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Universidad de Buenos Aires

Facultad de Ingeniería

72.99 – Trabajo Profesional de la

Ingeniería Industrial

Título

“Tratamiento de residuos y aprovechamiento de

biogás para calefacción y generación de energía”

Integrantes:

Franco Borrello Marina Florencia Solanas

Padrón Nº: 85.251 Padrón Nº: 85.960

Profesor Adjunto: Gerardo Bonanno

JTP: Manuel Aranda

Docente: Fernando Dobrusky

Fecha: Agosto 2011

72.99 Trabajo Profesional de Ingeniería Industrial Franco Borrello – Marina Solanas Agosto 2011

2

Contenido

Introducción .................................................................................................................................. 3

Mercado de huevos y ovoproductos ............................................................................................. 4

Mercado local de la Energía Eléctrica ........................................................................................... 6

Situación Actual de la Granja ........................................................................................................ 8

Análisis de las Alternativas .......................................................................................................... 11

Ingeniería del Proceso ................................................................................................................. 12

Análisis Económico - Financiero .................................................................................................. 17

Conclusiones del Trabajo ............................................................................................................ 19


3

Introducción

El proyecto se llevará a cabo en una empresa argentina de capitales privados

cuya actividad principal es la producción y comercialización de huevos al por mayor

para el mercado local. Comenzó sus actividades en el año 2005, y desde ese año ha

logrado un crecimiento muy importante: elevó su plantel de 15 mil gallinas a 81 mil

en 2009, y terminará el año 2011 con 100 mil gallinas.

Su producción media actual es de más de 5.550 cajones de huevos mensuales

(2.000.000 huevos), y su facturación anual asciende a más de 7,4 millones de

pesos. El stock acumulado nunca superó los 2 ó 3 días de producción.

Debido a este aumento sostenido en la producción, la escala del proceso ha

crecido, y la empresa se enfrenta ahora un nuevo problema: la gestión de

sus residuos. Actualmente, la granja genera más de 8 toneladas de excreta

de gallina por día, y el método de

disposición final de estos residuos no ha

cambiado: se seca, se retira de los

galpones por medio de camiones y se

los lleva a otro sector del predio, donde

se lo esparce a campo sin tratamiento

alguno. Con las cantidades actuales, el

sistema actual se hace cada vez más

costoso, además de traer diversos problemas entre los que se destacan:

Malas condiciones de higiene en el trabajo.

Proliferación de plagas como insectos y roedores, lo que ha

causado en los últimos años quejas y denuncias por parte de los

vecinos de la granja.

Emisión de malos olores (debido a algunos componentes del residuo

como nitratos y sulfatos).

No se cumple con la normativa vigente de tratamiento de residuos

industriales, patógenos y/o especiales.

Establecimientos similares en localidades cercanas han sido

desalojados debido a presiones inmobiliarias por parte de los

municipios (cercanía con centros poblacionales y pérdida del valor de la

tierra debido a contaminación y plagas).

El objetivo del presente trabajo es el de mejorar la gestión actual de los

residuos de la granja, ofreciendo una mejora tecnológica que asegure la

adaptación de este proceso a la normativa vigente, reduciendo la

contaminación del suelo, el aire y las napas; mejorar la imagen que la granja tiene

con los vecinos y la comuna, eliminando la proliferación de plagas y olores, para

asegurar la continuidad del negocio en el futuro.

Además, se estudiará la alternativa de darle valor agregado al residuo, que

hoy es un problema, y transformarlo en un recurso valioso para la empresa.

Mediante tecnologías de tratamiento que permiten aprovechar las emisiones

gaseosas y transformarlas en energía útil, se evaluará sustituir la compra de

energía eléctrica de red y gas de garrafa, y autoabastecer energéticamente al

establecimiento, disminuyendo sus costos.

Predio de la granja


4

Mercado de huevos y ovoproductos

Las características actuales y proyecciones futuras del mercado de huevos

frescos hacen coherente sostener que el negocio de la empresa en cuestión

continuará en pie, al menos, durante los próximos 10 años.

Esta empresa participa de la producción

de huevos en granjas de postura, en donde

se cumplen las etapas de cría, recría,

alimentación de las gallinas en producción

y la recolección de los huevos frescos.

Éstos pueden ser blancos o de color. Se

venden enteros, en cajones de 12 maples,

es decir, de a 360 huevos.

La oferta de huevos en Argentina:

Constituida en su gran mayoría por capitales nacionales.

El 50% de la producción se realiza en galpones de vieja tecnología con

grandes restricciones para mantener la producción durante todo el año. Por

lo general, los productores presentan informalidad tanto fiscal como

sanitaria. Nuestra empresa forma parte de este segmento.

