PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

“DISEÑO DE UNA UNIDAD VOLTEADORA DE COMPOSTAJE AUTOPROPULSADA PARA LA PEQUEÑA Y MEDIANA

AGRICULTURA”

Memoria para optar al Título de:

INGENIERO MECÁNICO

ALUMNO : Nicolás Isaías Jeria Ramírez

PROFESOR GUÍA : Rodrigo Lagos Cereceda

2014

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ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS..........................................................................3

1.1 Descripción del problema................................................................................3

1.2 Objetivos.........................................................................................................5

1.2.1 Objetivo General.......................................................................................5

1.2.2 Objetivos Específicos................................................................................5

2. DESARROLLO TEÓRICO.....................................................................................6

2.1 Proceso del compostaje..................................................................................6

2.1.1 Etapas del proceso de compostaje...........................................................7

Etapa latencia…………………………………………………………………………7

Etapa mesotérmica 1………………………………………………………………...8

Etapa termogénica……………………………………………………………………8

Etapa mesotérmica 2…………………………………………………………………9

2.1.2 Sistema de compostaje...........................................................................10

2.2 Manejo y disposición del compostaje............................................................11

2.2.1 Variables que intervienen en el proceso de volteo del compostaje........11

Humedad……………………………………………………………………..11

PH……………………………………………………………………………..12

Relación Carbono/Nitrógeno……………………………………………….12

Estructura y tamaño de residuos…………………………………………..13

Aireación o contenido de oxigeno………………………………………....13

2.3 Características del compostaje.....................................................................15

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2.4 Alternativas de volteo....................................................................................18

2.4.1 Operación manual...................................................................................18

2.4.2 Operación mecanizada...........................................................................18

2.5 Análisis y selección de las alternativas.........................................................20

3. BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................22

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1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

1.1 Descripción del problema

Actualmente, más del 50% de los residuos que se generan a nivel nacional son

orgánicos, estos grandes volúmenes de desechos producidos por diversas

actividades, ya sea agrícola, forestal, industrial o domestica son considerados como

un problema para nuestras ciudades. Sin embargo existen diversas alternativas para

reciclar la gran mayoría de estos desechos. Por esta razón, el manejo de los

residuos a través del compostaje se presenta como la opción de mayor viabilidad

ambiental y económica para convertir estos residuos en un producto de alta calidad,

logrando reducir el efecto contaminante y a la vez permitir su reutilización en la

agricultura.

El compostaje es una técnica que se ha practicado hace mucho tiempo, definiéndose

como un proceso biológico mediante el cual los microorganismos actúan sobre la

materia rápidamente biodegradable, generando un abono orgánico denominado

compost.

El compost es el resultado de varias sucesiones de descomposición bajo condiciones

aeróbicas y específicamente suele ser utilizado como mejorador de algunas

propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Hoy en día el aprovechamiento

agrícola de residuos orgánicos de distintos orígenes es una práctica poco habitual en

nuestro país, es por ello que el interés por utilizarlos ha ido aumentando debido a las

nuevas tendencias ecológicas y a las elevadas cantidades de estos materiales que

se generan principalmente en los procesos agrícolas.

Un procedimiento muy importante en la generación del compost es el “volteo” que

tiene como objeto homogeneizar los materiales y controla variables claves que

influyen en la calidad del abono como la temperatura y humedad.

Con el esfuerzo permanente por fortalecer la mediana y pequeña agricultura del país

como una actividad fundamental no solo desde el punto de vista económico, sino

también desde la perspectiva de un desarrollo territorial socialmente justo y

ambientalmente sustentable, la tecnología e innovación ha tomado importancia para

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controlar las variables vinculadas al proceso de compostaje, es por esto, que la

presente tesis pretende desarrollar el diseño de una unidad volteadora de

compostaje autopropulsada de bajo costo, permitiendo el acceso de la

autoproducción de compost para el mediano y pequeño agricultor.

