UNIVERSIDAD TCNICA DE MANABFACULTAD DE CIENCIAS MATEMTICAS, FSICAS Y QUMICAS.CARRERA DE ING. QUMICAPROYECTO DE INVESTIGACIN DE LA CTEDRA DE OPERACIONES UNITARIAS III.MODALIDAD:INVESTIGACIN PARTICIPATIVATEMA:PROYECTO DE FACTIBILIDAD PARA LA IMPLEMENTACIN Y PUESTA EN MARCHA DE UNA PLANTA PROCESADORA DE BIOMASA OBTENIDA EN EL PROCESO DE EXTRACCIN DE ACEITE DE JATROPHA CURCAS EN LA PARROQUIA COLN PROVINCIA DE MANAB AUTORES:CEDEO FRANCO JORGE FERNANDO.HUIZA MENENDEZ JHON FERNANDOCATEDRTICO:Ing. Carlos MoreiraFECHA DE ENTREGA:Portoviejo, 01 de Junio del 2015

TEMA:

PROYECTO DE FACTIBILIDAD PARA LA IMPLEMENTACIN Y PUESTA EN MARCHA DE UNA PLANTA PROCESADORA DE BIOMASA OBTENIDA EN EL PROCESO DE EXTRACCIN DE ACEITE DE JATROPHA CURCAS EN LA PARROQUIA COLN PROVINCIA DE MANAB

1. EL PROBLEMA

Hasta ahora en la actualidad el hombre provoca muchos desechos agropecuarios, tanto como cascaras, polvo de granos secos, frutas secas, residuos de cosecha, estircol que causan problemas al medio ambiente.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

CONTEXTUALIZACIN

1.1.1.1 CONTEXTO MACROEn la actualidad el Ecuador est en el proceso de cambio de matriz productiva[footnoteRef:1], en donde el cambio de la matriz energtica es punto clave para el desarrollo econmico y social beneficiando mucho a los ecuatorianos, con el propsito de cuidar el medio ambiente, reducir las emisiones de CO2, y aumentar de manera ptima y sustentable las fuentes primarias de energa para reestructurar el consumo en el sector de transporte, residencial, comercial, en su uso racional y eficiente. [1: Secretaria Nacional de Planificacin y Desarrollo (2012), Recuperado de: http://www.planificacion.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2013/01/matriz_productiva_WEBtodo.pdf]

En el pas el Ministerio de Electricidad y Recursos Renovables ha desarrollado estudios y proyectos que promueven el uso de la biomasa en los diferentes sectores del pas.Con diferentes proyectos como el aprovechamiento de residuos agropecuarios, el aprovechamiento energtico de los residuos slidos urbanos y el aceite vegetal de pin.

1.1.1.2 CONTEXTO MESO

En la provincia Manab se trabaja con el consejo provincial junto con los departamentos gubernamentales en la INIAP, buscando reas para colocar estaciones experimentales para realizar estudios que ayuden al cambio de la matriz energtica y contribuir con la provincia y el pas con innovacin, ya que la provincia de Manab y provincias de la costa tiene caractersticas apropiadas para el cultivo de diferentes productos, se pueden encontrar diferentes zonas de cultivos y cosecha en estas zonas por lo que es ms conveniente para realizar el trabajo propuesto por el gobierno del pas, el estudio realizado en la provincia beneficiara tanto a los sectores cercanos a las zonas de cultivos como a las micro empresas, a los municipios de cada cantn y la comunidad.Los municipios respectivos de cada cantn realizan ordenanzas para los dueos de cultivos apliquen mtodos estratgicos para tratar y aprovechar los desechos, con el propsito de darle un uso a los desechos producidos por sus productos ayudando con el medio ambiente.

1.1.1.3 CONTEXTO MICRO

En la parroquia de Colon del cantn Portoviejo se encuentra ubicado el INIAP, Instituto Nacional Autnomo de Investigaciones Agropecuarias.Una Estacin Experimental ubicada especficamente para estudios, los cuales tienen que cumplir con el hecho de aprovechar los desechos e innovar cualquier mecanismo para el bien de la institucin y la comunidad.Con proyectos que puedan aportar nuevos conocimientos, que ayuden a disminuir los porcentajes de contaminacin que se encuentran presentes en la provincia, y poder producir fuentes de energas alternativas renovables.Trabajando en proyectos que son utilizados por la regin insular en ayuda con el gobierno del pas.

GRAFICA #1FUENTE:http://www.iniap.gob.ec/sitio/index.php?option=com_content&view=article&id=41&Itemid=20 1.1.2 ANLISIS CRTICO

DESAPROVECHAMIENTO ENERGTICOAUMENTO DE DESPERDICIOS ORGNICOSCONTAMINACIN AMBIENTAL

PROYECTO DE FACTIBILIDAD PARA LA IMPLEMENTACIN Y PUESTA EN MARCHA DE UNA PLANTA PROCESADORA DE BIOMASA OBTENIDA EN EL PROCESO DE EXTRACCIN DE ACEITE DE JATROPHA CURCAS EN LA PARROQUIA COLN PROVINCIA DE MANAB

POCA INVESTIGACIN EN PROYECTOS DE ENERGAS A PARTIR DE BIOMASAFALTA DE INVESTIGACIN PARA EL APROVECHAMIENTO DE DESECHOS RESIDUOS SLIDOSCAMBIO DE MATRIZ ENERGTICA

DESPERDICIO DE DESECHOS AGROPECUARIOS

En la actualidad uno de los primeros motivos generados en la problemtica de estudio es la falta de aprovechamiento energtico de los residuos orgnicos que generaran un aumento del mismo, contaminando al medio ambiente. Esto se debe a la poca investigacin que existe a la produccin de energas a travs de la biomasa en el Pas. Por lo que se debera realizarse inversiones en las producciones de nuevas matrices energticas utilizando diferentes tipos de residuos orgnicos. A esto tambin se le incorpora la participacin en la investigacin de energas limpias. Ello permitira que el Gobierno Nacional impulse e invierta en estrategias adecuadas para la implementacin de nuevas matrices energticas. 1.1.3 PROGNOSISCuando se realicen los procesos de produccin de aceite de pin, se originara residuos orgnicos, los cuales no seran aprovechados para el cambio de la matriz energtica que es una estrategia fundamental para sustentar la economa y el cambio de matriz productiva, por la cual aumentara la contaminacin ambiental por la utilizacin de Energas no renovables y no habra un cambio en la matriz productiva y el Pas seguira aportando contaminacin y usos de combustibles fsiles.

