obtencion de energia a traves de los residuos de jatropha curca , a traves de un proceso de...
DESCRIPTION
obtencion de energia a traves de la piroslisi con biomasaTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD
TÉCNICA DE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS, FÍSICAS
Y QUÍMICAS.
CARRERA DE ING. QUÍMICA
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DE LA CÁTEDRA DE
OPERACIONES UNITARIAS III.
MODALIDAD:
INVESTIGACIÓN PARTICIPATIVA
TEMA:
“TRATAMIENTO DE LOS DESECHOS
AGROPECUARIOS OBTENIDOS EN EL PROCESO DE
EXTRACCIÓN DE ACEITE DE JATROPHA CURCAS
MEDIANTE LA BIOMASA EN LA PARROQUIA
COLÓN PROVINCIA DE MANABÍ”
AUTORES:
BARREIRO CHERREZ JAIME ANDRES
CEDEÑO FRANCO JORGE FERNANDO.
HUIZA MENENDEZ JHON FERNANDO
CATEDRÁTICO:
Ing. Carlos Moreira
FECHA DE ENTREGA:
Portoviejo, 25 de Agosto del 2015
1. EL PROBLEMA
En la actualidad existe una inadecuado aprovechamiento y disposición de las cascaras de
jatropha curcas, que causan problemas visuales en el medio de trabajo y presencia de
roedores en la INIAP.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
CONTEXTUALIZACIÓN
1.1.1.1 CONTEXTO MACRO
En la actualidad el Ecuador está en el proceso de cambio de matriz productiva1, en donde el
cambio de la matriz energética es punto clave para el desarrollo económico y social
beneficiando mucho a los ecuatorianos, con el propósito de cuidar el medio ambiente, reducir
las emisiones de CO2, y aumentar de manera óptima y sustentable, las fuentes primarias de
energía para reestructurar el consumo en el sector de transporte, residencial, comercial, en su
uso racional y eficiente.
En el país el Ministerio de Electricidad y Recursos Renovables ha desarrollado estudios y
proyectos que promueven el uso de la biomasa en los diferentes sectores del país.
Con diferentes proyectos como el aprovechamiento de residuos agropecuarios, el
aprovechamiento energético de los residuos sólidos urbanos y el aceite vegetal de piñón.
1.1.1.2 CONTEXTO MESO
En la provincia Manabí se trabaja con el Consejo Provincial junto con los departamentos
gubernamentales en la INIAP, buscando áreas para colocar estaciones experimentales para
realizar estudios que ayuden al cambio de la matriz energética y contribuir con la provincia y
el país con innovación, ya que la provincia de Manabí y provincias de la costa tiene
características apropiadas para el cultivo de diferentes productos, se pueden encontrar
1 Secretaria Nacional de Planificación y Desarrollo (2012), Recuperado de: http://www.planificacion.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2013/01/matriz_productiva_WEBtodo.pdf
diferentes zonas de cultivos y cosecha en estas zonas por lo que es más conveniente para
realizar el trabajo propuesto por el gobierno nacional del país.
El estudio realizado en la provincia beneficia tanto a los sectores cercanos a las zonas de
cultivos como a las micro empresas, a los municipios de cada cantón y a la comunidad.
Los municipios respectivos de cada cantón realizan ordenanzas para que los dueños de
cultivos apliquen métodos estratégicos para tratar y aprovechar los desechos, con el propósito
de darle un uso a los desechos producidos por sus productos, ayudando con ello a la
protección del medio ambiente.
1.1.1.3 CONTEXTO MICRO
En la parroquia de Colón del cantón Portoviejo se encuentra ubicado el INIAP, Instituto
Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias.
La INIAP debe contribuir con proyectos que puedan aportar nuevos conocimientos, que
ayuden a disminuir los porcentajes de contaminación que se encuentran presentes en la
provincia, y poder producir fuentes de energías alternativas renovables.
GRÁFICA #1
FUENTE:http://www.iniap.gob.ec/sitio/index.php?
option=com_content&view=article&id=41&Itemid=20
1.1.2 ANÁLISIS CRÍTICO
En la actualidad uno de los primeros motivos generados en la problemática de estudio es la
falta de aprovechamiento energético de los desechos orgánicos que generaran un aumento de
desperdicios, contaminan al medio ambiente. Esto se debe a la poca investigación que existe a
la producción de energías a través de la biomasa en el país. Por lo que se deberían realizar
inversiones en la producción de nuevas matrices energéticas utilizando diferentes tipos de
residuos orgánicos. A esto también se le incorpora la participación en la investigación de
energías limpias. Ello permitiría que el Gobierno Nacional impulse e invierta en estrategias
adecuadas para la implementación de nuevas matrices energéticas.
1.1.3 PROGNOSIS
Cuando se realiza los procesos de producción de aceite de piñón, se originan residuos
orgánicos, los cuales no serían aprovechados para el cambio de la matriz energética que es
una estrategia fundamental para sustentar la economía y el cambio de matriz productiva, por
INAPROPIADO PROCESOS PARA LOS RESIDUOS AGROPECUARIOS
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
AUMENTO DE DESPERDICIOS ORGÁNICOS
POCA INVESTIGACIÓN EN PROYECTOS DE ENERGÍAS A PARTIR DE BIOMASA
FALTA DE INVESTIGACIÓN PARA EL APROVECHAMIENTO
DE DESECHOS RESIDUOS SÓLIDOS
DESAPROVECHAMIENTO ENERGÉTICO
MATRIZ ENERGÉTICA
POCA INFORMACIÓN
DESPERDICIO DE DESECHOS AGROPECUARIOS
la cual aumentaría la contaminación ambiental por la utilización de energías no renovables y
no habría un cambio en la matriz productiva y el país seguiría aportando contaminación y
usos de combustibles fósiles.
1.1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo aprovechar los desechos agropecuarios en el proceso de extracción de aceite de
jatropha curcas provenientes de la INIAP ubicada en la parroquia Colón, cantón Portoviejo,
provincia de Manabí?
1.1.5 HIPÓTESIS
La implementación de una tratamiento para aprovechar los desechos agropecuarios en el
proceso de extracción de aceite de jatropha curcas provenientes de la INIAP ubicada en la
parroquia Colón, cantón Portoviejo, provincia de Manabí; utilizando un modelo sostenible
con técnicas que permitan la sustitución parcial de energía producida por recursos no
renovables por nuevos tipos de energía limpias amigables con el medio ambiente.
Hipótesis Específicas
a) La situación actual de los recursos existentes de biomasa derivada de la extracción de
aceite de jatropha curcas nos permite producir energía eléctrica, partiendo de una
nueva tecnología.
b) Las necesidades de inversión requeridas en la etapa de implementación y de
operación de la planta serán cubiertas con fuentes internas y externas de
financiamiento.
Variable Dependiente
Producción de energía a base de los residuos generados de la extracción de aceite de jatropha
curcas.
Variable Independiente
Los residuos generados de la producción de la extracción de aceite de jatropha curcas.
1.1.6 DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
TEMA: Tratamiento de los desechos agropecuarios obtenidos en el proceso de extracción de
aceite de jatropha curcas mediante la biomasa en la parroquia colón provincia de Manabí.
PROBLEMA: Falta de aprovechamiento de los desechos agropecuarios en el proceso de
extracción de aceite de jatropha curcas provenientes de la INIAP ubicados en la parroquia
Colón, cantón Portoviejo, provincia de Manabí.
ASPECTO: socio- ambiental.
CAMPO: Ambiental.
ÁREA: Educativa, Ambiental.
ESPACIAL: La investigación se realizará en la parroquia Colón.
TEMPORAL: Año 2015.
1.1.7 JUSTIFICACIÓN
Actualmente existe una búsqueda incesante de formas de aprovechamiento de energías
alternativas que sean factibles técnicamente y económicamente, dándose un desarrollo
importante en los EEUU y en varios países de la Unión Europea, tales como España y
Alemania, mientras que en América Latina su progreso es incipiente, sólo destacándose
Brasil, México y Ecuador con la construcción de hidroeléctricas en el cambio de la matriz
energética.
