uso de materiales adecuados.
Implementación de sistemas energéticos alternativos y eficiente uso del agua.
Construcción
Fomento de procesos de reciclaje y la reutilización de residuos de la construcción.
Disminución de residuos en los procesos constructivos.
Desarrollo de medidas de manejo del impacto ambiental y plan de acción social.
Fuente: Criterios ambientales para el diseño y construcción de vivienda urbana. (Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible, 2012)
7. TECNOLOGÍAS APROPIADAS
Dentro de las actividades que se destacan al realizar aprovechamiento responsable y sostenible
de los recursos naturales se encuentra la implementación de tecnologías apropiadas, cuyo
objetivo se centra en minimizar emisiones y/o descargas en la fuente, reduciendo riesgos para la
salud humana y ambiental y elevando simultáneamente la competitividad del proyecto productivo.
Generalmente, se busca que este tipo de tecnologías aplicadas a un sistema productivo generen
un beneficio no solo al ambiente natural en términos ecológicos, sino que también afecten de
manera positiva los aspectos socioeconómicos, mediante acciones como:
• La minimización y el consumo eficiente de insumos, agua y energía.
• La minimización del uso de insumos tóxicos.
• La minimización del volumen y toxicidad de todas las emisiones que genere el proceso
productivo.
• El reciclaje de la máxima proporción de residuos en la planta o proceso productivo y, si
no, fuera de ella o él.
• La reducción del impacto ambiental de los productos en su ciclo de vida, desde la planta
hasta su disposición final. (Arroyave Rojas & Garcés Giraldo, 2006)
55
Para el caso del sistema agroecológico planteado en este documento, y teniendo en cuenta el
carácter productivo en los ámbitos agrícola, pecuario y forestal, se identificaron cinco (5) tipos de
tecnologías aplicables, con base en el objetivo principal de generación de energía mediante el
aprovechamiento de recursos renovables, así como la reutilización de los residuos generados
por actividades propias del proceso productivo. Adicionalmente, basándose en un estudio de
factibilidad realizado directamente por la Fundación Planeta Vivo Btá., se determinaron como las
más adecuadas, en relación costo/beneficio, las siguientes tecnologías apropiadas:
7.1. Biodigestor
Los biodigestores conocidos también como plantas (productoras o de producción) de biogás, son
recintos o tanques cerrados donde la materia orgánica y el agua residual permanecen un periodo
de tiempo para lograr su descomposición produciendo biogás y abono orgánico o bioabono
(Olaya Arboleda & González, 2009). Estos se clasifican en tres tipos sencillos principales: Planta
con cúpula o campana flotante, planta con cúpula o campana fija, y planta balón o biodigestor
tubular. Presentan diferencias considerables en términos de diseño y dimensionamiento, sin
embargo, su funcionamiento y procesos intrínsecos se mantienen igual en cada uno de los
modelos. Sus principales características son:
• Planta con cúpula o campana flotante: Se compone de un digestor construido en
mampostería o estructura de concreto y un depósito de gas móvil en forma de campana, la
cual puede flotar directamente en la masa de fermentación o en un anillo de agua,
dependiendo de la producción de biogás. La campana debe tener una guía que permita el
movimiento vertical, cuya altura dependerá del volumen de gas almacenado. Contiene un
depósito de gas interior. Se recomienda cuando se necesita de un abastecimiento continuo
de biogás y fertilizante.
• Planta con cúpula o campana fija: se compone de un digestor construido en mampostería
y un domo fijo e inmóvil cerrado donde se almacena el biogás. Durante la producción de
biogás, la masa de fermentación es desplazada hacia el tanque de compensación y cuando
se extrae el gas, la masa líquida vuelve hacia el biodigestor. Requiere liberación interna
continua de presión del gas, por lo que se recomienda utilizar en instalaciones donde el
consumo sea continuo o para almacenar el biogás en un depósito aparte. Tiene una vida útil
promedio de 20 años y sus materiales de construcción pueden ser de menor costo,
comparado con la campana flotante.
• Planta balón o biodigestor tubular: Se componen de un tubular en material plástico
(polietileno, PVC, plastilona, etc.) completamente sellado, la entrada y la salida están sujetas
directamente a las paredes de la planta. Su volumen de contenido se constituye un 75% de
la masa de fermentación y un 25% para almacenamiento del biogás. Este tipo de planta se
recomienda para aquellos sitios donde predominan las temperaturas altas y constantes. Es
la de menor costo de los 3 tipos de plantas, sin embargo, maneja una presión baja de gas y
una vida útil corta entre 3 y 8 años. (Olaya Arboleda & González, 2009)
56
Teniendo en cuenta las características que presentan cada uno de los modelos de biodigestor
descritos, para el proyecto agroecológico de que trata este documento, se propone configurar un
modelo que combine las características principales de los biodigestores de campana fija y
tubular, con el fin de reducir costos y obtener mejores rendimientos, sin excederse en
características de funcionamiento que superen la necesidad del proyecto productivo. En la gráfica
20 se describe el modelo de biodigestor propuesto, el cual maneja a un almacenamiento de 10m3,
obedeciendo a los usos domésticos y de generación de energía por medio de otras tecnologías
limpias complementarias.
Gráfica 20. Biodigestor adaptado de 10m3
Fuente: Elaboración propia.
7.2. Gasificador
La gasificación del carbón y de combustibles que contienen carbono y el uso del gas como
combustible para motores de combustión interna, es un tipo de tecnología que se ha utilizado
durante muchos años, pero que ha tomado popularidad en años recientes, especialmente debido
a que se convierte en un medio para utilizar combustibles de biomasa, en vez de combustibles
de origen fósil. El motor de combustión interna emplea como combustible el gas generado por la
gasificación de material vegetal con aire; gas que se limpia y refrigera antes de entrar en el motor
(FAO, 1993). Existen gran cantidad de tipos de gasificadores, aunque pueden ser englobados en
varias categorías como:
• Gasificador de corriente ascendente o tiro directo: El más antiguo y sencillo de todos los
gasificadores. En éste, la toma de aire se encuentra en el fondo y los gases salen por arriba.
Al fondo se ubica la parrilla donde tienen lugar las reacciones de combustión, seguidas de
reacciones de reducción en la parte media. En la parte alta se realiza el calentamiento y la
pirólisis de carga y por la corriente del gas, los alquitranes y productos volátiles producidos
durante este proceso son transportados y se remueven las cenizas. Sus principales ventajas
son su simplicidad y la posibilidad de funcionar con muchos tipos de carga (serrín, cascaras
de cereales, etc.).