1.1.4 FORMULACIN DEL PROBLEMACon cul procedimiento se podrn aprovechar los desechos agropecuarios en el proceso de extraccin de aceite de jatropha curcas provenientes de la INIAP ubicados en la parroquia Colon provincia de Manab?

1.1.5 DELIMITACIN DEL PROBLEMATEMA: Tratamiento de los desechos agropecuarios obtenidos en el proceso de extraccin de aceite de jatropha curcas mediante la biomasa en la parroquia coln provincia de Manab.PROBLEMA: Carencia de un tratamiento para aprovechar los desechos agropecuarios en el proceso de extraccin de aceite de jatropha curcas provenientes de la INIAP ubicados en la parroquia Colon provincia de Manab.ASPECTO: socio- ambiental.CAMPO: Ambiental.REA: Educativa, Ambiental.ESPACIAL: La investigacin se realizar en la parroquia Colon.TEMPORAL: Ao 2015.

1.1.6 JUSTIFICACINActualmente existe una bsqueda incesante de formas de aprovechamiento de energas alternativas que sean factibles tcnicamente y econmicamente, dndose un desarrollo importante en los EEUU y en varios pases de la Unin Europea, tales como Espaa, Alemania y Rusia, mientras que en Amrica Latina su progreso es incipiente, slo destacndose Brasil, Mxico y Ecuador con la construccin de hidroelctricas en el cambio de matriz energtica.Este Proyecto pretender estudiar la posibilidad de la participacin de los residuos generados por la produccin de aceite de Pin dentro de las conocidas energas alternativas en el escenario del plan nacional del buen vivir de Ecuador, a partir del anlisis de su produccin y su contribucin del rescate del medio ambiente, tomando en cuenta el impacto econmico y social a provocar en los habitantes.

1.1.7 OBJETIVOS OBJETIVO GENERALDisear una planta de biomasa para la obtencin de energa a travs de los desechos producidos de la extraccin de aceite de jatropha curcas (Pin) en la estacin INIAP, de esta manera generara un beneficio para la parroquia Coln Provincia de Manab.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar el mtodo ms factible para la obtencin de energa a travs de biomasa producida por los desechos slidos de la extraccin de aceite de jatropha curcas (Pin). Estimar la cantidad de generacin de residuos slidos en la estacin INIAP parroquia Coln Provincia de Manab. Analizar la rentabilidad con respecto a otros mtodos de obtencin de energa. Elaborar una propuesta de aceptacin que tendr este mtodo de obtencin de energa en la parroquia Coln Provincia de Manab.

2. MARCO TERICOANTECEDENTES DE ESTUDIO SOBRE EL TEMA QUE SIRVEN DE BASE A LA NUEVA INVESTIGACIN.Continuamente, a una escala global, se descubren nuevos avances y desarrollos en la industria, la tecnologa y la evolucin de los estilos de vida de la poblacin, en la cual la energa elctrica juega un papel muy importante en el consumo para todas las actividades productivas y para satisfacer las necesidades bsicas de la poblacin. Por esta razn, alrededor de todo el mundo se construyen continuamente centrales elctricas de distintos tipos, para poder satisfacer el incremento de la demanda. Como una caracterstica especial se observa que, actualmente, los pases desarrollados estn apuntando a la generacin distribuida, la misma que consiste en generar en pequea escala, para luego conectarse a la red de distribucin elctrica y cuya principal caracterstica es la de generar cerca de los puntos de consumo. Ello permitir asegurar al mundo y porque no al Ecuador un suministro de energa confiable, de calidad, a bajo costo y ambientalmente sustentable. (Lalvay, E. Vidal, J. 2013)En el ecuador se promueve por parte del gobierno el desarrollo de energas limpias y amigables para el medio ambiente, unas de las ventajas del uso de estas energas es la disminucin del dixido de carbono (CO2) que son expulsadas hacia la atmosfera, el cual es uno de los grandes motivos que contribuye que la tierra tenga un calentamiento acelerado. Por estos motivos se vienen impulsando a nivel nacional y mundialmente proyectos hidroelctricos, elicos, fotovoltaicos, etc. (Lalvay, E. Vidal, J. 2013) En Cuenca se realiza un proyecto para generar electricidad a partir de residuos, gracias a la creacin de la empresa de economa mixta EMAC EP BGP Energy, para la captacin del biogs en el relleno sanitario de Pichacay (parroquia de Santa Ana), con el objetivo de convertirlo en energa elctrica, lo cual tiene el respaldo del Ministerio de Electricidad y Energa Renovable. (Lalvay, E. Vidal, J. 2013)Actualmente en la parroquia Colon se tiene una gran produccin de aceite de pin a partir de jatropha Curcas en el cual dejan grandes cantidades de residuos orgnicos por lo que se puede aprovechar para realizar un proyecto sostenible de energa elctrica para abastecer las necesidades de comunidades cercanas. FUNDAMENTO TERICO A PARTIR DE LAS CATEGORAS BSICASQu es biomasa?