Este proyecto pretende estudiar la posibilidad de la participación de los residuos generados
por la producción de aceite de Piñón dentro de las conocidas energías alternativas en el
escenario del Plan Nacional del Buen Vivir de Ecuador, a partir del análisis de su producción
y su contribución a la protección del medio ambiente, tomando en cuenta el impacto
económico y social generado.
1.1.8 OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Diseñar una planta de biomasa para la obtención de energía a través de los desechos
producidos de la extracción de aceite de jatropha curcas (Piñón) en la estación INIAP.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar el método más factible para la obtención de energía a través de biomasa
producida por los desechos sólidos de la extracción de aceite de la jatropha curcas (Piñón).
Estimar la cantidad de residuos sólidos generados en la estación INIAP ubicada en la
parroquia Colón, cantón Portoviejo, provincia de Manabí.
Analizar rentabilidad con respecto a otros métodos de obtención de energía.
Investigar el grado de aceptación que tendrá este método de obtención de energía en la
sociedad.
2. MARCO TEÓRICO
ANTECEDENTES DE ESTUDIO SOBRE EL TEMA QUE SIRVEN DE
BASE A LA NUEVA INVESTIGACIÓN.
Continuamente, a una escala global, se descubren nuevos avances y desarrollos en la
industria, la tecnología y la evolución de los estilos de vida de la población, en la cual
la energía eléctrica juega un papel muy importante en el consumo para todas las
actividades productivas y para satisfacer las necesidades básicas de la población. Por
esta razón, alrededor de todo el mundo se construyen continuamente centrales eléctricas
de distintos tipos, para poder satisfacer el incremento de la demanda. Como una
característica especial se observa que, actualmente, los países desarrollados están
apuntando a la generación distribuida, la misma que consiste en generar en pequeña
escala, para luego conectarse a la red de distribución eléctrica y cuya principal
característica es la de generar cerca de los puntos de consumo. Ello permitirá asegurar al
mundo y porque no al Ecuador un suministro de energía confiable, de calidad, a bajo
costo y ambientalmente sustentable. (Lalvay E., s.f.)
En el ecuador se promueve por parte del gobierno el desarrollo de energías limpias y
amigables para el medio ambiente, unas de las ventajas del uso de estas energías es la
disminución del Dióxido de Carbono (CO2) que son expulsadas hacia la atmosfera, el
cual es uno de los grandes motivos que contribuye que la Tierra tenga un calentamiento
acelerado. Por estos motivos se vienen impulsando a nivel nacional y mundialmente
proyectos hidroeléctricos, eólicos, fotovoltaicos, etc. (Lalvay E., s.f.)
En Cuenca se realiza un proyecto para generar electricidad a partir de residuos, gracias a
la creación de la Empresa de Economía Mixta EMAC EP –BGP Energy, para la
captación del biogás en el relleno sanitario de Pichacay (parroquia de Santa Ana), con el
objetivo de convertirlo en energía eléctrica, lo cual tiene el respaldo del Ministerio de
Electricidad y Energía Renovable. (Lalvay E., s.f.)
Actualmente en la parroquia Colon se tiene una gran producción de aceite de piñón a partir de
jatropha Curcas en el cual dejan grandes cantidades de residuos orgánicos por lo que se
puede aprovechar para realizar un proyecto sostenible de energía eléctrica para abastecer las
necesidades de comunidades cercanas.
FUNDAMENTO TEÓRICO A PARTIR DE LAS CATEGORÍAS
BÁSICAS
¿Qué es biomasa?
Por biomasa se entiende el conjunto de materia orgánica renovable de origen vegetal,
animal o procedente de la transformación natural o artificial de la misma.
Aunque los residuos puedan provenir de cualquier actividad, desde el punto de vista de
su posible utilización industrial, los más importantes son los que provienen de la
biomasa, es decir, lo que actualmente se denomina biomasa residual o residuos de
origen vital, por cuanto que son renovables, es decir, que son generados año tras año.
Esta "biomasa" no es más que materia orgánica no fósil, en la que la radiación solar ha
reducido el hidrógeno y el carbono mediante el proceso básico de la fotosíntesis,
permitiendo así que pueda tener un aprovechamiento de tipo químico-industrial y, sobre
todo, energético.
Esta biomasa, debido a los procesos de conversión a que se ve sometida, origina
residuos, considerados así porque en el contexto en que son generados no tienen valor
económico alguno. Incluso es de señalar que la mayor parte de estos residuos no sólo no
se aprovechan, sino que además afectan negativamente al Medio Ambiente. Las
energías renovables representan un pequeño porcentaje del consumo de energía
primaria. 2
La biomasa se clasifica en:
a) Natural.-Producida en ecosistemas naturales.
2 Toscano, L. A. (2009), Análisis de los parámetros y Selección de hornos para la combustión de biomasa. (Tesis de obtención de título de Ingeniero Mecánico inédita) ESPOL. Recuperado de: https://www.dspace.espol.edu.ec/.../4/TESIS%20BIOMASA%20pa.docx
b) Residual, que comprende:
•Residuos forestales: Comprende los residuos de tratamientos silvícola y de cortes de
pies maderables.
•Residuos agrícolas: Incluye los restos de podas, rastrojos de cultivos, etc.
•Residuos de industrias forestales: Representa los aserraderos, fábricas de pasta y
papel, etc.
•Residuos de industrias agrícolas: Comprende los bagazos, orujos, cáscaras, vinazas,
huesos, etc.
•Residuos biodegradables: Se refiere a los purines, estiércoles, Iodos de depuradoras,
huesos, sebos, etc.
c) Cultivos energéticos:
• Especies leñosas en turnos de 3-4 años y con 10.000 pies/Ha. Populus, etc.
• Especies herbáceas. Miscanthus, Cynara, etc.
• Cultivos para producir etanol ( Trigo, maíz, pataca, sorgo azucarero, etc).
• Cultivos para producir biodiesel (colza, girasol, lino oleaginoso, etc).
d) Excedentes agrícolas: Sirven para completar los cultivos no alimentarios y sustituir
parcialmente los biocarburantes y los combustibles fósiles (aceite de algodón, aceite de
soja, aceite de cártamo, etc.) en su caso.
Cultivos energéticos.
Son cultivos específicos dedicados exclusivamente a la producción de energía. Estos
cultivos, a diferencia de los agrícolas tradicionales, tienen como principales
características su gran productividad de biomasa y su elevada rusticidad, expresada en
términos tales como resistencia a las enfermedades y a la sequía, vigor y precocidad de
crecimiento y capacidad de rebrote y de adaptación a terrenos marginales. Una
condición imprescindible para la viabilidad de este tipo de cultivos es la necesidad de
que el balance energético de todo el proceso productivo sea positivo, es decir, que se
produzcan más calorías de las que se han consumido en su obtención. (toscano, 2009)
Ventajas
La biomasa es una fuente renovable de energía y su uso no contribuye a acelerar el
calentamiento global; de hecho, permite reducir los niveles de dióxido de carbono y los
residuos de los procesos de conversión, aumentando los contenidos de carbono de la
biosfera.
La captura del metano de los desechos agrícolas y los rellenos sanitarios, y la
sustitución de derivados del petróleo, ayudan a mitigar el efecto invernadero y la
contaminación de los acuíferos.
Los combustibles biomásicos contienen niveles insignificantes de sulfuro y no
contribuyen a las emanaciones que provocan “lluvia ácida”.
La combustión de biomasa produce menos ceniza que la de carbón mineral y puede
usarse como insumo orgánico en los suelos. La conversión de los residuos forestales,
agrícolas y urbanos para la generación de energía reduce significativamente los
problemas que trae el manejo de estos desechos.
La biomasa es un recurso local que no está sujeto a las fluctuaciones de precios de la
energía, provocadas por las variaciones en el mercado internacional de las
importaciones de combustibles. En países en desarrollo, su uso reduciría la presión
económica que impone la importación de los derivados del petróleo.
