Modelo de dinamica de sistemas

7/23/2019 Modelo de dinamica de sistemas

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Modelo de dinmica de sistemas para disponibilidad debiomasa forestal en zonas rurales aisladas

Patrocinante: Sr. Fabin Cid

Trabajo de Titulacin presentado como partede los requisitos para optar al Ttulo de

Ingeniero en Conservacin de Recursos Naturales

ROCO ALEJANDRA GARCA NAHUELPNVALDIVIA

2012


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ndice de materias Pginai Calificacin Comit de Evaluacin iii Agradecimientos iiiii Dedicatoria iiiiv Resumen iv1. INTRODUCCIN 1

1.1 Objetivos 22. ESTADO DEL ARTE 32.1 Los bosques como fuente de energa 32.2 La generacin elctrica a partir de biomasa 42.3 La ruralidad y generacin energtica distribuida 52.4 Dinmica de sistemas y desarrollo sustentable 63. MATERIAL Y MTODO 83.1 rea de estudio 83.1.1 Ubicacin 83.1.2 Clima 93.1.3 Vegetacin y suelos 9

3.2 Creacin de un diagrama de flujos o de Forrester para el 12abastecimiento de biomasa forestal como fuente ERNC enuna zona rural aislada.

3.3 Criterio para la creacin del modelo: Modelo de Lotka- 13Volterra.

3.4 Modelacin de la generacin de biomasa forestal como ERNC 14en isla Huapi

4. RESULTADOS 154.1 Descripcin del modelo de disponibilidad de biomasa forestal 15

para generacin elctrica a pequea escala en zonas rurales aisladas4.1.1 Subsistema de biomasa disponible en bosque nativo 16

4.1.2 Subsistema de biomasa forestal disponible en plantaciones establecidas 184.1.3 Subsistema potencial energtico de plantaciones establecidas y bosque nativo 194.1.4 Subsistema de biomasa disponible en plantaciones dendroenergticas 214.2 Variables del modelo 224.2.1 Clculo superficies con restriccin 224.2.2 Clculo volumen en pie 244.2.3 Clculo de conversin bosque nativo y plantacin dendroenergtica 244.3 Simulacin en Stella 255. DISCUSIN 266. CONCLUSIONES 287. REFERENCIAS 30

Anexos 1 Evolucin de emisiones de CO

2

en Chile2 Vas de conversin de biomasa3 Poder calorfico de especies arbreas4 Potencial energtico de la biomasa forestal residual por unidad devegetacin en la cuenca del lago Ranco5 Sistema elctrico chileno6 Nivel altitudinal isla Huapi7 Pendientes isla Huapi8 Uso actual isla Huapi9 Uso potencial isla Huapi


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10 Distribucin tipo forestal Roble-Raul-Coihue11 Composicin florstica del subitpo remanentes originales del bosque Roble-Laurel-

Lingue12 Especies presentes en usos actuales isla Huapi.13 Distribucin viviendas isla Huapi14 Proceso para la construccin de un diagrama de influencias

15 Clasificacin de las variables y elementos en un diagrama de Forrester16 Variables y elementos de un diagrama de Forrester17 Modelo de disponibilidad de biomasa forestal en zonas rurales aisladas18 Esquema de intervencin de bosques nativos, derivados de investigaciones de manejo

y produccin del recurso forestal nativo.19 Ecuaciones subsistema disponibilidad de biomasa en bosque nativo20 Ecuaciones subsistema disponibilidad de biomasa en plantaciones establecidas21 Ecuaciones subsistema potencial energtico de bosque nativo y plantaciones

establecidas22 Ecuaciones subsistema disponibilidad de biomasa de plantaciones energticas23 Erosin actual isla Huapi

24 Valor de las variables ingresadas en Stella


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i

Calificacin del Comit de Titulacin

Nota

Patrocinante: Sr. Fabin Cid _____

Informante: Sr. G. Ignacio Daz _____

Informante: Sr. Martn Solar _____

El patrocinante acredita que el presente Trabajo de Titulacin cumple con los requisitos de contenido yde forma contemplados en el Reglamento de Titulacin de la Escuela. Del mismo modo, acredita que

en el presente documento han sido consideradas las sugerencias y modificaciones propuestas por los

dems integrantes del Comit de Titulacin.

________________________

Sr. Fabin Cid Yez


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ii

Agradezco las sugerencias de los profesores que han ayudado al desarrollo de este trabajo,especialmente a mi comisin de profesores, Martn Solar por su grata y alentadora compaa, IgnacioDaz gran fuente de nimo y Fabin Cid.

A Bernardita Rosales, Alejandra Carmona, Francisco Burgos y Carolina Rocha por su gran disposiciny amabilidad.

A mis padres y hermana por su gran paciencia y permanente confianza.

A mi familia, amigos y Cristbal, pilares fundamentales ante momentos de flaqueza.


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iii

Atribuyo todo lo que soy a mis queridos y amados padres, por su amor incondicional, paciencia sin

lmites, y quienes me han llenado de orgullo y satisfaccin da a da. A mi padre por su confianza y

valiosos retos, a mi madre, mi mejor amiga y compaera de juegos.

A mi amada hermanita Brbara por su compaa, largas conversaciones y risas interminables que

siempre han llenado mi alma.

A mi adorada madre y abuelita Adriana Gmez, quien me brind los mejores das de mi vida junto al

mar y juegos de nia con mi querida prima. Por su cario sin fin, sus cuidados y darme la enseanza

ms valiosa, la alegra de estar unidos con los que nos amarn y apoyarn ante la peor tormenta, la

familia.

A mi apreciado primo hermano Alexis Espinoza y a su familia por su incondicionalidad, valiosos

consejos y grandes momentos de diversin.

A mis amigos, Cristbal y a mi hermosa familia en general, tos, primos, sobrinos y abuelitas.

El ciclo de la vida, es slo uno, el que consiste en amar y ser amado da a da. La naturaleza es slo

una, la cual existe para amarnos y darnos todo lo que somos

Gracias a Dios


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iv

1. RESUMEN

Frente a problemas energticos como la dependencia exterior calentamiento global y la carencia de

energa elctrica en zonas rurales aisladas por costos medio ambientales, econmicos y administrativos

que implica la instalacin tradicional, a pesar del importante papel que juega la energa para el

desarrollo de las comunidades. La biomasa forestal ha surgido como alternativa sustentable ante los

problemas generados por la extraccin de combustibles fsiles como fuente de energa y por el sistema

de transmisin actual.

En este contexto, el principal objetivo de este trabajo fue analizar los factores involucrados en la

disponibilidad de biomasa forestal para generacin elctrica en zonas rurales aisladas, creando un

modelo de dinmica de sistemas en el que se identificaron las variables principales de las que depende

este sistema dinmico, utilizando el software Stella 8 como herramienta analtica.El modelo fue aplicado en Isla Huapi, localizada en la comuna de Futrono, el que mostr la

importancia de considerar dentro del modelo el manejo como elemento principal, ya que al aplicar

medidas correctas, el crecimiento y disponibilidad de biomasa tienen la posibilidad de aumentar.

Este modelo muestra la disponibilidad de biomasa en un aspecto general, el cual puede ser

modificado, con fin de representar una herramienta real para toma de decisiones, incorporando

ordenamiento territorial y una toma de datos exhaustiva. Adems de la posibilidad de la incorporacin

de variables que representen una matriz sustentable diversa, de acuerdo a la disponibilidad de recursos

renovables.

Finalmente este modelo, tambin puede ser adaptado para la estimacin biomasa utilizable

considerando restricciones tcnicas.

Palabras claves: disponibilidad de biomasa forestal, modelo de dinmica de sistemas, zonas rurales

aisladas, matriz energtica.