Por biomasa se entiende el conjunto de materia orgnica renovable de origen vegetal, animal o procedente de la transformacin natural o artificial de la misma. Aunque los residuos puedan provenir de cualquier actividad, desde el punto de vista de su posible utilizacin industrial, los ms importantes son los que provienen de la biomasa, es decir, lo que actualmente se denomina biomasa residual o residuos de origen vital, por cuanto que son renovables, es decir, que son generados ao tras ao. Esta "biomasa" no es ms que materia orgnica no fsil, en la que la radiacin solar ha reducido el hidrgeno y el carbono mediante el proceso bsico de la fotosntesis, permitiendo as que pueda tener un aprovechamiento de tipo qumico-industrial y, sobre todo, energtico. Esta biomasa, debido a los procesos de conversin a que se ve sometida, origina residuos, considerados as porque en el contexto en que son generados no tienen valor econmico alguno. Incluso es de sealar que la mayor parte de estos residuos no slo no se aprovechan, sino que adems afectan negativamente al Medio Ambiente. Las energas renovables representan un pequeo porcentaje del consumo de energa primaria. [footnoteRef:2] [2: Toscano, L. A. (2009), Anlisis de los parmetros y Seleccin de hornos para la combustin de biomasa. (Tesis de obtencin de ttulo de Ingeniero Mecnico indita) ESPOL. Recuperado de: https://www.dspace.espol.edu.ec/.../4/TESIS%20BIOMASA%20pa.docx]

La biomasa se clasifica en: a) Natural.-Producida en ecosistemas naturales. b) Residual, que comprende: Residuos forestales: Comprende los residuos de tratamientos silvcola y de cortes de pies maderables. Residuos agrcolas: Incluye los restos de podas, rastrojos de cultivos, etc. Residuos de industrias forestales: Representa los aserraderos, fbricas de pasta y papel, etc. Residuos de industrias agrcolas: Comprende los bagazos, orujos, cscaras, vinazas, huesos, etc. Residuos biodegradables: Se refiere a los purines, estircoles, Iodos de depuradoras, huesos, sebos, etc.

c) Cultivos energticos: Especies leosas en turnos de 3-4 aos y con 10.000 pies/Ha. Populus, etc. Especies herbceas. Miscanthus, Cynara, etc. Cultivos para producir etanol ( Trigo, maz, pataca, sorgo azucarero, etc). Cultivos para producir biodiesel (colza, girasol, lino oleaginoso, etc).

d) Excedentes agrcolas: Sirven para completar los cultivos no alimentarios y sustituir parcialmente los biocarburantes y los combustibles fsiles (aceite de algodn, aceite de soja, aceite de crtamo, etc.) en su caso.

Biomasa disponible con fines energticos. La utilizacin de la biomasa como vector energtico implica un anlisis detallado de la disponibilidad y distribucin de los recursos. El abastecimiento de una biomasa (renovable) disponible con fines energticos posee dos soluciones principales: la biomasa de origen residual y los cultivos energticos. Biomasa de origen residual. Puede definirse como el conjunto de materiales biomsicos generados en las actividades de produccin, transformacin y consumo, que en el contexto en el que son generados no tienen ningn valor econmico. Los residuos constituyen sustancias de composicin muy variable pero con un denominador comn: en ocasiones son potencialmente contaminantes y en algunos casos mucho; son de no fcil eliminacin, y en general su aplicacin en el sector agrcola con fines de enmiendas, fertilizantes o energticos, requiere unos procesos de transformacin o manejo que pueden suponer una incidencia en principio negativa en el nimo de quin pretenda utilizarlas. La biomasa residual puede clasificarse dependiendo de su origen en: a. Residuos agrcolas y forestales. b. Residuos ganaderos y agroindustriales. c. Residuos slidos urbanos.

a. Residuos agrcolas y forestales. Los residuos agrcolas comprenden todas las partes de los cultivos alimentarios o industriales que no son consumibles o comercializables. Constituyen una serie muy heterognea de productos, con el denominador comn de una gran dificultad de eliminacin, por tener como ya se ha mencionado, en muchos casos un elevado potencial contaminante. Los residuos agrcolas pueden clasificarse en tres tipos: Races, hojas o frutos no aprovechables. Estos residuos se incorporan al suelo y contribuyen a mejorar considerablemente las propiedades fsicas y biolgicas del suelo y en menor grado a aumentar el contenido en nutrientes del suelo. (Toscano, L. A., 2009)Generalmente se trata de residuos lignocelulsicos que se suelen quemar en las propias tierras de labor. A esta categora de residuos corresponden las pajas de los cereales grano y el caote de maz, algunos cultivos industriales como los textiles y oleaginosas (girasol, algodn) y la poda anual de frutales y viedos que en otras pocas eran utilizados como combustible domstico pero que hoy constituyen un problema de eliminacin. Los sarmientos se utilizan generalmente como combustible en calderas, hornos, etc. Sin embargo no se han de despreciar como fuentes de obtencin de celulosa con todo lo que esto conlleva: Obtencin de papel, bioalcohol, biogs. Los residuos forestales con la explotacin anual de los bosques da lugar a la recuperacin de maderas y troncos descorchados, mientras quedan sobre el terreno cortezas, ramas y hojas (aproximadamente la tercera parte del rbol) que aparecen en forma de residuos. Tambin son considerables los residuos que se producen en las limpias de los bosques naturales que se realizan para evitar la propagacin de incendios y para aumentar el rendimiento del bosque. Estos residuos deben ser retirados del monte, pues son un factor de riesgo importante para la propagacin de plagas y de incendios forestales. Los residuos forestales (incluyendo los residuos de las industrias de la transformacin primaria de la madera). Todas las actividades industriales del sector de la madera tambin generan residuos susceptibles de ser empleados como combustible. La fabricacin de productos elaborados de madera que tambin generan diversos tipos de residuos que pueden ser utilizados como combustible. Los combustibles ms empleados son cortezas, serrines y lejas negras.