57
• Gasificadores de corriente descendente o tiro invertido: Arrojan una solución práctica al
arrastre de alquitrán con la corriente de gas, debido que el aire de primera gasificación se
introduce en la zona de oxidación del gasificador o por encima de ésta. El gas pobre sale por
el fondo del aparato de modo que el combustible y el gas se mueven en la misma dirección.
La principal ventaja de los gasificadores de tipo invertido radica en la posibilidad de producir
un gas sin alquitrán apropiado para aplicarlo a motores, además de generar menor contenido
de componentes orgánicos en el líquido condensado. Pese a esto, este tipo de gasificadores
es menos eficiente que el anterior y casi que funcionan exclusivamente con combustibles
elaborados, lo cual no sería conveniente si se piensa utilizar biomasa como suministro.
• Gasificados de tiro transversal: Son una adaptación para el empleo de carbón vegetal,
cuya composición se convierte en aislante de las altas temperaturas de su combustión
respecto a los materiales de construcción. Este tipo de gasificadores se puede utilizar a muy
pequeña escala, resultando económicamente viables para instalaciones inferiores a 10 kW
(potencia en el eje), debido a la sencillez del conjunto de depuración del gas (sólo un
quemador de ciclón y un filtro caliente) que se puede emplear cuando se utiliza este tipo de
gasificador junto con motores pequeños.
• Gasificador de lecho fluidizado: En este tipo de gasificadores se sopla aire a través de un
lecho de partículas sólidas a velocidad suficiente para mantenerlas en estado de suspensión.
Se comienza por calentar externamente el lecho y el material de alimentación se introduce al
elevarse la temperatura al punto requerido. Las partículas del combustible se introducen por
el fondo del reactor, se mezclan rápidamente con el material del lecho y se calientan casi
instantáneamente alcanzando la temperatura del lecho. Como resultado, el combustible se
piroliza rápidamente, dando como resultado una mezcla de componentes, con una cantidad
relativamente elevada de materiales gaseosos. En la fase de gas, se produce una nueva
gasificación y reacciones de transformación de los alquitranes. La mayoría de los sistemas
van equipados con un ciclón interno, a fin de reducir al mínimo el escape de alquitrán por
soplado. Su gran ventaja es su flexibilidad en cuanto al material de alimentación, sin embargo,
no se recomienda el empleo de biomasa debido a que puede generar inestabilidad del lecho
y entrada de cenizas volantes en los conductos de gas. (FAO, 1993)
Considerando la importancia del combustible de alimentación al momento de determinar el tipo
de gasificador más acorde al proyecto del sistema agroecológico se debe resaltar que, en su
mayoría, los productos generados con fines de utilización como combustibles serán biomasa,
compuesta por residuos vegetales, madera y otros residuos orgánicos secos, se determina que
la opción más viables es incorporar un gasificador de tiro transversal, tal como lo indica la gráfica
21, cuya capacidad se sería confirmada luego de establecer los usos específicos de los gases
producidos y de la capacidad de generación de biomasa del sistema en general.
58
Gráfica 21. Gasificador de tiro transversal
Fuente: Elaboración propia.
7.3. Aerogenerador
La cantidad de energía contenida o proporcionada por las masas de aire en movimiento en su
circulación por las capas bajas de la atmósfera, representa un nivel de potencial energético
relativamente elevado, especialmente en determinadas condiciones locales y temporales, de tal
modo que se justifica el esfuerzo por llevar a cabo su transformación en energía útil y su
aprovechamiento en condiciones favorables de eficiencia y rentabilidad, dado el grado de
desarrollo alcanzado por las tecnologías de conversión eólica (Mur Amanda, S.F.).
Entre dichas tecnologías, las más importantes son las turbinas eólicas o aerogenerador;
máquinas empleadas para transformar la fuerza del viento en electricidad. Existen diferentes
tipos, pero los más utilizados, y ciertamente más eficientes, son los tri-palas de eje horizontal.
Las góndolas se colocan sobre una torre debido a que la velocidad del viento aumenta con la
altura. Además, se procura situarlos lejos de obstáculos (árboles, edificios, etc.) que generen
turbulencias en el aire y en lugares donde el viento sopla con una intensidad parecida todo el
tiempo, para que su rendimiento sea el óptimo. Un aerogenerador consta de varios componentes,
cuyos más importantes son:
• Torre: Soporta el peso de la góndola, por lo que debe ser robusta y estar muy bien cimentada.
Las torres actuales suelen ser de acero, aunque también las hay de hormigón o híbridas, con
longitudes desde 2 metros hasta más de 100 metros.
• Palas: Son, también, cada vez más grandes y pueden llegar a medir hasta 50 metros de
diámetro, dependiendo del potencial de diseño. Normalmente, se fabrican con una mezcla
de fibra de vidrio y resina, y son tan aerodinámicas y firmes como las alas de los aviones.
59
• Rotor: Es el conjunto formado por las palas y el eje al que van unidas, a través de una pieza
llamada buje. Las palas capturan la fuerza del viento y transmiten su potencia hacia el buje.
El buje está conectado, mediante otro eje, a la multiplicadora, que va dentro de la góndola.
• Góndola: Es la estructura que acoge la multiplicadora, el generador eléctrico y los sistemas
de control, orientación y freno. La multiplicadora aumenta unas 60 veces la velocidad del eje
del rotor. Así se consigue comunicar al alternador una velocidad de 1.500 revoluciones por
minuto y poner en marcha el generador eléctrico.
• Transformador: En los aerogeneradores modernos está situado en la base. La electricidad
producida en el generador pasa al transformador por unos cables, para ser enviada con el
voltaje adecuado a una subestación y de ahí a la red eléctrica.
Los aerogeneradores son producidos en diferentes tamaños y capacidades, los cuales obedecen
al valor de potencia estimado, que pueden ir desde modelos caseros de menos de 100 kW, que
resultan muy útiles para disponer de electricidad en lugares aislados, como casas en mitad del
campo o, en general, infraestructura con un consumo promedio de energía; hasta
aerogeneradores de grandísimas dimensiones -hasta más 100 metros de longitud- con potencias
medidas en MW. La energía eólica se emplea, fundamentalmente, para generar electricidad que
se entrega a la red, por eso lo habitual es instalar varios aerogeneradores juntos, que forman un
parque eólico. Así se aprovechan mejor los recursos de viento del lugar, se reducen los costos
de instalación, se construyen menos líneas eléctricas y se reducen los impactos ambientales
(Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, 2011).
