Ingeniería Industrial - Tesis · 2016
Estudio de prefactibilidad para la generación de energía a partir de biomasa residual en granjas de cerdo de una industria porcícola
El presente trabajo se desarrolló con la finalidad, de evaluar la prefactibilidad para la generación de energía a partir de Biomasa residual, en cinco granjas de cerdo de una industria porcícola del Valle del Cauca. Para lo cual se evaluaron y compararon modelos de producción de energía, en otras partes del mundo, obteniéndose después de una revisión bibliográfica, la caracterización de tres modelos (pequeña, mediana y gran escala) que se diferencian en la escala de producción de energía y en la cantidad de toneladas de materia orgánica o sustrato capaz de tratar. Igualmente se determinó el potencial de generación de energía para cada una de las granjas, así como la capacidad de generación de energía de una planta centralizada alimentada por todas las granjas, obteniéndose como resultad, que de los modelos caracterizados (pequeña, mediana y gran escala) se ajustarían a nuestras condiciones los modelos de pequeña y mediana escala.
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Contenido
- RESUMENp. 11
- INTRODUCCIÓNp. 12
- 1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMAp. 12
- Contexto Del Problemap. 13
- Análisis Y Justificaciónp. 14
- Formulación Del Problemap. 15
- 2. OBJETIVOSp. 15
- Objetivo Generalp. 15
- Objetivo del Proyectop. 16
- Objetivos Específicosp. 16
- 3. MARCO DE REFERENCIAp. 16
- Antecedentes o Estudios Previosp. 16
- Marco Teóricop. 18
- Industria Porcinap. 18
- 3.2.1.1. Ciclo de Producción Porcinap. 19
- 3.2.1.2. Purinesp. 21
- Aspectos Generales de la Producción De Biogásp. 23
- 3.2.2.1. Producción de Biogásp. 25
- Conversión de Biogás a electricidadp. 29
- Marco Legal Colombianop. 31
- Aporte Criticop. 32
- 4. METODOLOGÍAp. 33
- Metodología De Análisisp. 33
- transformación de la Biomasa en las granjasp. 16
- de la biomasap. 16
- 5. RESULTADOSp. 37
- la Transformación de la Biomasa en las Granjasp. 38
- del sector porcícolap. 43
- 5.2.1.1. Ubicación planta centralizada para la producción de energía eléctricap. 51
- de la biomasap. 16
- Marco Legal del proyectop. 52
- Entrega de energía eléctrica al gestor de la redp. 55
- 5.3.2.1. Conexión al SDL para proyectos de Autogeneración CLASE Ip. 56
- 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESp. 66
- BIBLIOGRAFIAp. 68
- Figura 1 . Sistema productivo de ciclo cerradop. 20
- Figura 2 Componentes de un sistema de producción intensivap. 21
- Figura 3 Ciclo de producción de Biogás por Digestión Anaerobiap. 24
- Figura 4 Digestor Tipo Taiwanp. 26
- Figura 5 Laguna de Oxidacion Anaerobicap. 27
- Figura 6 Posibles usos del Biogáp. 29
- Figura 7 Esquema Básico para uso del biogasp. 30
- Figura 8 Datos y análisis del proyectop. 33
- Figura 9 Esquema de producción Planta de pequeña escalap. 39
- Figura 10 Esquema de producción centralizada de Mediana tamañop. 40
- Figura 11 Esquema de producción centralizada de Gran tamañop. 41
- Figura 12 Mapa ubicación de las Granjas Visitadasp. 44
- Figura 13 Proceso actual de las granjasp. 45
- Figura 14 Ubicación Geográfica de la planta centralizada en el modelo CDGp. 52
- Figura 15 Proceso de interconexión paral el SINp. 55
- Figura 16 Diseño de interconexiónp. 57
- Figura 15. Ficha tecnica Generador AQUALIMPIA para granja de pequeña escalap. 82
- Figura 16. Ficha tecnica Generador AQUALIMPIA para Planta de mediana escalap. 83
- Figura 17. Costo transporté de materia prima por Km y Toneladap. 86
- Figura 18. Informe de respuesta del modelo binariop. 93
- Tabla 7. Matriz Legalp. 31