b. Residuos ganaderos y agroindustriales. Los residuos ganaderos, como el estircol, que ha pasado, en gran medida, a ser un residuo al ser sustituido por abonos sintticos. Los residuos de las industrias agroalimentarias corresponden a aquellos de naturaleza orgnica que son producidos por las industrias derivadas de la agricultura (azucareras, fbricas de cervezas, destileras, etc.) y la ganadera (mataderos, lecheras, etc.). c. Residuos urbanos. Procedentes de la actividad humana en los ncleos urbanos. Su tratamiento y eliminacin son un problema cada vez mayor, debido a su continuo crecimiento. Pueden dividirse en dos grandes grupos: Residuos slidos urbanos (R.S.U.) o materiales procedentes de un proceso de fabricacin, transformacin, utilizacin y consumo cuyo poseedor los destina al abandono. Tienen composicin muy variable aunque, en general, se puede afirmar que en un 50% estn compuestos de materia orgnica y, por tanto, son susceptibles de ser aprovechados, bien energticamente o bien en industrias de reciclado. Los residuos slidos urbanos utilizables, por las caractersticas del proceso del aprovechamiento, provienen de ncleos de poblacin de ms de 100.000 habitantes. (Toscano, L. A., 2009)Aguas residuales, es decir, lquidos contaminados en su utilizacin con sustancias orgnicas o inorgnicas. Su tratamiento constituye una necesidad medio ambiental para evitar mayores contaminaciones en los cauces receptores de dichos lquidos. El fango obtenido en la depuracin de las aguas residuales tiene un alto contenido en materia orgnica y, por tanto, puede ser utilizado como residuo energtico. (Toscano, L. A., 2009)Cultivos energticos. Son cultivos especficos dedicados exclusivamente a la produccin de energa. Estos cultivos, a diferencia de los agrcolas tradicionales, tienen como principales caractersticas su gran productividad de biomasa y su elevada rusticidad, expresada en trminos tales como resistencia a las enfermedades y a la sequa, vigor y precocidad de crecimiento y capacidad de rebrote y de adaptacin a terrenos marginales. Una condicin imprescindible para la viabilidad de este tipo de cultivos es la necesidad de que el balance energtico de todo el proceso productivo sea positivo, es decir, que se produzcan ms caloras de las que se han consumido en su obtencin. (Romero Risalde, F, 2005)

Ventajas La biomasa es una fuente renovable de energa y su uso no contribuye a acelerar el calentamiento global; de hecho, permite reducir los niveles de dixido de carbono y los residuos de los procesos de conversin, aumentando los contenidos de carbono de la biosfera. La captura del metano de los desechos agrcolas y los rellenos sanitarios, y la sustitucin de derivados del petrleo, ayudan a mitigar el efecto invernadero y la contaminacin de los acuferos. Los combustibles biomsicos contienen niveles insignificantes de sulfuro y no contribuyen a las emanaciones que provocan lluvia cida. La combustin de biomasa produce menos ceniza que la de carbn mineral y puede usarse como insumo orgnico en los suelos. La conversin de los residuos forestales, agrcolas y urbanos para la generacin de energa reduce significativamente los problemas que trae el manejo de estos desechos. La biomasa es un recurso local que no est sujeto a las fluctuaciones de precios de la energa, provocadas por las variaciones en el mercado internacional de las importaciones de combustibles. En pases en desarrollo, su uso reducira la presin econmica que impone la importacin de los derivados del petrleo. El uso de los recursos de biomasa puede incentivar las economas rurales, creando ms opciones de trabajo y reduciendo las presiones econmicas sobre la produccin agropecuaria y forestal. Las plantaciones energticas pueden reducir la contaminacin del agua y la erosin de los suelos; as como favorecer el mantenimiento de la biodiversidad. Desventajas Por su naturaleza, la biomasa tiene una baja densidad relativa de energa; es decir, se requiere su disponibilidad en grandes volmenes para producir potencia, en comparacin con los combustibles fsiles, por lo que el transporte y manejo se encarecen y se reduce la produccin neta de energa. La clave para este problema es ubicar el proceso de conversin cerca de las fuentes de produccin de biomasa, como aserraderos, ingenios azucareros y granjas, donde los desechos de aserro, el bagazo de caa y las excretas de animales estn presentes. Su combustin incompleta produce materia orgnica, monxido de carbono (CO) y otros gases. Si se usa combustin a altas temperaturas, tambin se producen xidos de nitrgeno. A escala domstica, el impacto de estas emanaciones sobre la salud familiar es importante. La produccin y el procesamiento de la biomasa pueden requerir importantes insumos, como combustible para vehculos y fertilizantes, lo que da como resultado un balance energtico reducido en el proceso de conversin. An no existe una plataforma econmica y poltica generalizada para facilitar el desarrollo de las tecnologas de biomasa, en cuanto a impuestos, subsidios y polticas que cubren, por lo general, el uso de hidrocarburos. (Toscano, L. A., 2009)

El potencial calrico de la biomasa es muy dependiente de las variaciones en el contenido de humedad, clima y la densidad de la materia prima. (BUN-CA, 2002, pp.26)

Caractersticas trmicas de la biomasa. Cada tipo de biomasa tiene caractersticas especficas que determinan su funcionamiento como combustible en la combustin o gasificacin o ambas. Las caractersticas ms importantes referentes a la conversin trmica de la biomasa son las siguientes: Contenido de humedad. Contenido de ceniza. Contenido de materia voltil. Composicin elemental. Poder calorfico. Densidad aparente.

En la literatura disponible, diversos indicadores son frecuentemente usados para cuantificar las caractersticas enumeradas arriba, causando confusin. Por lo tanto, la definicin de estos indicadores y las relaciones entre ellos se acentan aqu. En la definicin de las caractersticas de la biomasa, es importante observar que consiste en el agua, la ceniza, y la materia libre de ceniza, y que la proporcin de cada una es crtica en la evaluacin de la conveniencia de la biomasa como combustible.