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1. INTRODUCCIN

Actualmente el abastecimiento de energa mundial es un gran desafo al ser de vital importancia

para el desarrollo de la economa existente y para el bien comn de la sociedad. En Chile parte de la

demanda energtica se satisface a partir de la hidroelectricidad, presentando para el 2008 una

produccin de 25.034 MWh (CNE, 2009). Sin embargo la fuente energtica ms utilizada es aquella

proveniente de recursos fsiles, el consumo bruto de petrleo crudo para el mismo ao es de 110.420

tetracaloras, mayor al de la lea y otros, al carbn, el gas natural, la hidroelectricidad, la energa elica

y el biogs, de mayor a menor uso en tetracaloras (CNE, 2009).

La alta dependencia de la matriz energtica por fuentes externas, sumado a la centralizacin de

nuestros sistemas de distribucin y a la concentracin de la industria, hacen necesario explorar nuevos

modelos de generacin de energa. Adems, existen zonas que estn excluidas de este sistema, ya que

al estar alejadas de los principales sistemas de distribucin presentan elevados costos de instalacin,

altos riesgos de inestabilidad de conexin y altos costos operacionales. Muchas de estas comunidades

se encuentran cercanas a sitios de conservacin y el instalar un tendido elctrico significara un gran

costo ambiental. Al mismo tiempo, las oportunidades de desarrollo se presentan ms en las zonas

urbanas que en las rurales, propagando la falta de oportunidades y pobreza rural en estas reas. Por

estas razones es necesario explorar fuentes locales de generacin que ayuden a diversificar la matriz,

descentralizarla y otorgar oportunidades e incentivos econmicos a recursos locales. As es que con fin

de potenciar el desarrollo rural en estas zonas, se realiza en paralelo un trabajo de titulacin que aborda

aspectos sociales y comunitarios de las ventajas y aceptacin de las comunidades rurales ante este

nuevo panorama energtico.

Ante este nuevo escenario, la biomasa se presenta como alternativa energtica renovable no

convencional, incentivando la creacin de nuevas tecnologas que sean capaces de satisfacer demandas

elctricas de manera sustentable. Sin embargo y a pesar de sus beneficios, la generacin a pequea

escala a partir de biomasa no ha sido implementada con mucho xito en Chile, debido a la falta de

informacin del proceso tecnolgico, desinters en la innovacin, altos costos, entre otros.

La complejidad de los elementos involucrados para el anlisis de las posibilidades de la biomasa

forestal como fuente de energa sustentable usando pequeos medios de generacin, hace necesario el

uso de herramientas analticas para su estudio. Por esta razn se estima que un modelo de dinmica de


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sistemas permitira considerar adecuadamente variables que limiten o impulsen la innovacin

tecnolgica en base a energas renovables no convencionales como la biomasa, en zonas rurales

aisladas. Un modelo de estas caractersticas permitira tambin determinar de forma ms comprensible

los pros y contras que posee una determinada localidad para la implementacin de un proyecto

energtico pudiendo estimar las posibilidades de xito.

Para propender a la sustentabilidad de un proyecto energtico en la lnea a explorar, se consideran

las variables que deben existir para el equilibrio en el ecosistema, con fin de evitar la degradacin del

medio ambiente.Estas variables se analizan en lnea con una visin sistmica que tambin incorpora

los otros subsistemas, es decir la sociedad y el subsistema tecnolgico. Se espera que una herramienta

como esta ayuden incorporar a las sociedades rurales disminuyendo su condicin de aislamiento, dando

pie para un efectivo desarrollo rural en estas zonas campestres, acompaado por el aumento de empleos

y una mejor calidad de vida de los lugareos.

1.1 Objetivos:

Objetivo general

Analizar los factores generales que determinan el potencial de abastecimiento de biomasa

forestal como fuente energtica no convencional en la implementacin de un pequeo medio de

generacin elctrica en zonas rurales aisladas, utilizando un modelo de dinmica de sistemas.

Objetivos especficos

1. Identificar los factores y las relaciones que influyen en la dinmica del subsistema ecosistema

para proveer la biomasa forestal necesaria que permita la generacin de energa elctrica en un

contexto rural.

2. Desarrollar un diagrama de flujo y niveles a partir de la identificacin de las variables

vinculadas al modelo ecosistema para para el funcionamiento de un pequeo medio de

generacin elctrica en base a biomasa forestal.

3. Modelar el sistema de disponibilidad de biomasa para la generacin de energa, utilizando el

software Stella 8.

4.

Aplicar modelo creado en isla Huapi, localizado en la Comuna de Futrono, como zona rural

aislada de referencia, utilizando datos supuestos basados en bibliografa.


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2. ESTADO DEL ARTE

2.1 Los bosques como fuente de energa.

Impulsar la biomasa forestal como ERNC, abre nuevas posibilidades de aprovechamiento del

recurso forestal, a travs de plantaciones dendroenergticas, con ms de un 45% de suelos con aptitud

preferentemente forestales en nuestro pas. Adems, el relevante potencial energtico proveniente de

los bosques y de los desechos forestales que no se pueden utilizar para fines madereros, significan 370

MW y 220 MW de energa elctrica, respectivamente (CORMA, 2012), sealando la biomasa forestal

como potencial fuente energtica.

La importancia de implementar biomasa forestal en generacin la de energa, radica en su

capacidad de asimilar el carbono e incorporarlo a su estructura, es decir, lo fija y lo mantiene

almacenado por largos perodos, a travs de la fotosntesis (Ordoez, 2001). Es por esta razn que

utilizar como fuente de energa la biomasa proveniente de los bosques ayuda a bajar las emisiones de

CO2, siempre y cuando sustituya a un combustible fsil. Su combustin produce agua y CO 2, pero la

cantidad emitida de dixido de carbono fue captada previamente por las plantas en su crecimiento,por

lo que no representa un incremento en las emisiones de CO2(CNE, 2007; Burgos, 2010).

Segn los criterios aceptados por Burgos y Oporto (2010), la biomasa forestal es de origen

fotosinttico y su naturaleza puede ser natural, aquella que se produce en los ecosistemas naturales sin

intervencin humana; residual, todos aquellos subproductos orgnicos generados de forma

antropognica; o cultivos energticos, plantaciones de crecimiento rpido realizados con la finalidad de

producir biomasa slo con fines energticos. En zonas rurales del centro sur de Chile, las fuentes de

biomasa son los cultivos agrcolas, forestales y bosque nativo, siendo los dos ltimos las principales

fuentes de biomasa forestal (Figura 1).


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Figura 1.Origen de la biomasa seca ms comunes en zonas rurales

Fuente: Elaboracin propia

Por lo tanto, es importante favorecer el desarrollo sostenible de las reas rurales debido la cercana

que tienen a las fuentes de provisin de biomasa forestal, los procesos derivados del cambio en el uso

del suelo y silvicultura, y el resguardo del bosque nativo, fomentando tcnicas de produccin y manejo,

ambientalmente ms apropiadas.

2.2 La generacin elctrica a partir de biomasa

Chile presenta una serie de problemas en la matriz elctrica principalmente por la alta

vulnerabilidad energtica nacional debido a la progresiva dependencia de las fuentes fsiles (PCS,

2004a y 2004b) y la contribucin del mantenido aumento de las emisiones de CO2 (Anexo 1) (PCS,

2004c). As el auge de las energas limpias y renovables se ha visto favorecido, llevando a la bsquedade energas alternativas renovables, econmica y ambientalmente viables que proporcione una mayor

dependencia energtica (CORMA, 2012).

En esta bsqueda, las industrias forestales participan activamente en la generacin elctrica a partir

de biomasa, representando ms del 46% de las energas renovables no convencionales (ERNC),


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1Francisco Burgos. 2012. Universidad Austral de Chile. Comunicacin personal 5

estimada en una capacidad instalada para generacin elctrica de biomasa forestal de 722 MW

aproximadamente, considerando tanto las plantas forestales que entregan sus excedentes al Sistema

Interconectado Central (SIC), como las que producen para autoconsumo. Sealando que esta energa es

proveniente de empresas forestales que utilizan sistemas de cogeneracin para producir electricidad y

vapor para sus procesos productivos, generados con residuos de la madera, como astillas, aserrines y

licor negro (CORMA, 2012).

