UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUIMICA TESIS “PROYECTO DE PREFACTIBILIDAD DE INSTALACION DE UNA PLANTA DE PRODUCCION DE ETANOL ANHIDRO A PARTIR DE SORGO DULCE” PARA OPTAR EL TÍTULO DE: INGENIERO QUIMICO PRESENTADO POR: Bachiller: ASENJO LARIZBEASCOA NIEL FRANKLIN Bachiller: DELGADO TAFUR SUSAN ANGELA Lambayeque – Perú 2017 UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS TESIS “PROYECTO DE PREFACTIBILIDAD DE INSTALACION DE UNA PLANTA DE PRODUCCION DE ETANOL ANHIDRO A PARTIR DEL SORGO DULCE” PARA OPTAR EL TÍTULO DE: INGENIERO QUIMICO PRESENTADO POR: Bachiller: ASENJO LARIZBEASCOA NIEL FRANKLIN Bachiller: DELGADO TAFUR SUSAN ANGELA Aprobado por: Ing. Dr. José Luis Venegas Kemper PRESIDENTE Ing. M.Sc. Doyle Isabel Benel Fernandez SECRETARIO Ing. M.Sc. José Enrique Hernández Ore VOCAL Ing. M.Sc. Iván Pedro Coronado Zuloeta ASESOR LAMBAYEQUE – PERÚ 2017 Dedicatoria Dedicamos este trabajo principalmente a Dios, por habernos dado la vida y permitirnos el haber llegado hasta este momento tan importante de nuestra formación profesional. A nuestros padres Carmen Larizbeascoa y Julio Asenjo, Nancy Tafur y Hosman Delgado, quienes a lo largo de nuestras vidas han velado por nuestro bienestar y educación, siendo el soporte necesario para nuestra formación profesional con principios y valores depositando en nosotros su entera confianza. A nuestro ángel que nos da sentido a la vida con mucho amor y ternura , DOMINIC ASENJO DELGADO, quien es el motivo fundamental para lograr todo objetivo y sueño anhelado en nuestras vidas. Susan Delgado Niel Asenjo Agradecimiento En primer lugar damos infinitamente gracias a DIOS por protegernos y guiado durante todo nuestro camino, por darnos las fuerzas para superar obstáculos y dificultades a lo largo de nuestras vidas. A nuestros padres CARMEN LARIZBEASCOA Y JULIO ASENJO; NANCY TAFUR y HOSMAN DELGADO, quienes en todo momento nos han apoyado y motivado en nuestra formación académica, creyendo en nosotros en cada paso. A la UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO y a todos los docentes de la FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS, que nos acogieron y ahora nos devuelve al mundo convertidos en INGENIEROS QUIMICOS. A nuestro asesor Ing. MSc. IVAN PEDRO CORONADO ZULOETA, quien con su experiencia en la docencia universitaria nos guió en el desarrollo de la presente tesis y a nuestro excelente Jurado por sus enseñanzas y recomendaciones. Susan Delgado Niel Asenjo INDICE RESUMEN ABSTRAC INTRODUCCION CAPITULO I…………………………………………………………………….1 I. ESTUDIO DE MERCADO………………………………………………...…02 1.1. DEFINICION DEL PRODUCTO: ETANOL ANHIDRO…………..…..02 1.2. MATERIA PRIMA: SORGO…………………………………………….06 1.3. ANALISIS DEL MERCADO…………………………………………….15 1.4. CONCLUSIONES DEL ESTUDIO DE MERCADO…………………..32 1.5. TAMAÑO DE LA PLANTA………………………………………………33 CAPITULO II…………………………………………………………….........35 II. INGENIERIA DEL PROYECTO…………………………………………..…36 2.1. UBICACIÓN DE LA PLANTA…………………………………………..36 2.2. SELECCIÓN Y DISEÑO DEL PROCESO…………………………….49 2.3. SELECCIÓN DEL PROCESO………………………………………….50 2.4. DISEÑO DEL PROCESO………………………………………………56 2.5. DIAGRAMA DE FLUJO…………………………................................58 2.6. DIAGRAMA DE BLOQUES…………………………………………….59 2.7. BALANCE DE MASA Y ENERGIA…………………………………….62 2.8. PRINCIPALES EQUIPOS DE PROCESO Y AUXILIARES……….…65 2.9. ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL………………………………..67 2.10 ESTUDIO DE SEGURIDAD INDUSTRIAL……..…………………….74 CAPITULO III………………………………………………………………….80 III. ESTUDIO ECONOMICO…………………………………………………….81 3.1. ESTIMACION DE LA INVERSION DEL PROYECTO…………….…81 3.2. ESTIMACION DEL COSTO DE FABRICACION (CTF)……………..85 3.3. ANALISIS DEL PROYECTO DE INVERSION……………………..…89 CAPITULO IV…………………………………………………………………96 IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………...…97 4.1. CONCLUSIONES………………………………………………….……97 4.2. RECOMENDACIONES…………………………………………………99 CAPITULO V………………………………………………………………...100 V. VI. VII. VIII. BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………...101 LINCOGRAFIA……………………………………………………………...105 APENDICE…………………………………………………………………..106 ANEXOS………...…………………………………………………………..137 INDICE DE FIGURAS Figura 1. Etanol anhidro de biomasa…………………………………………………….05 Figura 2. Ilustración planta de sorgo…………………………………….………………07 Figura 3. Demanda histórica y proyectada de gasolinas en el Perú, mbls……….…17 Figura 4. Flujo de comercio mundial del etanol…………………………….....……….20 Figura 5. Consumo mundial de biocombustibles proyectado al año 2030…..………21 Figura 6. Proyección del consumo de gasolina hasta el 2030…...…………………....22 Figura 7. Demanda proyectada de etanol anhidro para ser usada con mezclas con gasolinas. Escenario I………………………….…………………….……………………24 Figura 8. Demanda proyectada de etanol anhidro para ser usada con mezclas con gasolinas. Escenario II…….……………………………………………………..…….....24 Figura 9. Costos internacionales de etanol………..…………………………….……..26 Figura 10. Proceso de exportación de etanol…………………………………….…….32 Figura 11. Ubicación del proyecto de irrigación olmos…………………………..........44 Figura 12. Macro localización de la ubicación de la planta de producción de etanol anhidro a partir del sorgo dulce en el departamento de Lambayeque en el norte del Perú……………………………………………………………………………..……….…48 Figura 13. Micro localización de la ubicación de la planta de producción de etanol anhidro en el distrito de olmos, departamento de Lambayeque…………………..…48 Figura 14. Cultivo de sorgo dulce…………………………………………………….…50 Figura 15. Corte transversal del tallo del sorgo dulce………………………………...51 Figura 16. Esquema del trabajo del estrujador………………………………………...51 Figura 17. Sistema de molienda del sorgo dulce desfibrado…………………………52 Figura 18. Proceso continuo de producción de bioetanol de los tallos de sorgo dulce………………………………………………………………………………….……..57 Figura 19. Diagrama de flujo para la producción de etanol anhidro a partir del sorgo dulce…………………………………………………………………………….……….....58 Figura 20. Diagrama de bloques para la producción de etanol anhidro a partir de sorgo dulce………………………………………………….……………………….....….59 Figura 21. Distribución de la planta de producción de etanol anhidro a partir del sorgo dulce……………………………………………………….…………………………....….61 Figura 22. Balance de masa de la producción de bioetanol anhidro a partir de sorgo dulce (120 000 Litros/día)…………………………………………………………….…..63 Figura 23. Balance de energía general de una planta producción de bioetanol a partir de sorgo dulce……………………………….………………………………………….....64 Figura 24. Punto de equilibrio……………………………………………………….……90 INDICE DE TABLAS Tabla I. Características del etanol combustible desnaturalizado……………………..03 Tabla II: Valor nutricional por 100 gr de sorgo…………………………………..………08 Tabla III. Requerimientos de agua para el cultivo del sorgo……………………….....10 Tabla IV. Demanda de macronutrientes para unos rendimientos medios de producción del cultivo…………………………..…………………………………………13 Tabla V. Momento de aplicación de los macronutrientes primarios………………....13 Tabla VI. Venta de gasolinas en el mercado nacional (mbls/año)……………………16 Tabla VII. Metas de utilización de etanol por países………………………...…………19 Tabla VIII. Proyección del consumo de gasolina hasta el 2030………………….…..22 Tabla IX. Demanda proyectada de etanol anhidro para ser usada con mezclas con gasolinas………………………………..……………………………….…………………23 Tabla X. Producción mundial de etanol proyectada………………….………………..25 Tabla XI. Descripción de factores de localización para la ubicación de la planta de etanol anhidro a partir del sorgo dulce………………………………..…………………41 Tabla XII. Matriz de enfrentamiento de micro localización para la planta de etanol anhidro a partir del sorgo dulce……………………………………………………..…...41 Tabla XIII. Evaluación de alternativas para la ubicación geográfica de la planta de etanol anhidro a partir del sorgo dulce………………….