Contenido de humedad. El contenido humedad de la biomasa es la cantidad de agua en el material, expresada como porcentaje del peso del material. Este peso se puede referir sobre base hmeda, sobre una base seca, y sobre una base seca libre de ceniza. Si el contenido de humedad es determinado sobre una base hmeda, el peso del agua se expresa como porcentaje de la suma del peso del agua, de la ceniza, y de la materia seca libre de ceniza. Semejantemente, al calcular el contenido de humedad sobre una base seca (al menos contradictoria de lo que puede parecer), el peso del agua se expresa como porcentaje del peso de la ceniza y de la materia seca libre de ceniza. Finalmente, el contenido de humedad se puede expresar como porcentaje del contenido de la materia seca libre de ceniza. En este ltimo caso, el peso del agua se relaciona con el peso de la biomasa seca. Porque el contenido de humedad afecta el valor de la biomasa como combustible, la base sobre la cual se mide el contenido de humedad debe ser mencionada siempre. Esto es particularmente importante porque los materiales de la biomasa exhiben una amplia gama del contenido de humedad (sobre una base hmeda), extendindose del menos de 10 por ciento para la paja del grano de cereal y hasta el 50 a 70 por ciento para los residuos de bosque. (Toscano, L. A., 2009)Contenido de ceniza El componente inorgnico (contenido de ceniza) se puede expresar de la misma forma como el contenido de humedad sobre una base hmeda, seca, o seca libre de ceniza, el contenido de ceniza se expresa generalmente sobre una base seca. El valor inherente de la ceniza una parte integrante de la estructura de planta, que consiste en una amplia gama de elementos representa menos que 0.5 por ciento en madera, el 5 a 10 por ciento en materiales agrcolas diversos de la cosecha, y hasta 30 a 40 por ciento en cscaras de arroz y milenrama. El contenido de ceniza total en la biomasa y la composicin qumica de la ceniza son ambas importantes. La composicin de la ceniza afecta su comportamiento bajo temperaturas altas de la combustin y de la gasificacin. Por ejemplo, la ceniza derretida puede causar problemas en reactores de la combustin y de la gasificacin. Estos problemas pueden variar, obstruyendo el retiro de la ceniza causado por la ceniza hecha escoria a severos problemas de operacin en los sistemas de lecho fluidizado. Contenido de materia voltil. La materia voltil, se refiere a la parte de la biomasa que se obtiene cuando la biomasa es calentada (hasta 400 a 500C). Durante este proceso de calentamiento, la biomasa se descompone en gases voltiles y carbn de lea slido. La biomasa tiene tpicamente un alto contenido de materia voltil (de hasta 80 por ciento), mientras que el carbn mineral tiene un contenido de materia voltil bajo (menos de 20 por ciento) o, en el caso del carbn de antracita, que es insignificante. Composicin elemental La composicin del componente orgnico libre de ceniza de la biomasa es relativamente uniforme. Los componentes principales son carbono, oxgeno, e hidrgeno. La mayora de la biomasa tambin contiene una pequea proporcin de nitrgeno. (Toscano, L. A., 2009)

Poder calorfico El poder calorfico de un combustible es una indicacin de la energa qumicamente combinada en el combustible referente a un ambiente estandarizado. La estandarizacin implica la temperatura, el estado del agua (vapor o lquido), y los productos de la combustin (CO2, H2O, etc.). La energa qumicamente combinada en el combustible est dada por el poder calorfico del combustible en energa (j) por la cantidad de la materia (kilogramo). Esta energa no se puede medir directamente, pero solamente con respecto a un estado de referencia. Los estados de referencia pueden diferenciar, as que un nmero de diversos poderes calorficos existen. Los ms conocidos son el poder calorfico inferior y el poder calorfico superior. Para el PCI, el estado de referencia del agua es su estado gaseoso; para el PCS, el estado de referencia del agua es su estado lquido. La biomasa contiene siempre un poco de agua, que se obtiene como vapor en el calentamiento. Esto implica que algo del calor liberado durante las reacciones qumicas es absorbido por el proceso de la evaporacin. Por esta razn, el poder calorfico neto (PCI) disminuye mientras que el contenido de humedad de la biomasa aumenta (incluso aparte de hecho que un contenido de humedad ms alto en s mismo implica un contenido ms bajo de materia de combustible, que sobre una base hmeda tambin disminuye el poder calorfico neto por el kilogramo de biomasa). En el contenido de humedad de aproximadamente el 87 por ciento (base hmeda) el PCI seria cero. En la prctica, el contenido de humedad mximo permitido debe ser el 55 por ciento (base hmeda) para encender la energa del combustible y del extracto de l. El nico efecto del contenido de humedad en PCS es el contenido ms bajo de materia del combustible por el kilogramo de combustible de la biomasa. El calor de la evaporacin es recuperado totalmente por la condensacin del agua cuando los humos se llevan al estado de la referencia que pertenece a PCS. En la prctica, los poderes calorficos se dan sobre base hmeda, seca, o seca libre de ceniza. Para todos los tipos de biomasa el valor de PCS sobre una base seca libre de ceniza (PCS daf) est en la orden de 20400 kJ/kg (ms/ menos el 15 por ciento). (Toscano, L. A., 2009)Densidad aparente La densidad aparente se refiere a la masa de material por unidad de volumen. Para la biomasa esto se expresa comnmente sobre una base seca peso-horno (contenido de humedad; MC=0 %) o sobre una base como se encuentra, con una indicacin correspondiente del contenido de humedad (MCw). Similar a los contenidos de humedad de la biomasa, las densidades aparente de la biomasa demuestran una variacin extrema, de puntos bajos de 150 a 200 kg/m3 para la paja del grano de cereal y altos de 600 a 900 kg/m3 para la madera slida. Junto, al poder calorfico y la densidad aparente determinan la densidad de energa que es, la energa potencial disponible por unidad de volumen de la biomasa. En general, las densidades de energa de la biomasa son aproximadamente un dcimo de los combustibles fsiles tales como el petrleo o carbn de alta calidad. Caractersticas del combustible Aunque sean similar con respecto a los poderes calorficos superiores PCS, los combustibles de la biomasa tienen diferencias grandes con respecto a lo fsico (contenido de agua y densidad aparente), a lo qumico (contenido de materia voltil y contenido de ceniza), y a las caractersticas morfolgicas (el tamao y la distribucin dimensional). Estas caractersticas del combustible afectan a la opcin de la tecnologa de la conversin, los combustibles fciles tales como carbn de lea o los bloques de madera se pueden hacer trabajar en una gran variedad de equipos, mientras que los combustibles difciles tales como las cscaras de arroz o el bagazo son recomendados para una especfica y a menudo soluciones tecnolgicas costosas en el equipo de conversin o en las instalaciones de pre-tratamiento del combustible.