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1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo General

Diseñar y calcular una unidad volteadora de compostaje autopropulsada.

1.2.2 Objetivos Específicos

1. Desarrollar un diseño de bajo costo asequible para mediana y pequeña

agricultura.

2. Diseñar una sola fuente propulsora, utilizar un sistema de transmisión

mecánico elemental, de simple reemplazo, en base a poleas y cadenas.

3. Diseño que permita ser operado por una sola persona.

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2. DESARROLLO TEÓRICO

2.1 Proceso del compostaje

En términos generales el Compostaje se puede definir como una biotécnica donde es

posible ejercer un control sobre los procesos de biodegradación de la materia

orgánica. La biodegradación es consecuencia de la actividad de los microorganismos

que crecen y se reproducen en los materiales orgánicos en descomposición. La

consecuencia final de estas actividades vitales es la transformación de los materiales

orgánicos originales en otras formas químicas. Los productos finales de esta

degradación dependerán de los tipos de metabolismo y de los grupos fisiológicos que

hayan intervenido. Es por estas razones, que los controles que se puedan ejercer,

siempre estarán enfocados a favorecer el predominio de determinados metabolismos

y en consecuencia a determinados grupos fisiológicos [1].

En una pila de material en compostaje, si bien se dan procesos de fermentación en

determinadas etapas y bajo ciertas condiciones, lo deseable es que prevalezcan los

metabolismos respiratorios de tipo aerobio, tratando de minimizar los procesos

fermentativos y las respiraciones anaerobias, ya que los productos finales de este

tipo de metabolismo no son adecuados para su aplicación agronómica y conducen a

la pérdida de nutrientes.

Lo importante no es biodegradar, sino poder conducir esta biodegradación por rutas

metabólicas, que nos permitan la obtención de un producto final lo más apropiado

posible, en el menor tiempo posible. El éxito de un proceso de compostaje,

dependerá entonces de aplicar los conocimientos de la microbiología, manejando la

pila de compost como un medio de cultivo.

En tal sentido, el compostaje, se puede definir como un proceso dirigido y controlado

de mineralización y pre-humificación de la materia orgánica, a través de un conjunto

de técnicas que permiten el manejo de las variables del proceso; y que tienen como

objetivo la obtención de un biofertilizante de características físico-químicas,

biológicas y microbiológicas predeterminadas, conocido como Compost. A este

proceso controlado de compostaje los denominamos Compostaje aerotérmico o

termoaeróbico para diferenciarlo de las técnicas tradicionales.

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2.1.1 Etapas del proceso de compostaje

El compostaje aeróbico se caracteriza por el predominio de los metabolismos

respiratorios aerobios y por la alternancia de etapas mesotérmicas (10-40ºC) con

etapas termogénicas (40-75ºC), y con la participación de microorganismos mesófilos

y termófilos respectivamente. Las elevadas temperaturas alcanzadas, son

consecuencia de la relación superficie/volumen de las pilas o camellones y de la

actividad metabólica de los diferentes grupos fisiológicos participantes en el proceso.

Durante la evolución del proceso se produce una sucesión natural de poblaciones de

microorganismos que difieren en sus características nutricionales (quimioheterotrofos

y quimioautotrofos), entre los que se establecen efectos sintróficos y nutrición

cruzada [1]. Debemos distinguir en una pila o camellón dos regiones o zonas:

La zona central o núcleo de compostaje, que es la que está sujeta a los

cambios térmicos más evidentes.

La corteza o zona cortical que es la zona que rodea al núcleo y cuyo espesor

dependerá de la compactación y textura de los materiales utilizados.

El núcleo actúa como zona inductora sobre la corteza. No obstante, todos los

procesos que se dan en el núcleo, no alcanzan la totalidad del volumen de la corteza.