El 50% restante se realiza con mayor tecnología, y con genética de calidad.

Generalmente la calidad del huevo es mayor, destinándose la producción a

canales minoristas, súper e hipermercados y la industria procesadora.

La Demanda Interna:

Argentina consumía per cápita 10% menos huevos comparándolo con otros

países del mundo en 2007. Para concluir esto, se realizó una estimación

mediante regresión lineal con las variables: Producción per cápita,

consumo de pescado, carnes y leche per cápita, expectativa de vida al

nacer y el porcentaje de población bajo el nivel de pobreza.

Nuevas investigaciones

desmienten los perjuicios

sobre la ingesta de huevo en

la dieta de las personas y

revelaron nuevas ventajas

para combatir enfermedades.

Crecimiento del consumo en

los países en desarrollo igual

al 3,6% anual según

publicación de Food and

Agriculture Organization of the

United Nations en 2009.

En Argentina la demanda no sólo equiparará el nivel de consumo del

resto de los países, sino que éste seguirá en aumento. Actualmente, “el

consumo de huevos crece más del doble de lo que se incrementa la

población argentina".1

1 Jorge Nazar, presidente de CAPIA, octubre 2008.

Maples de huevos en el almacén de la

granja

Fuente: Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2009.


5

Con la anterior información, datos históricos y criterios de desaceleración del

crecimiento de la demanda, se proyectó el consumo per cápita de huevos y

ovoproductos hasta el 2020.

100

120

140

160

180

200

220

240

260

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 (e) 2012 (e) 2014 (e) 2016 (e) 2018 (e) 2020 (e)

Consumo per cápita de huevos y ovoproductos en Argentina 1998 - 2020 (u.)

La Demanda Externa:

En la última década se abrieron grandes mercados de exportación que

incentivaron grandes inversiones, gracias a:

Europa, África, América del Norte y casi todo el sur de Asia afectadas por

la epidemia aviar, quedando únicamente América del Sur libre de la

enfermedad.

Desaliento de la cría en Europa hasta reducir la producción en un 70% en

2010 a través de leyes sobre Bienestar Animal.

Argentina se encuentra libre de la “Enfermedad de Newcastle” y de la

epidemia aviar: Posee el status ideal según la Organización Internacional

de Epizootias (OIE).

A partir de la devaluación, el sector en Argentina comenzó a ser más

competitivo.

Argentina exporta huevos con cáscara a África y ovoproductos a la Unión

Europea, cuya demanda ha estado en constante crecimiento durante la última

década.

15.067 15.661 16.150

29.035 28.83332.293

41.855

55.600

44.952

49.447

54.391

59.830

65.814

72.395

79.634

1%3%

6% 11% 12% 13% 12% 8% 9% 10% 11%12% 14% 16%

18%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 (e) 2011 (e) 2012 (e) 2013 (e) 2014 (e) 2015 (e)

Producción de Ovoproductos y sus Exportaciones en Argentina 2001 - 2015 (tn.)

procesado exportado (tn) procesado consumo interno total (tn)

http://www.americarne.com/noticias/buscador.php?tipo=unico&id_articulo=2419


6

El player de mayor peso en el procesamiento de ovoproductos y su posterior

exportación es Ovoprot Internacional S.A., una firma de origen austríaco asociada

con capitales argentinos desde el 2002. Decidió localizarse en Argentina debido a la

calidad de los productos, el óptimo status sanitario y la posibilidad de crecimiento2.

"Ovoprot compra todo el año, independientemente del vaivén que pueda tener el

mercado interno3”. Esta empresa no realiza la crianza de gallinas, por lo que es

compradora neta de producto, y tiene capacidad para procesar todo el volumen que

resulte del crecimiento de la producción.

La industrialización del huevo y la posterior exportación parece ser la

mejor alternativa ante posibles nuevas inversiones o crecimiento del

sector.

Con la ventaja del tipo de cambio y la creciente demanda de huevos

Argentinos en el exterior, los productores de huevos con cáscara con

capacidad de exportación, encontrarán en ella una mejor opción.

Conclusión: Gracias a estos dos mecanismos de escape de la producción hacia

la exportación y un escenario optimista en cuanto al gran crecimiento proyectado

de la demanda local, proyectamos que toda la producción de la empresa en

cuestión será absorbida durante los próximos 10 años.

Mercado local de la Energía Eléctrica

Se muestra que las condiciones del mercado son favorables para realizar

inversiones en abastecimiento de Energía Eléctrica. Los costos proyectados de este

insumo hasta el año 2021 significarán flujos positivos para la empresa en caso de

desarrollar el proyecto.