………………………………42 Tabla XIV. Evaluación de alternativas para la localización de la planta industrial de producción de etanol anhidro a partir del sorgo dulce en el departamento Lambayeque……………………………………………………………………………….47 Tabla XV. Costos de materia prima e insumos adicionales para un año de producción………………………………………………………………………………….85 Tabla XVI. Calculo del punto de equilibrio del proyecto………………………………91 Tabla XVII. Costos de los equipos principales y auxiliares……………………………92 Tabla XVIII. Inversión total del proyecto…………………………………………………93 Tabla XIX. Costo total de fabricación……………………………………………………94 Tabla XX. Estado de pérdidas y ganancias…………………………………………….95 Tabla XXI. Análisis económico del Proyecto…………………..……………………….95 RESUMEN Se realizó el estudio de pre-factibilidad de la instalación de una planta de producción de etanol anhidro, a partir de los tallos del sorgo dulce, en el distrito de Olmos, provincia de Lambayeque, departamento de Lambayeque. El etanol anhidro, llamado también alcohol motor o bioetanol se ha convertido de uso obligatorio para ser mezclado con la gasolina no solo en el Perú sino también a nivel mundial. En el Perú según Decreto Supremo 021-2007-EM en el “Reglamente para la Comercialización de Biocombustibles” se establece que a partir del 1° de enero del 2010 todas las gasolinas que se comercialicen en el mercado peruano deberán contener 7,8% de etanol. Este 7,8% en el transcurso del tiempo se convertirá en 10% como lo hacen varios países latinoamericanos y del mundo (OSINERMING, 2011). Recientemente se está estudiando las ventajas del uso de sorgo dulce como materia prima para producción de bioetanol ,se destaca que es cultivo versátil que se adapta a diferentes microclimas, puede cultivarse con tres cosechas al año, es eficiente fotosintéticamente, ciclo de producción corto, es eficiente en el uso de nitrógeno (90 – 100 kg/ha) y el agua (resistente a sequias), es tolerante a estrés ambiental (temperaturas extremas) y sobretodo necesita menos agua que otros cultivos utilizados para producción de etanol. A igual superficie cultivada, el sorgo consume dos veces menos de agua que el maíz, con un valor nutritivo comparable y ocho veces menos que la caña de azúcar (NextFuel, 2008). El sorgo dulce ofrece un enorme potencial para responder a las necesidades de los países en desarrollo. Existe, entonces sobradas razones para utilizar el sorgo como materia prima para la producción de bioetanol para satisfacer tanto el mercado nacional como mundial. Por tal motivo se ha elaborado este proyecto de prefactibilidad para la obtención de etanol anhidro a partir del sorgo dulce, con una inversión total del proyecto de US$ 45 271 946 .El costo de producción es de US$ 0,46 el litro de etanol anhidro. A precio de US$ 0,89 por litro (puesto en fabrica) se obtuvo una tasa de retorno sobre la inversión de 39% y 30%, antes y después de impuestos respectivamente; un periodo de recuperación del dinero de 2,58 años después de impuestos y con un punto de equilibrio de 21,37%. Se concluye finalmente que el proyecto es factible desde el punto de vista de mercado, técnico y económicamente, por lo que se recomienda su instalación. ABSTRACT The pre-feasibility study of the installation of an anhydrous ethanol production plant from sweet sorghum stems was carried out in the Olmos district, Lambayeque province, Lambayeque department. Anhydrous ethanol, also called motor alcohol or bioethanol has become mandatory to be mixed with gasoline not only in Peru but also worldwide. In Peru according to Supreme Decree 021-2007-EM in the "Regulation for the Marketing of Biofuels", it is established that as of January 1, 2010 all the gasolines sold in the Peruvian market must contain 7,8% of ethanol. This 7,8% in the course of time will become 10% as do several Latin American countries and the world (OSINERMING, 2011). Recently, the advantages of sweet sorghum as a raw material for bioethanol production have been studied. It is a versatile crop that adapts to different microclimates, can be grown with three harvests a year, is efficient photosynthetically, short production cycle, is Efficient in the use of nitrogen (90-100 kg / ha) and water (resistant to droughts), is tolerant to environmental stress (extreme temperatures) and above all requires less water than other crops used for ethanol production. To the same cultivated area, sorghum consumes twice as much water as corn, with a comparable nutritive value and eight times less than sugarcane (NextFuel, 2008). Sweet sorghum offers enormous potential to meet the needs of developing countries. There is, therefore, plenty of reasons to use sorghum as raw material for the production of bioethanol to satisfy both the national and global markets. For this reason, this pre-feasibility project has been developed for the production of anhydrous ethanol from sweet sorghum, with a total project investment of US$ 45 271 946. The cost of production is US$ 0,46 per liter of anhydrous ethanol. At a price of US$ 0,89 per liter (factory), a rate of return on investment of 39% and 30% was obtained, before and after taxes, respectively; A period of money recovery of 2,58 years after taxes and with a break-even point of 21,37%. It is finally concluded that the project is feasible from the point of view of market, technically and economically, so its installation is recommended. INTRODUCCION El uso de los combustibles fósiles consiste en que la combustión de éstos genera contaminación atmosférica (o del aire), del agua y suelo (por el deshecho de aceites quemados), y el fenómeno del calentamiento global que es la principal problemática ambiental. La contaminación atmosférica es un gran problema ambiental ya que es ocasionado por el mismo hombre, habiendo diferentes causas que ocasiona este problema, pero las más importantes son las actividades industriales, comerciales, domésticas y agropecuarias. La contaminación del aire, ocasionada por la quema de combustibles fósiles en plantas de energía, humos industriales y vehículos automotores, es responsable de la muerte de alrededor medio millón de personas en el mundo ( OMS, 2011). Los combustibles de origen biológico pueden sustituir parte del consumo en combustibles fósiles tradicionales, como el petróleo o el carbón. Aplicando las técnicas agrícolas y las estrategias de procesamiento apropiadas, los biocombustibles pueden ofrecer ahorros en las emisiones de al menos el 50%, comparando con combustibles fósiles como el gasóleo o la gasolina (Hernández y Hernández, 2008, p.17). Biocombustible es el término con el cual se denomina a cualquier tipo de combustible que derive de la biomasa, nombre dado a cualquier materia orgánica de origen reciente que haya derivado de animales y vegetales como resultado de un proceso de conversión fotosintético; la energía de la biomasa deriva del material vegetal y animal, como la madera de los bosques, los residuos de procesos agrícolas y forestales, de la basura industrial, humana o animal (Hernández y Hernández, 2008). Los biocombustibles representan en la actualidad una fuente potencial de energía renovable; además de que podrían generar nuevos y grandes mercados para los productores agrícolas (Hernández y Hernández, 2008, p.15). Dentro del marco energético mundial los biocombustibles son comercializados en muchos países, principalmente en países desarrollados en los que la legislación permite el uso de biocombustibles mezclados con combustibles fósiles en proporciones específicas. Existen diferentes tipos de biocombustibles entre ellos tenemos: biodiesel, bioetanol y biogás, los primeros dos comparten la mayor cantidad del mercado económico actual de biocombustibles