El uso de los recursos de biomasa puede incentivar las economías rurales, creando más
opciones de trabajo y reduciendo las presiones económicas sobre la producción
agropecuaria y forestal. Las plantaciones energéticas pueden reducir la contaminación
del agua y la erosión de los suelos; así como favorecer el mantenimiento de la
biodiversidad. (toscano, 2009)
Desventajas
Por su naturaleza, la biomasa tiene una baja densidad relativa de energía; es decir, se
requiere su disponibilidad en grandes volúmenes para producir potencia, en
comparación con los combustibles fósiles, por lo que el transporte y manejo se
encarecen y se reduce la producción neta de energía. La clave para este problema es
ubicar el proceso de conversión cerca de las fuentes de producción de biomasa, como
aserraderos, ingenios azucareros y granjas, donde los desechos de aserrío, el bagazo de
caña y las excretas de animales están presentes.
Su combustión incompleta produce materia orgánica, monóxido de carbono (CO) y
otros gases. Si se usa combustión a altas temperaturas, también se producen óxidos de
nitrógeno. A escala doméstica, el impacto de estas emanaciones sobre la salud familiar
es importante. La producción y el procesamiento de la biomasa pueden requerir
importantes insumos, como combustible para vehículos y fertilizantes, lo que da como
resultado un balance energético reducido en el proceso de conversión. Aún no existe
una plataforma económica y política generalizada para facilitar el desarrollo de las
tecnologías de biomasa, en cuanto a impuestos, subsidios y políticas que cubren, por lo
general, el uso de hidrocarburos. (toscano, 2009)
“El potencial calórico de la biomasa es muy dependiente de las variaciones en el
contenido de humedad, clima y la densidad de la materia prima.” (toscano, 2009)
Características térmicas de la biomasa.
Cada tipo de biomasa tiene características específicas que determinan su
funcionamiento como combustible en la combustión o gasificación o ambas. Las
características más importantes referentes a la conversión térmica de la biomasa son las
siguientes:
% • Contenido de humedad.
% • Contenido de ceniza.
% • Contenido de materia volátil.
% • Composición elemental.
% • Poder calorífico.
% • Densidad aparente.
En la literatura disponible, diversos indicadores son frecuentemente usados para
cuantificar las características enumeradas arriba, causando confusión. Por lo tanto, la
definición de estos indicadores y las relaciones entre ellos se acentúan aquí. En la
definición de las características de la biomasa, es importante observar que consiste en el
agua, la ceniza, y la materia libre de ceniza, y que la proporción de cada una es crítica
en la evaluación de la conveniencia de la biomasa como combustible.
Contenido de humedad.
El contenido humedad de la biomasa es la cantidad de agua en el material, expresada
como porcentaje del peso del material. Este peso se puede referir sobre base húmeda,
sobre una base seca, y sobre una base seca libre de ceniza. Si el contenido de humedad
es determinado sobre una base “húmeda”, el peso del agua se expresa como porcentaje
de la suma del peso del agua, de la ceniza, y de la materia seca libre de ceniza.
Semejantemente, al calcular el contenido de humedad sobre una base “seca” (al menos
contradictoria de lo que puede parecer), el peso del agua se expresa como porcentaje del
peso de la ceniza y de la materia seca libre de ceniza. Finalmente, el contenido de
humedad se puede expresar como porcentaje del contenido de la materia seca libre de
ceniza. En este último caso, el peso del agua se relaciona con el peso de la biomasa
seca. Porque el contenido de humedad afecta el valor de la biomasa como combustible,
la base sobre la cual se mide el contenido de humedad debe ser mencionada siempre.
Esto es particularmente importante porque los materiales de la biomasa exhiben una
amplia gama del contenido de humedad (sobre una base húmeda), extendiéndose del
menos de 10 por ciento para la paja del grano de cereal y hasta el 50 a 70 por ciento
para los residuos de bosque. (toscano, 2009)
Contenido de ceniza
El componente inorgánico (contenido de ceniza) se puede expresar de la misma forma
como el contenido de humedad sobre una base húmeda, seca, o seca libre de ceniza, el
contenido de ceniza se expresa generalmente sobre una base seca. El valor inherente de
la ceniza una parte integrante de la estructura de planta, que consiste en una amplia
gama de elementos representa menos que 0.5 por ciento en madera, el 5 a 10 por ciento
en materiales agrícolas diversos de la cosecha, y hasta 30 a 40 por ciento en cáscaras de
arroz y milenrama. El contenido de ceniza total en la biomasa y la composición química
de la ceniza son ambas importantes. La composición de la ceniza afecta su
comportamiento bajo temperaturas altas de la combustión y de la gasificación. Por
ejemplo, la ceniza derretida puede causar problemas en reactores de la combustión y de
la gasificación. Estos problemas pueden variar, obstruyendo el retiro de la ceniza
causado por la ceniza hecha escoria a severos problemas de operación en los sistemas de
lecho fluidizado. (toscano, 2009)
Contenido de materia volátil.
La materia volátil, se refiere a la parte de la biomasa que se obtiene cuando la biomasa
es calentada (hasta 400 a 500ºC). Durante este proceso de calentamiento, la biomasa se
descompone en gases volátiles y carbón de leña sólido. La biomasa tiene típicamente un
alto contenido de materia volátil (de hasta 80 por ciento), mientras que el carbón
mineral tiene un contenido de materia volátil bajo (menos de 20 por ciento) o, en el caso
del carbón de antracita, que es insignificante. (toscano, 2009)
Composición elemental
La composición del componente orgánico libre de ceniza de la biomasa es relativamente
uniforme. Los componentes principales son carbono, oxígeno, e hidrógeno. La mayoría
de la biomasa también contiene una pequeña proporción de nitrógeno. (toscano, 2009)
Poder calorífico
El poder calorífico de un combustible es una indicación de la energía químicamente
combinada en el combustible referente a un ambiente estandarizado. La estandarización
implica la temperatura, el estado del agua (vapor o líquido), y los productos de la
combustión (CO2, H2O, etc.). La energía químicamente combinada en el combustible
está dada por el poder calorífico del combustible en energía (j) por la cantidad de la
materia (kilogramo). Esta energía no se puede medir directamente, pero solamente con
respecto a un estado de referencia. Los estados de referencia pueden diferenciar, así que
un número de diversos poderes caloríficos existen. Los más conocidos son el poder
calorífico inferior y el poder calorífico superior. Para el PCI, el estado de referencia del
agua es su estado gaseoso; para el PCS, el estado de referencia del agua es su estado
líquido. La biomasa contiene siempre un poco de agua, que se obtiene como vapor en el
calentamiento. Esto implica que algo del calor liberado durante las reacciones químicas
es absorbido por el proceso de la evaporación. Por esta razón, el poder calorífico neto
(PCI) disminuye mientras que el contenido de humedad de la biomasa aumenta (incluso
aparte de hecho que un contenido de humedad más alto en sí mismo implica un
contenido más bajo de materia de combustible, que sobre una base húmeda también
disminuye el poder calorífico neto por el kilogramo de biomasa).
En el contenido de humedad de aproximadamente el 87 por ciento (base húmeda) el PCI
seria cero. En la práctica, el contenido de humedad máximo permitido debe ser el 55 por
ciento (base húmeda) para encender la energía del combustible y del extracto de él.
El único efecto del contenido de humedad en PCS es el contenido más bajo de materia
del combustible por el kilogramo de combustible de la biomasa. El calor de la
evaporación es recuperado totalmente por la condensación del agua cuando los humos
se llevan al estado de la referencia que pertenece a PCS. (toscano, 2009)
Procesos termoquímicos.
Comprenden básicamente la COMBUSTIÓN, GASIFICACIÓN y PIRÓLISIS,
encontrándose aún en etapa de desarrollo la LIQUEFACCIÓN DIRECTA. (toscano,
2009)
Combustión.
Es el más sencillo y más ampliamente utilizado, tanto en el pasado como en el presente.
Permite obtener energía térmica, ya sea para usos domésticos (cocción, calefacción) o
industriales (calor de proceso, vapor mediante una caldera, energía mecánica utilizando
el vapor de una máquina).
Las tecnologías utilizadas para la combustión directa de la biomasa abarcan un amplio
espectro que va desde el sencillo fogón a fuego abierto (aún utilizado en vastas zonas
para la cocción de alimentos) hasta calderas de alto rendimiento utilizadas en la
industria. (toscano, 2009)
Gasificación.
Consiste en la quema de biomasa (fundamentalmente leña) en presencia de oxígeno, en
forma controlada, de manera de producir un gas combustible denominado “gas pobre”
por su bajo contenido calórico en relación, por ejemplo, al gas natural (del orden de la
cuarta parte).