Oferta y Demanda de Energía Eléctrica

Se ha validado en primer término la relación que existe entre la demanda de la

energía eléctrica y el PBI, realizando una regresión lineal entre estas variables,

obteniendo un resultado de

R2=0,983. Esto se explica debido

a que este insumo se requiere y

utiliza para casi toda actividad

económica.

A partir de esta regresión, se

han utilizado estimaciones

públicas y privadas, tanto

nacionales como internacionales,

del crecimiento del PBI en

Argentina para obtener la demanda eléctrica hasta el 2021. Estas estimaciones

prevén un crecimiento de la economía argentina entorno al 6,5% en el año 2011,

2 Entrevista a Santiago Perea Amadeo, Director de Ovoprot Internacional S.A., agosto 2006. 3 Fabián Walker, gerente industrial de Ovoprot Internacional S.A., enero de 2007.

-12,0%

-7,0%

-2,0%

3,0%

8,0%

Demanda Energía Eléctrica vs. PBI

EE PBI


7

tendiendo a un 4,5% para el mediano plazo. El crecimiento de la economía mundial

en los próximos 10 años está previsto en el orden del 4% anual4.

Precios de la Energía Eléctrica

Teniendo en cuenta los diferentes tipos de generación existentes y sus costos, se

ha proyectado el precio Spot de la energía eléctrica, es decir el precio pagado a las

generadoras, considerando que:

El cubrimiento de la demanda se realiza mediante centrales de Base

(hidroeléctricas, nucleares) de bajo costo variable, y centrales de Pico

(térmicas) de alto costo variable. Los excedentes de demanda se cubren con

importación, de altísimo costo debido a que se compran a precios

internacionales.

La evolución del precio Spot de la energía eléctrica tiene una estrecha relación

con la demanda cubierta por generación térmica e importación (regresión lineal

con R2=0,825).

Se ha calculado la generación necesaria de térmica e importación restándole a

la demanda proyectada, los proyectos (tanto en marcha como planificados) de

centrales nucleares e hidroeléctricas. Estas obras son planificadas y ejecutadas

con plazos de hasta 10 años debido a su magnitud.

El precio monómico estacional de la energía, es decir el que efectivamente pagan

los consumidores, es más bajo que el Spot, debido a los subsidios al consumo

aplicados por el Estado.

En un marco de creciente

gasto público y superávit

fiscal y comercial cada vez

más estrechos, hemos

considerado, como hipótesis

pesimista, que el Estado

continuará cubriendo el

mismo porcentaje del costo

de generación que en el

presente (68% del precio

Spot). Bajo esta hipótesis, las

variaciones del precio Spot de

ahora en más se verán en

parte reflejados en el

monómico estacional.

Conclusión: Las condiciones del mercado son favorables para realizar

inversiones en el abastecimiento de Energía Eléctrica. Se estimaron los

precios que deberá pagar la empresa por KWh consumido en su proceso productivo

hasta el año 2021. Estos generarán los flujos de fondos positivos que deberán

tenerse en cuenta para realizar la viabilidad económico-financiera del proyecto.

4 World Economic Outlook, FMI, mayo de 2011.

0,0%

20,0%

40,0%

60,0%

80,0%

100,0%

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Precios Monómico y Estacional

Precio Spot [$/kWh] Precio Estacional [$/kWh] Cubrimiento del Precio [%]


8

Maíz59%

Expeller de Soja20%

Pellets de Girasol

7%

Harina de Carne4%

Conchillas10%

Otros < 1%

Composición del alimento de las gallinas

Situación Actual de la Granja

El predio tiene 11 hectáreas, de las cuales 4

son ocupadas por 8 galpones para producción

del tipo feed lot con 90 mil gallinas ponedoras

(100 mil a fin de 2011), una sala de recría

(gallinas de entre 0 y 6 semanas) y un galpón

de recría (gallinas entre 6 y 14 semanas). Cada

gallina ponedora (de más de 14 semanas) pone

un huevo por día, el 75% de los días. La granja

cuenta en cada uno de los galpones con 2 pisos

de jaulas, dispuestas piramidalmente.

Dentro de los principales insumos de la

granja, encontramos:

Alimentos de las gallinas

Agua

Energía eléctrica

Gas para calefacción

Cal para el secado del guano

Alimento de las gallinas

1. Molienda: El maíz, la soja y el girasol

deben pasar por un proceso de molienda.

2. Mezcla: Luego se agrega el resto de

los componentes y se mezclan.

3. Transporte: Al silo fuera del molino,

por medio de tornillos sin fin.

4. Carga: a un camión que lo transporta

hasta el silo del galpón correspondiente.

5. Silos de galpones: desde cada silo se

cargan los llenadores, los que a su vez

llenan los comederos.

Un galpón de producción en la granja. –

Mayo de 2010.

Esquema del Proceso del Alimento para las Gallinas


9

Agua

Es de pozo y no recibe ningún tratamiento.