La tecnologa ha permitido el desarrollo de procesos ms eficientes para la conversin de biomasa

en diferentes formas de energa. Procesos que en trminos generales, se diferencian en humedad y

temperatura, pero aluden a un mismo objetivo, la obtencin de gases susceptibles de ser utilizados en

una turbina o un motortras ser debidamente acondicionados generando energa mecnica y/o elctrica

(Anexo 2) (FOCER 2002). En cuanto a biomasa forestal, sus procesos de conversin son combustindirecta, gasificacin y pirolisis.

Cada especie arbrea y tipo forestal posee un determinado poder calorfico medido en Kcal/Kg o

cal/mg y la variacin entre una especie y otra tiene un ndice promedio de slo un 0,6 1(Anexo 3),

parmetro determinante para la cuantificacin del potencial energtico (Anexo 4).

2.3 La ruralidad y la generacin energtica distribuida

El espacio rural es entendido de forma simplificada como territorio no urbano, reas que en el Plan

de Ordenamiento Territorial o en otros instrumentos de planificacin como los planes reguladores

comunales o intercomunales, no estn clasificadas como reas urbanas. En estas reas no urbanizadas

se realizan actividades agropecuarias, agroindustriales, extractivas, de silvicultura y conservacin

ambiental. En lo concreto, lo rural se refiere a territorios y a los pobladores humanos de tales

territorios, a determinados tipos de hbitat territoriales, ecolgicos y socioculturales de la poblacinhumana (Pezo, 2007).

Varias zonas rurales carecen de acceso a los cuatro subsistemas principales del sistema elctrico

chileno (Anexo 5), debido a su condicin geogrfica y otros (Aranda, 2002), lo cuales un impedimento

para el desarrollo social y econmico de estas zonas rurales, porque el acceso a energa es un factor


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clave para el desarrollo de las comunidades (Almonacid, 2009). Es por esto que el Gobierno de Chile a

fines de 1994, cre el Programa de Electrificacin Rural (PER) para integrar a estas comunidades en

los procesos de desarrollo del pas, con el nfasis en el fomento del uso de las energas renovables.

Proponindose una meta de 96% de viviendas rurales electrificadas al ao 2010 (CNE, 2012).

Siendo as, el concepto de generacin distribuida (GD) es un actor importante en la

descentralizacin energtica, aunque se pudiera pensar que es un concepto nuevo, la realidad es que

tiene su origen de alguna forma,en los inicios mismos de la generacin elctrica. Es definida por la

DPCA (Distribution Power Coalition of Amrica) como cualquier tecnologa de generacin a pequea

escala que proporciona electricidad en puntos ms cercanos al consumidor que la generacin

centralizada y que se puede conectar directamente al consumidor o a la red de transporte o distribucin

(CGED, 2010). Una manera de entender mejor el concepto de GD es pensndolo como el uso

estratgico de unidades modulares de generacin elctrica, instaladas en forma aislada paraproporcionar un servicio especfico, o interconectadas a las redes de distribucin o sub-transmisin de

electricidad, para reducir el costo del servicio y mejorar la calidad de la energa entregada (Aranda,

2002).

Los cambios introducidos al marco normativo por medio de las Leyes N 19.940 y N 20.018 (Ley

Corta I y II respectivamente) buscan fomentar y regular la generacin elctrica primordialmente con

energas renovables no convencionales (ERNC), en las que se incluye la generacin distribuida como

concepto (Neira, 2007).

2.4 Dinmica de sistemas y desarrollo sustentable

El trmino dinmica es empleado por oposicin a esttica, expresando el carcter cambiante de

aquello adjetivado con ese trmino. Un sistema es entendido como una unidad cuyos elementos

interaccionan juntos, ya que continuamente se afectan unos a otros de modo que operan hacia una metaen comn. As la dinmica de un sistema apunta a que las distintas variables que se pueden asociar a

sus partes, sufren cambios a lo largo del tiempo como consecuencia de las interacciones que se

producen entre ellas (Aracil, 1995).

A partir de esto, Forrester desarroll una metodologa que posibilita representar cualquier tipo de

flujo y relaciones que existen entre los elementos, garantizando un sistema activo mediante una


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caracterizacin cualitativa. La materializacin de esta metodologa es conocida como Diagrama de

Forrester. Contando con el diagrama anterior se pueden escribir las ecuaciones del modelo, esta

consiste en la simulacin informtica del modelo para experimentar con l y determinar las trayectorias

que genera, otorgndole el carcter cuantitativo para denominarlo como modelo, proceso que requiere

de herramientas informticas adecuadas (Aracil, 1995; Schaffernicht, 2009).

Entonces el dinamista elabora modelos cualitativos y cuantitativos, llamados modelos de

dinmica de sistemas, el que consiste en 6 etapas, de las que se avanza y retrocede de una etapa a otra

(Figura 2), en el que el modelista juega un papel esencial, debido a que es un proceso que tiene ms de

arte que de ciencia (Aracil, 1995; Schaffernicht, 2009).

Figura 2. Fases de la construccin de un modelo

Fuente: Aracil, 1995

El modelo finalmente se emplea para analizar las polticas alternativas que pueden aplicarse al

sistema que se est estudiando, estas se definen normalmente mediante escenarios que representan lassituaciones a las que debe enfrentarse el usuario del modelo (Aracil, 1995).

Las simulaciones y los mtodos de dinmica de sistemas permiten describir y resolver problemas

dinmicos complejos. Muchos de ellos relacionados con el desarrollo sostenible para determinar

tendencias a largo plazo del uso de recursos de la poblacin, la contaminacin y el medio ambiente

(Moffat, 2001). Inclusose han hecho modelos relacionados con el manejo de los bosques, la bsqueda


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de una gestin sustentable de los recursos forestales, abarcando el aspecto econmico, social y medio

ambiental, principio bsico de la silvicultura (Loncar, 2006).

3. MATERIAL Y MTODO

3.1 rea de estudio

La zona rural aislada utilizada como referencia ser Isla Huapi, en la que se consideraran valores y

caractersticas reales, y otras como supuestos de acuerdo a la informacin disponible

3.1.1 Ubicacin

Las coordenadas de isla Huapi son 72 23 latitud y 40 13 longitud (SECPLAN, 2003), ubicada

en el centro del Lago Ranco, comuna de Futrono, provincia del Ranco. Es la ms extensa de las islas

del lago con una superficie de 15 Km2 (Thiele, 1976). El acceso slo es por va lacustre en una

Barcaza municipal (Barra, 2010) (Figura 3).

Figura 3.Ubicacin Isla Huapi

Fuente: Elaboracin propia basado en Google Earth Pro 2012


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3.1.2 Clima

Huapi posee un clima templado lluvioso con humedad relativa de un 75% en el mes ms bajo. La

temperatura media anual es de 11 y 12 C, siendo Julio el mes ms fro (7,25 C) y Enero el mes msclido (16,5 C promedio) (Faras, 1994).

La pluviosidad alcanza los 2.000 mm anuales aproximadamente, concentrndose en los tres

primeros meses de la estacin invernal. En verano hay disminucin de las lluvias, reducindose a

montos insuficientes para sostener la vegetacin, pero no va ms all de un mes y la vegetacin no se

ve afectada, ya que la cantidad de lluvia mantiene los suelos, causando modificaciones slo a nivel

fretico (Faras, 1994).

Isla Huapi tiene un clima que comparte con la regin circundante. Sin embargo, por la variacin de

la topografa y vegetacin, posee condiciones diferentes a las del continente. Existiendo variaciones de

unos pocos metros de altura de un rincn a otro en la velocidad del viento y la temperatura, aunque su

nivel altitudinal vara slo de 100 a 200 metros y la mayora de la isla posee pendientes inferiores a un

6% (Anexo 6 y 7). Quien realice una planificacin debe tomar en consideracin estos efectos (Faras,

1994).