y ambos se producen en Perú, el biodiesel se produce utilizando el aceite de la planta llamada Jatropa Gurcas y el bioetanol por medio de biomasa (sacarosa, almidón, celulosa). El proceso de producción de bioetanol varía dependiendo del tipo de materia prima que se utilice, puede utilizarse productos con alto contenido de azúcar (sacarosa), estos tiene un proceso de extracción de jugos y fermentación, pueden utilizarse productos con alto contenido en almidón, a estos se les tiene que realizar un proceso de transformación de almidones en azúcar y luego fermentarlos, para luego seguir un proceso de destilación y deshidratación que culmina con la obtención de bioetanol. El bioetanol a partir de sorgo dulce ha sido considerado como un combustible alternativo en el futuro. El jugo que se extrae del sorgo dulce tiene una alta concentración de sacarosa que puede ser utilizado directamente como medio de fermentación para la producción de bioetanol (Jingyang et al., 2008). El sorgo dulce, que incluye un contenido energético comparable a la caña de azúcar, está listo para cosechar en 90 días y en un año se pueden realizar hasta tres cosechas de una misma planta, lo que facilitaría la producción de etanol. Esta gramínea proporciona mayores rendimientos que la caña de azúcar, el maíz y la soya, además de no atentar contra la seguridad alimentaria, pues no es apto para el consumo humano. Mientras que la caña de azúcar puede producir 6 000 litros de etanol por hectárea año, con el sorgo se puede llegar hasta 6 900 L/Hect. año, considerando dos cortes por año. El sorgo (Sorghum bicolor L. Moench) es uno de los cultivos más antiguos y actualmente uno de los cereales de mayor importancia en el mundo (Serna-Saldívar, 2010). De acuerdo a Taylor y col. (2006), es el mejor cereal en términos de resistencia a la sequía. Pertenece a las plantas con metabolismo fotosintetico C4 , las cuales forman compuestos de cuatro carbonos, haciéndola más eficiente en el uso del agua, bióxido de carbono y nutrientes. De acuerdo a Serna-Saldívar (2010) estas podrían ser las “plantas del futuro” debido a la cada vez más escasa agua disponible para irrigación y al más alto nivel de CO2 presente en el ambiente. En regiones con clima óptimo es posible obtener varias cosechas de sorgo por año ya sea directamente de semilla o de retoños (Saballos, 2008; Turhollow y col., 2010). El objetivo es efectuar un proyecto a nivel de pre-factibilidad que permita decidir tanto técnica como económicamente que la instalación de una planta de producción de etanol anhidro a partir de sorgo dulce será recomendable. Como objetivos específicos del proyecto es realizar el estudio de mercado y determinar la demanda de etanol anhidro para los próximos años, así como determinar el tamaño de planta recomendable y su ubicación adecuada, realizar el estudio de ingeniería del proyecto, estableciendo los requerimientos de materias primas e insumos, seleccionar o diseñar los equipos necesarios para la producción, distribución y el impacto ambiental que se produciría, realizar un estudio económico para determinar la inversión y costo de producción; y finalmente realizar la evaluación del proyecto para medir su rentabilidad. Dentro del Capítulo I se puede verificar el Estudio de Mercado en el que se evaluó el mercado a nivel nacional e internacional. Como primer resultado se obtuvo que la demanda proyectada de etanol anhidro para el 2025 llegaría a 760 mil litros por día, cantidad que fácilmente estaría cubierta por la producción nacional. A nivel mundial se prevé que para el 2030 existirá una demanda de etanol anhidro de 272,4 Gl mientras que la producción proyectada para ese año será 182 Gl. En un escenario de una mezcla con más del 10% de etanol con gasolina, sólo Estados Unidos para el 2030 necesitará 227 Gl y su producción será 64,2 Gl. Se demuestra una diferencia importante a ser cubierta por nuevas plantas industriales a nivel mundial, y en especial Estados Unidos. En el Capítulo II se realizó el estudio de Ingeniería del Proyecto en donde se evaluaron las condiciones demográficas para determinar la ubicación de la planta y la selección del proceso. Se presenta el balance de masa y de energía para la operación de la planta, así como la descripción de los principales equipos de proceso como su distribución. Y un breve estudio sobre el impacto ambiental y seguridad en el trabajo. Finalmente en el Capítulo III se realizó el Estudio Económico-Financiero. Se estableció que la inversión total del proyecto será de US$ 45 271 946. El costo de producción será de US$ 0,46 por litro de etanol anhidro. A precio de US$ 0,89 por litro (puesto en fabrica) se obtuvo una tasa de retorno sobre la inversión de 39% y 30%, antes y después de impuestos respectivamente; un periodo de recuperación del dinero de 2,09 y 2,58 años antes y después de impuestos, con un punto de equilibrio de 21,37%. Se concluye finalmente que el proyecto es factible desde el punto de vista de mercado, técnico y económicamente, por lo que se recomienda su instalación. CAPITULO I 1 I. ESTUDIO DE MERCADO 1.1 DEFINICION DEL PRODUCTO: ETANOL ANHIDRO El etanol anhidro, llamado también alcohol motor o alcohol carburante, es un alcohol etílico que tiene una pureza de al menos 99%, además de componentes desnaturalizantes que se añaden, y que cumple todos los requisitos de la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) D4806, que es la especificación estándar para el etanol usado como combustible para mezclas con gasolinas de uso automotor y motores de combustión interna por bujías. En el Reglamento para la Comercialización de Biocombustibles (DS N° 0212007-EM) define al alcohol carburante como al etanol anhidro desnaturalizado, obtenido de la mezcla del etanol anhidro con la sustancia desnaturalizante en una proporción volumétrica no inferior a 2% ni superior a 3% en el caso de ser gasolina motor sin contenido de plomo. En el mismo reglamento define al etanol anhidro como al tipo de alcohol etílico que se caracteriza por tener como máximo 0,5% de humedad y por ser compatible con las gasolinas con las cuales se puede mezclar para producir un combustible oxigenado para uso motor. La gasolina motor oxigenada con etanol anhidro desnaturalizado, resulta de una mezcla en proporciones definidas de dos componentes; el que participa en mayor proporción se denomina gasolina base. El etanol anhidro es el otro componente, se utiliza como mejorador del número de octano y proporciona oxígeno al combustible para cumplir normas sobre emisiones y calidad del aire. De acuerdo con la Norma Técnica Peruana (NTP) 321.102-2002, la oxigenación de la gasolina puede variar de cero hasta un máximo de 2,7% en peso de oxígeno, lo cual es equivalente a 7,8% en volumen para el caso de etanol anhidro. La generalidad de los principales fabricantes de autos del mundo, aceptan la posibilidad de utilizar el combustible gasolina en mezcla hasta con 10% en volumen de Etanol Anhidro desnaturalizado, sin que para ello se requiera modificación de los motores de los vehículos. El etanol anhidro pertenece al grupo de biocombustibles que según el Reglamento de Comercialización de Biocombustibles son aquellos productos químicos que se obtienen a partir de materias primas de origen agropecuario, agroindustrial o de otra forma de biomasa y que cumplen con las normas de 2 calidad establecidas por las autoridades competentes para su uso como combustible (Comisión Técnica Ley 28054). 