Se almacena en un tanque principal y se transporta de forma subterránea

a los tanques de cada galpón.

El llenado del tanque principal es la única parte del proceso que requiere

energía eléctrica, para las bombas.

En caso de cortes en el suministro, se debe recurrir a los bomberos para

que efectúen al menos 3 cargas del tanque por día, debido a que las

gallinas se mueren rápidamente si no reciben agua en 24 hs. Este

problema se acentúa en verano, cuando aumenta el consumo de agua.

Energía Eléctrica

Además del llenado del tanque, y el procesado del alimento, la granja utiliza el

suministro de energía eléctrica para:

Ventilación de algunos galpones

Iluminación de los galpones (estímulo para el aumento de la producción y

al ciclo de maduración de las aves)

Iluminación en oficina, almacén y predio

Recolección de huevos en galpón automatizado.

Detalle de los consumos de energía eléctrica a marzo 2011:

Consumo Cantidad Potencia (KW) Total (KW) Total Kwh/día

Molino 1 22 22 66

Mezcladora 1 13 13 6,5

Alimentadores (de mezcladora) 2 2,2 4,4 2,2

Transportadores (balanza) 1 1,5 1,5 0,75

Transportadores (silos de alimentos) 2 1,5 3 3

Chimangos (carga en los silos) 2 3,7 7,4 7,4

Chimangos (descarga de los silos) 2 2,2 4,4 4,4

Transportadores (galpones) 8 0,75 6 6

Ventiladores (galpones) 12 0,75 9 27

Línea de recogida automatizada 1 3,3 3,3 39,6

Lámparas 670 0,04 26,8 107,2

Sala Administración 1 1 1 9

Total 279,05

El consumo de la granja se encuentra entre los 7.500 y 8.500 KWh/mes, según

sus facturas, por un monto entre $3000 y $4000.

En octubre de 2010 se compró un equipo electrógeno, para reemplazar a la red

en caso de cortes de suministro y existan inconvenientes para que los bomberos

acudan a llenar el tanque. El valor de este equipo fue de USD 5.000.

Gas de garrafa

Se utiliza para la calefacción de la sala de recría y los

edificios administrativos. El tanque es de 1760 kg se llena

cada 2 meses en promedio.

Tanque de gas en la granja. –

Mayo de 2010.


10

Picos de guano en un galpón. – Mayo de

2010.

Cal

Se utiliza en la gestión actual de los

residuos, ya que ayuda a que se formen

picos con el guano, secándolo. Así, se

reduce el olor y se mata la mayor parte

de las larvas de moscas. El problema de

las moscas, roedores y otras plagas son

los principales problemas que causa el

guano de las gallinas. Esto afecta a los

trabajadores y a las comunidades

cercanas. Con la cal sólo se logra controlar

pero no erradicar este problema.

Guano

Las gallinas producen en promedio 90 gramos de guano por día, lo que equivale

a 9 toneladas con 100 mil gallinas en producción.

La actual gestión de este residuo consta de las etapas:

1. Arrojado de cal: Los galponeros la esparcen entre 1 y 2 veces por

semana. Se compran entre 5 y 6 toneladas de cal por mes. El precio es

de $1000 la tonelada.

2. Recolección con carretillas y colocado en el camión: Se contratan

entre 35 y 50 camiones. Se ocupan 4 días de trabajo por galpón cada 10

días, dependiendo de la capacidad del camión. Está incluido el servicio de

paleo del guano con cada camión.

3. Transporte: con el camión a la zona del predio destinada al guano.

Se observa que este proceso de tratamiento y gestión de residuos no cumple con

algunos artículos que establecen la Resolución 614/1997 y 542/2010 del SENASA.

En cuanto a las leyes de tratamiento y disposición final de residuos en la

Provincia de Buenos Aires, según expertos en el tema “nos encontramos en un

vacío legal respecto de cómo considerar este tipo de residuos agrícolas”. El mismo

puede ser tomado como industrial, patogénico o especial, y por ende puede ser

encuadrado en diferentes legislaciones. Sin embargo, el residuo no tratado no

cumple con la normativa, más allá del tipo que sea considerado. En todos los casos

no respeta los máximos tolerables ni los métodos de tratamiento y disposición final.

La gestión actual de residuos está causando los inconvenientes mencionados en

la presente introducción, los cuales están generando preocupaciones a los

gerentes y socios de la empresa. Ellos desean solucionar este aspecto

inmediatamente, y son conscientes de que se deberán realizar inversiones

para garantizar el futuro del negocio.

Conclusión: Siendo la gestión actual de los residuos el principal problema que

podemos destacar de las operaciones de la empresa, se agrega la fuerte

dependencia de la energía eléctrica de los procesos de molienda del alimento y el

suministro de agua a las gallinas y del gas de garrafa en el caso del proceso de

recría.


