UDI-CEEPI, Universidad de Sancti Spíritus “José Martí Pérez”, CUBA

Hector Eugenio Baracaldo Alba; Lisbet López González; Félix Orestes Hermida García; Ernesto Luis Barrera Cardoso; Carlos Armando Rivas Díaz

Transformación en Vaquerías Cubanas: Integración de Biodigestores y Energía Solar para el Desarrollo Sostenible en la Empresa Pecuaria Managuaco apoyado por el proyecto FRElocal

Las vaquerías típicas cubanas enfrentan la problemática actual de la crisis energética y medio ambiental

Antecedentes

La inestabilidad en el suministro de energía eléctrica en Cuba afecta la producción de leche e interrumpe los procesos críticos como el ordeño, la refrigeración y el bombeo.

La Empresa Pecuaria Managuaco tiene producción limitada por escasez de AGUA y ENERGÍA, y precisa de descarbonizar la producción de derivados lácteos y carne vacuna para entrar al mercado internacional

Antecedentes

Oportunidad/necesidad del Vínculo Universidad empresa

7 vaquerías:

3 de ganado vacuno y 4 de ganado bufalino

Incluye también:

1 mini-industria

1 losa sanitaria de sacrificio animal

Diseño de una red de biogás

El manejo de residuos ganaderos se realiza en sistemas de estercoleros

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Oportunidades para la transformación sobre bases sostenibles

Los sistemas de bombeo de agua mediante aerobombas, ambas con tecnologías del pasado siglo.

Oportunidades para la transformación sobre bases sostenibles

OBJETIVO

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Evaluar la transformación en la Empresa Pecuaria Managuaco en cuanto al uso sostenible de recursos y la mejora en la calidad de vida de vaqueros y familiares, a partir de la implementación del proyecto FRE-local coordinado desde la Universidad de Sancti Spíritus

• Crianza de búfalos, para la producción de leche y carne: 107 animales (46 Búfala, 12 Bubilla, 7 Buñoja, 27 Añojo, y 15 Terneros).
• 3 naves de sombra de 45 x 9 m (1620 m²), 1 nave de ordeño (22 x 9.6 m), y 1 nave multipropósito.

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• Consumo agua/ Necesidad Agua (L/d): 2000/8000 (Norma 140 L/animal adulto)
• Valor medio mensual de la radiación incidente (18°-25°, al sur): 5.00 kWh/m².
• Potencial eólico: No es adecuado para generar energía eléctrica, pero pudiera valorar su aplicación para el bombeo.

Descripción del caso de estudio y análisis primario

Vaquería 24

Latitud 21^o54ˈ52.03ʺN y Longitud 79^o17ˈ17.71ʺO, Empresa pecuaria Managuaco, Sancti Spíritus, Cuba

Análisis de Demanda de energía eléctrica y térmica

↑ Sistema de refrigeración

↑ Bomba de agua

↑ Sistema de ordeño mecanizado

↑ Molino Forrajero

↑ Sistema de refrigeración

↑ Bomba de agua

188 y 403 kWh/vaca año (Actual y Ampliado)

116 -310 kWh/vaca año para 71-159 vacas (Shine et al. 2019)

Calentamiento agua: 2.8 kWh

Cocción de alimentos: 4 kWh

Diseño de soluciones con FRE. BIOGÁS

Volumen efectivo: 66 m³

Volumen total: 84 m³ de.

Alimentación: 900 kg/d y 2 700 m³ agua

Tiempo de retención hidráulica: 18 días

Carga orgánica volumétrica: 2.2 kg SV/ m³ d

Producción de biogás estimada de 23 m³/d

Sustrato: Estiércoles de vaquería y aguas de lavado de ordeño

Diseño de soluciones con FRE. BIOGÁS

Diseño de soluciones con FRE. Solar Fotovoltaica

Vigas de concreto y angulares de hierro

915 m2

Diseño de soluciones con FRE. Solar Fotovoltaica

Bombeo solar para agua de abasto:

Bomba sumergible Marca LORENTZ (4 kW, V_máx=1.2 m³/h, H_máx=20 m

Seis paneles solares (Monocristalino 450 W)

Controlador PS2-1800 PS2-1800 HR-07H

Vigas de concreto y angulares de hierro

Bombeo solar para aguas residuales:

Bomba marca REKOSER RWP-7-9RP (0.4 kW, H_máx=14 m, V_máx=7 m³/h)

Dos paneles solares (Monocristalino 320 W)

Diseño de soluciones con FRE. Solar Fotovoltaica

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Vigas de concreto y angulares de hierro

Análisis económico-ambiental

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Vigas de concreto y angulares de hierro

• Las soluciones de implementación de las FRE propuestas tendrán una repercusión positiva sobre el Medio Ambiente, pues se obtiene un ahorro de energía eléctrica de 44 795 kWh/año para el escenario actual; de modo que, se dejarían de emitir a la atmósfera anualmente al menos 40 t de CO₂, y de consumir, como mínimo, 13 t de combustible fósil.

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• La transición energética en vaquerías no solo resuelve problemas inmediatos de suministro eléctrico, sino que también aumenta la competitividad, protege el medio ambiente y mejora la calidad de vida de los trabajadores rurales. Su implementación representa un paso clave hacia la sostenibilidad del sector agropecuario en Cuba y otras regiones con desafíos similares.

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• El proyecto FRE-local, constituyó un espacio de aprendizaje innovador y un ejemplo de vinculación universidad-empresa en función de las búsquedas de nuevos modelos productivos que garanticen la descarbonización del sector ganadero en específico la producción lechera.

Conclusiones

Nombres:

Hector Eugenio Baracaldo Alba; Lisbet López González; Félix Orestes Hermida García; Ernesto Luis Barrera Cardoso; Carlos Armando Rivas Díaz

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Institución:

Universidad de Sancti Spíritus

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Correo para contacto:

hector.alba1993@gmail.com

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Redes sociales:

https://orcid.org/0000-0002-9117-7965

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Reflexión Análisis del Impacto del Proyecto FRE-local en las Vaquerías Cubanas

Impacto Ambiental

Tratamiento de residuos, eliminando la contaminación y capturando metano para producir biogás, reduciendo emisiones. El subproducto se usa como fertilizante orgánico y el agua tratada para riego. Se implementaron bombas solares para un bombeo de agua libre de emisiones.

Socioeconómico

Mejoró la calidad de vida al proveer un biogás limpio para cocinar (mejorando la salud respiratoria) y un acceso confiable a agua potable mediante energía solar. Además, genera ahorros económicos y aumenta la resiliencia energética de la empresa y las familias.

Innovación

Las vaquerías se convirtieron en laboratorios demostrativos, fomentando un exitoso modelo de vinculación universidad-empresa y creando capacidades locales para replicar el modelo. Esto enriquece la investigación universitaria y moderniza el sector productivo.

Impacto Productivo y Empresarial

Se sustituyen tecnologías del siglo XX, por un modelo integrado (biodigestores, energía solar), favoreciendo indicadores económicos (menores costos operativos, posible valorización de subproductos) y ambientales (huella de carbono, manejo de residuos), lo que se traduce en una empresa más eficiente y competitiva.