Finalmente la isla se ve favorecida por la masa lquida del lago, el que produce un sistema trmico,

conformando lo que se ha llamado un microclima, teniendo un invierno menos helado y un verano ms

fresco, con ausencia de heladas, permitiendo siembras y vegetacin no tradicionales en resto de la

regin (Faras, 1994).

3.1.3 Vegetacin y suelos

Los bosques se desarrollaron en un suelo de origen volcnico, constituido por rocas pertenecientes

a la formacin Panguipulli con caractersticas de semipermeabilidad (Thiele, 1976). Gran parte de estos

bosques que fecundaron est rea con mayor fuerza (bosques de olivillo, bosques de boldo, bosques de

pitra y bosque de roble-laurel-lingue) fueron talados a mediados de siglo producto de la instalacin de

aserraderos para el procesamiento de abundantes maderas nativas y su posterior venta o trueque para la


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2Instituto Geomtica. Universidad Austral de Chile. Comunicacin personal 10

liberacin de tierras de cultivo (Faras, 1994).Debido a esta continua degradacin histrica, la isla est

severamente erosionada.

De acuerdo al Catastro de uso del suelo 2006 2 la isla tiene una superficie actual de 785,3 hectreas

(Cuadro 1) y segn SECPLAN (2003), de la superficie total de la isla, el 64% es suelo estril, de

conformacin rocosa y que ha sido sometida a un fuerte proceso de deforestacin; el 16% se destina a

ganadera y crianza de animales de corral y slo el 20% es para actividades agrcolas de subsistencia.

Cuadro 1.Uso actual isla Huapi.

En el sector norte de la isla se ubican los matorrales arborescentes semidensos, los matorrales

arborescentes abiertos y renovales se concentran en el sector este, y las praderas predominan en gran

parte del sector de la isla (Anexo 8). Actualmente el caso ms representativo de la subutilizacin del

suelo en la isla, es en el sector norte, predominante por praderas, seguido por matorral y una baja

superficie de renoval y segn el uso potencial (Anexo 9), en este sector se deberan desarrollar

principalmente actividades forestales con limitaciones, correspondiente al uso potencial VIII (Schlatter

et. al, 2003).

El tipo forestal Roble-Raul-Coihue se desarrolla 36 30' S (ro uble Itata) y el paralelo 40 30'

Se trata de un tipo de alto inters econmico que no exista originalmente en Chile, si no que se ha

formado debido a la accin alteradora del hombre, a travs de la tala masiva y de los incendios,

generando bosques de segundo crecimiento constituidos por las especies ms agresivas, de ms rpido

crecimiento y mayor habilidad competitiva. Esto significa que se trata de bosques puros de


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cada uno de los Nothofagus, o una mezcla de alguno de ellos. Sin embargo, como derivan de bosques

originales ms complejos, se encuentran especies de sotobosque e individuos arbreos propios de esos

tipos originales (Anexo 10) (Donoso, 1981).

La composicin del tipo forestal en la isla fue generada por las talas rasas que abri fuertemente el

dosel produciendo la invasin de mirtceas y otras especies arbustivas con altas densidades que

imposibilita la regeneracin, particularmente de las especies intolerantes como Coigue, Raul y Roble

(Donoso, 1981), observando en terreno la baja presencia de individuos deN. dombeyi y la ausencia de

individuos deN. alpinayN. obliqua.

Estos factores han generando fundamentalmente un subtipo de bosque degradado, en el que la

composicin del tipo forestal Roble-Raul-Coihue depende en definitiva de la composicin de los

bosques originales (Donoso, 1981). Siendo la predominancia de P. boldus una manifestacin de la

regeneracin primitiva gracias al crecimiento de matorrales producto de la masiva actividad forestal

(Faras, 1994), presente como especie predominante y arbrea pequea en bosques originales de boldo

y de roble-laurel-lingue, respectivamente. Tambin se observ la presencia de individuos de olivillo

(Aextoxicon punctatum), arrayn (Luma apiculata), laurel (Laurelia sempervirens), avellano (Gevuina

avellana), entre otros. Por lo tanto, la actual predominancia en los renovales es producto de la

frecuencia de la intervencin ejercida en los bosques originales y de factores al azar (Donoso, 1981)

(Figura 4).

Figura 4.A)y B)Cerro Tren-tren, C)Pequeo propietario, plantacin de lamo (vista desdebarcaza)


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Aunque el catastro de uso de suelo 2006 difiere en relacin a la predominancia de especies

observadas en terreno, ya queP. Boldusno es sealado en ningn aspecto (Anexo 11).

En la isla existen dos localidades: Antillanca y acumil, con 96 propiedades. Las viviendas se

distribuyen heterogneamente a lo largo de toda la isla(Anexo 12), aunque el centro comunitario rene

las infraestructuras comunes de la comunidad y hay 2 iglesias localizadas en Distintos lugares

(SECPLAN, 2003). Es evidente que la isla no tiene un plan de ordenamiento y el carcter de

indisolubilidad de las tierras por temas legales, generan una alta atomizacin y dispersin de los

propietarios.

3.2 Creacin de un diagrama de flujos o de Forrester para el abastecimiento de biomasa forestal

como fuente ERNC en una zona rural aislada.

La primera etapa consisti en la recopilacin de informacin por medio de tres fuentes de

informacin de las que se nutre un modelo Figura 5, considerando observaciones sobre el sistema

mediante revisin bibliogrfica y discusiones con especialistas, acadmicos, lugareos, entre otros.

Figura 5.Fuentes de informacin para la creacin de un modelo

Fuente: Aracil, 1995.


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Asumiendo lo anterior, se definieron los distintos elementos del problema, as como las

influencias producida entre ellos creando un diagrama de influencias del sistema, conceptualizando

los elementos (Aracil 1995; Schaffernicht, 2009) siguiendo los pasos pertinentes (Anexo 13).

Posteriormente se procedi a clasificar cada una de las variables de acuerdo a Forrester,

considerando tres tipos de variables y otros elementos (Anexo 14 y 15) para crear el diagrama de

flujos (o de Forrester) para luego generar una sntesis correspondiente a la justificacin de las

variables y relaciones consideradas.

3.3 Criterio para la creacin del modelo: Modelo de Lotka-Volterra.

El modelo de Lotka-Volterra, est basado en el crecimiento logstico y ha sido popularmente

utilizado como modelacin interespecfica (entre especies) de competencia (Hwang et. al, 2005), en la

que una especie presa y una especie depredadora, comparten un mismo ecosistema, pero supuestamente

slo interactan entre ambas, sin considerar las otras especies, o sea el modelo parte de la hiptesis de

ser un sistema cerrado.

Un ejemplo es el de Sarabia (1995), en el que conejos y lobos comparten un ecosistema cerrado, en

el que la especie presa (conejo) se desenvuelve en un medio sin escasez de alimento y que la especiepresa no tiene un depredador declarado en el modelo. Por lo tanto la especie predadora consume slo la

especie presa declarada en el modelo y ninguna otra.

A partir de esto nace la Ley Lotka-Volterra, la cual establece que los organismos interactan con

otras especies y con el medio ambiente fsico de diversas maneras, incluyendo a veces

retroalimentaciones negativas.

Si bien, el aumento en la poblacin de una especie presa, genera un aumento en la poblacin de

sus depredadores, ocasionando una reduccin de la poblacin de presas mediante el aumento de la

mortalidad debido a la depredacin (Haemig, 2011), en el modelo se identifica al hombre como especie

depredadora y el ecosistema como la especie presa, pero esto no explica en totalidad la interaccin que

tiene le ser humano con su medio ambiente. A diferencia de los lobos, el hombre tiene la capacidad de

evitar estas retroalimentaciones negativas mediante la aplicacin de medidas que garanticen un

equilibrio en el medio ambiente, evitando la degradacin y la escasez de los recursos naturales (Figura


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14

6).