1.1.1 ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL PRODUCTO La tabla I muestra como referencia las características principales del alcohol carburante para mezcla con gasolina de acuerdo a la norma internacional ASTM designada como: D-4806-03 Especificaciones estándar para combustible Etanol carburante para mezclas con gasolina de uso automotor, para motores de combustión interna, incluye el desnaturalizante. TABLA I. CARACTERISTICAS DEL ETANOL COMBUSTIBLE DESNATURALIZADO Características Valor Etanol, % volumen, min 92,2 Metanol, % volumen, máx. 0,5 Goma lavada-solvente mg/100 ml, máx. 5,0 Contenido de agua, % volumen, máx. Contenido de desnaturalizante, % volumen - % volumen máx. Contenido de cloruro inorgánico, masa ppm (mg/L) máx. Contenido de cobre, mg/Kg, máx. Acidez (como ácido acético, % masa (mg/L), máx. 1 1,96 – 4,76 40 (32) 0,1 0,007 (56) 6,5 – 9,0 Ph Apariencia Visible libre de sólidos suspendidos o contaminantes precipitados (claro y brillante) Fuente: MEM-OTE, 2012. Además el etanol anhidro o alcohol carburante presenta las siguientes propiedades físicas (IPCS, CE 2005). Punto de ebullición: 79°C Punto de fusión: -117°C Densidad relativa (agua = 1): 0,79 3 Solubilidad en agua: miscible Presión de vapor, kPa a 20°C: 5,8 Densidad relativa de vapor (aire = 1): 1,6 Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): 1,03 Punto de inflamación: 13°C c.c. Temperatura de autoignición: 363°C Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 3,3-19 Coeficiente de reparto octanol/agua como log Pow: -0,32 Ventajas del bioetanol anhidro: - Puede ser producido a partir de fuentes renovables. - Es un combustible líquido y puede ser manejado tan fácilmente como las gasolinas. - Alto índice de octanos. - Resulta menos inflamable que algunos derivados del petróleo. - Baja toxicidad. Desventajas del bioetanol anhidro: - Presenta una menor densidad de energía que las gasolinas, contiene dos terceras partes de la energía contenida para el mismo volumen de gasolina. - Genera emisiones altamente evaporativas. - Presenta dificultades para encender en climas fríos, en estado puro se conoce como E-100. 1.1.2 BIOETANOL A PARTIR DE DIFERENTES MATERIAS PRIMAS El etanol fermentado a partir de fuentes renovables es conocido como bioetanol y es un biocombustible que se obtiene de la fermentación a partir de azúcares, almidón o de fécula a partir de biomasa celulósica. La mayoría de la producción comercial de bioetanol proviene de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera, pero también del grano de maíz. Se utilizan como fuentes de energía de combustibles renovables, así como 4 para la fabricación de cosméticos, farmacéuticos, bebidas alcohólicas, etc. (Demirba, 2005). El etanol a partir de cultivos agrícolas (bioetanol) es de interés a causa de la naturaleza renovable de las materias primas y se puede obtener básicamente a partir de cuatro grandes grupos de materias primas, según la facilidad de fermentación en el proceso productivo del biocarburante: 1) alcohol etílico, procedente de las industrias vitivinícolas 2) plantas ricas en azúcares como la caña de azúcar, remolacha azucarera, sorgo dulce, etc. 3) cereales como el trigo, cebada y maíz 4) material lignocelulósico como la hierba, madera y celulosa. En la Figura 1 se representa las distintas posibilidades de producción de etanol combustible, llamado bioetanol. Fuente: Ciencia-Educación, blog. Figura 1. Etanol anhidro de biomasa El etanol producido a partir de jugo de sorgo dulce (etanol a partir de la savia del tallo) se elabora a través de la tecnología de fermentación similar a la melaza, proceso basado utilizando la misma infraestructura utilizada en la industria de la caña de azúcar. Los tallos son triturados para extraer el jugo similar a la de caña de azúcar (Srinivasa et al., 2009). El bioetanol a partir de sorgo dulce ha sido considerado como un combustible alternativo en el futuro. El jugo que se extrae del sorgo dulce 5 tiene una alta concentración de sacarosa que puede ser utilizado directamente como medio de fermentación para la producción de bioetanol (Jingyang et al., 2008). 1.2 MATERIA PRIMA: SORGO DULCE El sorgo (Sorghum spp.) es un género de gramíneas oriundas de las regiones tropicales y subtropicales de África oriental. Se cultiva en su zona de origen, Europa, América y Asia como cereal para consumo humano, animal, en la producción de forrajes, y para la elaboración de bebidas alcohólicas y escobas. Su resistencia a la sequía y el calor lo hace un cultivo importante en regiones áridas, y es uno de los cultivos alimentarios más importantes del mundo. Comprende 366 especies descritas y de estas, sólo 31 aceptadas. Al tratarse de un alimento carente de gluten, representa una opción nutritiva para las personas celíacas. Posee propiedades antidiarreicas, o astringentes y homeostáticas. 1.2.1 CARACTERISTICAS MORFOLOGICAS, BOTANICA. La planta de sorgo por sus características morfológicas es muy parecida a la planta del maíz. Es de porte vigoroso y de hojas alargadas lanceoladas. Es tan similar a la del maíz que se le puede confundir perfectamente. Se trata de una planta anual herbácea y perenne. Llega a alcanzar una altura de 2,5 metros, en realidad su tamaño oscila entre 0,5 a 2,5 metros pero incluso se ha llegado a los 3,5 m. El sorgo es una especie que desarrolla mucho ahijamiento en esta forma, que tenga varios tallos por pie. Nombre común: Sorgo Familia: Gramíneas. Subfamilia: Panicoidea. 6 Figura 2. Ilustración planta de Sorgo 1.2.1.1 Tallos Los tallos de la planta del sorgo son de altura variable y van a depender del tipo de variedad que traten. La altura se ve también muy influenciada por el tamaño de los entrenudos. Se tratan de tallos erectos y delgados. 1.2.1.2 Raíces El sistema radicular es muy profundo y potente. El número de raíces secundarias es el doble que las que presenta la planta de maíz. 1.2.1.3 Hojas Las hojas del sorgo son asentadas y al igual que el maíz abrazadas a los tallos, pero con menor superficie foliar, las estomas, pequeñas aberturas situadas sobre la epidermis de las hojas y tallos, por donde circulan los gases, son más pequeños que los que presentan el maíz. La superficie de la hoja presenta cutícula y las vainas recubiertas por sustancias céreas de color blanquecino. Las hojas son lampiñas y ásperas en los árboles. 1.2.1.4 Flores 7 La inflorescencia del sorgo está formada por flores hermafroditas, unidas en una estructura llamada “panoja” de tamaño grande y erecta, o bien colgante y arracimada. 1.2.1.5 Granos del sorgo Los granos se forman en las panojas. Son de varios colores blancos, amarillos o rojizos. Su tamaño alrededor de 3 milímetros y de forma esférica y oblonda. 1.2.2 VALOR NUTRICIONAL Tabla II: Valor Nutricional por 100 gr de sorgo. Valor nutricional por cada 100 g Energía 322 kcal 1347 kJ Carbohidratos • Azúcares • Fibra alimentaria Grasas Proteínas Agua Tiamina (vit. B1) Riboflavina (vit. B2) 74,63 g 3,39 g 6,3 g 3,30 g 11,30 g 9,20 g 0,237 mg (18%) 0,142 mg (9%) Niacina (vit. B3) 2,927 mg (20%) Vitamina B6 0,590 mg (45%) Vitamina C 0 mg (0%) 8 Vitamina E 0,81 mg (5%) Calcio 28 mg (3%) Hierro 4,40 mg (35%) Magnesio 190 mg (51%) Fósforo 287 mg (41%) Potasio 350 mg (7%) Sodio Zinc 6 mg (0%) 1,54 mg (15%) % de la cantidad diaria recomendada para adultos. Fuente: Bressani y colaboradores, 2014. 1.2.3 REQUERIMIENTOS EDAFOCLIMATICOS 1.2.3.1 Agua El sorgo tolera mejor la sequía y el exceso de humedad en el suelo que la mayoría de los cereales y crece bien bajo una amplia gama de condiciones en el suelo. Responde favorablemente a la irrigación, requiriendo un mínimo de 250 mm durante su ciclo, con un óptimo comprendido entre los 400 mm - 550 mm. 9 Tabla III. Requerimientos de agua para cultivo del sorgo. Requerimiento en el ciclo Mm Óptimo 400-550 Conveniente 350 Mínimo 250 Fuente: http://www.infoagro.com/herbaceos/forrajes/sorgo.htm Es fundamental que el suelo tenga una adecuada humedad en el momento de la siembra para lograr una emergencia rápida y homogénea y con ello una buena implantación del cultivo. Las mayores exigencias en agua comienzan unos 30 días después de emergencia y continúan hasta el llenado de los granos, siendo las etapas más críticas las de panojamiento y floración, puesto que deficiencias hídricas en estos momentos producen mermas en los rendimientos. El sorgo, además tiene la capacidad de permanecer latente durante un periodo de sequía y reemprender su crecimiento en periodos favorables, aunque estas situaciones de estrés modifican su comportamiento. 