A los efectos prácticos y utilizando como criterio las temperaturas alcanzadas en el

núcleo, podemos diferenciar las siguientes etapas:

Etapa de latencia

Es la etapa inicial, considerada desde la conformación de la pila hasta que se

constatan incrementos de temperatura, con respecto a la temperatura del material

inicial. Esta etapa, es notoria cuando el material ingresa fresco al compostaje. Si el

material tiene ya un tiempo de acopio puede pasar inadvertida. La duración de esta

etapa es muy variable, dependiendo de numerosos factores. Si son correctos: el

balance C/N, el pH y la concentración parcial de Oxígeno, entonces la temperatura

ambiente y fundamentalmente la carga de biomasa microbiana que contiene el

material, son los dos factores que definen la duración de esta etapa. Con

temperatura ambiente entre los 10 y 12 ºC, en pilas adecuadamente conformadas,

esta etapa puede durar de 24 a 72 hs.

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Etapa mesotérmica 1 (10-40ºC)

En esta etapa, se destacan las fermentaciones facultativas de la microflora mesófila,

en concomitancia con oxidaciones aeróbicas (respiración aeróbica). Mientras se

mantienen las condiciones de aerobiosis actúan Euactinomicetos (aerobios estrictos),

de importancia por su capacidad de producir antibióticos. Se dan también procesos

de nitrificación y oxidación de compuestos reducidos de Azufre, Fósforo, etc. La

participación de hongos se da al inicio de esta etapa y al final del proceso, en áreas

muy específicas de los camellones de compostaje. La etapa mesotérmica es

particularmente sensible al binomio óptimo humedad-aireación. La actividad

metabólica incrementa paulatinamente la temperatura. La falta de disipación del calor

produce un incremento aún mayor y favorece el desarrollo de la microflora termófila

que se encuentra en estado latente en los residuos. La duración de esta etapa es

variable, depende también de numerosos factores.

Etapa termogénica (40-75ºC)

La microflora mesófila es sustituida por la termófila debido a la acción de Bacilos y

Actinomicetos termófilos, entre los que también se establecen relaciones del tipo

sintróficas. Normalmente en esta etapa, se eliminan todos los mesófilos patógenos,

hongos, esporas, semillas y elementos biológicos indeseables. Si la compactación y

ventilación son adecuadas, se producen visibles emanaciones de vapor de agua. El

CO2 se produce en volúmenes importantes que difunden desde el núcleo a la

corteza. Este gas, juega un papel fundamental en el control de larvas de insectos. La

corteza y más en aquellos materiales ricos en proteínas, es una zona donde se

produce la puesta de insectos. La concentración de CO2 alcanzada resulta letal para

las larvas. Conforme el ambiente se hace totalmente anaerobio, los grupos termófilos

intervinientes, entran en fase de muerte. Como esta etapa es de gran interés para la

higienización del material, es conveniente su prolongación hasta el agotamiento de

nutrientes.

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Etapa mesotérmica 2

Con el agotamiento de los nutrientes, y la desaparición de los termófilos, comienza el

descenso de la temperatura. Cuando la misma se sitúa aproximadamente a

temperaturas iguales o inferiores a los 40ºC se desarrollan nuevamente los

microorganismos mesófilos que utilizarán como nutrientes los materiales más

resistentes a la biodegradación, tales como la celulosa y lignina restante en las

parvas. Esta etapa se la conoce generalmente como etapa de maduración. Su

duración depende de numerosos factores. La temperatura descenderá

paulatinamente hasta presentarse en valores muy cercanos a la temperatura

ambiente. En estos momentos se dice que el material se presenta estable

biológicamente y se da por culminado el proceso.

Las etapas mencionadas, no se cumplen en la totalidad de la masa en compostaje,

por este motivo es necesario, remover las pilas de material en proceso, de forma tal

que el material que se presenta en la corteza, pase a formar parte del núcleo. Estas

remociones y reconformaciones de las pilas se realizan en momentos puntuales del

proceso, y permiten además airear el material, lo que provoca que la secuencia de

etapas descripta se presenta por lo general más de una vez.