Figura 6.Esquema interaccin entre hombre y ecosistema

Fuente: Creacin propia basado en Sarabia, 1995

Tomando como caso la deforestacin mundial anual, calculada en 17 millones de hectreas, en el

que el hombre es el depredador, pero es claro que l tiene la posibilidad de ejecutar medidas que

mitiguen este tipo de actividades para un desarrollo sostenible (Dudley, 2004; Moffatt, 2001).

3.4 Modelacin de la generacin de biomasa forestal como ERNC en isla Huapi

Se ejecut el modelo en el software Stella 8 como programa de simulacin computacional,

proporcionando un marco de referencia y una representacin grfica para la observacin e interaccin

cuantitativa de las variables del sistema (Burgos, 2010), utilizando datos reales y otros como supuestos

basados en bibliografa recolectada. La zona rural de referencia fue isla Huapi para un horizonte de

veinte aos, representado por dos escenarios.


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15

4. RESULTADOS

4.1 Descripcin del modelo de disponibilidad de biomasa forestal para generacin elctrica a

pequea escala en zonas rurales aisladas

La biomasa disponible considera restricciones no tcnicas, relacionada con aspectos

medioambientales, propiedad de los terrenos y la competencia de aprovechamiento forestal (Gmez,

2008). Estas restricciones aplican en la conceptualizacin del modelo a superficies de bosque nativo,

plantaciones establecidas y plantaciones dendroenergticas, con fin de obtener la superficie disponible

para generacin de biomasa.

Como el objetivo de este trabajo es dar una visin general de la oferta actual disponible, no se discute el

flujo anual de biomasa que se debe extraer en la comuna para satisfacer la demanda que requiere una planta

generadora y a su vez mantener la estructura y composicin del bosque.

Es importante sealar que en el modelo de disponibilidad de biomasa forestal en zonas rurales

aisladas (Anexo 16)slo expresa el volumen actual de biomasa disponible, no se discute el flujo anual,

debido que para esto es necesario desarrollar un plan de manejo capacitado para mantener la estructura

y composicin del bosque a largo plazo, incluyendo tomas de datos y caracterizacin de la superficiepara uso energtico. Slo se establece un parmetro de sustentabilidad, la oferta actual de biomasa y la

estimacin de hectreas con fines dendroenergticos para satisfacer el consumo comunitario.

De las seis etapas para desarrollar un modelo, el trabajo slo se extiende hasta la formalizacin,

etapa en la que se aplica el modelo utilizando trminos cuantitativos. Este resultado slo representa una

perspectiva general y subjetiva de la disponibilidad de biomasa proveniente de tres fuentes energticas,

tomando en cuenta que la mayora son supuestos y que el real objetivo del modelo es la

conceptualizacin de sus componentes y relaciones, comprendido por cuatro subsistemas:

Subsistema de biomasa forestal disponible en bosque nativo

Subsistema de biomasa forestal disponible en plantaciones establecidas

Subsistema potencial energtico de bosque nativo y plantaciones establecidas


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3 Bernardita Rosales. 2012. INDAP, Futrono. Comunicacin personal 16

Subsistema de biomasa forestal disponible de plantaciones dendroenergticas

4.1.1 Subsistema de biomasa disponible en bosque nativo

Con fin de no aumentar la presin actual que existe sobre el bosque nativo producido por la

extraccin de lea sin manejo sustentable (CORMA, 2012), el volumen de crecimiento total se

establece como parmetro de sustentabilidad, el cual consiste en no extraer ms de lo que crece el

bosque en el perodo de tiempo. El parmetro de sustentabilidad es determinado a partir del volumen de

crecimiento anual por hectrea (m3/ha) y la superficie para uso energtico (ha). Este ltimo se obtiene

de la diferencia entre superficie total del bosque nativo y superficies de restriccin correspondientes a

superficies de propiedad legal, superficies con cobertura arbrea abierta, superficies de alto valor

cultural y superficies de proteccin, y bajo un criterio conservador se consider un crecimiento de

8m3/ha/ao para bosque nativo (Rocha, 2009)

El volumen de consumo de lea depender del nmero de familias y de lo que consumen, esta

informacin es variable en el tiempo, pero en el modelo se considerarn como datos fijos. Segn

Gmez et. al 2006, el consumo anual de lea por vivienda en la regin es de 8 toneladas, el cual

expresado en volumen son 16,9 m3de consumo, utilizando la densidad promedio sealada en la seccin

5.1.2. Sin embargo esta cifra era para la Dcima Regin de ese entonces y tomaba en cuenta la isla de

Chilo y sus alrededores, sitios de mucho consumo de lea, as es que el volumen para el modelo fue

slo la mitad 8 m3. El volumen total ser para las 100 familias residentes estimadas aproximadamente

en la isla3.

El volumen neto en pie de bosque nativo por hectrea fue calculado utilizando el Informe

Forestal Nacional Extensivo, en el marco del Proyecto Catastro y evaluacin de los Recursos

vegetacionales nativos de Chile 1998, del que se obtuvo la biomasa disponible en pie expresada en

volumen neto sin corteza, del fuste total y copa, correspondiente al tipo forestal Roble-Raul-Coihue

mayor a 12 m con estructura densa. Luego segn Gayoso et. al (2002) se procedi a separar los

componentes el rbol, de acuerdo a los porcentajes de participacin del fuste, corteza y ramas del rbol.

Las hojas no se consideraron, tomando en cuenta que son las que poseen la mayor cantidad de

nutrientes y deben quedar en el suelo (Rocha, 2009).


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4Alejandro Follert.2012. Forestal TornagaleonesMASISA. Comunicacin personal 17

Al volumen total en pie se aplica un supuesto de extraccin, porcentaje que vara segn tipo

forestal, grado de alteracin del bosque, estado de desarrollo del rodal y variables dasomtricas, como

dimetro mnimo de corta y densidad inicial, sealadas en el Reglamento N 259 del D.L 701.

En trminos generales, para el tipo forestal de estructura renoval, es decir un bosque nativo

secundario originado ya sea por semillas y/o reproduccin vegetativa despus de una perturbacin

antrpica o natural (incendio, tala rasa, derrumbe). En general homogneos en su estructura vertical y

sus dimetros. Se les debe aplicar tcnicas de manejo de cortas intermedias (Anexo 17), como raleos y

clareos, cortas de limpieza, y podas. Para este caso se aplic un raleo moderado extrayendo 20 a 30%

del rea basal4 (SGF, 2012). El raleo consiste en dejar un par de rboles vigorosos de buena forma y

sanidad que permitan la formacin de un bosque a futuro de buenas caractersticas maderables en el

menor tiempo posible, de esta manera se concentra el potencial del crecimiento del sitio en menos

rboles y de mejor calidad (Lara et. al 1999). Como se obtuvo la disponibilidad de biomasa envolumen, bajo criterio del trabajo el porcentaje de extraccin supuesta se aplica al volumen total en pie

(Rocha, 2009).

Es importante sealar que para todos los subsistemas de disponibilidad de biomasa, la mano de

obra no influye directamente en ella, pero si en la biomasa utilizable, debido a su carcter tcnico. La

determinacin de biomasa utilizable no forma parte en este trabajo. La mano de obra total depende del

volumen total y de la cantidad de biomasa retirada en terreno por un cuadrilla no especializada de 6

personas, un motosierrista y 5 individuos ms, con una extraccin de 20 rboles por da, considerando1m3por rbol,con tres das de trabajo a la semana, son 2880 m3al ao por cuadrilla 4.