1.2.3.2 Temperatura El sorgo requiere temperaturas altas para su desarrollo normal, siendo por lo tanto más sensible a las bajas temperaturas que otros cultivos. Para la germinación necesita una temperatura de suelo no inferior a los 18 ˚C. 10 El crecimiento de la planta no es verdaderamente activo hasta que se sobrepasan los 15 ˚C, situándose el óptimo hacia los 32 ˚C. Durante la floración requiere una mínima de 16 ˚C, pues por debajo de este nivel se puede producir esterilidad de las espiguillas y reducir el rendimiento del grano. Por el contrario, resiste bien el calor, si el suelo es suficientemente fresco no se comprueba corrimiento de flores con los fuertes calores. 1.2.3.3 Suelo El sorgo se desarrolla bien en terrenos alcalinos, sobre todo las variedades azucaradas que exigen la presencia en el suelo de carbonato cálcico, lo que aumenta el contenido de sacarosa en tallos y hojas. Prefieres suelos profundos, sin exceso de sales, con buen drenaje, sin capas endurecidas, de buena fertilidad y un p H comprendido entre 6,2 y 7,8. Es moderadamente tolerante a suelos con alguna salinidad y/o alcalinidad, siendo su comportamiento, ante esas condiciones mejor que la de otros cultivos como maní, soja y maíz. 1.2.4. LABORES CULTURALES 1.2.4.1 Siembra Antes de la siembra, el sorgo exige para la preparación del terreno una labor profunda y un par de pases de cultivador, que mantengan el terreno limpio de malas hierbas. Como regla general, la siembra del sorgo debe comenzar de quince a treinta días después de lo que es usual en el maíz en cada región. 11 Para programar la siembra hay que tener presente el ciclo de la variedad, ya que es muy importante que durante el período comprendido entre prefloración y floración no coincida con un déficit hídrico o temperaturas extremas. La densidad de siembra dependerá de la calidad de la semilla, tamaño y peso de la misma, sistema de siembra, ciclo del híbrido elegido, disponibilidad de riego y tipo de suelo. Según ensayos realizados en Francia, se puede aconsejar una densidad de 20 a 30 plantas por metro cuadrado y una separación de líneas comprendidas entre 20 cm y 60 cm. Por encima de los 60 cm se ha comprobado en la mayor parte de los ensayos una disminución del rendimiento. En general se recomienda, utilizar densidades de plantación menores en ciclos largos de cultivo y baja disponibilidad hídrica, y utilizar mayores densidades en caso de ciclos cortos o intermedios. La siembra puede ser realizada con diferentes modelos de sembradoras de trigo, regulando la separación de línea según se desee, o bien con sembradoras de maíz equipadas con tipos de discos adaptados al grano de sorgo. Cualquiera que sea el sistema de siembra adoptado, se debe tener en cuenta que la semilla de sorgo es bastante pequeña y con menos reservas que otros cereales como soja o maíz, por lo que se la debe colocar sobre suelo húmedo y en contacto directo con el mismo, para que tenga lugar una rápida germinación y emergencia de lo que depende en gran parte el éxito del cultivo. Es esencial no enterrar excesivamente el grano, debiendo ser de unos 2 cm a 4 cm la profundidad, y procurando que ésta sea regular, consiguiendo una buena distribución en la hilera de 12 siembra y por tanto una buena uniformidad del cultivo. Generalmente, con sorgos híbridos se necesitan 15 kg·ha-1 de semilla. 1.2.4.2 Fertilización para el sorgo dulce La disponibilidad de nutrientes para el cultivo depende de distintos factores entre los que destacan el tipo de suelo, las rotaciones, el cultivo antecesor, los sistemas de labranza y las condiciones ambientales. Entre los macronutrientes primarios están: el Nitrógeno, el Fósforo y el Potasio, y los macronutrientes denominados secundarios serían: el Calcio, el Magnesio y el Azufre. Tabla IV. Demanda de macronutrientes para unos rendimientos medios de producción del cultivo. N Rendimientos kg·ha−1 6 000-7 000 P K Ca mG S kg·ha−1 180-220 30-35 150-170 33-38 30-36 24-30 Fuente: http://www.infoagro.com/herbaceos/forrajes/sorgo.htm Tabla V. Momento de aplicación de los macronutrientes primarios. NUTRIENTE SOLUBILIDAD MOMENTO IDEAL DE APLICAIÓN Nitrógeno Alta Dosis baja: en siembra y hasta 5-6 hojas. Dosis alta: ½ en siembra y ½ a las 5-6 hojas. Fósforo Baja En siembra Potasio Baja En siembra Fuente: http://www.infoagro.com/herbaceos/forrajes/sorgo.htm 13 Al abonar, debe cuidarse que los fertilizantes no se coloquen en contacto directo con la semilla, especialmente los más solubles, para evitar daños a la plántula por fitotoxicidad. Entre los micronutrientes se encuentran, el Boro, el Molibdeno, el Cloro, el Cobre, el Hierro, el Manganeso y el Zinc. El más importante de los micronutrientes, para el sorgo, es el hierro. Su deficiencia produce clorosis (amarillamiento). Las mayores carencias de este elemento se observan en suelos con altos contenidos de carbonatos de calcio y con alta proporción de sodio. Estos elementos están, en la mayoría de los casos, presentes en cantidades suficientes para el cultivo del sorgo. Su disponibilidad y aún más sus deficiencias suelen estar asociadas al p H y contenido de materia orgánica del suelo. 1.2.5 RECOLECCION O COSECHA Aproximadamente a los 30 días después de la floración, el grano de sorgo alcanza su madurez fisiológica, parándose el movimiento de nutrientes y tiene agua desde la planta al grano. En este estado el grano aproximadamente entre el 30 y 35 % de humedad, esta humedad va descendiendo durante los 25-30 días siguientes, hasta llegar a un 20% -23%, nivel que permite el inicio de la recolección o cosecha. Cuando el grano se quiere almacenar se requiere bajar el nivel de humedad hasta el 14% y en el caso de un almacenaje de larga duración, la humedad del grano no debe pasar del 12%. 1.2.6 VENTAJAS DEL USO DE SORGO DULCE El cultivo de sorgo dulce requiere relativamente bajo ingreso de nutrientes y está lista para la cosecha en 3 – 5 meses, lo que permite realizar hasta dos cosechas al año. Lo más importante, el sorgo dulce 14 requiere solo un tercio, o menos, del agua requerida para un cultivo de caña de azúcar. Es un cultivo resistente a la sequía debido a su capacidad de mantenerse en estado inactivo durante los periodos más secos, y se adapta muy bien para crecer en una amplia variedad de climas incluyendo tropicales, subtropicales y en regiones áridas. Es factible obtener etanol del tallo de sorgo dulce por fermentación directa del jugo, de los granos de sorgo por transformación de su almidón a azucares y posterior fermentación, o también por transformación del bagazo obtenido después de la extracción del jugo por hidrolisis y luego fermentación. Por lo tanto se puede aprovechar totalmente la planta para producción de bioetanol. Adicionalmente el cultivo de sorgo no crea conflictos del uso de tierra, energía y agua de algunos cultivos usados para producción de etanol, pero que al mismo tiempo se usan como fuente de alimento, como es el caso del maíz y la caña de azúcar (Soha, Abdelhagez & Amer, 2015). Los especialistas indican que en la India, un galón (3,78 litros) de etanol producido a partir del sorgo cuesta US$ 1,74, contra US$ 2,9 el fabricado de caña de azúcar y US$ 2,12 con maíz. 1.3 ANALISIS DEL MERCADO En esta sección se demuestra que el etanol anhidro producido en nuestro país es suficiente e incluso está en exceso para satisfacer la demanda interna que se basa en el uso obligatorio del 7,6% en volumen de etanol anhidro en las gasolinas de uso común del país. Al mismo tiempo se demuestra que se tiene amplias posibilidades de exportar el etanol anhidro a países tanto de América (Canadá y Estados Unidos), como a países europeos y asiáticos. 