11

Análisis de las Alternativas

Para dar solución a los problemas en los que se hizo foco, se estudiaron las

alternativas posibles, analizando el Estado del Arte del sector agropecuario tanto en

la Argentina como en el exterior, y consultando bibliografía y expertos en el tema.

El método usual de gestión de residuos en todo el sector avícola en la Argentina

es muy similar al de la granja en estudio. En el exterior existen métodos modernos

y poco costosos para el tratamiento del guano que no han sido difundidos aun en el

país.

Las alternativas desarrolladas fueron:

1. Tercerización del sistema de tratamiento y disposición final: Una empresa se

hace cargo de la gestión integral de los residuos. Puede ser tanto en estado

sólido o líquido. No se utiliza en la Argentina debido a altos costos y pocos

controles.

2. Laguna aeróbica o de estabilización: Construcción de un estanque aislado

donde se tratan los residuos naturalmente. Alternativa simple, pero tiene

costos de inversión y palia los problemas ambientales sólo parcialmente.

3. Biodigestor anaeróbico: Consiste en un reactor del tipo “laguna cubierta”

dentro del cual se trata la materia orgánica mediante un proceso

microbiológico, en ausencia de oxígeno. Es la alternativa más moderna y

costosa, pero se eliminan los problemas ambientales totalmente, además de

obtener un beneficio aprovechando el biogás obtenido como combustible.

Alternativa 1 2 3

Inversión Necesaria

[USD]0 40.000 120.000

Costos [USD/año] 116.000 0 6.500

¿Cumple Normativa? SI SI SI

VentajasDisposición final fuera del

establecimientoBajo costo operativo Bajo costo operativo

No se requiere inversión

inicial

Se eliminan plagas y

patógenos

Se eliminan plagas,

patógenos y olores

Generación de

electricidad y gas

"Imagen verde" como

ventaja competitiva

DesventajasAltísimos costos

operativos

Importantes costos de

inversiónAltos costos de inversión

Emisión de olores

Análisis de Alternativas - Resumen


12

Luego de desarrollar todas las alternativas posibles, se realizó un cuadro de

decisión (ponderación de factores) teniendo en cuenta las soluciones, costos y

ahorros que cada alternativa provee a la granja.

Atributo Ponderación 1 2 3

Contaminación Suelos/Agua 60% 5 3 5

Contaminación Aire 40% 5 1 4

Sub-Total Ambiente 5,0 2,2 4,6

Inversión Necesaria 30% 0 -2 -5

Costos de mantenimiento 40% -5 -1 -2

Sustitución de Energía 30% 0 0 5

Sub-Total Costos -2,0 -1,0 -0,8

Puntuación Total 3,0 1,2 3,8

Cuadro de Decisión de Alternativas

Conclusión: Se optó finalmente por la tercera alternativa. La misma cumple

todos los requerimientos ambientales, soluciona los problemas políticos, sociales y

legales, y la inversión necesaria y los costos son aceptables. Se desarrollará la

tecnología a utilizar para esta tercera alternativa y se evaluará económica y

financieramente tanto la alternativa 1 como dos variantes de la 3.

Ingeniería del Proceso

La tecnología a utilizar para la tercera alternativa seleccionada, consta

principalmente de un reactor anaeróbico llamado biodigestor, dentro del cual,

mediante un proceso bacteriológico, se transforma la materia prima, denominada

sustrato, en un gas pobre aprovechable energéticamente, llamado biogás, y un

efluente líquido con materia orgánica estabilizada, denominado digestato.

Esquema del Proceso de Producción de Biogás y Aprovechamiento

Energético en la granja


13

El proceso de digestión anaeróbica consta de las siguientes etapas:

Transporte, almacenamiento y pre-tratamiento del sustrato

La selección y los criterios de transporte y almacenamiento tienen en cuenta

variables del sustrato como la viscosidad, la cantidad y tipo de sólidos que contiene

y los caudales a ingresar.

En este caso se ha optado por su transporte en estado sólido hasta una cámara

de pre-tratamiento cercana al biodigestor, debido a la facilidad de manipuleo. Se

retirará diariamente el contenido de un galpón, por lo que la cantidad de residuos

transportado será la de 8 días de postura (9 toneladas diarias).

Dentro de la cámara se mezcla el sustrato con agua obtenida de pozo mediante

una bomba. Esto se realiza con el fin de obtener una relación sólidos / agua óptima

para su transporte y favorecer el contacto anaeróbico (entre sustrato y bacterias)

dentro del biodigestor.