La gasificación se realiza en un recipiente cerrado, conocido por gasógeno, en el cual se
introduce el combustible y una cantidad de aire menor a la que se requeriría para su
combustión completa.
El gas pobre obtenido puede quemarse luego en un quemador para obtener energía
térmica, en una caldera para producir vapor, o bien ser enfriado y acondicionado para su
uso en un motor de combustión interna que produzca, a su vez, energía mecánica.
(toscano, 2009)
Pirólisis.
Proceso similar a la gasificación (a la cual en realidad incluye) por el cual se realiza una
oxigenación parcial y controlada de la biomasa, para obtener como producto una
combinación variable de combustibles sólidos (carbón vegetal), líquidos (efluentes
piroleñosos) y gaseosos (gas pobre). Generalmente, el producto principal de la pirólisis
es el carbón vegetal, considerándose a los líquidos y gases como subproductos del
proceso.
La pirólisis con aprovechamiento pleno de subproductos tuvo su gran auge antes de la
difusión masiva del petróleo, ya que constituía la única fuente de ciertas sustancias
(ácido acético, metanol, etc.) que luego se produjeron por la vía petroquímica. Hoy en
día, sólo la producción de carbón vegetal reviste importancia cuantitativa.
El carbón vegetal como combustible sólido presenta la ventaja frente a la biomasa que
le dio origen, de tener un poder calórico mayor o, lo que es lo mismo, un peso menor
para igual cantidad de energía, lo que permite un transporte más fácil. No obstante,
debe hacerse notar que la carbonización representa una pérdida muy importante de la
energía presente en la materia prima, ya que en el proceso consume gran cantidad de
ella. (toscano, 2009)
FUNDAMENTO LEGAL
Para establecer el marco legal e institucional de las energías renovables en el Ecuador es
necesario mencionar la política nacional bajo la cual se desarrollan estos energéticos,
que tiene como su origen la Constitución de la República, que entre sus articulados
considera la promoción y uso de las energías renovables, mismos que se transcriben a
continuación:
“Artículo 15.- El Estado promoverá, en el sector público y privado, el uso de tecnologías
ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes y de bajo impacto. La
soberanía energética no se alcanzará en detrimento de la soberanía alimentaria, ni afectará
el derecho al agua.
“Artículo 313.- El Estado se reserva el derecho de administrar, regular, controlar y
gestionar los sectores estratégicos, de conformidad con los principios de sostenibilidad
ambiental, precaución, prevención y eficiencia.”
“Artículo 413.- El Estado promoverá la eficiencia energética, el desarrollo y uso de
prácticas y tecnologías ambientalmente limpias y sanas, así como de energías renovables,
diversificadas, de bajo impacto y que no pongan en riesgo la soberanía alimentaria, el
equilibrio ecológico de los ecosistemas ni el derecho al agua”.
“Artículo 415.- El Estado Central y los Gobiernos Autónomos descentralizados adoptarán
políticas integrales y participativas de ordenamiento territorial urbano de uso del suelo…
Los gobiernos autónomos descentralizados desarrollarán programas de uso racional de
agua y de reducción, reciclaje y tratamiento adecuado de desechos sólidos y líquidos.”
También es necesario destacar que el Plan Nacional de Desarrollo del Gobierno
Nacional, denominado: “Plan Nacional del Buen Vivir 2009-2013”, establece algunos
objetivos y políticas sobre el desarrollo de las energías renovables, como:
“Objetivo 4: Garantizar los derechos de la naturaleza y promover un ambiente sano y
sustentable”.
“Política 4.3: D i v e r s i f i c a r la matriz energética nacional, promoviendo la
eficiencia y una mayor participación de energías renovables sostenibles”.
Adicionalmente, el MEER en el año 2008 elaboró el documento denominado “Políticas
Energéticas del Ecuador 2008 - 2020”, donde se destacan las siguientes políticas de Estado
para el desarrollo sustentable del sector energético, relacionadas con las energías
renovables:
“c) impulsar un modelo de desarrollo energético con tecnologías ambientalmente
amigables;”
“d) formular y llevar adelante un Plan Energético Nacional, que defina la expansión
optimizada del sector en el marco de un desarrollo sostenible;”
“f) promover el desarrollo sustentable de los recursos energéticos e impulsar proyectos
con fuentes de generación renovable (hidroeléctrica, geotérmica, solar y eólica) y de nueva
generación eléctrica eficiente, incluyendo la nuclear, excluyendo la generación con base en
el uso del diésel;”
“n) Reducir el consumo de combustibles en el transporte mediante la sustitución por gas
natural comprimido – GNC, electricidad y la introducción de tecnologías híbridas.”
Adicionalmente, se detallan las políticas para el desarrollo de biocombustibles, fomento
del biogás, e impulso y desarrollo de la energía geotérmica.
3. METODOLOGÍA
Metodología
El proyecto se basa en dos tipos de metodología de gran importancia como son:
La investigación de campo, ya que nuestro proyecto trata de comprender y dar una
solución a una problemática en un entorno natural conjuntamente a las personas que
conviven en este; este tipo investigación puede clasificarse a su vez según la extensión
de estudio o investigación de caso, donde podemos considerarla también para nuestro
proyecto ya que utilizamos la encuesta como un método para la recolección de datos.
La investigación proyectiva también conocida como proyecto factible, ya que nuestro
proyecto se basa en generar una propuesta de solución a una problemática.
Tratamiento de datos
Investigación Exploratoria
Consultar para obtener información de la elaboración del biocombustible a través de residuos
de aceite del piñón
Deducir en base a los resultados del estudio, generalizaciones que se apliquen a la población
total, con un grado mínimo de error, tal que los resultados obtenidos de la muestra
seleccionada, sean representativas de los elementos de la población.
Realizar un plan de producción, tomando en cuenta las condiciones de mercado para la
introducción
Datos Primarios
Se trabajará con los habitantes de la parroquia Colón del cantón Portoviejo, por ser el lugar en
donde llevará la posible implementación del proyecto.
Datos Secundarios
Obtención de datos estadísticos, acerca de su ejecución, beneficios financieros y económicos
en el Ecuador.
Toma de la muestra
Se aplicará el método de muestreo probabilístico aleatorio simple que permite realizar un
análisis descriptivo y de esta manera proporciona estadísticas útiles para estimar la posible
aceptación del producto.
Determinación de personas a encuestar con la fórmula de Schawn (Schawn, 2000)
n =
PQN
e2
(N – 1) + PQK2
Simbología de los parámetros
n = Tamaño de la muestra
PQ = constante de la varianza poblacional (0,25)
N = tamaño de la población (8.452 establecimientos)
e = error máximo admisible (al 5%).
K = Coeficiente de corrección del error (1,96).
n = 150
4. Procesamiento y Análisis
Ya que los combustibles fósiles convencionales están siendo agotados a una velocidad
vertiginosa, y que la contaminación asociada aumenta en tales proporciones, un nuevo énfasis
en la biomasa y en otros recursos renovables es imprescindible en el futuro inmediato. (lucia,
2012)
Características principales del producto.