1.3.1 DEMANDA HISTORICA Y PROYECTADA DE BIOETANOL EN EL PERU El consumo de alcohol anhidro está regulado por Ley N° 28054 y reglamentada por Decreto Supremo N°013-2005-EM, donde se obliga a utilizar 7,8% en volumen de alcohol anhidro en las gasolinas (Ministerio de 15 Energía y Minas, 2013). En la Tabla VI se muestra el consumo histórico de gasolina mezclada con etanol (gasohol) de los últimos seis años. Tabla VI. Venta de gasolinas en el mercado nacional (MBLS/año) Producto 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Gasolina 98 244,9 133,3 0 0 0 0 Gasolina 97 263,9 254,9 0 0,1 15,6 4,3 Gasolina 95 708,3 472,9 3,3 3,9 38,3 6 ,8 Gasolina 90 3 438,5 2 675,6 561,9 586,5 685,5 788,8 Gasolina 84 4 077,0 2 993,7 1 304,3 1 344,4 1 255,3 1 263,6 Gasohol 98 1,4 114,4 275,3 301,6 2 91,23 335,2 Gasohol 97 4,8 218,4 472,4 498,0 536,26 668,1 Gasohol 95 51,7 461,7 1 126,1 1 408,8 1 716,1 2 224,0 Gasohol 90 619,4 2 427,1 5 044,0 5 425,3 5 948,1 7 074.3 Gasohol 84 1 016,2 1 839.2 3 359,3 3 304,7 3 019,6 2 605,0 Total gasolina 10 369,6 11 591,2 12 146,6 12 873,3 12 678,5 14 963,3 Fuente: PETROPERU, 2016. Representando los valores con el programa Excel (Figura 3), la demanda de gasolinas en nuestro país estará con un crecimiento de 770,2 MBLS por año. Proyectando para el 2025 se necesitaría aproximadamente 22 500 MBLS. La razón principal del alza en consumos de combustibles es la economía estable de nuestro país, lo que ha hecho que el sector económico C, un sector muy numeroso, adquiera automóviles a gasolina, haciendo crecer el parque automotor y por lo tanto el consumo de gasolina. 16 25000 20000 15000 y = 770.2x - 2E+06 R² = 0.8869 10000 5000 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 Figura 3. Demanda histórica y proyectada de gasolinas en el Perú, MBLS. Fuente: Los autores. La demanda histórica, del 2010 al 2015 indica que el consumo de gasolina y por lo tanto el de etanol anhidro ha venido creciendo aceleradamente. Por lo tanto la demanda proyectada de etanol anhidro, en base al 7,8%, para el 2025 llegará a 1 755 MBLS, o su equivalente a 278 992,350 litros de etanol por año. Transformando a una demanda diaria de etanol seria aproximadamente 760 000 litros. 1.3.2 OFERTA ACTUAL Y PROYECTADA DE BIOETANOL EN EL PERU La oferta actual está constituida por la producción de bioetanol a partir de caña de azúcar de tres grandes empresas ubicadas en la región de Piura (Osinergmin, 2012). - Empresa Agrícola del Chira S.A., proyecto Caña Brava: 10 000 Ha - Maple Energy (hoy Gloria): 13 000 Ha - Comiza: 8 000 Ha - La capacidad de Caña Brava es de 350 000 litros por día, eso indica que las tres plantas con sus 31 000 Ha estarían produciendo a capacidad completa cerca de un millón de litros por día. Además se debe considerar proyectos de producción de etanol anhidro en otras regiones del país, como por ejemplo el Grupo Gloria que tiene 17 proyectado ampliar la producción de etanol anhidro en Cartavio y Casa Grande con una cantidad de 250 000 litros por día (Gestión, 04/07/2011). El Grupo Gloria a través de COAZUCAR ha instalado recién un complejo de producción de azúcar y de etanol. El proyecto cuenta con 15 000 hectáreas y producirá azúcar y etanol. La planta se instalará en la ciudad de Olmos, la producción de azúcar debe iniciarse a fines del 2016 y la producción de etanol en 2017. A nivel nacional COAZUCAR abarca una producción de 3 700 toneladas de azúcar por día y 700 000 litros de etanol por día (Bio Sugar, 02/09/2015). 1.3.3 DEMANDA INSATISFECHA PROYECTADA DE ETANOL ANHIDRO EN EL PERU Según los datos anteriores no existirá una demanda insatisfecha para el 2025 de etanol anhidro. Con solo la capacidad de producción del grupo Gloria se puede abastecer al mercado nacional de etanol anhidro. Las otras empresas que en conjunto operando a 100% de su capacidad llegarían a producir cerca de un millón de litros por día, tendrán que dirigir sus ventas en el mercado internacional. 1.3.4 DEMANDA DE BIOETANOL EN EL MUNDO 1.3.4.1 Razones del consumo de etanol anhidro en el mundo Por distintas razones técnicas y en especial medioambientales, como ser renovable y menos contaminante que la gasolina, el bioetanol se consume a nivel mundial mezclado con gasolina, lo cual se ha dado por llamarle gasohol. La proporción entre ambos combustibles se suele indicar con el porcentaje de etanol precedido por una E mayúscula. De esta manera, el gasohol E10 se compone de un 10 % de etanol y un 90 % de gasolina, y el E85 se obtiene mezclando el 85 % de etanol y el 15 % de gasolina. En 2011 más de veinte países alrededor del mundo utilizan gasohol E10 o mezclas de menor contenido de etanol. En 2010, casi el 10% de la gasolina vendida en Estados Unidos fue mezclada con etanol. Los vehículos de combustible flexible en Estados Unidos y Europa utilizan E85, mientras que los 18 carros flex en Brasil usan E100 o etanol puro. Por lo tanto la demanda de bioetanol es cuantiosa. Otros mercados emergentes son China e India. El consumo de etanol en China se incrementaría a 1,4 miles de millones de galones antes del 2016. Aunque actualmente China es un exportador neto de etanol, se estima que en el 2016 tendrá que importar 133 millones de galones. De otro lado, el consumo de etanol en la India habría ascendido a 603,8 millones de galones durante el 2006, y podría alcanzar 763,1 millones de galones en el 2016, con unas importaciones netas de 118,2 millones de galones en ese año (Maximixe, 2007). Este crecimiento en la demanda de etanol se debe a que diversos países han declarado o están planeando incluir el etanol en su matriz de consumo de combustibles. Ver Tabla VII. Tabla VII. Metas de utilización de etanol por países. País % Situación Mezcla de etanol obligatoria Brasil Tailandia India Suecia Holanda China Colombia Filipinas Perú 20% 10% 5% 5% 2% 5% 10% 5% 7.8% Será incrementado a 25% en 2007 Sólo en Bangkok, pero será extendido. Ya en algunos estados (todo el país desde 1/10/2007) En todo el país. Desde enero 2007. Obligatorio en 5 provincias. Obligatorio en Cali, Bogotá y Popayán. En todo el país desde enero 2007. Obligatorio. En todo el país desde 2010. En planes de mezcla obligatoria Francia Reino unido Japón Taiwan Bolivia Costa Rica Argentina Canadá 5% 5% 3% 20% 25% 5% 5% 5% ¿Planeado para 2010? ¿Planeado para 2010? Actualmente opcional. Metas del gobierno 10%. Sin fecha fija. Sin fecha fija. Sin fecha fija. Gradual en un plazo de 5 años. Planeado para 2010. Fuente: Amaral, 2007. 19 El consumo de etanol en el mundo está creciendo, debido a las políticas gubernamentales tendientes a la oxigenación de la gasolina. Para el año 2000 el consumo de etanol en el mundo llegó a 30 miles de millones de litros por año, para el 2013 el consumo bordeo los 80 miles de millones de litros, y se espera que para el 2026 se llegue a 158 miles de millones de litros. Según los analistas, América Latina se está perfilando como un gran exportador de etanol. Esto se puede observar en la Figura 4 Se rescata la importante presencia de Perú como futuro productores de etanol anhidro a partir de fuentes renovables. Fuente: Bird Antioquia, 2008. Figura 4. Flujo de comercio mundial del etanol. 