Procesos de conversin de la biomasa en energa. Desde el punto de vista del aprovechamiento energtico, la biomasa se caracteriza por tener un bajo contenido de carbono, un elevado contenido de oxgeno y compuestos voltiles. Estos compuestos voltiles (formados por cadenas largas del tipo CxHy, y presencia de CO2, CO e H2) son los que concentran una gran parte del poder calorfico de la biomasa. El poder calorfico de la biomasa depende mucho del tipo de biomasa considerada y de su humedad. As normalmente estos valores de poder calorfico de la biomasa se pueden dar en base seca o en base hmeda. En general se puede considerar que el poder calorfico de la biomasa puede oscilar entre los 3000 3500 kcal/kg para los residuos ligno - celulsicos, los 2000 2500 kcal/kg para los residuos urbanos y finalmente los 10000 kcal/kg para los combustibles lquidos provenientes de cultivos energticos. (Toscano, L. A., 2009)Estas caractersticas, juntamente con el bajo contenido de azufre de la biomasa, la convierten en un producto especialmente atractivo para ser aprovechado energticamente. Cabe destacar que, desde el punto de vista ambiental, el aprovechamiento energtico de la biomasa no contribuye al aumento de los gases de efecto invernadero, dado que el balance de emisiones de CO2 a la atmsfera es neutro. En efecto, el CO2 generado en la combustin de la biomasa es reabsorbido mediante la fotosntesis en el crecimiento de las plantas necesarias para su produccin y, por lo tanto, no aumenta la cantidad de CO2 presente en la atmsfera. Al contrario, en el caso de los combustibles fsiles, el carbono que se libera a la atmsfera es el que est fijo a la tierra desde hace millones de aos. Desde el punto de vista energtico resulta conveniente dividir la biomasa en dos grandes grupos: Biomasa seca Aquella que puede obtenerse en forma natural con un tenor de humedad menor al 60%, como la lea, paja, etc. Este tipo se presta mejor a ser utilizada energticamente mediante procesos TERMOQUMICOS O FISCO-QUMICOS, que producen directamente energa trmica o productos secundarios en la forma de combustibles slidos, lquidos o gaseosos. Biomasa hmeda Se denomina as cuando el porcentaje de humedad supera el 60%, como por ejemplo en los restantes vegetales, residuos animales, vegetacin acutica, etc. Resulta especialmente adecuada para su tratamiento mediante PROCESOS QUMICOS, o en algunos casos particulares, mediante simples PROCESOS FSICOS, obtenindose combustibles lquidos y gaseosos. Hay que aclarar que esta clasificacin es totalmente arbitraria, pero ayuda a visualizar mejor la siguiente caracterizacin de los procesos de conversin. Procesos termoqumicos. Comprenden bsicamente la COMBUSTIN, GASIFICACIN y PIRLISIS, encontrndose an en etapa de desarrollo la LIQUEFACCIN DIRECTA. (Toscano, L. A., 2009)Combustin. Es el ms sencillo y ms ampliamente utilizado, tanto en el pasado como en el presente. Permite obtener energa trmica, ya sea para usos domsticos (coccin, calefaccin) o industriales (calor de proceso, vapor mediante una caldera, energa mecnica utilizando el vapor de una mquina). Las tecnologas utilizadas para la combustin directa de la biomasa abarcan un amplio espectro que va desde el sencillo fogn a fuego abierto (an utilizado en vastas zonas para la coccin de alimentos) hasta calderas de alto rendimiento utilizadas en la industria. Gasificacin. Consiste en la quema de biomasa (fundamentalmente lea) en presencia de oxgeno, en forma controlada, de manera de producir un gas combustible denominado gas pobre por su bajo contenido calrico en relacin, por ejemplo, al gas natural (del orden de la cuarta parte). La gasificacin se realiza en un recipiente cerrado, conocido por gasgeno, en el cual se introduce el combustible y una cantidad de aire menor a la que se requerira para su combustin completa. El gas pobre obtenido puede quemarse luego en un quemador para obtener energa trmica, en una caldera para producir vapor, o bien ser enfriado y acondicionado para su uso en un motor de combustin interna que produzca, a su vez, energa mecnica.

Pirlisis. Proceso similar a la gasificacin (a la cual en realidad incluye) por el cual se realiza una oxigenacin parcial y controlada de la biomasa, para obtener como producto una combinacin variable de combustibles slidos (carbn vegetal), lquidos (efluentes piroleosos) y gaseosos (gas pobre). Generalmente, el producto principal de la pirlisis es el carbn vegetal, considerndose a los lquidos y gases como subproductos del proceso. La pirlisis con aprovechamiento pleno de subproductos tuvo su gran auge antes de la difusin masiva del petrleo, ya que constitua la nica fuente de ciertas sustancias (cido actico, metanol, etc.) que luego se produjeron por la va petroqumica. Hoy en da, slo la produccin de carbn vegetal reviste importancia cuantitativa. El carbn vegetal como combustible slido presenta la ventaja frente a la biomasa que le dio origen, de tener un poder calrico mayor o, lo que es lo mismo, un peso menor para igual cantidad de energa, lo que permite un transporte ms fcil. No obstante, debe hacerse notar que la carbonizacin representa una prdida muy importante de la energa presente en la materia prima, ya que en el proceso consume gran cantidad de ella. (Toscano, L. A., 2009)

Procesos bioqumicos. Los procesos bioqumicos se basan en la degradacin de la biomasa por la accin de microorganismos, y pueden dividirse en dos grandes grupos: los que se producen en ausencia de aire (anaerbicos) y los que se producen en presencia de aire (aerbicos).