- Tabla 23. Distribucion de la produccion nacional de cerdos (ICA, 2016)p. 72
- of Southern Denmark, 2000)p. 73
- Tabla 25. Resumen datos plantas de mediana escala(Frandsen et al., 2011)p. 74
- Tabla 26. Resumen datos Plantas de autogeneraciónp. 76
- Tabla 27. Inventario de cerdosp. 77
- Tabla 28. Parametros de las granjas según el estadio del animalp. 78
- Tabla 29. Tipo de digestores ubicados en las granjasp. 78
- Tabla 30. Datos Produccion excretas según el tip de cerdo (Chile, 2005)p. 79
- Energetico (UPME), 2015)p. 80
- Tabla 32. Resumen datos para centro de Gravedadp. 84
- España, 2005)p. 85
- Tabla 34. Inflación anual en España del 2005 al 2016p. 85
- Transfronteriza España - Portugal; Altercexa, 2010)p. 86
- Piedras Gordasp. 44
- Alvarez, 2015)p. 87
- Tabla 38. VPN anual para los proyectosp. 87
- Tabla 39. Asociacion del ubindice “j” a las granjas para el modelo binariop. 91
- Tabla 40. Parametros de variacion según “j” usados para el modelo binariop. 91
- Tabla 41. Parametros economicos usados para el modelo binariop. 92
- Tabla 42. Parametros Numericos usados para el modelo binariop. 92
- Tabla 43. Parametros porcentuales de incremento usados para el modelo binariop. 93
- Ecuación 1. Calculo producción de estiércol solidop. 35
- Ecuación 2. Calculo producción de orínp. 35
- Ecuación 3. Calculo cantidad Materia prima de cargap. 35
- Ecuación 4. Calculo producción estimada de Biogásp. 35
- Ecuación 5. Calculo producción estimada de Energía Eléctricap. 35
- Ecuación 6. Coordenadas en “x”p. 36
- Ecuación 7. Coordenadas en “y”p. 36
- Ecuación 8. Calculo de Flujo total de excretas (Chile, 2005)p. 79
- Ecuación 9. Calculo producción de estiércol solidop. 80
- Ecuación 10. Calculo producción de orínp. 81
- Ecuación 11. Calculo cantidad Materia prima de cargap. 81
- Ecuación 12. Calculo % Solidos Totalesp. 81
- Ecuación 13. Calculo del Tiempo de Retención Hidráulicap. 81
- Ecuación 14. Calculo Volumen biodigestorp. 81
- Ecuación 15. Calculo producción estimada de Biogásp. 81
- Ecuación 16. Coordenadas en xp. 84
- Ecuación 17. Coordenadas en yp. 84
- Ecuación 18. Costo total de transportep. 89
- Ecuación 19. Aporte total de energíap. 89
- Ecuación 20. Costo total de operaciónp. 90
- Ecuación 21. Ingresos de la plantap. 90
- Ecuación 22. Inversión total de la plantap. 90
- Ecuación 23. Función objetivo VPNp. 91
- Grafico 1 Proyección Beneficio Porcino Anual (cabezas)p. 15
- Grafico 2 . Porcentaje Cabezas de Porcino por Regiónp. 19
- Grafico 3 Inventario de cerdos en las granjas seleccionadas para el estudiop. 44
- granjap. 59
- de energía teórica de la granja centralizadap. 51
- Grafico 7 Precio promedio anual del kwh en centavos de eurosp. 62
- Grafico 8 Función del VPN en el tiempo para los diferentes proyectosp. 63
- Grafico 9 Función del VPN para la granja Piedras Gordasp. 64
- PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍAp. 71
- A1.1. Datosp. 71
- A1.2. Planta Centralizada de Gran Tamañop. 73
- A1.3. Planta Centralizada de Mediana Escala:p. 74
- A1.4. Planta de pequeña escala Autogeneración:p. 76
- BIOGÁS, Y ENERGÍAp. 77
- A2.1. Datos recolectados en la granjap. 77
- A2.2 Guía Chilena INLIAp. 79
- A2.3. Guía para la Implementación de la Producción de Biogás UPMEp. 80
- ANEXO 3. FICHA TÉCNICA GENERADOR ELÉCTRICOp. 82
- ANEXO 4. CENTRO DE GRAVEDADp. 84
- ANEXO 5. ANALISIS FINANCIEROp. 85
- A5.1. Parámetros Financierosp. 85
- A5.2 Resultados financieros plantas de Autogeneraciónp. 87
- A5.2 Resultados financieros planta centralizada mediana escalap. 88
- A5.2.1 Planteamiento del modelo Matemático Binario de maximización del VPNp. 88
- mediana escalap. 91