1.3.4.2 MERCADO MUNDIAL DEL ETANOL La agencia internacional de la Energía (IEA, 2008), prevé que el consumo mundial de biocombustibles suba a 118 Mtep (millones de toneladas equivalente de petróleo) para el año 2030, lo cual equivale a 3,2 mb/dia. Las proyecciones para los biocombustibles han sido revisadas desde el año 2007, debido a que muchos países han tomado diferentes políticas respecto a los biocombustibles por la presencia de precios altos del petróleo. En la Figura 5 se representa las proyecciones de biocombustibles a nivel mundial. 20 Fuente: World Energy Outlook, 2008 (IEA). Figura 5. Consumo mundial de biocombustibles proyectado al año 2030. De acuerdo a las proyecciones de la demanda de biocombustibles crecerá a nivel mundial destacando la Unión Europea, China, Estados Unidos y Brasil. De lo observado en la Figura 5, el etanol representa actualmente una parte mucho mayor del mercado mundial de biocombustibles en relación al biodiesel. Hoy en día, el comercio mundial de etanol representa poco menos del 20% de la demanda total de etanol. Las exportaciones brasileñas, incluidos los volúmenes exportados de nuevos países de la Iniciativa de la Cuenca del Caribe, representan aproximadamente el 45% del comercio mundial. Brasil es el mayor exportador mundial de biocombustibles, Estados Unidos es el mayor importador del mundo. Los Países Bajos, Alemania y el Reino Unido son los mayores importadores de la Unión Europea (UE). 1.3.4.3 DEMANDA MUNDIAL DE ETANOL PROYECTADA Definitivamente la demanda de etanol anhidro está ligada al consumo de gasolinas. El crecimiento del consumo de gasolinas será constante. En la Tabla VIII y la Figura 6 se muestra la proyección del consumo de gasolina hasta el 2030. 21 Tabla VIII. Proyección del consumo de gasolina hasta el 2030. Fuente: Walter, y colaboradores, 2007. Fuente: Walter, y colaboradores, 2007. Figura 6. Proyección del consumo de gasolina hasta el 2030. 22 A continuación se presenta la demanda proyectada de etanol anhidro para ser usada con mezclas con gasolinas. Se presenta los datos en dos escenarios: Escenario 1 que considera solo un 10% (v/v) como máximo en la mezcla y otro Escenario 2 que considera que la mezcla gasolina-etanol puede superar en el futuro más de 10%. Los datos se representan en la Tabla IX y Figuras 7 y 8. Tabla IX. Demanda proyectada de etanol anhidro para ser usada con mezclas con gasolinas. Fuente: Walter, y colaboradores, 2007. 23 Figura 7. Demanda proyectada de etanol anhidro para ser usada con mezclas con gasolinas. Escenario I . Fuente: Walter, y colaboradores, 2007. Figura 8. Demanda proyectada de etanol anhidro para ser usada con mezclas con gasolinas. Escenario II. Fuente: Walter, y colaboradores, 2007. 24 1.4.4.4 PRODUCCION MUNDIAL DE ETANOL PROYECTADA Tabla X. Producción mundial de etanol proyectada. Fuente: Walter, y colaboradores, 2007. 1.3.10 MERCADO POTENCIAL El mercado potencial corresponde a todo el mercado mundial que para el 2030 demandará 272,4 Gl, mientras que la producción será de solo 182 Gl, existiendo una diferencia de 90,4 Gl. 1.3.11 MERCADO OBJETIVO Como mercado objetivo se puede seleccionar el mercado Europeo o el mercado Americano. Por la cercanía, que repercute en el costo transporte, y por los tratados de TLC con Estados Unidos, se escoge este como mercado objetivo. Existe entonces la posibilidad de abastecer parte de la demanda insatisfecha proyectada de Estados Unidos. Considerando una mezcla de 10% de etanol (v/v) para el 2030 tendría una sobreproducción de 8,9 Gl. Sin embargo con mezclas superiores a 10% se tendría un déficit de 162,8 Gl. Estos valores demuestran un gran mercado para ser abastecido. En un mercado competitivo, de diferentes productores a nivel latinoamericano, se tendrá que considerar abastecer el mercado americano con un pequeño porcentaje. 25 1.3.12 MERCADO META Teniendo en cuenta que el mercado objetivo es Estado Unidos se considerara como mercado meta una empresa importadora de bioetanol de USA, que este ubicada en el litoral costero y que tenga puerto de desembarque. Para no tener demasiado riesgo de instalar una planta nueva de bioetanol, se considera solo producir 120 000 litros por día, que será íntegramente exportado al mercado de Estados Unidos. I. ANÁLISIS DEL PRECIO Considerando que el producto será destinado básicamente a la exportación se hace un análisis de los precios a nivel internacional. En la Figura 9 se señalan los precios dependiendo del país de origen. Es notorio que Brasil, seguido de Estados Unidos tienen los más bajos costos. Fuente: USDA, 2014. Figura 9. Costos internacionales de etanol. Según la información de la misma figura se tiene un precio promedio proyectado en el futuro de US$ 0,526 por litros, un equivalente de menos de US$ 2 por galón, precio bastante competitivo con la gasolina, cuyo costo es similar o a veces mucho mayor. II. COMERCIALIZACIÓN A. DISTRIBUCION SISTEMA DE DISTRIBUCION PROPUESTO 26 Para la distribución del alcohol motor, el cual seguirá un sólo canal de distribución desde la planta productores hacia el barco para su exportación. ESTRATEGIAS DE COMERCIALIZACION Y DISTRIBUCION La empresa tiene las siguientes Estrategias de comercialización y distribución: o El producto no se estará a la venta para minoristas de Alcohol etílico. o No se aceptarán devoluciones de mercancía después de un plazo fijado por la empresa. o Se darán incentivos de venta al adquirir con el comprador más de un volumen fijado por la empresa. o Se realizaran tratos con Agencia de aduanas para llevar promociones de publicidad y muestras gratis. o El comprador pagará el 70% al recibir el volumen total de compra y como un máximo de mes plazo para liquidar el 30% restante. REGIMEN DEL MERCADO El mercado está liderado por los grandes productores de Alcohol etílico como EE.UU y BRASIL, quienes establecen la mayor parte de oferta y demanda internacional, así como el establecimiento del precio del Alcohol etílico, se están desarrollando productores de Alcohol etílico en diversos países, que están en busca de producir Alcohol etílico y de compra de este. B. PROCESO OPERATIVO DE EXPORTACIÓN 1. Empresa Se debe contar con una empresa debidamente constituida y habilitada para exportar para lo cual se debe inscribir en el Registro Unificado. De otro lado, debe contar con el Registro Único de Contribuyentes - RUC, que es normado a través del Decreto Ley No. 25732 de fecha 24.09.92. 27 El RUC es un registro computarizado, único y centralizado de los contribuyentes y/o responsables de los tributos que administra la Superintendencia Nacional de Administración Tributaria - SUNAT. Los exportadores que obtengan el respectivo número de RUC, podrán obtener la autorización para la emisión de facturas para la exportación de sus productos. 2. Promoción La empresa debe contar con productos de calidad debidamente garantizados. Asimismo, tener la capacidad de producción de modo que garantice el cumplimento del volumen suficiente y la continuidad en los plazos y condiciones pactadas con el comprador. La determinación de la oferta exportable, debe ser complementada con la descripción del producto en cuanto a sus bondades, usos y tipos de presentación, tipo de envase y embalaje, marcas, código de barras internacional, denominación de origen. Se requiere conocer la partida arancelaria del producto que se va a exportar en el caso para el Alcohol etílico 96° alcohol motor es conveniente contar con precios referenciales, de modo que permita al exportador fijar precios competitivos, considerando que en el mercado internacional existen muchas empresas que compiten con productos similares. Para exportar es necesario realizar una investigación de mercados, para lo cual se recurre a las instituciones promotoras de las exportaciones, como Prompex, ADEX, cámaras de comercio, y otros medios de contacto indirecto que permitan conocer a los compradores en los mercados de destino. 