Procesos anaerbicos La fermentacin anaerbica, para la que se utiliza generalmente residuos animales o vegetales de baja relacin carbono / nitrgeno, se realiza en un recipiente cerrado llamado digestor y da origen a la produccin de un gas combustible denominado biogs. Adicionalmente, la biomasa degradada que queda como residuo del proceso de produccin del biogs, constituye un excelente fertilizante para cultivos agrcolas. Las tecnologas disponibles para su produccin son muy variadas pero todas ellas tienen como comn denominador la simplicidad del diseo y el bajo costo de los materiales necesarios para su construccin. El biogs, constituido bsicamente por metano (CH4) y dixido de carbono (CO2), es un combustible que puede ser empleado de la misma forma que el gas natural. Tambin puede comprimirse para su uso en vehculos de transporte, debindose eliminar primero su contenido de CO.

Procesos aerbicos La fermentacin aerbica de biomasa de alto contenido de azcares o almidones, da origen a la formacin de alcohol (etanol), que, adems de los usos ampliamente conocidos en medicina y licorera, es un combustible lquido de caractersticas similares a los que se obtienen por medio de la refinacin del petrleo. Las materias primas ms comunes utilizadas para la produccin de alcohol son la caa de azcar, sorgo dulce y maz. El proceso incluye una etapa de trituracin y molienda para obtener una pasta homognea, una etapa de fermentacin y una etapa de destilacin y rectificacin. (DIRECCIN NACIONAL DE PROMOCIN SUBSECRETARA DE ENERGA ELCTRICA, 2004, pp. 511).

FUNDAMENTO LEGALPara establecer el marco legal e institucional de las energas renovables en el Ecuador es necesario mencionar la poltica nacional bajo la cual se desarrollan estos energticos, que tiene como su origen la Constitucin de la Repblica, que entre sus articulados considera la promocin y uso de las energas renovables, mismos que se transcriben a continuacin:

Artculo 15.- El Estado promover, en el sector pblico y privado, el uso de tecnologas ambientalmente limpias y de energas alternativas no contaminantes y de bajo impacto. La soberana energtica no se alcanzar en detrimento de la soberana alimentaria, ni afectar el derecho al agua.Artculo 313.- El Estado se reserva el derecho de administrar, regular, controlar y gestionar los sectores estratgicos, de conformidad con los principios de sostenibilidad ambiental, precaucin, prevencin y eficiencia.Artculo 413.- El Estado promover la eficiencia energtica, el desarrollo y uso de prcticas y tecnologas ambientalmente limpias y sanas, as como de energas renovables, diversificadas, de bajo impacto y que no pongan en riesgo la soberana alimentaria, el equilibrio ecolgico de los ecosistemas ni el derecho al agua.Artculo 415.- El Estado Central y los Gobiernos Autnomos descentralizados adoptarn polticas integrales y participativas de ordenamiento territorial urbano de uso del sueloLos gobiernos autnomos descentralizados desarrollarn programas de uso racional de agua y de reduccin, reciclaje y tratamiento adecuado de desechos slidos y lquidos.

Tambin es necesario destacar que el Plan Nacional de Desarrollo del Gobierno Nacional, denominado: Plan Nacional del Buen Vivir 2009-2013, establece algunos objetivos y polticas sobre el desarrollo de las energas renovables, como:

Objetivo 4: Garantizar los derechos de la naturaleza y promover un ambiente sano y sustentable.Poltica 4.3: Diversificar la matriz energtica nacional, promoviendo la eficiencia y una mayor participacin de energas renovables sostenibles.

Adicionalmente, el MEER en el ao 2008 elabor el documento denominado Polticas Energticas del Ecuador 2008 - 2020, donde se destacan las siguientes polticas de Estado para el desarrollo sustentable del sector energtico, relacionadas con las energas renovables:

c) impulsar un modelo de desarrollo energtico con tecnologas ambientalmente amigables;d) formular y llevar adelante un Plan Energtico Nacional, que defina la expansin optimizada del sector en el marco de un desarrollo sostenible;f) promover el desarrollo sustentable de los recursos energticos e impulsar proyectos con fuentes de generacin renovable (hidroelctrica, geotrmica, solar y elica) y de nueva generacin elctrica eficiente, incluyendo la nuclear, excluyendo la generacin con base en el uso del disel;n) Reducir el consumo de combustibles en el transporte mediante la sustitucin por gas natural comprimido GNC, electricidad y la introduccin de tecnologas hbridas.Adicionalmente, se detallan las polticas para el desarrollo de biocombustibles, fomento del biogs, e impulso y desarrollo de la energa geotrmica.

HIPTESIS Implementacin de un tratamiento para aprovechar los desechos agropecuarios en el proceso de extraccin de aceite de jatropha curcas provenientes de la INIAP ubicados en la parroquia colon provincia de Manab utilizando un modelo sostenible con tcnicas que permitan la sustitucin parcias de energa producida por recursos no renovables por nuevos tipos de energas limpias amigables con el medio ambiente.3. METODOLOGA

Tipo de investigacinPara el cumplimiento de los objetivos se deber:

Determinar las caractersticas demandadas de nuestro de producto mediante la comparacin con los productos que se encentran en el mercado.

Establecer una estrategia de produccin para obtener un producto de gran calidad a un bajo costo de produccin.

Tratamiento de datosInvestigacin Exploratoria

Consultar para obtener informacin de la elaboracin del biocombustible a travs de residuos de aceite del pin

Deducir en base a los resultados del estudio, generalizaciones que se apliquen a la poblacin total, con un grado mnimo de error, tal que los resultados obtenidos de la muestra seleccionada, sean representativas de los elementos de la poblacin.

Realizar un plan de produccin, tomando en cuenta las condiciones de mercado para la introduccin

Datos Primarios

Se trabajara con los habitantes de la parroquia Colon del cantn Portoviejo, por ser el lugar en donde llevaremos la posible implementacin del proyecto.

Datos Secundarios

Obtencin de datos estadsticos, acerca de su ejecucin, beneficios financieros y econmicos en el Ecuador.