La cámara se ha dimensionado con una capacidad almacenamiento de 5 días

como buffer del proceso y previendo el volumen a almacenar durante la parada por

mantenimiento de uno de los biodigestores. Cada biodigestor se alimentará

diariamente con esta mezcla mediante una bomba.

Digestión anaeróbica

Se ha elegido un proceso anaeróbico continuo de 1 etapa (2 biodigestores), con

fermentación húmeda.

Los reactores serán del tipo “fosa cubierta con lámina plástica”. Para su

dimensionamiento se han tenido en cuenta variables operativas clave del proceso,

como el tiempo de retención y la velocidad de carga orgánica. Estas dos variables

se relacionan entre sí y con

la cantidad y tipo de

sustrato disponible, además

de con otras variables como

la temperatura de trabajo.

Se ha decidido trabajar a

temperatura ambiente

(18°C, debido a la aislación

lograda por el suelo) y el

tiempo de retención será

de 50 días. El volumen de

los reactores suma 1774

m3.

Salida, acondicionamiento y almacenamiento del biogás

El almacenamiento del biogás se realiza dentro del reactor, el cual puede estirar

y retraer su membrana plástica. La misma funciona casi a presión atmosférica (+35

mbar), por lo que no existe riesgo de explosiones.

Las cañerías de conducción de biogás son instaladas sobre el suelo.

Vista de las instalaciones que componen una planta

de Biogás.


14

Debido a que el biogás obtenido contiene

diferentes impurezas, antes de la utilización del

mismo se deben realizar los tratamientos de

deshumidificación, mediante una trampa de vapor,

y un filtro metálico de remoción de H2S.

El fabricante del motor asegura el correcto flujo

de entrada de biogás así también como el control

de las variables de entrada del mismo al

generador.

Salida y disposición final del digestato

Por medio de una bomba, se extrae la misma cantidad de digestato como

sustrato se ha ingresado al reactor, asegurando el tiempo de retención o

permanencia del sustrato dentro del biodigestor.

Se lo almacena en una laguna descubierta, aislada

del suelo por medio de una membrana de PVC similar a

la utilizada para el reactor. Luego es regado al predio

por medio de una bomba estercolera y un regador.

Para todos los componentes de la instalación, la

obra civil será realizada con mano de obra local,

mientras que la planta de biogás con todos sus

componentes será provista por un proveedor con

experiencia en el campo de las plantas de biogás.

Aprovechamiento del biogás. Motor generador

Se escogió para la instalación del sistema de generación eléctrica a un proveedor

con más de 1.200 motores generadores a biogás instalados alrededor del mundo. A

pesar de que existen alternativas más baratas, se escogió ésta debido a la

simplicidad y fiabilidad, por lo que la granja no deberá invertir tiempo ni recursos

en la instalación del sistema. La fiabilidad es muy importante ya que proveerá a

toda la granja de la electricidad para sus operaciones.

El motor escogido es de 64 Kw y está sobredimensionado en un 28% previendo

futuras ampliaciones.

Esta empresa ofrece el sistema bajo la modalidad “llave en mano”, encargándose

de todo el proceso de diseño, instalación, puesta en marcha, capacitación y plan de

mantenimiento del sistema. El motor generador es montado dentro de un

contenedor con todos sus dispositivos instalados, por lo que no requiere obra civil

alguna.

La instalación se conecta a la red interna, y mediante un interruptor se deja la

alimentación de red externa como back-up.

Aberturas en la lámina plástica y

sistema de tuberías elevado en

planta de biogás

Laguna descubierta con

aislamiento


15

Descripción Unidad CantidadCantidad

proyectada

Gallinas unidades 90.000 100.000

Materia prima para carga (MPC) kg/día 8.100 9.000

Tiempo de retención días 50 50

Volumen requerido fosa del biodigestor m3 1.596 1.774

Cantidad biodigestores unidades 2 2

Volumen de Biogás producido m3/día 648 720

Cantidad de gasómetros unidad 2 2

Volumen gasómetro / lámina expandida m3 600 700

Volumen cámara de carga m3 160 177

Volumen fosas lagunas de lodos m3 958 1.064

Biogás pobre -

Cant. Proy.

Biogás bueno -

Cant. Proy.

Cantidad de biogás a utilizar para demanda m3/día 41 31

Biogás requerido para generación de energía eléctrica m3/día 648 639

Sobrante biogás m3/día 31 50

Resumen Dimensionamiento

Control y seguridad

Las variables que se controlarán para asegurar el buen funcionamiento del

proceso son la temperatura y el pH dentro del reactor y el motor, el volumen y la

composición del biogás producido y el caudal de entrada de sustratos. Los

dispositivos de control se conectan a una terminal de computadora para su

monitoreo constante.