Teniendo en cuenta los requerimientos de potencial energético del sistema agroecológico, se
recomienda emplear aerogeneradores de 100 kW potencia cuyas especificaciones generales
(ver tabla 9), basado en el modelo distribuido por la empresa danesa Vestas, una de las
principales a nivel mundial, y representado en la gráfica 22, son las siguientes:
Tabla 9. Características aerogenerador 100kW
AEROGENERADOR VESTAS V20/100
Datos Generales
• Turbina eólica: V20/100
• Potencia: 100 kW
• Diámetro: 20 m
• Área de barrido: 315 m²
• Densidad de potencia: 3.15 m²/kW
• Número de palas: 3
Masas
• Masa de la góndola: 4,6 toneladas
• Masa de la torre: 5,6 toneladas
• Masa del rotor: 1,7 toneladas
• Masa total: 11,9 toneladas
Rotor
• Velocidad máxima del rotor: 46 vuelta/min
• Velocidad mínima: 5 m/s
• Velocidad nominal: 17,5 m/s
• Velocidad máxima: 25 m/s
Torre • Altura de la góndola: 24 m
Fuente: http://www.thewindpower.net/turbine_es_484_vestas_v20-100.php
60
Gráfica 22. Aerogenerador según modelo Vestas V20/100
Fuente: Elaboración propia.
7.4. Panel solar
Para transformar la energía del sol en energía aprovechables se requiere de una célula
fotoeléctrica, dispositivo electrónico que permite transformar la energía luminosa en energía
eléctrica, mediante el aprovechamiento de un proceso llamado efecto fotoeléctrico. En dicho
proceso es la luz, que llega en forma de fotones, impacta sobre una superficie construida
principalmente por silicio, conocida como paneles solares, y la cual emite electrones que, al ser
capturados, producen una corriente eléctrica. En el momento en que queda expuesto el panel a
la radiación solar, los diferentes contenidos en la luz transmiten su energía a los electrones de
los materiales semiconductores que, entonces, pueden romper la barrera de potencial de la unión
positivo-negativo, y salir así del semiconductor a través de un circuito exterior (Erenovable, 2016).
La importancia de los paneles solares radica en su concepción como un tipo de energía renovable
e inagotable, casi que totalmente limpia puesto que no generan ningún tipo de emisiones,
sustancias o descargas contaminantes, excepto por los residuos que comprende el panel en sí
mismo, pasado el tiempo de su vida útil, el cual se promedia en 20 años actualmente. Su mayor
desventaja radica en el costo elevado de su implementación dentro de un sistema de energía,
sobre todo en cuanto a inversión inicial se refiere, pese a que año tras año dicho costo ha venido
decreciendo debido a la acogida que tiene tanto a nivel industrial como doméstico.
La intencionalidad del empleo de paneles solares en el proyecto agroecológico objetivo se enfoca
en el suministro autónomo de energía para las luminarias que componen el alumbrado público.
Existen tecnologías consolidadas a nivel regional, como lo son las luminarias solares combinadas
distribuida por la empresa mexicana SAECSA, la cual integra 2 tecnologías en su núcleo
61
lumínico: inducción y leds; permitiendo con al led al interactuar los fotones de luz de forma
bidireccional y ofreciendo autonomía en iluminación de zonas públicas con un ahorro de centro
de carga considerable. En la gráfica 23 se representa un modelo similar a las luminarias solares
combinadas, recomendadas para implementar en el sistema agroecológico, así como sus
características principales en la tabla 10, con base en la gama distribuida por la empresa
mexicana SAECSA.
Tabla 10. Características luminaria solar combinada
Partes y Características Modelo LSC-L35-
M130-B100
Modelo LSC-L60-
M200-B200
Modelo LSC-L76-
M260-B300
Intensidad Luminosa Similar a 210W
Incandescente
Similar a 355W
Incandescente
Similar a 460W
Incandescente
Generador fotovoltaico 130 Wp 200 Wp 260 Wp
Tarjeta electrónica
inteligente Incluye Incluye Incluye
Centro de carga y
descarga electrosolar 100 A-h 200 A-h 300 A-h
Consumo 35W 59W 76W
Flujo luminoso 2986 Lúmenes 5260 Lúmenes 6620 Lúmenes
Flujo luminoso percibido 3850 Lúmenes-
pupila
7364 Lúmenes-
pupila
9268 Lúmenes-
pupila
Distancia interpostal 15 metros 10 metros 25 metros
Fuente: http://saecsaelectro.com/luminaria-solar-combinada
Gráfica 23. Luminaria con tecnología solar
Fuente: Elaboración propia.
62
7.5. Planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR)
Las actividades domésticas, administrativas, pecuarias e industriales que involucra el sistema
agroecológico generará residuos líquidos que requieren de un tratamiento previo antes de ser
dispuestos al sistema de alcantarillado o para su reutilización en otros procesos del sistema, que
no exijan de condiciones óptimas de calidad del agua. Para tal fin, se propone implementar una
planta de tratamiento de aguas residuales PTAR, que contemple tratamientos primarios y
secundarios, principalmente, los cuales se pueden evidenciar en la gráfica 24, según el modelo
propuesto.
Gráfica 24. Planta modelo de tratamiento de aguas residuales
Fuente: Elaboración propia.
La PTAR contempla procesos de pretratamiento, tratamiento grueso, tratamiento fino, manejo de
lodos y manejo de gases, enfocados a aguas residuales con contenidos tanto domésticos como
industriales de baja concentración, teniendo en cuenta el manejo orgánico del sistema. En
general, los procesos que involucra la PTAR se pueden clasificar como:
a) Cribado: Por medio de rejillas gruesas se hace filtrado para remover los sólidos gruesos.
b) Tamizado: Mediante un filtrado más fino se remueven partículas entre 1,5 y 0,5 mm de
diámetro. Estos tamices pueden ser estáticos auto limpiantes o rotatorios.
c) Desarenador: Aquí se remueven arenas y sólidos pesados mediante procesos de
decantación y estabilización de las aguas residuales.
d) Medidor de flujo: Suele emplearse una canaleta Parshall, la cual permite alterar el flujo en la
velocidad de la corriente del agua, mediante escalonamientos en su paso, combinando dicho
proceso con la aireación de las aguas.
e) Homogenización: Se realiza cuando hay una variación grande en la carga orgánica, mediante
la acidificación por medio de aditivos químicos u orgánicos.