Desde el punto de vista microbiológico la finalización del proceso de compostaje se

tipifica por la ausencia de actividad metabólica. Las poblaciones microbianas se

presentan en fase de muerte por agotamiento de nutrientes. La biomasa puede

permanecer constante por un cierto período aún cuando la gran mayoría de la

población se haya hecho no viable. Las características descritas, corresponden a un

compost en condición de estabilidad. Esta condición se diagnostica a través de

diversos parámetros. Algunos de ellos, se pueden determinar en campo

(temperatura, color, olor), otras determinaciones se deben realizan en laboratorio.

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2.1.2 Sistema de compostaje

Este tipo de compostaje consiste en colocar una mezcla de materiales orgánicos en

una larga y angosta pila, camellón o parva con dimensiones determinadas, que debe

ser agitada o volteada en una base regular para manejar su aireación y

homogeneización. Típicamente, la pila varía entre 90 cm. de alto para material

espesos a 360 cm. de alto para material livianos. El ancho varía entre 150 a 600 cm.

El equipo usado para el volteo determina el tamaño, forma, y espacio entre las pilas.

Las pilas son aireadas inicialmente en forma natural. La razón de cambio de aire

depende de la porosidad de la pila. Si la pila es muy grande, las zonas anaeróbicas

cercanas al centro liberan olores cuando la pila es volteada. Por otro lado, en

pequeñas pilas se pierde rápidamente calor y no puede alcanzar altas temperaturas

suficientes para evaporar humedad y eliminar microorganismos patógenos y semillas

de malezas. Las volteadoras de material, reconstruyen la porosidad de la pila, y

libera el calor atrapado, vapor de agua y gases. Aunque la pila es aireada con el

volteado, el nuevo oxígeno entre los espacios de los poros es rápidamente reducido

por los microorganismos [2].

Volteando también cambia el material de la superficie de la pila con el material del

interior de esta. Esto expone todo el material igualmente al aire de la superficie

exterior y a las altas temperaturas dentro la pila. De esta forma, el material

compostado se empareja y más semillas de malezas, patógenos y larvas son

destruidas por las altas temperaturas generadas al interior de la pila [3].

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2.2 Manejo y disposición del compostaje

2.2.1 Variables que intervienen en el proceso de volteo del compostaje

Según lo descrito el compostaje se basa en el proceso microbiológico realizado por

los microorganismos, por esto se ve afectado por todos aquellos factores que

influyen en el crecimiento y actividad de estos microorganismos. De este modo se

pueden señalar que los principales factores que condicionan el proceso de

compostaje son el tipo de sustrato (residuos), aireación o presencia de oxígeno,

contenido de humedad, pH y relación carbono/nitrógeno. Estos factores condicionan

y determinan el desarrollo del proceso y la obtención de un producto final de calidad.

Humedad

El contenido en humedad de los desechos orgánicos es necesaria para que los

microorganismos lleven a cabo sus procesos metabólicos. Provee el medio para las

reacciones químicas, transporte de nutrientes y permite la movilidad de los

microorganismos. La humedad idónea para una biodegradación con predominio de la

respiración aeróbica, se sitúa en el orden del 15 al 35 % (del 40 al 60 %, sí se puede

mantener una buena aireación) [1]. Humedades superiores a los valores indicados

producirían un desplazamiento del aire entre las partículas de la materia orgánica,

con lo que el medio se volvería anaerobio, favoreciendo los metabolismos

fermentativos y las respiraciones anaeróbicas. Si la humedad se sitúa en valores

inferiores al 10%, desciende la actividad biológica general y el proceso se vuelve

extremadamente lento. El carácter osmótrofo de la gran mayoría de grupos

fisiológicos, implica que con humedades inferiores al 20%, las poblaciones pasen a

fases estacionarias o en condiciones extremas a fase de muerte, retardando o

deteniendo el proceso de compostaje. La humedad adecuada para cada etapa,

depende de la naturaleza, compactación y textura de los materiales de la pila. Los

materiales fibrosos y finos retienen mayor humedad y aumentan la superficie

específica de contacto.