Los dispositivos de seguridad de la instalación son:

Válvula de seguridad del biodigestor (escape de biogás por presión)

Trampa de llama en el biodigestor

Antorcha

Sensor de vacío dentro del motor

Todos los dispositivos mencionados son provistos por los fabricantes.

La puesta en marcha de la planta se realiza en aproximadamente 90 días.

El plan de mantenimiento no requiere un alto costo ni complejidad técnica. Sus

principales tareas serán realizadas por los galponeros de la granja en el caso de la

planta de biogás, mientras que las hará el Ingeniero en el caso del generador. No

se requerirá personal adicional.


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Distribución en planta y vista aérea de la nueva instalación:

1. Cámara de mezcla y almacenamiento 2. Biodigestores 3. Laguna de disposición del digestato 4. Motor generador 5. Tablero eléctrico 6. Espacio para futuras ampliaciones

7. Sistema de riego del digestato 8. Antorcha de seguridad 9. Cañerías de biogás a calefacción 10. Cañerías de entrada al biodigestor 11. Líneas de transmisión eléctrica 12. Calle de tierra

Franco Borrello – Marina Solanas

17

Análisis Económico - Financiero

Se estudiaron tres alternativas para hacer frente al principal problema de los

residuos y, eventualmente, la autosuficiencia energética y de gas de garrafa.

Respecto del análisis de las alternativas, las mismas serán la número 1 y dos

variantes de la 3.

Para evaluarlas, se calculó el VAN de cada una, valiéndonos de los costos,

inversiones e ingresos generados marginalmente en cada caso durante la vida del

proyecto (10 años) y algunas hipótesis.

La tasa de descuento se calculó con el modelo CAPM. El valor hallado fue de

12,64%.

Alternativa 1: Tercerización del Tratamiento de los Residuos

Esta alternativa no involucra ningún tipo de inversión, pero no elimina ninguno

de los costos actuales, agregando el del servicio de tratamiento. Los ingresos se

ven modificados únicamente por el pago de un menor impuesto a las ganancias,

debido al impacto de mayores costos. VAN resultante: USD -415.229.

Alternativa 2: Planta de Biogás sin Generación de Energía

Los nuevos costos corresponden al mantenimiento de la planta a instalar y un

mayor consumo de electricidad debido a las bombas en el proceso de biodigestión.

Los nuevos ahorros o ingresos serán los del gas de garrafa y la cal. Este caso

involucra la inversión en la nueva planta. Se incluye también el impacto de estos

nuevos costos, ahorros y de las nuevas amortizaciones en el impuesto a las

ganancias. VAN resultante: USD 60.017. Se descarta la primera alternativa.

Alternativa 3: Planta de Biogás con Motor Generador

A diferencia de la alternativa anterior, se agrega: La inversión en el motor, el

correspondiente escudo impositivo gracias a estas amortizaciones, el costo de su

envío, mayores costos de mantenimiento, el ahorro de la energía eléctrica de la

red, los ingresos por la venta del equipo electrógeno que los socios habían

adquirido y menor escudo impositivo por las amortizaciones que ya no serán

devengadas. VAN resultante: USD 78.203. Se descarta la segunda

alternativa.

TIR = 27%. TER = 18,5%.

Período de repago = 3,8 años.

Flujo de Fondos:

Concepto \ Año 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

Inversión - proveedores -60.000

Inversión - generador -60.000

Obra civil -2.353

Venta Equipo Electrógeno 4.000

IG Venta Equipo Electrógeno 0

Ahorro Gas Garrafa 2.657 2.951 3.228 3.486 3.367 3.645 3.935 4.237 4.550 4.876

Ahorro Cal 33.218 33.218 33.218 33.218 33.218 33.218 33.218 33.218 33.218 33.218

Costo mantenimiento -6.497 -6.497 -6.497 -6.497 -6.497 -6.497 -6.497 -6.497 -6.497 -6.497

Ahorro EE 13.487 14.976 16.383 17.691 17.087 18.501 19.971 21.501 23.091 24.746

Ahorro IG (por amortizaciones) 5.950 5.950 5.950 5.950 6.230 2.100 2.100 2.100 2.100 2.100

IG (resto) -15.003 -15.627 -16.216 -16.764 -16.511 -17.104 -17.720 -18.360 -19.027 -19.720

FF -118.353 33.812 34.971 36.066 37.083 36.894 33.864 35.008 36.198 37.436 38.723

VAN (USD)

TIR

TER

78.203

27,25%

18,50%


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Análisis de Sensibilidad

Respecto del VAN, se descubrió que las variables críticas son: la cotización del

dólar, el valor de la cal y, en menor medida, la inversión en el proyecto y el ahorro

en energía eléctrica.