63
f) Coagulación/Floculación: Es donde se añade un coagulante al agua fuente para crear una
atracción entre las partículas en suspensión. La mezcla se agita lentamente para inducir la
agrupación de partículas entre sí para formar flóculos. El agua se traslada entonces a un
depósito tranquilo de sedimentación para sedimentar los sólidos.
g) Sedimentador primario: Se utiliza para lodos activados convencionales, filtros percoladores y
biodiscos. Aquí se remueve materia orgánica sin transformación ni licuefacción. Luego de la
sedimentación, dichos lodos se compactan y sufren un proceso de espesamiento,
solubilización, digestión, estabilización y deshidratación, antes de disponerse como residuo
sólido.
h) Reactor biológico: Aquí se realiza la transformación definitiva de la materia orgánica
particulada en materia orgánica soluble y finalmente en biomasa.
i) Sedimentador secundario: Es donde se separa el agua limpia de la biomasa producida en el
proceso, la cual debe digerirse (autoconsumo), estabilizarse y deshidratarse para una
disposición final.
j) Desinfección: Se realiza para el control de microorganismos patógenos mediante la
aplicación de cloro líquido o gaseoso, durante un tiempo promedio de 15 minutos dentro de
un tanque de contacto. (Orozco Jaramillo, 2014)
La inclusión de los procesos presentados anteriormente dentro del proyecto agroecológico
planteado por la Fundación Planeta Vivo Btá., está supeditada al contenido de las aguas
residuales a tratar y, en gran medida, al objetivo o uso de las aguas tratadas, puesto que cada
proceso requiere de una inversión inicial considerable. Sin embargo, existen alternativas de
tratamiento de aguas residuales mediante los mismos procesos, pero en circunstancias más
“naturales”, siempre y cuando se disponga del espacio suficiente para hacer circular el afluente
para así permitir la acción de agentes orgánicos presentes en el medio ambiente.
8. MODELO FINAL
Con base en la información descrita a lo largo del documento, adicionalmente a varios estudios
previos desarrollados por colaboradores de la fundación Planeta Vivo Btá, se establece un
modelo tridimensional el cual describe, de manera distribucional y espacial, la configuración del
proyecto agroecológico que abarca un área total de 300 hectáreas. Teniendo en cuenta los
resultados arrojados por el estudio previo Zonificación ambiental de aptitud de tierras para la
producción de Maracuyá (Passiflora edulis Sims) y Cholupa (Passiflora maliformis L.) en la
subregión norte del departamento del Huila. Escala 1:100.000 (Montero Acosta & Laiton Herrera,
2016), referentes a las zonas con mayor adaptabilidad a los cultivos frutales de especies
Passiflora, se toma como referencia el municipio de Rivera, Huila, en específico un perímetro
establecido por las coordenadas descritas a continuación, y ubicado al sureste del casco urbano
del municipio, en la vereda Agua Fría (ver gráfica 25):
NW: 2°45'18.16"N
75°16'6.39"W
SW: 2°44'13.86"N
75°16'6.39"W
64
NE: 2°45'18.16"N
75°13'56.23"W
SE: 2°44'13.86"N
75°13'56.23"W
Teniendo en cuenta que se toma como referencia un área con vocación agrícola y con
características de uso actual variables, de igual manera se aboga por abarcar un terreno con
características topográficas irregulares, el cual permita evaluar diferentes interacciones a
presentarse en las actividades a desarrollar dentro el proyecto agroecológico. En este caso, el
perímetro asociado describe terrenos cuya elevación varía entre los 650 msnm y los 1200 msnm.
Gráfica 25. Área potencial de ubicación del sistema agroecológico
Fuente: Elaboración propia con base en Google Earth
El sistema agroecológico comprende áreas de plantaciones forestales aprovechables, que
circunden el área total, áreas internas de cultivos agrícolas, en especial plantaciones frutales de
la especie pasiflora (Maracuyá, Cholupa, Gulupa, Granadilla, entre otras), áreas de protección y
conservación, como rondas de fuentes hídricas y zonas de amortiguación y zonas de alto riesgo,
y áreas destinadas al beneficio antrópico, donde se desarrollen procesos de aprovechamiento
forestal y agrícola, actividades administrativas y operativas, así como zonas para infraestructura,
como edificaciones, vías y caminos internos.
8.1. Plantaciones
Según los lineamientos establecidos por la Fundación Planeta Vivo Btá, el sistema agroecológico
debe comprender, adicional a las especies forrajeras y barbechos a que haya lugar, plantaciones
de carácter agrícola especializados en especies frutales del género passiflora, entre ellas el
65
maracuyá (Passiflora edulis), la gulupa (Passiflora pinnatistipula), la cholupa (Passiflora
maliformis), la granadilla (Passiflora ligularis) y la curuba (Passiflora mollissima), con el fin de
potenciar el cultivo de especies autóctonas de la región mediante el reconocimiento de especies
frutales nativas para así impulsar el crecimiento económico local. En términos generales, se
propende por abarcar un aproximadamente un 60% del terreno total del sistema con cultivos de
este tipo, bajo parámetros agroecológicos que permitan un crecimiento sano y sostenible de los
mismos. El modelo describe plantaciones distribuidas equidistantemente entre valores de 1,5m
y 2m (ver gráfica 26) según el tipo de especie y según las características topográficas del terreno,
donde la relación que se establece es: a mayor porcentaje de pendiente, mayor separación entre
individuos.
Gráfica 26. Modelo Plantaciones agrícolas
Fuente: Elaboración propia
Teniendo en cuenta que las especies de pasifloras tienden a ser muy similares en su estructura
básica en cuanto a forma de la planta, tamaño según su edad, cantidad de follaje y floración, en
el modelo propuesto se establecieron únicamente dos especies específicas, con el fin de denotar
algunas variaciones leves a modo de vista macro, las cuales son la cholupa (pasiflora maliformis)
(ver gráfica 28) y el maracuyá (pasiflora edulis) (ver gráfica 29). De igual manera existe variación
en el modelo final debido al tipo de visualización empleado, el cual puede variar entre las
opciones de objeto realista u objeto detallado.