Toma de la muestra

Se aplicara el mtodo de muestreo probabilstico aleatorio simple que permite realizar un anlisis descriptivo y de esta manera proporciona estadsticas tiles para estimar la posible aceptacin del producto

VARIABLE INDEPENDIENTEAplicacin de un proceso para tratar los residuos en la parroquia Coln ConceptualizacinDimensionesIndicadoresITEMS BASICOSTcnicas E Instrumentos

La aplicacin de una planta de biomasa para producir energa elctrica para la parroquia Coln en conjunto de varios factores: la estructura, la posicin, la economa y las circunstancias que inciden el lugar de la ubicacin. Esparcimiento

Manejo de los desechos solidos

Disposicin de los residuos solidos

Ocasionan contaminacin ambiental

Liberan gases como Co2 neutro

Infraestructura

Mecanismo de reciclaje Usted conoce el cambio de la matriz enrgica en el pas?

Apoya al cambio de matriz energtica?

Conoce usted que la biomasa es una energa renovable?

Tiene idea de que biomasa es una energa 50% ms econmica que los derivados de petrleo?

Qu opinin le da usted al cambio de matriz energtica por medio de la biomasa?

Conoce usted las ventajas de este cambio energtico?

Tiene conocimiento que con el uso de este cambio de matriz productiva, tendr unas energas ms limpias y econmicas?

Observacin: Enfocada a los residuos slidos para tratarlos en la Parroquia Colon.

Instrumento: Encuesta. Dirigida a los habitantes de la parroquia colon.

VARIABLE DEPENDIENTE Desarrollo econmico y el entorno de la comunidad ConceptualizacinDimensionesIndicadoresITEMS BASICOSTcnicas E Instrumentos

El desarrollo en la economa, el entorno de la comunidad se conceptualiza como conjunto de factores que reflejaran el progreso de la calidad de vida y desarrollo de infraestructuras industriales

Salud

Factor ambiente

Calidad de Vida

Factor social transporte y disposicin final de desechos Slidos.

Normas de seguridad Sanitaria

Enfermedades Respiratorias, dermatolgicas o de otra clase

Contaminacin Ambiental

Programa de Capacitacin

inversin

Cultura

Cree ud que los desechos slidos son dainos para la Salud?

Conoce las Normas de Seguridad Sanitarias?

Sabe obtencin de energa a partir de los residuos Slidos?

Conoce usted la contaminacin de la atmosfera por medios de gases como co2?

Conoce algo acerca de la Contaminacin Ambiental?

Cree que es importante un centro de capacitacin acerca de la contaminacin?

Observacin: Enfocada a los residuos slidos para tratarlos en la Parroquia Colon.

Instrumento: Encuesta. Dirigida a los comerciantes, junta parroquial y poblacin de Colon.

4. MARCO ADMINISTRATIVO RECURSOS: HUMANOS, MATERIALES, Y ECONMICOSHUMANOSHabitantes del sector de la INIAPRepresentantes del Consejo Provincial.Especialistas del tema.Representante de la Facultad de Ciencias Matemticas Fsicas y Qumicas.Representantes de los organismos gubernamentales.InvestigadoresCapacitadores

MATERIALESEquipos para el tratado de la biomasa.Copias e InternetImpresiones

ECONMICOSEl costo para la aplicacin de la propuesta es de 10 mil de dlares.

BIBLIOGRAFA

Lalvay, E. Vidal, J. (2013), Estudio tcnico econmico de una planta de generacin elctrica a base de biogs. (Tesis de obtencin de ttulo de Ingeniero elctrico) Universidad de Cuenca. Recuperado de: http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/4386/3/TESIS.pdf

Toscano, L. A. (2009), Anlisis de los parmetros y Seleccin de hornos para la combustin de biomasa. (Tesis de obtencin de ttulo de Ingeniero Mecnico indita) ESPOL. Recuperado de: https://www.dspace.espol.edu.ec/.../4/TESIS%20BIOMASA%20pa.docx

http://www.iniap.gob.ec/web/

http://www.sectoresestrategicos.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2014/03/Web-Sectores-Estrate%CC%81gicos-para-el-Buen-Vivir-01.pdf

ANEXOS

UNIVERSIDAD TCNICA DE MANABENCUESTA PROYECTO DE CAMBIO DE MATRIZ ENERGETICA 22 DE JUNIO DEL 2015

1. USTED CONOCE EL CAMBIO DE LA MATRIZ ENERGITCA EN EL PAIS?

SI ( ) NO ( ) AVECES ( )

2. APOYA AL CAMBIO DE MATRIZ ENERGETICA?

SI ( ) NO ( )

3. CONOCE USTED QUE LA BIOMASA ES UNA ENERGIA RENOVABLE?

SI ( ) NO ( )

4. TIENE IDEA DE QUE BIOMASA ES UNA ENERGIA 50% MAS ECONOMICA QUE LOS DERIVADOS DE PETROLEO?

SI ( ) NO ( )

5. QU OPININ LE DA USTED AL CABMIO DE MATRIZ ENERGETICA POR MEDIO DE LA BIOMASA?

EXCELENTE ( ) BUENA ( ) MALA ( )

6. CONOCE USTED LA VENTAJAS DE ESTE CAMBIO ENERGETICO?

SI ( ) NO ( )

7. TIENE CONOCIMIENTO QUECON EL USO DE ESTE CAMBIO DE MATRIZ PRODUCTIVA, TENDRA UNA ENERGIAS MAS LIMPIA Y ECONOMICA?

SI ( ) NO ( )

8. CONSIDERA USTED QUE SE DEBERA IMPLEMENTAR ESTA TECNOLOGIA EN EL PAIS PARA PRODUCIR ENERGIA A TRAVEZ DE RESIDUOS SOLIDOS?

SI ( ) NO ( ) TALVEZ ( )

9. SE DEBERA APROVECHAR PARA BENEFICIO DE LA POBLACIN LOS DESECHOS SLIDOS Y DARLE UN RUMBO TIL?

SI ( ) NO ( ) TALVEZ ( )

10. HAN EXISTIDO CAMPAAS DE EDUCACIN Y/O CONCIENTIZACIN SOBRE EL TEMA DE MATRIZ ENERGETICA?

SI ( ) NO ( )