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PH

En general es relativamente amplio. No obstante pH cercano al neutro (pH 6,5-7,5),

ligeramente ácido o ligeramente alcalino nos asegura el desarrollo favorable de la

gran mayoría de los grupos fisiológicos. Valores de pH inferiores a 5,5 (ácidos)

inhiben el crecimiento de la gran mayoría de los grupos fisiológicos. Valores

superiores a 8 (alcalinos) también son agentes inhibidores del crecimiento, haciendo

precipitar nutrientes esenciales del medio, de forma que no son asequibles para los

microorganismos.

Relación Carbono/Nitrógeno

La relación C/N, expresa las unidades de Carbono por unidades de Nitrógeno que

contiene el material. El Carbono es una fuente de energía para los microorganismos

y el Nitrógeno es un elemento necesario para la síntesis proteica. Una relación

adecuada entre estos dos nutrientes, favorecerá un buen crecimiento y reproducción.

Una relación C/N optima de entrada, es decir de material “crudo o fresco” a

compostar es de 25 unidades de Carbono por una unidad de Nitrógeno, 25 (C) / 1(N)

= 25 [1].

En términos generales, una relación C/N inicial de 20 a 30 se considera como

adecuada para iniciar un proceso de compostaje. Si la relación C/N está en el orden

de 10 no indica que el material tiene relativamente más Nitrógeno. Si la relación es

de por ejemplo 40, manifiesta que el material tiene relativamente más Carbono.

Un material que presente una C/N superior a 30, requerirá para su biodegradación un

mayor número de generaciones de microorganismos y el tiempo necesario para

alcanzar una relación C/N final entre 12-15 (considerada apropiada para uso

agronómico) será mayor. Si el cociente entre estos dos elementos es inferior a 20 se

producirán pérdidas importantes de nitrógeno.

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Estructura y tamaño de residuos

Numerosos materiales pierden rápidamente su estructura física cuando

ingresan al proceso de compostaje, otros no obstante son muy resistentes a los

cambios, tal es el caso de materiales leñosos y fibras vegetales en general. En este

caso la superficie de contacto entre el microorganismo y los desechos es

pobre.

Cuando se presenta una situación de este tipo, por ejemplo disponemos de

restos de podas de pequeño diámetro, debemos mezclar estos residuos con

otros de diferente estabilidad estructural, de forma tal que aumente la

superficie de contacto. Una opción sería la mezcla de estos restos de poda

con excretas en proporciones tales que aseguremos una buena relación C/N de

entrada.

Ante el caso de no disponer, de excretas u otro material de diferente

estructura física, debemos recurrir al procesamiento del mismo, para lograr un

tamaño adecuado y un proceso rápido. Las alternativas para este tipo de

materiales leñosos y de gran tamaño es la utilización de trituradoras o chipeadoras.

Para un diámetro medio máximo de partículas de 20 mm resulta un incremento

significativo de la biodisponibilidad y del tiempo de compostaje cuando se

compara con partículas mayores a 80 mm, por lo que el tamaño indicado de 20

mm a 10 mm es aconsejable para este tipo de materiales.

Trituraciones, chipeados y posteriores moliendas donde se obtengan diámetros

inferiores a aproximadamente 3 mm, no son aconsejables, ya que la acumulación

de materiales con estos diámetros tienden a compactarse en los asentamientos

de las parvas, con lo que disminuye en forma importante la capacidad de

intercambio gaseoso.