66
Gráfica 27. Modelo Passiflora maliformis
Fuente: Elaboración propia
Gráfica 28. Modelo Passiflora edulis
Fuente: Elaboración propia
Dependiendo del tipo de forma general que describa el terreno -de la cual se desprenden dos
modelos descritos más adelante-, mediante la destinación de un porcentaje aproximado del 60%
del área total del sistema al uso exclusivo de plantaciones agrícolas, y teniendo en cuenta una
distribución equidistante no menor a 2,25 m entre individuos, es posible establecer una plantación
67
general entre 718.000 y 723.00010 de diferentes especies de pasiflora y otros frutales
compatibles.
El sistema agroecológico comprende, de igual manera, un área circundante de plantaciones
forestales, el cual abarca aproximadamente el 40% del terreno destinado a coberturas vegetales.
El objetivo principal del sistema agroecológico es que dicho porcentaje se nutra, en su gran
mayoría, de especies de árboles nogales (juglans regia), por su capacidad de cumplir funciones
de barrera viva y de generar material maderable en vasta cantidad, con el fin de impulsar el
mercado forestal conjuntamente al aprovechamiento agrícola. El modelo describe plantaciones
forestales a modo de bosque natural, con distribución no homogénea, y una separación entre
individuos no menor a 2,5 m, debido al gran diámetro que puede llegar a abarcar una especie en
edad adulta (mayor a 2m) (ver gráfica 30).
Gráfica 29. Modelo plantaciones forestales
Fuente: Elaboración propia
La especie nogal común (Juglans regia) es empleada en el modelo (ver gráfica 31) debido a su
característica de doble aprovechamiento, por su fruto comestible oleaginoso y su madera de gran
calidad, similar a la del nogal negro (Juglans nigra), muy apreciada en ebanistería. Es importante
reconocer, asimismo, las cualidades que brindan especies nativas de zona tropical de este tipo,
puesto que no afectan representativamente la calidad del suelo y proporcionan una buena
simbiosis junto con las demás especies presentes en el sistema. El porcentaje destinado a
plantaciones forestales ofrece un potencial de individuos de 172.000 a 175.000 unidades, según
el terreno disponible.11
10 Cálculos basados en los modelos de terrenos rectangular e irregular para el Sistema Agroecológico. Elaboración propia. 2017 11 Ibidem.
68
Gráfica 30. Modelo Juglans regia
Fuente: Elaboración propia
8.2. Infraestructura
El sistema agroecológico planteado destina un área específica al establecimiento de la
infraestructura, a modo de centro de operaciones, donde se realizan labores administrativas,
operativas y de procesamiento de bienes y productos provenientes de las actividades
agropecuarias y forestales. Cada uno de los modelos estructurales son planteados bajo concepto
autónomo de diseño del autor, con base en los lineamientos generales indicados por la
Fundación Planeta Vivo Btá, sin establecer características detalladas de ingeniería y de diseño,
puesto que esto obedece a otro estudio ajeno al presente. La infraestructura descrita a
continuación se distribuye dentro de un área común, a excepción de la estructura habitacional la
cual se ubica en una zona diferente, debido a su función recreativa y turística.
A continuación, se describen las estructuras e inmuebles propuestos en el modelo de sistema
agroecológico, teniendo en cuenta las condiciones de procesamiento de los diferentes bienes e
insumos generados, así como dimensionamientos aproximados según los diferentes usos a que
se destina cada estructura, bien sea en espacios dotacionales para personal, así como áreas de
disposición para maquinaria o automotores.
Edificio administrativo: Inmueble de área de 300 m2, distribuidos en 2 plantas (pisos), con
bases estructurales que alternen materiales en acero, concreto y madera natural. Su diseño
involucra características técnicas ecoeficientes como el uso eficiente de agua y energía,
mediante la implementación de techos verdes, tanques de recolección y almacenamiento de
aguas lluvias e instalación de paneles solares, así como el aprovechamiento de la luz y
ventilación natural mediante la ubicación geográfica estratégica de la estructura.
69
Gráfica 31. Modelo edificio administrativo
Fuente: Elaboración propia
Para este elemento en particular, se destina un área para zonas comunes y para parqueaderos,
la cual no se registra en el área inicial de 300 hectáreas, y la cual no se restringe a un
dimensionamiento específico, con el fin de permitir establecer posteriormente las características
de dichos terrenos, según lo permita la capacidad de carga del suelo disponible. En la tabla 11
se describen las unidades que contiene el edificio administrativo, así como la cantidad de
parqueaderos proyectados en primera instancia.
Tabla 11. Características generales edificio administrativo
ÁREA FINAL 300 m2
Concepto Un
Plantas (Pisos) 2
Baños 4
Oficina Principal 1
Oficinas 6
Sala Comercial 1
Sala de Conferencias 1
Cocina 1
Parqueadero 10
Fuente: Elaboración propia.
Centro de investigaciones: Inmueble de área de 200 m2, de una sola planta, con características
arquitectónicas similares a las dispuestas en el edificio administrativo, excepto aquellas
condiciones técnicas requeridas para establecimiento de salones de investigación, con sus
respectivos instrumentos y elementos a que haya lugar. Las características principales de este
inmueble se describen en la tabla 12.
70
Gráfica 32. Modelo centro de investigaciones
Fuente: Elaboración propia
Tabla 12. Características generales centro de investigaciones
ÁREA FINAL 200 m2
Concepto Un
Plantas (Pisos) 1
Oficinas 2
Baños 2
Duchas 2
Mesones 6
Fuente: Elaboración propia.
Bodega de aprovechamiento forestal: Es la estructura más sencilla de aquellas propuestas en
el modelo general, puesto que hace referencia a un terreno cubierto que tiene como función
almacenar y disponer la madera extraída del sistema forestal. Se propone que dicho terreno sea
cubierto con paredes de material maderable, similar a las demás estructuras dotacionales del
sistema agroecológico y techo tejados que permitan la mayor recolección de aguas lluvias
posible. Esta estructura requiere de la circulación de aire ambiente, con el fin de evitar la
acumulación de humedad en el material maderable, por lo cual no incluirá puertas ni ventanas
cerradas. El área dispuesta para esta estructura comprende un área de 2000 m2 con una altura
aproximada de 6 a 7 metros.