Medidas de control sobre las variables críticas de variación más probable:

Cotización del dólar: se podría sugerir a los socios comprar futuros de

esta moneda. Consideramos también importante realizar la inversión

cuanto antes, para evitar el riesgo de variación de la cotización del dólar

a un valor mayor y obtener así una menor rentabilidad

Inversión – proveedores: contratar a los proveedores mencionados y

establecer algún tipo de sistema de garantías, para que no surjan nuevas

inversiones o retrasos imprevistos sobre la marcha.

Conclusión: Recomendamos entonces a los socios llevar a cabo el proyecto de

la planta de biogás con motor generador de energía, y reemplazar el gas de garrafa

con el biogás para calefacción, controlando las variables críticas de las formas

sugeridas.

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

-40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40%

VAN

Dólar

Inversión - proveedores

Ahorro Gas Garrafa

Ahorro Cal

Costo Mantenimiento

Ahorro EE

Variación Porcentual

Variables


19

Conclusiones del Trabajo

Mediante el estudio del mercado objetivo de la empresa en cuestión, se

demostró que se generarán ingresos suficientes en los próximos 10 años como para

hacer viable la inversión necesaria para el proyecto.

Se comprendió la actual gestión de la granja mediante el estudio de sus

procesos característicos. Aquí se detectó la importancia de alinear la gestión de

residuos a la legislación vigente: de endurecerse el control de esta normativa,

existen serios riesgos de que el establecimiento sea clausurado.

Además, se detectó la dependencia del negocio de los suministros de gas de

garrafa y energía eléctrica. Para cuantificar el impacto de estos insumos en el

futuro, se estudió la variación del precio de la energía eléctrica, y se vio que el

impacto será aún mayor en el mediano plazo.

Fueron analizadas varias soluciones alternativas a la problemática detectada.

Seleccionando la mejor mediante la consideración de su costo – beneficio, se

desarrolló tecnológicamente la construcción de una planta de biodigestión

anaeróbica de los residuos. Se comprobó además que el guano generado por

las gallinas es suficiente para sustituir por completo el consumo de energía

eléctrica y gas de garrafa, gracias a la producción del biogás mediante el

nuevo proceso de tratamiento.

En el análisis económico - financiero se evaluó la tercerización del tratamiento de

los residuos y la construcción de una planta de biogás sin y con motor generador.

Esta última alternativa resultó ser la más rentable: esto quiere decir, que además

de eliminar los riesgos y los problemas detectados, crece el valor de mercado de la

empresa.

Pero las ventajas son aún mayores: con el proyecto de inversión

propuesto, el establecimiento tiene la oportunidad de crear valor

sustentable, impactando positivamente en varios aspectos:

Económico: Además del aumento del Valor de la Empresa y de disminuir

los riesgos, se obtienen beneficios competitivos, al contar con mejores

prácticas productivas, muy valoradas hoy en día por los clientes y a las

autoridades gubernamentales. Contribuye con la distribución de la riqueza

generando puestos de trabajo calificado en áreas rurales, y ayuda a


20

diversificar la matriz energética en tiempos de incertidumbre respecto de

las fuentes convencionales.

Social: La población se ve beneficiada gracias a la eliminación de olores,

plagas y posibles enfermedades. Ayuda a generar puestos de trabajo y

fuentes de energía en comunidades rurales y aisladas.

Ambiental: Reduce el impacto de la actividad humana en el suelo, aire y

agua de las napas freáticas y mejora las condiciones de salud animal en

establecimientos de cría intensiva. Además, se evitan emisiones de gases

de efecto invernadero, debido a la sustitución de las fuentes de energía

primaria.

Al contribuir conjuntamente y de manera activa en el mejoramiento

social, económico y ambiental, este proyecto tiene en cuenta el importante

rol de la Responsabilidad Social empresaria como motor de cambio.

Los socios del establecimiento ya están evaluando la realización del

proyecto y en este momento buscan las herramientas de financiamiento

necesarias para llevarlo a cabo. Existen en la actualidad líneas de créditos blandos

(subsidiados por el Estado) para empresas que inviertan en compra, instalación y

montaje de bienes de capital, a tasas muy favorables. En caso de adjudicar el

crédito, el inicio de la construcción estaría previsto para los últimos meses de 2011.

Datos de los Autores

Nombre: Franco BORRELLO F. Nacimiento: 20/11/1984 E-Mail: [email protected] Ocupación Laboral últimos 2 años: Business Developer, IMPSA Energy (2011-Pte.) Planning Analyst, Tenaris (2010-2011)

Nombre: Marina F. SOLANAS F. Nacimiento: 23/09/1985 E-Mail: [email protected] Ocupación Laboral últimos 2 años: Analista Comercial, Energy Consulting Services (2011-Pte.) Marketing Analyst, Tenaris (2009-2011)

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