La dinmica del subsistema se observa en la figura 7 y las relaciones que existen entre ellas estn

representadas por ecuaciones en el anexo 18


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18

Figura 7.Modelo Stella de la dinmica del subsistema de biomasa forestal disponible en bosque nativo


4.1.2 Subsistema de biomasa forestal disponible en plantaciones establecidas

En el centro sur de Chile, empresas forestales son propietarios de una considerable superficie de

plantaciones de especies exticas comoEucalyptus spp. y Pino spp.(CONAF) con fines privados. Estas

superficies no son contempladas como aporte energtico proveniente de plantaciones forestales, slo la

de pequeos propietarios, a las que aplicando el volumen de crecimiento de las plantaciones por

hectrea, se determina el volumen de crecimiento de plantaciones establecidas por hectrea al ao, y al

igual que el bosque nativo se considera en el modelo, el volumen en pie disponible, de acuerdo a la

superficie disponible y el volumen por hectrea, al que se propone aplicar una extraccin del 60% del

volumen total, con fin de expresar la oferta disponible proveniente de plantaciones forestales (Rocha,2009):

No se describe el procedimiento para la obtencin de biomasa en pie, porque en el catastro las

plantaciones no estn presentes como superficie de uso, as es que no se consideraron datos de volumen

en pie por hectrea y crecimiento. Sin embargo en terreno se observaron plantaciones de Eucalyptus


26/58

19

globulus, Pinus spp. y lamo (Populus spp.), pero no fueron consideradas por su pequea superficie.

La dinmica del subsistema se observa en la figura 8 y sus ecuaciones referenciales en el anexo 19

Figura 8.Modelo Stella de la Dinmica del subsistema de biomasa forestal disponible en plantaciones

establecidas.


4.1.3 Subsistema potencial energtico de plantaciones establecidas y bosque nativo

Muchas veces se cuenta slo con el volumen comercial o de fustes y no su peso. Para llevar

volumen a biomasa, es necesario contar con la densidad bsica de la madera, la cual permita

transformar los volmenes hmedos en biomasa seca, expresada en kilogramos o toneladas por unidad

de volumen (Gayoso, 2002). Bajo este parmetro, utilizando la densidad promedio y el volumen para

uso energtico proveniente del bosque nativo y plantaciones establecidas, se determin la biomasa en

toneladas para transformacin energtica.

La densidad promedio, se obtuvo de las especies comprendidas por el tipo forestal Roble-RaulCoihue, 473,5 kg/m3de acuerdo a Gayoso et al. (2002).


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5Francisco Burgos. 2012. Universidad Austral de Chile. Comunicacin personal 20

Para determinar la cantidad de energa contenida en la biomasa forestal disponible para uso

energtico, la generacin energtica debe estar bajo condiciones tericas de humedad, poder calorfico

y eficiencia. Las restricciones de lo parmetros anteriores quedan a libertad de quien aplique el modelo

segn los requerimientos del proceso de conversin seleccionado.

Para este subsistema es necesario establecer el porcentaje de humedad de la madera, ya que afectaa la eficiencia del proceso de conversin. La madera recin cortada tiene una humedad entre 40 a 60%

(base hmeda), porcentaje que influye en el poder calorfico inferior final para la conversin de

biomasa. El que se calcula a partir del poder calorfico superior. Considerando esto, la humedad en el

modelo ser de un 30%, la eficiencia elctrica de un 20% 5 y segn Julio (1995)el tipo forestal Roble-

Raul-Coihue con estructura densa, tiene un poder calorfico superior de 4452 kcal/kg.

La dinmica del subsistema se observa en la figura 9 y sus ecuaciones referenciales en el anexo 20.

Figura 9.Modelo Stella de la dinmica del subsistema potencial energtico de plantaciones

establecidas y bosque nativo



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21

4.1.4 Subsistema de biomasa disponible en plantaciones dendroenergticas

Se establece un consumo 2,4 Mw-h ao para un hogar, es decir 2400 kw-h y considerando las 100

familias, la energa requerida total tericamente seran 240.000 kw-h ao (Rocha, 2009).

Si la biomasa proveniente de plantaciones establecidas y bosque nativo no es suficiente para

generar esta cantidad de energa, entonces existe un dficit energtico, entre la energa generada y la

energa potencial del bosque y plantaciones de pequeos propietarios. De este modo, las plantaciones

dendroenergticas se presentan como opcin para la generacin de biomasa forestal. En este

subsistema, la determinacin de biomasa disponible es definida por la disponibilidad de hectreas

potenciales para uso dendroenergtico de acuerdo al requerimiento de generacin de biomasa, dado por

dficit energtico.

En la seleccin de la superficie potencialmente disponible para uso dendroenergtico, se aplican

criterios de restriccin tales como, alta erosin del suelo, superficies no productivas, cursos de aguas o

zonas urbanas, rurales e industriales; de tipo legal, reas y especies protegidas por Ley, y especies bajo

categora de conservacin; reas bajo proteccin, ecosistemas frgiles o que proveen proteccin y

terrenos de proteccin, y proteccin de cursos de agua; de tipo ecolgicas, como bosque naturales; y de

tipo econmicas, como superficies de uso definido (Ceballos, 2011).

La especie propuesta en el modelo para plantaciones dendroenergtica en isla Huapi, es

Nothofagus Dombeyi, ya que forma parte del tipo forestal degradado Roble-Raul-Coihue. Se presenta

en suelos volcnicos en el sector sur, puede desarrollarse en suelos delgados y es capaz de crecer sobre

lava una vez que se ha acumulado suficiente humus. Sin embargo presenta los mejores crecimientos en

suelos profundos donde la humedad del sustrato es ms adecuado (Donoso, 1978).

El rango climtico vara considerablemente debido a su amplia distribucin. La precipitacin

anual presenta valores que van desde los 700 mm en la regin mediterrnea hasta los 5000 mm en la

distribucin sur y sus temperaturas medias anuales son variables, alcanzando temperaturas mximas de

30 C en el sector septentrional, las cuales disminuyen considerablemente hacia el sur (Donoso, 1978).

Como referencia se consider un volumen de crecimiento de 2,2 m 3por hectreaal ao (Maureira,

2006). Una densidad de 0,507 ton/m3(Gayoso et. al, 2002) y el poder calorfico superior ser el mismo

utilizado en el tipo forestal Roble-Raul-Coihue ya que como se nombr antes, la variacin entre una


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especies y otra son mnimas. Utilizado tambin para

No se considera en el modelo el manejo que debe tener una plantacin de este tipo, el ao de

extraccin y las condiciones de fertilidad del suelo.

La dinmica del subsistema se observa en la figura10 y sus ecuaciones referenciales en el anexo 21.

Figura 10.Modelo Stella de la dinmica del subsistema de biomasa forestal disponible de plantacionesdendroenergticas


4.2 Variables del modelo

4.2.1. Clculo superficies con restriccin

a) Subsistema disponibilidad de bosque nativo : La superficie para uso energtico fue 66, 98 hectreas

(Cuadro 2), correspondiente a una restriccin de tipo cultural, debido a que es utilizado para


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ceremonias y no es permitido extraer madera de l. Para ingresar al cerro Tren-tren, se debe solicitar

autorizacin (Figura 11).

Cuadro 2. Superficiespara uso energtico con descuentos de restriccin

Uso actual Superficie(ha)Renoval denso 85Renoval con restriccin 18,02Superficie para uso energtico 66,98

Figura 11.Superficie bosque nativo con restriccin del tipo cultural, cerro Tren-tren.

Fuente: Creacin propia

b) Subsistema Plantaciones dendroenergticas: La alta erosin actual en toda la superficie de la isla

(Anexo 22), fue la principal limitante en la restriccin de superficies disponibles para la

implementacin de cultivos dendroenergticos a corto plazo.


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6 - 7Francisco Burgos. 2012. Universidad Austral de Chile. Comunicacin personal 24

4.2.2 Clculo volumen en pie

a) Volumen en pie: para este clculo se consider un volumen neto de 158.351 m3ssc y un volumen de

copa de 8.074 m

3

ssc para el tipo forestal Roble, Raul Coihue. A partir de esto, el volumen en pie totalpor hectrea es de 215.171 m3ssc (Cuadro 3).