71
Gráfica 33. Modelo bodega de aprovechamiento forestal
Fuente: Elaboración propia
Planta de procesamiento agrícola: Inmueble de área de 1000 m2, consistente en una bodega
cubierta de una planta, a modo de taller de procesamiento, con características similares a la
bodega de aprovechamiento forestal sumado a mejoras estructurales y detalles de diseño
acordes a las actividades a realizar en su interior. Sus características principales se describen
en la tabla 13.
Gráfica 34. Modelo planta de procesamiento agrícola
Fuente: Elaboración propia
72
Tabla 13. Características generales planta de procesamiento agrícola
ÁREA FINAL 1000 m2
Concepto Un
Plantas (Pisos) 1
Baños 4
Refrigerador 1
Montacargas 1
Fuente: Elaboración propia.
Centro de procesamiento piscícola: Inmueble de área de 1000 m2, con características
prácticamente idénticas al centro de procesamiento agrícola, difiriendo en ciertas condiciones del
diseño arquitectónico con el fin de disponer de zonas y elementos diferentes a los empleados en
las actividades de procesamiento agrícola.
Gráfica 35. Modelo centro de procesamiento piscícola
Fuente: Elaboración propia
Planta de compostaje: Inmueble de área de 200 m2, con una sola planta, en la cual se
dispondrán residuos orgánicos en camas de compost, con el fin de realizar degradación de
dichos residuos en materia orgánica aprovechable (humus). La estructura se constituye
netamente en madera, sin características especiales de eficiencia energética, puesto que no
requiere de dichos recursos. Se propone una altura promedio de 4 a 5 metros, con el fin de
permitir el ingreso de automotores de carga de gran tamaño, para el cargue y descargue de los
insumos y productos.
73
Gráfica 36. Modelo planta de compostaje
Fuente: Elaboración propia
Planta de lombricultura: Inmueble con características prácticamente iguales a la planta de
compostaje, en cuanto a dimensiones y materiales de construcción, sin embargo, presentando
variación en aspectos de diseño arquitectónico, puesto que las labores de lombricultura requieren
de condiciones de luz tenue o casi nula, por lo cual dispone rejillas en lugar de ventanales que
permitan el paso de la luz.
Gráfica 37. Modelo planta de lombricultura
Fuente: Elaboración propia
74
Invernadero: Estructura que cubre un área de 1000 m2, constituida por parales y bases en
madera y cubierto por plástico de alta resistencia, con el fin de crear un microclima benéfico para
el cultivo y crecimiento de plántulas de especies forestales y agrícolas que posteriormente serán
replantadas en el sistema agroecológica ambiente o que serán procesadas directamente en la
planta de procesamiento agrícola. Dispone de un área destinada a disposición de camas
elevadas de germinación y cultivo, completamente en materiales maderables propios del mismo
sistema. Adicionalmente se incluyen algunos materiales adicionales, en el interior del
invernadero, para recubrimiento de camas o para la generación de sombra, tales como
geotextiles o poli sombras. Puede incluir paneles solares en exterior que permitan mantener
iluminado su interior en las noches, según se requiera.
Gráfica 38. Modelo invernadero
Fuente: Elaboración propia
Centro habitacional: Inmueble con área de 300 m2, consistente en dos plantas y posibles
complementos exteriores como garaje cubierto y zonas comunes al aire libre. Inicialmente se
pretende establecer una decena de cuartos dormitorios con fines de hospedaje vacacional y
turístico. Posee características de ecoeficiencia muy similares al edificio administrativo, con
autosuficiencia energética y reducción en el consumo de recursos. Esta infraestructura se ubica
en una zona distinta a las demás mencionadas anteriormente, muy cerca a los cultivos agrícolas,
con el fin de ofrecer una experiencia más íntima con la naturaleza al visitante, así como los
atractivos de un agroturismo sostenible. La distribución general de espacios al interior de este
inmueble se indica en la tabla 14, así como la cantidad de elementos por cada ítem.
75
Gráfica 39. Modelo centro habitacional
Fuente: Elaboración propia
Tabla 14. Característica generales centro habitacional
ÁREA FINAL 300 m2
Concepto Un
Plantas (Pisos) 2
Baños 8
Habitaciones 10
Cocina 1
Comedor 1
Salas de Estar 2
Cubierta para Reuniones 1
Fuente: Elaboración propia.
8.3. Diseño Irregular
El sistema agroecológico propuesto en el presente documento, además de referirse a la
pertinencia del sistema funcional y operativo al cual se refieren puntos anteriormente
desarrollados, describe un modelo-tipo adaptable a características geormorfológicas variables
según el área o la zona final donde se establecerá el proyecto, posterior a los demás estudios
que acaecen el macro proyecto establecido por la Fundación Planeta Vivo Btá. De igual manera,
la forma que describirá el terreno donde se establecerá el sistema depende de otras variables,
no incluidas anteriormente, como indicadores económicos y sociales con implicaciones legales
de adquisición de tierra, habilitación del uso del suelo según lineamientos establecidos por el
Plan de Ordenamiento Territorial municipal - POT, entre otras variables específicas a que haya
lugar. Como respuesta a los resultados finales configurados por las posibles variables a
76
presentarse, se establecieron dos (2) formas o figuras de terreno potenciales, dentro de las
cuales se podrían distribuir geográficamente las 300 hectáreas del terreno a adquirir. Una de
estas opciones describe una forma o diseño irregular, en el cual las delimitaciones del sistema
obedecen a factores naturales tales como accidentes topográficos (cuchillas o cortes abruptos
de terreno) como a cuerpos de agua como quebradas, ríos, lagos o lagunas que puedan
presentarse, al igual que la propia delimitación privada con la que ya puedan contar los terrenos
potenciales. La gráfica 41 describe el diseño irregular que determinado por la selección de
terrenos parcelados actuales, en la zona suroriente de la cabecera municipal de Rivera, Huila. El
terreno seleccionado comprende un desnivel positivo aproximado de 700 m.s.n.m., seccionado
por un cuerpo de agua principal del cual se desprende una única quebrada y cubre hasta el
extremo sur de toda el área.