Aireación o contenido de oxigeno

La aireación es conjuntamente con la relación C/N uno de los principales

parámetros a controlar en el proceso de Compostaje Aeróbico. Como hemos

mencionado al comienzo de este capítulo nuestro objetivo es favorecer los

metabolismos de respiración aerobia. Cuando como consecuencia de una mala

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aireación la concentración de Oxígeno se producen condiciones favorables para el

inicio de las fermentaciones y las respiraciones anaeróbicas, provocando un cese

del proceso de descomposición aerobia. En la práctica, esta situación se

diagnostica por la aparición de olores nauseabundos, producto de respiraciones

anaeróbicas (degradación por la vía de putrefacción, generación de dihidruro de

azufre SH2) o fuerte olor a Amoníaco producto de la Amonificación. En una masa

en compostaje con una adecuada C/N, estas condiciones de anaerobiosis se

producen por exceso de humedad o bien por una excesiva compactación del

material. En estas situaciones, se debe proceder de inmediato a suspender los

riegos, la remoción del material y a la reconformación de los camellones.

Por lo tanto es necesario una concentración mínima de oxigeno de 5% en los

espacios porosos de la pila de compostaje [3].

Condición Rango aceptable Rango óptimo

Relación C/N 20:1 – 40:1 25:1 – 30:1

Contenido de humedad 40 – 65% 50 – 60%

Concentración de oxigeno Más de 5% Varía según material, tamaño de

pila

Tamaño de partículas (diam. mm) 3 – 13 mm 2 – 5 mm

PH 5,5 – 9,0 6,5 – 8,0

Temperatura (°C) 45 – 65 55 – 60

Tabla 1 Condiciones óptimas para un adecuado compostaje [3]

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2.3 Características del compostajeUna vez que se realiza una mezcla de desechos orgánicos con una relación C/N,

aireación, tamaño partículas, pH y humedad adecuados, se deben controlar con un

sistema de compostaje, no obstante, además de conseguir las condiciones

adecuadas el objetivo de todos es de trasformar los residuos en Compost.

Para ello se procede a construir la pila de acuerdo a las recomendaciones existentes

de tamaño y forma adecuada.

En primer lugar, es posible distinguir los factores físicos considerados, tal es el caso

de: clima, tiempo, materia prima y medidas de manejo. El factor clima y tiempo

corresponden a variables externas, y por lo tanto, difíciles de manejar, pero

controlables en base al diseño y disposición de las instalaciones. Una vez construida

la pila, comienza un proceso metabólico en el cual actúan los microorganismos que

transforman la materia orgánica existente en compost, generando calor, lo cual

aumenta la temperatura dentro de la pila.

Para que el proceso permanezca en forma aeróbica, debe existir una oxigenación

mínima la cual es controlada por el volteo de las pilas. Para determinar cuándo y con

que frecuencia se debe proceder a voltear la pila, se deben controlar las variables

más importantes que determinan el volteo, tales como, humedad y temperatura.

La frecuencia de volteo es vital y depende de la relación de descomposición, de la

humedad contenida, el tamaño del material, la temperatura y el tiempo de

compostaje deseado. Debido a que la relación de descomposición es grande al

comienzo del proceso, la frecuencia de volteo también lo es, decrece cuando el

tiempo de compostaje de la pila es mayor.

Fácilmente degradable, o alta mezcla de nitrógeno, requiere volteos diarios al

comienzo del proceso. Cuando el proceso continúa la frecuencia de volteo puede ser

reducida a un volteo por semana [3].

La temperatura y el olor indican cuando el volteo es necesario. Bajas temperaturas y

fuertes olores señalan la necesidad de una oxigenación mayor. Cuando el promedio

de temperatura es bajo al nivel deseado, la pila debe ser volteada, ya que esto

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demuestra que hay un descenso en la actividad metabólica, por lo tanto no existe

generación de calor, y a la vez comienzan a aparecer olores por el hecho que el

proceso pasa a ser anaeróbico.

Al final de la primera semana de compostaje, el tamaño de la pila disminuye

apreciablemente, y aún más al final de la segunda semana.

Con este método, la actividad de compostaje generalmente dura nueve semanas

dependiendo de las condiciones naturales de los materiales y la frecuencia de volteo

[3].