Actualmente uno de los grandes problemas de la humanidad es su dependencia con relación a
los combustibles fósiles, que además de ser limitados provocan un fuerte impacto ambiental y
trastornos económicos, en especial a los países del Sur. El reto está en conseguir que las
fuentes renovables de energía vayan sustituyendo paulatinamente esos combustibles; una
alternativa puede ser la biomasa, en especial aquella que puede convertirse en fuentes
productoras de aceite vegetal, como es el cultivo de la jatropha curcas. En tierras
abandonadas, secas y semiáridas no comprometidas con la alimentación humana. (José Angel
Sotolongo Pérez, 2008)
Sus características principales son:
Una hectárea de la variedad nativa podría producir unos 2500 kg de semillas (70% del peso
del fruto y 5 % de humedad), de color negro y forma oblonga elipsoidal con estrías oscuras y
prominentemente reticuladas, que pueden medir como promedio alrededor de 17,41 mm de
largo (entre 16,3 y 19,0 mm) y 11,45 mm de ancho (entre 10,0 y 12,8 mm). El peso de la
semilla (para 1 000 unidades) es aproximadamente 840 g, es decir, 1190,5 semillas por
kilogramo, como promedio. Cada semilla pesa como promedio 0,84 g en la variedad nativa,
según los resultados experimentales obtenidos en el segundo año del cultivo. De este peso,
n =
(0,25) (259)
(259 – 1)
(0,05)2
+ 0,25(1,96)2
74% corresponde a la nuez y 26% a la cascarilla o pergamino. . (José Angel Sotolongo Pérez,
2008)
Composición del producto
Las semillas contienen alrededor de 38% de aceite en peso (aunque hay autores que reportan
cifras hasta aproximadamente 50%). De esta cifra se puede obtener entre 27 y 32% usando
máquinas extractoras a presión en frío. Este aceite es principalmente usado para la producción
de jabón, insecticida y como combustible en forma de aceite puro o después de transesterificar
(metilester o etilester), como biodiesel para ser usado en motores, cocinas y faroles para el
alumbrado. Como biodiesel se emplea en mezclas B2, B5, B10, B20 o puro (B100). Si se
usan algunos extractos, como solventes orgánicos, la extracción puede aumentar. (José Angel
Sotolongo Pérez, 2008)
Origen y condiciones de la materia prima
La materia prima es la semilla de jatropha curcas, puede ser cultivada en áreas de poca lluvia
(200 mm por año) y en suelos problemáticos. En áreas irrigadas o de altas lluvias se logran
mayores rendimientos. (Iniap.gob.ec, 2013)
•Puede servir para reforestar tierras áridas poco fértiles
•Amigable con el ambiente remueve carbono de la atmósfera y lo almacena en sus
tejidos(Iniap.gob.ec, 2013)
Disponibilidad de materia Prima.
Los recursos para abastecer la demanda de materia prima jatropha curcas, tendrá una gran
disponibilidad ya que esta semilla jatropha curcas puede ser cultivada en muchos tipos de
suelos, con esto se implementará la cultivación en las diferente comunidades cercanas a la
parroquia Colon y dentro del centro de investigación INIAP el cual posee un terreno basto
para el cultivo.
Proveedores de materia prima semilla jatropha curcas.
El cultivo de jatropha curcas se fomentara en las diferentes comunidades cercanas a la
parroquia Colon tales como Pachinche, Pachinche adentro, Pachinche afuera y Lodana.
El I. Municipio de la ciudad de Portoviejo es el encargado de velar por el bienestar de la
comunidad de la localidad, por tanto, con miras al cumplimiento de los siguientes artículos:
Art. 32 de la Constitución de la República, que dice: “La salud es un derecho que garantiza el
Estado…el Estado garantizará este derecho mediante políticas económicas, sociales,
culturales, educativas y ambientales”; y, Art. 14 del mismo cuerpo legal, que dice: “Se
reconoce el derecho de la población a vivir en un ambiente sano y ecológicamente
equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir”.
Calculo de la disponibilidad de materia prima semilla de jatropha curcas.
Para lograr determinar la disponibilidad de la producción de la materia prima semilla de
jatropha curcas, fue necesario realizar una encuesta a las comunidades para la aceptación del
cultivo de la semilla, las preguntas fueron dirigidas al agricultor, se formularon de manera
más objetiva y fácil de responder.
Para determinar la aceptación, se ha determinado una muestra de los agricultores de las
diferentes comunidades.
Cuadro Nº 1
Cantidad de agricultores en las diferentes comunidades
Comunidades Agricultores
Pachinche 30
Pachinche Adentro 10
Pachinche Afuera 10
Lodana 100
Total 150
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Análisis e interpretación de la encuesta aplicada a las comunidades
La encuesta es la recopilación de datos provenientes de una población en relación al tema de
investigación, permite el conocimiento de las motivaciones, aptitudes y opiniones de las
personas con relación al objetivo de la investigación de la agricultura, se lo realiza a través de
un cuestionario debidamente estructurado.
ENCUESTA PROYECTO DE CAMBIO DE MATRIZ ENERGÉTICA
2 DE AGOSTO DEL 2015
1. ¿USTED CONOCE EL CAMBIO DE LA MATRIZ ENERGÉTICA EN EL
PAÍS?
SI ( )
NO ( )
Cuadro Nº 2
Descripción Frecuencia %
Si 150 100
No 0 0
Total 150 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Análisis: De acuerdo al resultado se observa que el 100% está de acuerdo al cambio de matriz
Productiva debido al impacto que tendrá en el ambiente.
2. ¿APOYA AL CAMBIO DE MATRIZ ENERGÉTICA?
SI ( )
NO ( )
Cuadro Nº 3
100
Si No
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Análisis: Se puede observar que toda la población encuestada está de acuerdo al cambio de
matriz productiva que maneja el gobierno nacional.
3. ¿TIENE ALGUNA IDEA DE LO QUE ES LA BIOMASA Y SU
APROVECHAMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA?
100
Encuesta a Comunidades
Si No
Descripción Frecuencia %
Si 150 100
No 0 0
Total 150 100
SI ( )
NO ( )
Cuadro Nº 4
Descripción Frecuencia %
Si 89 59
No 61 41
Total 150 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Análisis: Los resultado mostraron que las personas agricultores tienen poco conocimiento
sobre la biomasa y su aprovechamiento con un 59% que no conocía sobre el tema y un 41%
que tenía un conocimiento sobre el mismo.
4. ¿RECIBIRÍA CAPACITACIONES SOBRE EL USO DE LA BIOMASA Y EL
APORTE IMPORTANTE QUE TIENE USTED COMO AGRICULTOR EN EL
PROYECTO?
SI ( )
NO ( )
Cuadro Nº 5
Descripción Frecuencia %
Si 130 86
No 20 14
Total 150 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Análisis: Como resultado tenemos que el 86% de los encuestado está de acuerdo con recibir
capacitaciones sobre la biomasa y el aporte importante que tienen en el proyecto y los
beneficios que recibirán, con estos resultado podemos seguir estipulando las siguientes
preguntas.
89
61
Encuesta a comunidades
Si No
130
20
Encuesta a comunidades
Si No
5. ¿TIENE CONOCIMIENTO QUECON EL USO DE ESTE CAMBIO DE
MATRIZ PRODUCTIVA, TENDRA UNA ENERGÍAS MAS LIMPIA Y
ECONÓMICA?
SI ( )
NO ( )
Cuadro Nº 6
Descripción Frecuencia %
Si 112 74
No 38 26
Total 150 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Análisis: De acuerdo a los análisis se puede observar que hay una gran aceptación en el
cambio de energía por parte de los agricultores.
6. ¿QUÉ OPINIÓN LE DA USTED AL CABMIO DE MATRIZ ENERGÉTICA
POR MEDIO DE LA BIOMASA?
EXCELENTE ( )
BUENA ( )
MALA ( )
112
38
Encuesta a comunidades
Si No
Cuadro Nº 7
Descripción Frecuencia %
Excelente 130 86
Buena 15 10
Mala 5 4
Total 150 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Análisis: De acuerdo al resultado, se observa que un 90% está de acuerdo con el cambio de la
matriz energética y el aporte que aportarían los agricultores en este proyecto.
7. ¿CONSIDERA USTED QUE SE DEBERÍA IMPLEMENTAR ESTA
TECNOLOGÍA EN EL PAÍS PARA PRODUCIR ENERGÍA A TRAVÉS DE
RESIDUOS SÓLIDOS?
SI ( )
NO ( )
Cuadro Nº 8
Descripción Frecuencia %
Si 132 88
No 18 12
Total 150 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Análisis: Se puede observar que un 83% apoyara el cambio de energía a través de la
agricultura y producción de la semilla.
8. ¿CONOCE USTED QUE LA SEMILLA DE JATROPHA CURCAS CRECE EN
CASI TODO TIPO DE SUELOS Y ES FÁCIL DE CULTIVAR?
130
155
Encuesta a comunidades
Execelente BuenaMala
132
61
Encuesta a comunidades
Si No
SI ( )
NO ( )
Cuadro Nº 9
Descripción Frecuencia %
Si 136 90
No 14 10
Total 31 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Análisis: De acuerdo a los encuestado un 90% si tienen conocimiento sobre la semilla de
jatropha curcas y un 10% no tiene conocimiento sobre esta.