Gráfica 40. Modelo irregular sistema agroecológico
Fuente: Elaboración propia
El terreno se distribuye geográficamente en terrenos de producción agrícola y forestal, áreas de
protección, zonas de amortiguación hidráulica de los cuerpos de agua, un área destinada
específicamente al establecimiento de la infraestructura operativa y administrativa, así como las
áreas destinadas a vías y accesos dentro del sistema agroecológico propuesto. En la tabla 15 se
describe, de manera detallada, la distribución de áreas recién mencionada, dentro del terreno
total que comprende el sistema.
Tabla 15. Distribución de terrenos en modelo irregular
FORMA IRREGULAR
Concepto Área (m2) Área (Ha) % Km Lineal
Terrenos 2713953,533 271,395 90,465 0
Protección 182545,469 18,255 6,085 0
77
Cuerpo de Agua 17550,541 1,755 0,585 8,313
Infraestructura 24795,499 2,480 0,827 0
Vías y Accesos 61158,959 6,116 2,039 18,655
Vía Principal 22762,345 2,276 0,759 5,576
Vías Secundarias 33607,128 3,361 1,120 8,349
Senderos 4789,486 0,479 0,160 4,731
TOTAL 3000004 300 100,000 18,655
Fuente: Elaboración propia.
Dentro de las áreas productivas establecidas en el terreno, se indica la distribución porcentual
del modelo productivo agroforestal, el cual corresponde a un 60% de terreno ponderado dedicado
a plantaciones agrícolas, específicamente cultivos frutales de pasifloras, y el 40% restante
destinado a la producción forestal, enfatizando en especies nativas como el nogal. La tabla 16
indica las áreas netas y ponderadas destinadas a cada sistema de plantaciones, incluyendo las
áreas de exclusión o protección, la cuales recibirán un tratamiento de conservación y
preservación especial.
Tabla 16. Áreas principales en modelo irregular
ÁREAS PRINCIPALES TERRENOS
Concepto Área (m2) Área (Ha) % Pond. % Total
Agrícola 1628372,120 162,837 60 54,28
Forestal 1085581,413 108,558 40 36,19
Exclusión 286050,4672 28,605 9,54
TOTAL 3000004 300 100,00
Fuente: Elaboración propia.
Teniendo en cuenta las características de morfología de los individuos a cultivar, en la tabla 17
se describe un cálculo estimado de cantidad de individuos agrícolas y forestales que pueden ser
plantados en el total del área dispuesta del terreno para aprovechamiento agroforestal, y las
cuales se convertirán en la materia prima del sistema agroecológico propuesto a lo largo del
presente documento.
Tabla 17. Unidades potenciales de individuos en forma irregular
UNIDADES POTENCIALES TOTALES
Concepto Separación (m2) Distribución Un Aprox.
Agrícola 2,25 Matriz 723721
Forestal 6,25 Disperso 173693
Fuente: Elaboración propia.
78
8.4. Diseño Rectangular
De modo similar al diseño irregular propuesto en el numeral anterior, se establece un modelo
rectangular sin determinación de límites mediante características específicas, el cual obedece a
un modelo espacio geográfico bastante genérico, el cual se puede ajustar a diferentes
características geomorfológicas. Con un área total de 300 hectáreas y un desnivel positivo de
terreno similar al indicado en el diseño irregular, el modelo rectangular describe la misma
distribución espacial del modelo irregular, en lo referente a distribución de áreas y ubicación de
aspectos naturales, tales como los cuerpos de agua. La gráfica 42 describe la similitud de los
modelos, la cual se ve diferenciada por la distribución de las coberturas de pastos y por la
ubicación específica de las vías y accesos, teniendo en cuenta el cambio en la forma global del
terreno.
Gráfica 41. Modelo rectangular sistema agroecológico
Fuente: Elaboración propia
De igual forma, la distribución de áreas dentro del terreno (tabla 18) y, a su vez, la ponderación
de áreas para cultivos agrícolas y forestales (tabla 19) es muy cercana a la determinada en el
modelo irregular, tan solo variando en las cantidades de kilómetros lineales de vías y accesos,
así como en la longitud de los cuerpos de agua.
Tabla 18. Distribución de terrenos en modelo rectangular
FORMA RECTANGULAR
Concepto Área (m2) Área (Ha) % Km Lineal
Terrenos 2692771,52 269,277 89,759 0
Protección 195712,677 19,571 6,524 0
Cuerpo de Agua 15350,475 1,535 0,512 9,353
79
Infraestructura 24592,793 2,459 0,820 0
Vías y Accesos 71572,534 7,157 2,386 16,970
Vía Principal 29765,722 2,976572 0,992 7,173
Vías Secundarias 38942,120 3,894212 1,298 6,935
Senderos 2864,693 0,286469 0,095 2,861
TOTAL 3000000 300 100,000 16,970
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 19. Áreas principales en modelo rectangular
ÁREAS PRINCIPALES TERRENOS
Concepto Área (m2) Área (Ha) % Pond. % Total
Agrícola 1615662,912 161,566 60 53,86
Forestal 1077108,608 107,711 40 35,90
Exclusión 307228,4797 30,723 10,24
TOTAL 3000000 300 100,00
Fuente: Elaboración propia.
Obedeciendo a la ocupación de una porción mayor de terreno por parte de la infraestructura
circundante al terreno, así como las áreas de protección de cuerpos de agua, con respecto a las
áreas determinadas en el diseño irregular, se presenta una disminución en la cantidad de
individuos agrícolas y forestales en aproximadamente mil unidades para cada categoría, al
comprender un área de aproximadamente 2 hectáreas menor al área del modelo irregular, tal
como se indica en la tabla 20.
Tabla 20. Unidades potenciales de individuos en forma rectangular
UNIDADES POTENCIALES TOTALES
Concepto Separación (m2) Distribución Un Aprox.
Agrícola 2,25 Matriz 718072
Forestal 6,25 Disperso 172337
Fuente: Elaboración propia.
Ambos modelos conservar características de distribución espacial similares, especialmente en el
área destinada a la ubicación de la infraestructura administrativa y productiva, así como el área
de uso habitacional y aquellas destinadas a la conservación del patrimonio natural (cuerpos de
agua) a que haya lugar. Cabe destacar que son modelos basados en una topografía de terreno
real pero no definitiva, la cual puede sufrir modificaciones según se determine en posteriores
estudios complementarios al macro proyecto del sistema agroecológico planteado por la
Fundación Planeta Vivo Btá.