Las pilas deben ser volteadas en forma regular, ya sea con máquinas especialmente

destinadas a éste fin (volteadoras) o también se pueden usar cargadores frontales,

pero conlleva el riesgo de no lograr un mezclado apropiado del material en proceso.

También se pueden voltear en forma manual.

El volteo debe ir disminuyendo a medida que pasa el tiempo, se recomienda, por

ejemplo, que durante el primer mes se realice dos veces a la semana; en el segundo

mes, una vez a la semana; el tercer mes, cada 15 días y los meses restantes, una

vez al mes, dependiendo de la mezcla utilizada [4].

Con el volteo de las pilas se persigue obtener los siguientes efectos:

- Mezclado.

- Evitar compactación.

- Intercambio gaseoso.

- Creación de nuevas superficies de ataque para los microorganismos.

- Control de la temperatura, pH y humedad.

El sistema de volteo es pieza fundamental en el proceso de compostaje, ya que se

pueden controlar varias variables del proceso. Este control es complejo, ya que en el

volteo se debe obtener un equilibrio entre todas las condiciones ideales de cada

variable. Este equilibrio es muy importante para la calidad final del compost, pues si

una o más variables no son bien controladas, puede que varíe la calidad final del

producto respecto a la proyectada.

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Con el diseño una unidad volteadora de compostaje autopropulsada es posible

controlar las variables mencionadas en el apartado anterior y el tiempo del proceso

de compostaje.

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2.4 Alternativas de volteoDe acuerdo al método de aireación denominado Sistema en Parva o Camellones

Móviles utilizado, se debe tener como objetivo que la operación de volteo favoresca

los metabolismos aerobios y procurar que el proceso se cumpla

homogeneamente en toda la masa en compostaje. Esta operación se puede hacer

tanto manualmente como mecanicamente. Siempre debe procurarse en los

movimientos de los camellones, que el material perteneciente al núcleo de

compostaje pase a formar parte de la corteza y éste del núcleo.

2.4.1 Operación manualActualmente esta alternativa es usada por el pequeño y mediano agricultor, el cual

remueve los camellones con material orgánico de manera manual con una pala. Con

esta pala se voltea el compost al costado de esta, desde la posición A a la posición B

(fig). Ejerciendo gran actividad física por la persona que maneja los camellones.

Ejercicio que ha ido disminuyendo cada vez más en el rubro por tal motivo.

Figura 1 Rotación de pilas

2.4.2 Operación mecanizada

Pala mecánica

Esta alternativa se realiza por una maquina (grúa con pala cargadora o tractor con

pala) compuesta por una pala frontal rectangular, con brazos articulados con

pistones hidráulicos, que permiten su movimiento a través de los controles

hidráulicos del tractor o de la grúa con pala cargadora.

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Esta pala puede voltear el compost acercándose a la pila perpendicularmente desde

un costado de esta para extraer el compost y dejarlo a un costado de esta o en el

mismo lugar que estaba elevando el material hasta cierta altura y dejarlo caer al

suelo, realizando sucesivamente hasta haber volteado todo el material del camellón

Figura 2 Tractor John Deere 3520

Volteadora de compost

La volteadora está compuesta por una estructura metálica que soporta el mecanismo

completo, y está soportada por un eje con ruedas en la parte posterior de la

estructura y conectado a un tractor tanto en el enganche como en la toma fuerza de

éste.

La Volteadora de Compost se divide principalmente en dos partes, una estructura

móvil y una estructura base. La primera está pivotada de la estructura base por

medio de una botella hidráulica y dos conexiones inferiores. Esta parte móvil tiene

una forma trapezoidal que en el interior la cruza un rotor con múltiples paletas

configuradas en forma helicoidal. Este rotor va montado sobre rodamientos

soportados por la estructura móvil y es accionado por un reductor de velocidad que

está conectado al tractor por medio de un cardán.