9. ¿CULTIVARÍA LA SEMILLA DE JATROPHA CURCAS PARA AYUDAR AL
CAMBIO DE MATRIZ ENERGÉTICA?
SI ( )
NO ( )
Cuadro Nº 10
Descripción Frecuencia %
Si 135 90
No 15 10
Total 31 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Análisis: De la muestra del encuestado un 90% estuvo de acuerdo en la cultivación de esta
semilla y harán su aporte al cambio de matriz energética.
Análisis e interpretación de resultado de la encuesta realizada para la disponibilidad
de la semilla de jatropha curcas en las comunidades.
Estos resultados favorecen al presente proyecto, por que señalan el apoyo del 94% de los
agricultores de diferentes comunidades, además que ayudan al cambio de matriz energética,
ya que esta cambio de energía provocara acciones favorables al ambiente reduciendo la
136
14
Encuesta a comunidades
Si No
135
15
Encuesta a comunidades
Si No
cantidad de CO2 a la atmosfera, por tanto es necesario incentivar el cultivo de la semilla de
jatropha de curcas.
Con la revisión de diferente autores se tiene en cuenta que podemos obtener un rendimiento
de 3.3kg de semilla en 1kg de aceite puro (José Angel Sotolongo Pérez, 2008)
Con la producción de nuestro proyecto se puede obtener de las 20 hectáreas de cultivo
15151 kg de aceite puro y un porcentaje de 45% en residuos sólidos los cuales serían
6818.18kg utilizada en la biomasa.
Análisis de la Demanda
En los últimos tiempos, las necesidades básicas del ser humano no solo se engloban en la
alimentación, salud, educación, vivienda o vestido, sino el hombre se vale ante todo de la
energía eléctrica que posibilita el funcionamiento y el dinamismo de su entorno físico.
El recurso eléctrico se manifiesta en la comunidad a través de alumbrado público en plazas,
parques, autopistas, túneles, entre otros, con la finalidad de proporcionar visibilidad y sobre
todo seguridad a los peatones, el funcionamiento de semáforos en la vía pública permite
regular y controlar el flujo vehicular.
Demanda Actual
En el Ecuador, en lo que respecta a demanda de energía eléctrica, se ha mantenido en un
escenario de crecimiento en los últimos años. La evolución de la demanda eléctrica en el
país ha tenido un comportamiento diferente al crecimiento del PIB en la década anterior.
En la parroquia colon existe una población de 10.585 habitantes las cuales está conformado
por 2117 hogares la cuales tienen un promedio de consumo mensual 118.50kw/h, por lo que
la parroquia Colon mensualmente consumo un promedio de 250864.5kw/h, lo que
demuestra la gran demanda a satisfacer con la producción de una energía amigable con el
medio ambiente.
Análisis de la Oferta
Para determinar la oferta de la producción de energía a través de biomasa es necesario
conocer los diferentes tipos de producción de energía que maneja el país.
Tendencia histórica y actual Oferta
En el Ecuador la generación de electricidad se realiza en diferentes tipos de centrales tales
como: hidroeléctricas, solares, eólicas, biomasa, fotovoltaicas, etc. En el país, el organismo
responsable de la generación y transmisión es la Corporación Eléctrica del Ecuador (CELEC
EP), la misma que maneja diferentes unidades de negocio.
Generación en Central Hidroeléctrica
Generación en Central Termoeléctrica
Generación en Central Eólica
Demanda a captar del consumo de energía eléctrica en la parroquia Colon
Cuadro Nº 11
Año Demanda anual de energía kW/h
2012 250.864,5
2013 260.864,5
2014 300.864,5
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
De acuerdo al cuadro se prevé satisfacer las demandas del consumo de energía eléctrica de la
parroquia Colón.
Precio del Producto
La energía eléctrica es distribuida por la empresa eléctrica de Manabí. El precio de kW/h
está fijado por el estado. El cual está fijado por el CONELEC el costo por kilovatio de la
energía termoeléctrica es de $0,23 mientras que el de la hidroeléctrica al igual que de la
energía eólica (proveniente del viento) está establecido en $0,09. (conelec, 2014)
En cuanto al costo de producción de energía a través de biomasa tendrá un valor de 0.10
KW/h, se puede determinar que tiene un costo menor que la energía de termoeléctrica y el
mismo precio que la hidroeléctrica pero con menos emisiones de gas contaminante al
ambiente. (conelec, 2014)
Canal de Distribución
En caso de la energía eléctrica se acoge un canal de distribución directo para abastecer de
energía a la parroquia Colón. La empresa eléctrica de Manabí lo expende al consumidor
final.
CNEL Consumidor final.
5. Análisis técnico
Tamaño del proyecto
Los factores para determinar el tamaño del proyecto son los siguientes:
a) Tamaño del mercado.
b) Disponibilidad de recursos económicos.
c) Análisis de suministros e insumos.
d) Tecnología.
e) Recursos Humanos.
Tamaño del mercado
Para determinar el tamaño del mercado del consumo eléctrico, se calculó la demanda del
año 2012, obteniendo valores de 250.864,5 kW/h de energía anual, que será la demanda de
las comunidades establecidas en el mercado. Para este proyecto se ha determinado
seleccionar el 100% de esta demanda, durante los primeros años de iniciada las actividades
productivas, esperando captar 250.864,5 kW/h durante el primer año, ayudando de esta
manera, al gasto de consumo de energía eléctrica de las comunidades y aprovechar los
desperdicios, colaborando con el medio ambiente, las familias de los agricultores y
reciclando una gran parte de estos residuos.
Análisis de suministros e insumos
Materias primas. – La materia prima principal que requiere el proceso de obtención de
energía en la producción de biodiesel son las tortas formadas por el proceso al extraer el
aceite que contiene la semilla de jatropha curca.
Edificio. – El edificio donde estará ubicada la empresa tiene como mínimo un área de 800
m2 (40 m x 20 m), ocupando el área de planta 10 m x 18 m
(180 m2); 1,5 metros lineales por cada lado, no se construyen por disposiciones legales y
estudios.
Electricidad. – Se utilizará suministro eléctrico de 220/440 voltios trifásicos, y se emplearán
instalaciones de 110 voltios para procesos que así lo requieran. Las conexiones serán de tipo
monofásico para 1109 voltios y trifásico para 220/440, ésta última se utilizará para reducir el
consumo y el costo de la energía eléctrica.
Agua. – El suministro de agua potable correrá a cargo de la empresa que rigen el servicio, en
este caso, la empresa correspondiente, que deberá colocar las tuberías de agua potable, para
la conexión para el determinado proceso.
Teléfono. – Los responsables del servicio telefónico serán los representantes de la empresa
CNT, y se espera que este organismo lo haga de la mejor manera. El proyecto necesita como
mínimo de 2 líneas telefónicas.
Tecnología
Dentro de los implementos necesarios para el proceso de obtención, se citan las siguientes:
1 Reactor de acero inoxidable.
1 Columna de acero inoxidable.
Surtidores con manguera.
2 Bombas.
1 Máquina para pirolisis
Caldera
El reactor y la columna, pueden ser manufacturados a nivel nacional, a través de expertos en
el área de metal mecánica en trabajos de acero inoxidable, generando fuentes de trabajo por
esa vía. Las bombas y la máquina para pirólisis pueden ser importadas o adquiridas desde
los distribuidores a nivel nacional de importadores que tienen representación en nuestro
país.
Recursos Humanos
Requiere conocimientos especializados en la producción de energía a base de biomasa, así
como en el área de Ingeniería Industrial y de Ingeniería Química.
Los operadores de la planta, necesitan una educación del Bachillerato como mínimo, porque
se deben observar normas de seguridad en la industria.
Por lo demás, en nuestro país, existe una alta tasa del desempleo, que supera el 10% a nivel
nacional, por tanto, el proyecto servirá para la generación de fuentes de trabajo, en la planta
y en la comercialización de energía renovable, así como en la contribución al medio
ambiente.
Disponibilidad de recursos económicos
Es necesario mencionar que si bien las maquinarias que se deberán adquirir deben ser de
tecnología más avanzada y representan un costo a tener en cuenta. El terreno para la
construcción del edificio, garantiza un probable incremento de costos.