Cuadro 3.Volumen total en pie por componente (slo para bosque nativo en el ao uno)

Componente Volumen en pie (m3)

Fuste 158,351Corteza 25,471Ramas 31,349

Total* 215,171* 4,8 % son hojas, con un volumen de 11,2 m3. No fueron consideradas en el volumen total

4.2.3 Clculo de conversin bosque nativo y plantacin dendroenergtica

El bosque nativo corresponde al tipo forestal Roble-Raul-Coihue, con un poder calorfico

superior de 4452 kcal/kg, valor considerado tambin para N. Dombeyi, especie de plantacindendroenergtica. Siendo as, utilizando la ecuacin [1],el PCI0 fue 4138,8 kcal/kg y de acuerdo a la

ecuacin [2], con una humedad de 30%, el poder calorfico inferior correspondi a 2723,16 kcal/kg.

-Clculo poder calorfico inferior con humedad cero

[1] [PCI0 = PCS - (0.0 6 x 9 x Entalpa (580))]6

- Clculo Poder calorfico inferior

[2] [PCIchx:PCI0 x (1 - CHx)- (CHx x Entalpa (580))]7

Si la eficiencia elctrica es de un 20%, entonces 544,632 kcal/kg corresponden a electricidad, y si

1kwh son 860 kcal, la conversin energtica corresponde a 0,63 kwh por un kg de biomasa.


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4.3 Simulacin en Stella

Utilizando todos los datos anteriores (Anexo 23), seprocedi a correr el modelo en el software

para desarrollar una representacin cuantitativa de la relacin entre las variables ms representativasdel modelo.

En cualquier escenario propuesto, es importante considerar el volumen de lea extrable, ya que

este se descuenta al volumen disponible de bosque nativo y determina la biomasa para generacin

energtica. Como el consumo de lea fue mayor a la disponibilidad de biomasa proveniente de bosque

nativo, el valor de biomasa para energa fue cero. Debido a esto no hay biomasa suficiente para

abastecer sustentablemente la isla. Sin embargo las plantaciones dendroenergticas fueron presentadas

como opcin, frente a un dficit energtico total de 42.000 kwh. As se estiman necesarios 66.666, 67kg de biomasa, siendo necesarias 55 ha para generacin de biomasa y una mano de obra de X

cuadrillas, pero en la isla la erosin sepresenta como un de las principales restricciones que limitan las

hectreas potencialmente disponibles para generacin energtica (Cuadro 4).

Cuadro 4.Caracterizacin cuantitativa de las variables principales del modelo en Stella.

Variables Valor

Volumen en pie disponible total BN 14.412,15 m3

Oferta actual biomasa disponible 3.603,04 m3Volumen disponible BN usoenergtico

535,84 m3

Volumen consumo de lea total 800 m3

Biomasa uso energtico total 0 kgEnerga elctrica disponible PE yBN

0 kw-h

Energa generada 240.000 kw-hDficit energtico -240.000 kw-h

Biomasa PD requerida 400.000 kgBiomasa PD por ha generada 1.115,40 kgHa requeridas 358,2 haHa para PD 0 ha



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5. DISCUSIN

Es necesario que se utilicen datos reales para establecer una real disponibilidad de biomasa para la

zona en que se aplique este modelo, el cual est sujeto a cambios y no es una herramienta para la tomade decisiones, ya que no incorpora todas las variables de las que depende la biomasa disponible,

considerando en el modelo el parmetro de crecimiento como el de sustentabilidad bajo criterios

generales.

El modelo empleado en Isla Huapi descarta tericamente la disponibilidad de biomasa forestal para

para generacin energtica, debido a la poca superficie boscosa, el estado de degradacin por el

elevado nivel de depredacin anterior y la erosin del suelo (SECPLAN, 2003). Por lo tanto, las pocas

superficies de bosques deben ser respetadas en lo posible, fomentando un plan de fertilizacin yrecuperacin del suelo.

La comunidad utiliza la madera de los bosques para construir, calentarse, cocinar, etc. y no cuentan

con medidas de manejo para recuperacin de sus bosques, lo que con el paso del tiempo puede

aumentar an ms la degradacin. Si existiera un plan de manejo adaptado para la zona, implicara que

el consumo de lea podra basarse en la explotacin sustentable del bosque nativo, casos dados en

ciertas zonas del pas, lo cual podra basarse, siempre y cuando se generen polticas adecuadas que

tomen en cuenta la realidad tanto del bosque como del consumo (Gmez et. al2006), planificando la

gestin del patrimonio ecolgico, creando un aprovechamiento sustentable de los recursos y evitando le

deterioro de los suelos. Con estas medidas se resguardarn tambin la calidad de las aguas y la

disponibilidad de las mismas.

Debido al carcter de indisolubilidad dictaminado hace aos en isla Huapi, se han dividido los

terrenos de forma heterognea aumentando con el tiempo la alta atomizacin y dispersin de los

propietarios, motivo por el cual hay zonas subutilizadas. A pesar de que hay zonas rurales que no

presentan este problema, la ausencia de un ordenamiento territorial, genera condiciones muy similares.

Todo esto crea dificultades para cualquier generacin energtica o para cualquier proyecto, por los

altos costos implicados. Adicionando, para el caso de biomasa forestal, el desconocimiento y falta de

capacitacin en el manejo de bosque nativo por los propietarios (CORMA, 2012).


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Aunque se han pretendido proyectos de generacin de energa, como el de Chilo muchos han

fracasado. Debido a que el consumo de lea ha pasado a formar parte de su cultura, generando

dificultades en la implementacin de este tipo de tecnologas. No as en las plantas forestales, que son

las principales generadoras de biomasa forestal en Chile, las cuales utilizan sus residuos para

generacin energtica y son las principales generadoras de energa en utilizando biomasa forestal.

Entonces si las forestales pueden generar altos volmenes de biomasa forestal, las comunidades

rurales tambin pueden lograrlo con medidas correctas, pero slo son bonificadas por la Ley N 20.283

plantaciones con fines energticos que utilicen Eucalyptus spp., fomentando la utilizacin de esta

especie, la cual forma parte de las plantaciones de rpido crecimiento, al igual que el Pinus spp., lo cual

puede generar consecuencias ya vistas, como la invasin de estos individuos debido a su facilidad de

germinacin, en el caso delPinus spp. y la disminucin del caudal producida por grandes superficies

deEucalyptus spp.

Es claro que en las zonas rurales del sur de Chile la disponibilidad de biomasa forestal ha sido

desde siempre, por lo cual el realizar su vida diaria basada en este recurso, ha pasado a formar parte de

sus costumbres, consumiendo altos volmenes de lea a diferencia de otras regiones (Gmez, 2008).Es

por esto que cambiar el uso tradicional por energa, es de difcil incorporacin. Por lo tanto, las

energas renovables pueden ser diversas en relacin a las fuentes energticas cercanas, como cultivos

agrcolas y bostas de ganado.

El modelo considera los residuos forestales, slo crecimiento de la superficie boscosa nativa area

y cultivos dendroenergticos, siendo necesario un modelo que incluya los residuos forestales para la

generacin energtica, considerando el manejo para no extraer la biomasa residual que permite la el

desarrollo del humus y la proteccin del suelo.

Es importante sealar que los resultados de este trabajo se refieren nicamente a la biomasa

disponible. De cara a considerar, la biomasa efectivamente utilizable, ser necesario tomar en cuenta

otros factores como el porcentaje de residuos recolectables, accesibilidad, la competencia de usos y el

coste de aprovechamiento.


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6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las variables y relaciones del modelo pueden usarse como primera aproximacin de ladisponibilidad de biomasa forestal en una zona rural aislada, en aspecto general, pero se debe

realizar una investigacin ms ntegra, a fin de obtener datos e informacin ms detallada.