Esta volteadora se conecta al tractor en el enganche, al toma fuerza y al sistema

hidráulico. Una vez conectado la pila es volteada debido al movimiento del rotor, este

eleva el material y lo impulsa hacia arriba y hacia atrás apilándose en la parte

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posterior de la volteadora en forma piramidal y pareja. La volteadora avanza a través

de la pila arrastrada por el tractor que avanza paralelo a la pila de compostaje.

La pila es volteada completamente en una sola pasada del tractor con la volteadora.

Figura 3 Volteadora CMC ST-200

2.5 Análisis y selección de las alternativas

Las alternativas planteadas cumplen con los objetivos del volteo, sin embargo la

necesidad del manejo del compost para el pequeño y mediano agricultor ha llevado a

innovar en la maquinaria agrícola, manteniendo el buen equilibrio de cada variable

del proceso para otorgar al agricultor mayores posibilidades de autonomía en la

generación de su propio compost.

Analizando la alternativa manual; ésta nos ofrece una generación más sencilla y

económica, de bajos volúmenes y un desgaste físico alto, ya que, impactaría a largo

plazo en la salud de los agricultores.

La alternativa mecanizada, pala mecánica no solo sirve para el volteo, sino que

también para varias aplicaciones similares, como formar la pila por primera vez,

acarreando la materia prima desde un lugar a otro. Utiliza solo el sistema hidráulico

del tractor o grúa pudiendo trabajar con varios tamaños de pilas. También se debe

considerar que es complejo el volteo ya que se necesita espacio para voltear por el

costado de los camellones y dependerá del operario si la pila queda

homogéneamente volteada. Su costo de adquisición es alto y no está al alcance de

un pequeño y mediano agricultor ya que debe considerar la adquisición de un tractor.

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Para la alternativa mecanizada volteadora de compost realiza un excelente volteo ya

que oxigena el compost al girar su hélice, golpeando el material contra la estructura

metálica. Deja la pila de forma piramidal y es un sistema simple y fácil de transportar,

como un carro de arrastre. Sin embargo su costo de adquisición es alto ya que se

debe considerar el costo de la volteadora y el tractor que se utiliza para su tracción.

De acuerdo a este análisis este proyecto pretende diseñar una unidad volteadora de

compostaje autopropulsada totalmente independiente combinando el funcionamiento

de la alternativa mecanizada volteadora de compost sin conectarse a un tractor para

su tracción. Sobre esta base el análisis concluye en dar una nueva alternativa al

pequeño y mediano agricultor que sea capaz de alcanzar costos de adquisición más

bajos que los otros y cumplir con los objetivos del volteo, esta alternativa es “Unidad

Volteadora de Compost Autopropulsada”.

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3. BIBLIOGRAFÍA

1 ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD – OPS (1999). “Manual

para la elaboración de compost, bases conseptuales y procedimientos”.

2 Christian, A.Evanylo, G. y Pease, J. (1997). “On farm composting: a guideto principles, planning and operations”. Virginia, Estados Unidos.

3 Northeast Regional, Agricultural Engineering Service – NRAES (1992). “On-

Farm composting handbook”. New York, Estados Unidos.

4 CORPORACION DE INVESTIGACION TECNOLOGICA DE CHILE – INTEC

(1999). “Manual de compostaje”. Santiago, Chile.

5 Contreras, B. (2004). “Diseño de una unidad de compostaje de residuos

orgánicos como parte de una estación experimental de agricultura orgánica”.

Escuela de Agronomia, Universidad Austral de Chile. Valdivia, Chile.

6 Fundación para la innovación Agraria – FIA (2007). “Manual – El compostaje y

su utilización en agricultura”. Santiago, Chile

7 INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN – INN (2004). “Compost -

Clasificación y requisitos”. Santiago, Chile.

8 SERVICIO AGRICOLA Y GANADERO – SAG (1998). “Manual de producción

organica. Temuco, Chile.