Localización
El proyecto se ubicará a un costado de la planta elaboradora de biodiesel, en la estación de
investigaciones Iniap en el Km 12 Vía Santa Ana, cantón Portoviejo que posee una superficie
total de más de 10 ha2.
La totalidad de las obras del presente proyecto (caldera, turbina, torres, etc.) se emplazarán
al interior de dicho predio.
Propuesta
Título: Tratamiento de los desechos agropecuarios obtenidos en el proceso de extracción de aceite de jatropha curca en la parroquia Colon, cantón Portoviejo, provincia de Manabí
Instituciones ejecutoras: Universidad Técnica de Manabí. Facultad de Ciencia Matemáticas Físicas y Químicas. “Carrera de Ingeniería Química
Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarios (INIAP)
Beneficiarios: Habitantes de la parroquia Colon, cantón Portoviejo
Ubicación: Portoviejo-Manabí
Lugar de ejecución: Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarios (INIAP)
Biblioteca General
Equipo técnico responsable: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro
Justificación
El proyecto se enfoca en el cambio que está viviendo el país de matriz energética, en el cual se desea obtener energías limpias y con un grado de contaminación menor a las de procesos que utilizan combustibles fósiles. Con lo antes mencionado se vio la necesidad de plantear la propuesta que justifica el cambio de matriz productiva que atraviesa el país. Es por esto que el tratamiento de los desechos agropecuarios obtenidos en el proceso de extracción de aceite de jatropha curca mediante el diseño de una planta de pirolisis a través de biomasa para la producción de energía eléctrica que se construirá dentro de las instalaciones del Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarios (INIAP) cumplirá con las expectativas que esta atravesando el país y se beneficiara a la comunidad parroquia colon, cantan Portoviejo.
Fundamentación
El presente trabajo de fundamenta en la falta de tratamiento que le dan a los residuos agropecuarios en la Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarios (INIAP), por lo que solo lo usan como abono , como ingenieros químicos somos capaces de formular una propuesta para un mejor aprovechamiento a estos residuos tales como la producción de energía amigables y sostenibles.
Objetivos
General
Tratamiento de los desechos agropecuarios obtenidos en el proceso de extracción de aceite de jatropha curca mediante el diseño de una planta de pirolisis a través de biomasa para la producción de energía eléctrica en la parroquia Colon, cantón Portoviejo, provincia de Manabí.
Específicos
Revelar el efecto que tienen los combustibles fósiles al ambiente. Explicar ventajas de las energías renovables biomasa sobre los combustibles fósiles. Determinar los beneficiarios directos e indirectos de la propuesta.
Importancia
La importancia de este trabajo es la producción de energía más rentable que las tradicionales ya citadas en el país. En el área de Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarios (INIAP) se tiene una gran producción de aceite a través de la jatropha curca y un subproducto que son los residuos al cual no le dan un mayor uso más que el de abono, por lo tanto es de suma importancia el estudio del diseño de una planta de pirolisis a través de biomasa , los cuales serían los residuos citados anteriormente, con esto le daríamos un valor importante a dicho residuo y contribuiríamos al país en el cambio de matriz energética.
Ubicación sectorial
El proyecto se ejecutara en los terrenos del Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarios (INIAP) ubicada en la vía Santa Ana, parroquia Colon, cantón Portoviejo, Provincia Manabí
Descripción de la propuesta
Los efectos que tienen los combustibles fósiles sobre el medio ambiente son.
El uso industrial de estos productos generan contaminantes químicos y físicos perjudiciales para la salud. Tanto las radiaciones electromagnéticas, como las substancias como el arsénico, el plomo, el benceno o el uranio producen efectos nocivos en la salud del ser humano, que entra en contacto con ellas.
Los combustibles fósiles son utilizados para producir energía térmica y eléctrica. Pero la combustión, la extracción, la elaboración y el transporte de estos combustibles fósiles tienen una consecuencia directa en el efecto invernadero. Casi un 80% de las emisiones de dióxido de carbono provienen del consumo y de la transformación de los combustibles fósiles en energía. (.inspiraction.organizacion, 2009)
Las energías renovables presentan una serie de ventajas respecto a los combustibles fósiles. Pasamos a ver cuáles son:
Las energías renovables, como su propio nombre indica, se pueden reutilizar, es decir, no son fuentes de energía perecederas, tal y como son el carbón, el petróleo o los materiales empleados para la energía nuclear. Por tanto, son fuentes de energía que siempre estarán presentes y que sobrevivirán a la explotación de otro tipo de combustibles.
Las energías renovables ayudan a cuidar el medioambiente. Además, ayudan a preservar durante más tiempo los recursos de nuestro planeta. (Fernando, 2015)
Descripción de los beneficiarios
Los beneficiarios del proyecto son las personas que obtendrán un beneficio directo e indirectamente de la propuesta del proyecto.
Los beneficiarios directo en el proyecto serían los trabajadores de la estación Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarios (INIAP) por el tratamiento que se le daría al residuo de la extracción de aceite de jatropha curca.
Los beneficiarios indirectos serian la población de Manabí por optar por unas nuevas tecnologías en la producción de energía renovables y disminuir la contaminación al ambiente.
PLAN DE ACCIÓN
Elaborado: John H, Jorge C, Jaime B.
¿QUÉ SE REALIZARA? Tratamiento de los desechos agropecuarios obtenidos en el proceso de extracción de aceite de jatropha curca
¿PARA QUÉ? Para la producción de energía eléctrica en la parroquia Colon
¿CÓMO? Con la implementación de una planta de pirolisis a través de biomasa
¿QUIÉNES? Participación del Gobierno nacional, estación Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarios (INIAP) y los encargados del proyecto , John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro
¿CON QUÉ’? Financiamiento
¿DÓNDE Y CUÁNDO? Parroquia Colon , cantón Portoviejo, provincia de Manabí
ACTIVIDAD RESPONSABLES TIEMPO RECURSOS
Formulación de la propuesta
John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Primer mes Humanos
Materiales
EconómicosDesarrollo preliminar de la propuesta
Segundo mes
Implementación de la propuesta
Segundo mes-sexto mes
Evaluación de la propuesta Segundo mes
Elaborado: John H, Jorge C, Jaime B.
6. Análisis Económico
Administración
INDICADORES A
MEJORAR
SITUACION ACTUAL
RESULTADOS
ESPERADOS
ACTIVIDADES
RESPONSABLES
Contribuir en el plan de disminuir la contaminación del medio ambiente además de aumentar la cantidad de energía limpia producida en el país.
Existe una gran problemática al no saber qué hacer con los residuos agrícolas generando contaminación al medio ambiente y no aprovechando la energía que esta puede
Obtener energía eléctrica producida de los residuos generados en la obtención de aceite de JATROPHAS CURCAS.
Transformación de los residuos en energía mediante biomasa utilizando un proceso de pirolisis, generando como producto final energía eléctrica
Jaime Andres Barreiro
John Huiza Menendez
Jorge Cedeño Franco
generar.
Financiamiento
La financiación principal del presente proyecto se realizará mediante entidades financieras, en este caso la CFN (Corporación Financiera Nacional).
También habrá apoyo de la vicepresidencia de la republica que a través del Ministerio de electricidad y Recursos renovables aportará con el financiamiento del capital de trabajo, la capacitación del personal de apoyo y parte de la publicidad pre operativa
.
Presupuesto
El presupuesto total contemplado en el proyecto inicial para la construcción de la planta esta
establecido en $92.473,18 dólares tal como se muestra en el Cuadro, se prevé la contratación de una empresa constructora del equipo de pirolisis y demás equipos en la planta además de una empresa constructora de obras civiles.
Inversión fija
En el siguiente cuadro se presenta el detalle de los rubros que conforman la inversión fija
Descripción Valor Total %
Terrenos (30x20) 0 0
Construcciones 21.000,00 22.8
Maquinarias y equipos $61.878,75 66.9
Otros activos $4.582,43 4.9
Muebles y equipos de oficina $5.012 5.4
Total $92.473,18 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
El monto de inversión fija está estipulado en el cuadro anterior, en el cual el terreno no tiene
un valor por el hecho del que la plata se encontrara dentro de las instalaciones INIAP
Capital de operación mensual
Para la producción de 250864.5kw/h se provee un capital de operación:
Descripción Valor Total %
Materiales Directos $15.996,40 17,33
Mano de Obra Directa $13.481,61 14,60
Carga Fabril $39.142,89 42,41
Gastos Administrativos $24.178,53 26,20
Total $92.279,43 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Materiales directos.