80
CONCLUSIONES
La configuración de un sistema agroecológico requiere de la conjugación de una cantidad amplia
de factores físicos, bioclimáticos, ambientales y socioeconómicos que definirán el modelo
funcional y operacional, mediante una planificación detalladas, que involucre etapas de ejecución
y análisis de prefactibilidad y factibilidad, los cuales determinarán el éxito de un proceso conjunto
de técnicas y acciones que se encuentren basados en un sistema simbiótico, donde el desarrollo
sostenible sea el pilar más importante del sistema en sí mismo.
La elección de las tecnologías apropiadas descritas en el presente proyecto obedece a las
características productivas propuestas por la Fundación Planeta Vivo Btá, las cuales obedecen
al sistema productivo basado en plantaciones agrícolas de pasifloras y las plantaciones forestales
maderables, abogando por la atender, en el mayor grado posible, la conservación y preservación
de los recursos disponibles, así como la generación mínima de productos residuales y/o
contaminantes en los actividades y procesos del sistema productivo. Es necesario ajustar
condiciones de dimensionamiento y capacidad de procesamiento de las tecnologías según se
requiera.
El establecimiento de los cultivos agrícolas de pasifloras y plantaciones forestales maderables
obedecen, inicialmente, a un modelo tradicional de monocultivo básico, el cual no refleja
necesariamente el diseño final de formación de cultivos polifuncionales, debido a que se omiten
conceptos básicos de sistemas de policultivos, con individuos forrajeros y herbales, que
refuerzan las funciones de simbiosis y mutualismo presentes en sistemas naturales nativos, en
los cuales se basa el sistema agroecológico final.
Los modelos irregulares y rectangular son desarrollados con base en terrenos potenciales de
departamento del Huila, el cual es primer objetivo de aplicación el sistema, y contemplan
características estructurales, dimensionales y distribucionales básicas, las cuales pueden ser
ajustadas a condiciones topográficas distintas a alas expuestas, preservando los principios de
funcionamiento y operación del sistema agroecológico inicial.
Es importante resaltar el papel de proyectos productivos sostenibles, con responsabilidad
ambiental y conciencia ecológica como el propuesto en este documento por la Fundación Planeta
Vivo Btá, puesto que se enmarca en uno de los objetivos de desarrollo sostenible propuestos en
las diferentes convenciones a nivel mundial, como el Acuerdo de París de 2015 el cual aboga
por reforzar la respuesta mundial a la amenaza del cambio climático, en el contexto del desarrollo
sostenible y de los esfuerzos por erradicar la pobreza, así como la lucha contra el cambio
climático establecida en el más reciente COP23, sumado al aseguramiento de la calidad
alimentaria, en principio, a nivel nacional.
81
RECOMENDACIONES
Es importante analizar las funciones y beneficios específicos de cada uno de los sistemas
agroforestales, silvopastoriles y ecoturísticos, los cuales se configuran de manera conjunta en el
sistema agroecológico propuesto, teniendo en cuenta las características biofísicas del terreno
final elegido, así como las condiciones climáticas propias de la región y la disponibilidad de
recursos naturales en el terreno dispuesto para implementar el proyecto, debido a que éstos
pueden modificar ciertos aspectos genéricos descritos en el presente documento, así como las
tecnologías apropiadas propuestas en el mismo.
Se requiere de estudios complementarios de zonificación y caracterización del área definitiva a
emplear para establecer el sistema agroecológico, los cuales determinen la distribución definitiva
de los cultivos a implementar, así como los sistemas complementarios (sistemas de riego,
rotación de cultivos, esquemas de entrada y salida, etc.) que no son factibles de determinar al no
contar con la identificación de las características geofísicas y bioclimáticas finales del terreno a
utilizar.
Para establecer los alcances reales del modelo propuesto en el presente documento, en cuanto
a la infraestructura establecida, es necesario realizar estudios de factibilidad y de ingeniería de
detalle, debido a que las características biofísicas del terreno definitivo pueden generar
modificaciones en los diseños inicialmente propuestos, así como requerir de investigaciones
complementarias a la funcionalidad de las tecnologías apropiadas indicadas.
Teniendo en cuenta las dinámicas socioeconómicas de la región, y basándose en las políticas
estatales de desarrollo agrícola, es importante reforzar la consecución de acuerdos
mancomunados con entidades gubernamentales y privadas que permitan involucrar a la
población del sector con el proyecto, abogando por la generación empleo, el mejoramiento de la
calidad de la producción agrícola y las condiciones del campo en general, evitando que el sistema
agroecológico planteado se comprenda como un proyecto aislado y se involucre en la
cotidianidad de su área de influencia y que, en un largo plazo, se convierta en patrimonio natural
de la región.
82
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86
ANEXOS
a. Imágenes renderizadas
Ingreso Peatonal y Vehicular Infraestructura: Aprovechamiento Forestal
Área de Manejo Silvopastoril
87
Infraestructura: Compost y lombricultura
Infraestructura: Procesamiento Agrícola
Infraestructura: Biodigestor e Invernadero
88
Infraestructura: Biodigestor y Lombricultivos
Infraestructura: Quiosco y Baño Ecológico
Infraestructura: Área Administrativa y de Investigación
89
Infraestructura: Área de Procesamiento Agrícola
Infraestructura: Vista Aérea
Humedal Artificial
90
Infraestructura: Puente Vehicular
Infraestructura: Senderos Peatonales
Infraestructura: Tanques Piscícolas
91
Infraestructura: Planta de Tratamiento de Aguas Residuales
Infraestructura: Aerogeneradores
Plantaciones Agrícolas y Forestales
92
b. Render definitivo
Como resultado del trabajo realizado con relación al modelo en formato 3D, se generó un Render
definitivo del proyecto, en el cual se describen las características generales del sistema agroecológico
mediante un recorrido por el modelo propuesto, haciendo énfasis en áreas destacadas como cultivos
agrícolas, plantaciones forestales, diseño estructural, zona de infraestructura operacional y tecnologías
apropiadas, mediante la simulación de un sobrevuelo por toda la extensión del terreno adaptado.
El render final se encuentra alojado como video en línea en el sitio web www.youtube.com mediante el
nombre “Sistema Agroecológico – Modelo Tipo” y puede ser consultado mediante el siguiente enlace
directo:
https://youtu.be/DShCLLXnxnA