Para esto se propone incorporar al modelo, como factor clave, un plan de manejo especfico

para estas zonas rurales aisladas, generando variables que incorporen estructura y tipos

forestales. Un manejo determina la disponibilidad anual y los volmenes a extraer, de acuerdo

al objetivo, considerando una caracterizacin representativa del bosque, con datos de terreno, el

consumo y profesionales a cargo. En relacin a esto se propone que slo se extraiga la cuarta

parte de una hectrea, es decir la cuarta parte del crecimiento total. Considerando que si se

extrajera el crecimiento anual para todas las superficies disponible con fines energticos cada

ao, especialmente en el bosque, no alcanzara a recuperarse de la intervencin anterior,

generando degradacin.

Es importante tambin eliminar barreras legales que impidan a estos pequeos propietarios

acceder a beneficios otorgados por el Estado, tomando en cuenta este aspecto en un modelo re-

estructurado.

Adems, para la implementacin de este tipo de fuentes energticas en una zona rural aislada, se

sugiere una ordenacin del territorio, con fin de evitar la subutilizacin de los suelos, la

atomizacin y determinar ms especficamente las superficies para generacin energtica. As

no se tendra que extraer toda la biomasa disponible del crecimiento, si existiese un dficit

energtico, presentando como opcin los cultivos dendroenergticos, promoviendo especies

nativas.

Este modelo est sujeto a cambios con fin de generar una herramienta ms especfica, la cual

pueda ser utilizada para toma de decisiones y ciclos de disponibilidad, utilizando dinmica de

sistemas. Se pueden incorporar otras fuentes energticas presentes en zonas rurales, con fin de


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promover una matriz sustentable diversa y as no aumentar la presin que existe sobre el bosque

nativo y suelos forestales. Tambin se pueden incorporar variables tcnicas, las cuales

determinen la biomasa utilizable en cierto perodo de tiempo.


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ANEXOS

Anexo 1. Evolucin de emisiones de CO2en Chile. PCS (2004c)

Anexo 2. Vas de conversin de biomasa. FOCER (2002)


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Anexo 3. Poder calorfico de especies arbreas. Burgos*

Poder calorfico: Kcal/mg

*Tesis Ingeniera Forestal. Informacin obtenida Noviembre 2011

Anexo 4. Potencial energtico de la biomasa forestal residual por unidad de vegetacin en la cuenca dellago Ranco. Torres y Pea (2011)


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Anexo 5. Sistema elctrico chileno. Aranda (2002)


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Anexo 6. Nivel altitudinal isla Huapi. Catastro (2006)

Anexo 7. Pendientes isla Huapi. Catastro (2006)


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Anexo 8. Uso actual isla Huapi. Catastro (2006)

Anexo 9. Uso potencial isla Huapi. Catastro (2006)


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Anexo 10. Composicin florstica del subitpo remanentes originales del bosque Roble-Laurel-Lingue.Donoso (1981)


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Anexo 11. Especies presentes en usos actuales isla Huapi. Catastro (2006)

Uso actual Altura (m) Tipo forestal Subtipo forestal Especie 1 Especie 2 Especie 3 Especie 4

Matorral arborescente semidenso Roble Maqui Coihue Ulmo

Renoval denso 10 a 20 Roble-Raul-Coihue Coihue CaneloMatorral arborescente semidenso Quila Maqui Coihue

Renoval denso 10 a 20 Roble-Raul-Coihue Coihue Canelo

Matorral arborescente abierto Roble Maqui Ulmo Ribes cuculla Arrayn






Praderas perennes Pasto miel

Anexo 12. Distribucin viviendas isla Huapi. SECPLAN, 2003.


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Anexo 13. Proceso para la construccin de un diagrama de influencias. Fernndez, 2010

Paso 1. Eleccin de variables o elementos a representar del

modelo de sistema dinmico.

Paso 2. Evaluacin cualitativa (no numrica) de las

relaciones entre estos elementos cuando las hubiere

Paso 3. Construccin del diagrama causal. Si A aumenta y B

aumenta, la relacin es positiva. Si A aumenta y B

disminuye, la relacin es negativa.

Paso 4. Construccin de diagrama segn estructura Diagrama abierto o de estructurasimple:

Diagrama cerrado o de estructura

compleja:

Paso 5. Luego se establece la relacin de los diagramas

cerrados llamados tambin bucles de alimentacin,de acuerdo al nmero de signos.

Bucles de alimentacin positiva

(nmero par de relaciones negativas otodas son positivas):


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Bucles de alimentacin negativa(nmero impar de relacionesnegativas):

Anexo 14. Clasificacin de las variables y elementos en un digrama de Forrester. Fernndez (2010)


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Anexo 15. Variables y elementos de un diagrama de Forrester. Fernndez, (2010)

a. Variables de nivel: Son aquellas variables cuya evolucin es significativa para el estudio del

sistema y son equivalentes a las variables de estado de un sistema en descripcin interna.Fsicamente se definen como magnitudes que acumulan los resultados de acciones tomadas en

el pasado. Una caracterstica comn es que cambien lentamente en respuesta a las variaciones

de otras variables, en concreto de las variables de flujo. Un variable de nivel no puede influir

directamente en otra variable de nivel si no es a travs de un flujo.

b.

Variables de flujo: Son aquellas que determinan las variaciones en las variables de nivel del

sistema y caracterizan las acciones que se toman en el sistema las cuales quedan acumuladas en

los niveles correspondientes. A todo nivel se la asocia una variable de flujo. Las variables de

flujo tienen como entradas (informacin) exclusivamente variables de nivel, variables

auxiliares a variables exgenas y nunca se podrn conectar entre s.

c. Variables auxiliares: Las variables auxiliares representan pasos en los que se descompone el

clculo a partir de una variable de flujo a partir de los valores tomados por los niveles.

d. Fuentes y sumideros: Un nivel puede alimentarse de una fuente externa o vaciarse a travs de

un sumidero, los que se supone son de capacidad infinita.

e.

Canales de materiales e informacin: Variables de nivel, flujo y auxiliares ligadas a dos clases

de canales, canales de material y canales de informacin. Los niveles acumulan flujosmateriales que llegaran mediante canales de material y las variables de flujo y auxiliares se

alimentan a partir de canales de informacin.

f. Retrasos: Retraso producido en transmisin de material o en la transmisin de informacin.


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Anexo 16. Modelo de disponibilidad de biomasa forestal en zonas rurales aisladas.


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Anexo 17. Esquema de intervencin de bosques nativos, derivados de investigaciones de manejo yproduccin del recurso forestal nativo. SGF, 2012.


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Anexo 18. Ecuaciones subsistema disponibilidad de biomasa en bosque nativo


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Anexo 19. Ecuaciones subsistema disponibilidad de biomasa en plantaciones establecidas

Anexo 20. Ecuaciones subsistema potencial energtico de bosque nativo y plantaciones establecidas


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Anexo 21. Ecuaciones subsistema disponibilidad de biomasa de plantaciones dendroenergticas


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Anexo 22. Erosin actual isla Huapi.CIREN, 2010.


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Anexo 23. Valores de las variables ingresadas en Stella

Subsistema Variable Valor Unidad

Superficie total de bosque nativo 85 haSuperficie con restricciones 18,02 ha

Volumen consumo de lea por familia 8 m3/ha/ao

Familias 100 n

Volumen en pie / ha 215,171 m3

Volumen de crecimiento / ha 8 m3

Trabajo por cuadrilla anual 2880 m3

Criterio de extraccin 0,25 %2. Biomasa disponible en plantaciones establecidas No cuantificadas Sin valor

Densidad promedio bosque nativo 473,5 kg/m

3

Densidad plantaciones establecidas Sin valor

Conversin 0,6 kwh/kg

Energa generada 240.000 kwh-ao

CrecimientoN. Dombeyi 2.2 m3/ha/ao

DensidadN. Dombeyi 507 kg/m3

Poder calorfico superior 4452 kcal/kg

1. Biomasa disponible en bosque nativo

3. Potencial energtico de bosque nativo y plantacionesestablecidas

4.Biomasa disponible en plantaciones

dendroenergticas

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