Los materiales directos son aquellos que forman parte de la composición interna del producto,
como en este caso, la semilla de jatropha curca.
Carga Fabril
La suma de los rubros de la carga fabril: mano de obra indirecta, materiales indirectos,
depreciaciones, seguros, suministros de fabricación, reparación y mantenimiento.
Gastos administrativos.
Se refieren a los rubros de sueldos del personal administrativo y los gastos generales.
Inversión total.
Descripción Valor total %
Inversión fija $92.473,18 50.05
Capital de operaciones $92.279,43 49.94
Total $184.752,61 100
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
7. EVALUACIÓN ECONÓMICA Y FINANCIERA.
DETERMINACIÓN DE COSTOS FIJOS Y VARIABLES.
Costos Fijos Variables
Materiales Directos $15.996,40
Mano de Obra Directa $13.481,61
Gastos Administrativos $24.178,53
Gasto Fabril 39.142,89
Totales $63321,42 $29478.01
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Cálculo del punto de equilibrio
cantidad de kW/h anualmente
Precio de kW/h 0.40
KW/h $ 250.864,5
costos fijos 63.321,42
Costos variables 29.478,01
Punto de equilibrio 0,8935
Punto de equilibrio de producción de kW/h 224.151,14
Elaborado por: John Huiza, Jorge Cedeño, Jaime Barreiro.
Costos fijos
Punto de equilibrio =
Ventas – costos variables
Cuando la empresa produzca 224151,14 kW/h, encontremos nuestro punto de equilibrio, en
ese momento la empresa ha recuperado los costos anuales que ha invertido en el proyecto,
incluyendo la depreciación de los equipos, maquinarias e instalaciones.
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Con las siguientes bibliografías científicas se ha determinado que para el obtención de energía
a base de residuos de la jatropha curcas, el método más factible es la pirolisis (Agrowaste,
2013) (BEOILS, 2010)
Podemos decir que el plan de negocio tiene, sin lugar a duda, un futuro promisorio debido a
un vertiginoso aumento del consumo de electricidad, causado por la demanda de población,
como así también de los beneficios y ahorros fiscales para esta clase de emprendimientos
(ecológicos), pero cabe mencionar que para que este plan de negocio se beneficie del éxito,
hay que tener en cuenta dos consideraciones muy importantes.
De acuerdo al estudio de mercado, se ha encontrado una demanda de energía eléctrica en la
parroquia Colon de 250864.5 kW/h en el año 2012, de las cuales la organización aspira a
captar el 100% como meta para el proyecto.
La inversión total requerida para el proyecto asciende al monto de $184.752,61, de los cuales
el 50.05% corresponde a la inversión fija y el 49.94% al rubro capital de operación.
Recomendaciones
La preservación medioambiental y la generación de fuentes de trabajo, además del
aprovechamiento de la tierra, son los aspectos más relevantes de este proyecto, que
beneficiará directamente a la población, después de su puesta en marcha.
Ahora, si bien podemos estar en una ciudad que nos pueda ofrecer la materia prima, corremos
con otro inconveniente, el cual puede considerarse más difícil de controlar que el anterior, ya
que es de naturaleza cultural, si bien contamos con herramientas jurídicas como leyes y
reglamentaciones municipales, no existe un control por parte de las autoridades para con el
cumplimiento de los mismos, y poder tratar este producto de una manera más segura y limpia,
por lo que se deberá trabajar, en cierta manera, para conseguir establecer una conciencia del
cuidado ambiental en todo los niveles sociales.
9. Bibliografía Agrowaste. (2013). http://www.agrowaste.eu/wp-content/uploads/2013/02/PIROLISIS.pdf.
BEOILS. (2010). http://api.eoi.es/api_v1_dev.php/fedora/asset/eoi:36292/componente36291.pdf.
conelec. (2014). http://www.conelec.gob.ec/.
Iniap.gob.ec. (2013). http://www.iniap.gob.ec/nsite/images/documentos/INVESTIGACIONES_PRODUCCION_PROCESAMIENTO_USOS_PI%C3%91%C3%93N_Jatropha_curcas_COMO_BIOCOMBUSTIBLE.pdf.
José Angel Sotolongo Pérez, A. D. (2008). http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Ecosolar/Ecosolar18/HTML/articulo04.htm.
lucia, n. (2012, nobiembre 29). http://www.dspace.uce.edu.ec/bitstream/25000/1305/1/T-UCE-0005-184.pdf.
pullugando, g. (2012, nobiembre ). http://www.dspace.uce.edu.ec/bitstream/25000/1305/1/T-UCE-0005-184.pdf.
Schawn. (2000). matematicas .
Sipacate, L. G. (2007). trabajos72/evaluacion-rendimiento-componentes-materiales-mani/evaluacion-rendimiento-componentes-materiales-mani2.shtml.
Lalvay, E. Vidal, J. (2013), Estudio técnico – económico de una planta de generación
eléctrica a base de biogás. (Tesis de obtención de título de Ingeniero eléctrico)
Universidad de Cuenca. Recuperado de:
http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/4386/3/TESIS.pdf
Toscano, L. A. (2009), Análisis de los parámetros y Selección de hornos para la
Anexos
combustión de biomasa. (Tesis de obtención de título de Ingeniero Mecánico inédita)
ESPOL. Recuperado de: https://www.dspace.espol.edu.ec/.../4/TESIS%20BIOMASA
%20pa.docx
http://www.iniap.gob.ec/web/
ANEXO 1
UNIVERSIDAD TÈCNICA DE MANABÌ
ENCUESTA PROYECTO DE CAMBIO DE MATRIZ ENERGETICA
22 DE JULIO DEL 2015
1. ¿USTED CONOCE EL CAMBIO DE LA MATRIZ ENERGITCA EN EL PAIS?
SI ( )
NO ( )
AVECES ( )
2. ¿APOYA AL CAMBIO DE MATRIZ ENERGETICA?
SI ( )
NO ( )
3. ¿CONOCE USTED QUE LA BIOMASA ES UNA ENERGIA RENOVABLE?
SI ( )
NO ( )
4. ¿TIENE IDEA DE QUE BIOMASA ES UNA ENERGIA 50% MAS
ECONOMICA QUE LOS DERIVADOS DE PETROLEO?
SI ( )
NO ( )
5. ¿QUÉ OPINIÓN LE DA USTED AL CABMIO DE MATRIZ ENERGETICA
POR MEDIO DE LA BIOMASA?
EXCELENTE ( )
BUENA ( )
MALA ( )
6. ¿CONOCE USTED LA VENTAJAS DE ESTE CAMBIO ENERGETICO?
SI ( )
NO ( )
7. ¿TIENE CONOCIMIENTO QUECON EL USO DE ESTE CAMBIO DE
MATRIZ PRODUCTIVA, TENDRA UNA ENERGIAS MAS LIMPIA Y
ECONOMICA?
SI ( )
NO ( )
8. ¿CONSIDERA USTED QUE SE DEBERÍA IMPLEMENTAR ESTA
TECNOLOGIA EN EL PAIS PARA PRODUCIR ENERGIA A TRAVEZ DE
RESIDUOS SOLIDOS?
SI ( )
NO ( )
TALVEZ ( )
9. SE DEBERÍA APROVECHAR PARA BENEFICIO DE LA POBLACIÓN LOS
DESECHOS SÓLIDOS Y DARLE UN RUMBO ÚTIL?
SI ( )
NO ( )
TALVEZ ( )
10. ¿HAN EXISTIDO CAMPAÑAS DE EDUCACIÓN Y/O CONCIENTIZACIÓN
SOBRE EL TEMA DE MATRIZ ENERGETICA?
SI ( )
NO ( )
ANEXO 2
DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO
ANEXO 3
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE COMBUSTIÓN
Elaborado: JohnH, JorgeC, JaimeB.
ANEXO 4
ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DEL PROCESO DE CONVERSIÓN ENERGÉTICA
Elaborado: JohnH, JorgeC, JaimeB.