3. Cotización y envío de muestras Se contacta con el comprador directamente (por fax o correo electrónico), o por medio de un "broker" o una comercializadora haciéndole llegar una cotización del producto que desea vender. A continuación se le hace llegar muestras y lista de precios. 28 4. Contrato de compra venta Si el importador (comprador) acepta las condiciones si la considera ventajosa y normalmente la formaliza a través de un Contrato de Compra Venta Internacional. El contrato es el documento que estipula los derechos y obligaciones de cada una de las partes contratantes (exportador importador), con relación a determinado objeto, convirtiéndose en un acto jurídico perfecto y la transacción absolutamente legal. Es recomendable que este documento se ajuste a las necesidades de la empresa exportadora de acuerdo su sector de negocio, especialmente las condiciones de pago y de entrega. Los principales elementos del contrato son: Información del exportador e importador. Condiciones de entrega - INCOTERMS Ley aplicable al contrato Descripción de la mercancía objeto del contrato, especificándose el peso, embalaje, calidad, cantidad, etc. Precio unitario y total. Condiciones y plazos de pago. Bancos que intervienen en la operación. Documentos exigidos por el importador. Plazo de entrega o de disponibilidad. Modalidad de seguro Modalidad de transporte y pago de flete Lugar de embarque y desembarque Inclusión de los costos en el precio de la mercancía, para la obtención de documentos requeridos para la exportación. Previo despacho, el importador (comprador) solicita a su banco (emisor - avisador), la apertura del crédito documentario que 29 de preferencia debe ser una carta de crédito irrevocable, confirmado y a la vista. Los sujetos que intervienen son: Datos del ordenante. Datos del beneficiario. Banco Emisor Banco Pagador Importe del crédito y la condición de compra. Lugar y fecha de vencimiento para la negociación de los documentos. Forma en que debe ser avisado al exterior. Una carta de crédito irrevocable, confirmada y a la vista, se constituye en un compromiso del banco y es exigible el desembolso contra la entrega de los documentos de embarque. El banco que emite una carta de crédito generalmente solicita a un banco del país del vendedor que notifique el crédito al beneficiario. 5. Embarque El exportador envía a la Agencia de Aduana los documentos comerciales de embarque exigidos por el importador, que en la mayoría de los casos y de acuerdo a los productos son los siguientes: Recolección de documentos Factura comercial (nombre del importador, descripción de la mercancía, precio, lugar y condiciones definitivas de venta). Lista de Empaque o "packing list" (detalle de todas las mercaderías embarcadas o todos los componentes de la misma mercadería. 30 Conocimiento de embarque (recibo que prueba el embarque de la mercancía, sin este título no se puede retirar la mercancía en el lugar de destino). De acuerdo a medio de transporte toma el nombre específico (Conocimiento de embarque marítimo o "Bill of Lading" si es por vía marítima o conocimiento de embarque aéreo "AirWay Bill" (guía aérea) si es por vía aérea). Certificado de origen, permite identificar y garantizar la procedencia de las mercancías, permitiendo a los exportadores hacer uso de las preferencias arancelarias que otorga el país importador. Este documento lo extiende la Cámara de Comercio tanto de Lima como de provincias. Certificado sanitario, extendido por DIGESA para alimentos y bebidas. Para otro tipo de productos los certificados los puede emitir una empresa autorizada por INDECOPI. La Agencia de Aduana entrega al exportador los documentos de embarque para que a su vez los remita a su banco y vía Courier a su importador. 6. Cobranza por el banco. 31 El banco del exportador (pagador) envía los documentos al banco emisor, si éste los encuentra conforme y procede al desembolso a la cuenta del exportador. Fuente: Roldan G. Paola, 2013. Figura 10. PROCESO DE EXPORTACION 1.4. CONCLUSIONES DEL ESTUDIO DE MERCADO Según el estudio de mercado, la demanda nacional de etanol anhidro para mezclas con gasolinas está actualmente cubierta. La única posibilidad es exportar. El estudio de mercado indica que existe un gran potencial de colocar el producto en el mercado, especialmente Europa y Estados Unidos. Existe entonces la posibilidad de abastecer parte de la demanda insatisfecha proyectada de Estados Unidos. Considerando una mezcla de 10% de etanol (v/v) para el 2030 tendría una sobreproducción de 8,9 Gl. Sin embargo con mezclas superiores a 10% se tendría un déficit de 162,8 Gl. Estos valores demuestran un gran mercado para ser abastecido. En un mercado competitivo, de diferentes productores a nivel latinoamericano, se tendrá que considerar abastecer el mercado americano con un pequeño porcentaje. Se plantea como mercado objetivo Estados Unidos y como mercado meta un Estado de USA ubicado en el litoral marino de este para facilitar su desembarque. 32 1.5. TAMAÑO DE LA PLANTA Tamaño de planta y demanda: este no es un factor determinante debido a que la demanda para exportación es de 162,8 GL para el 2030 para mezclas superiores a 10%. Respecto a mercado objetivo que sería Estados Unidos, habrá una demanda para el 2030. Entonces, en este caso la demanda no determina el tamaño de la planta. Tamaño de planta y materia prima: para una fábrica de bioetanol un factor importante es el abastecimiento de materia prima, la cual debe llegar a fábrica lo más rápido posible pues se ha demostrado el fácil deterioro de los tallos de sorgo dulce. Y entonces el abastecimiento rápido va a estar supeditado a la cercanía de los campos de sorgo, y esto a su vez a la disposición de terreno apto para su cultivo. Se recomienda que las áreas de cultivo no deben estar más allá de los 20 km de la fábrica, recomendable a menos de 10 km para la llegada rápida de los tallos de sorgo a fábrica. Por lo tanto se considera que este sería el factor limitante, pues mientras más capacidad tiene la fábrica, entonces más materia prima debe abastecerse. Para una producción de 40 000 litros de bioetanol por día se necesitará cerca de 3 800 hectáreas, para 15 000 litros de bioetanol por día se necesitará 1 200 hectáreas (Petrini, Bellettti & Salamini, 2003). Tamaño de planta y tecnología: El procesamiento de obtención de etanol a partir de sorgo dulce es similar a la de una destilería autónoma a partir de jugo de caña. La etapa de extracción del jugo (molienda), fermentación, destilación y deshidratación, son comunes. En el caso de la caña de azúcar existen destilerías autónomas desde 20 000 hasta 500 000 litros por día. Por lo tanto este factor no es el limitante. Tamaño de planta y financiamiento: Para el presente proyecto consideramos que no existe límite en el financiamiento dada la importancia de utilizar un cultivo que utiliza menos agua que la caña de azúcar. Tamaño de planta y organización: Sobre el personal de distintos niveles en la producción de bioetanol a partir de sorgo dulce se puede asegurar que hay disponibilidad dada la gran experiencia en el manejo de destilerías autónomas y anexas de caña de azúcar. No es un factor limitante. Elección del tamaño de la planta: debido a que la materia prima es el factor limitante se considera instalar una destilería de 120 000 litros por día, a pesar del inmenso mercado para exportación que existiría para el 2030. 33 Para tal producción se va a requerir cerca de 6 000 hectáreas (dos cosechas al año) las cuales deben estar ubicadas cerca de la planta. Se va operar 24 horas al día, en tres turnos de 8 horas. Al año se estará operando 300 días. Para esta producción de 120 000 litros por día se tiene que moler cerca de 2 000 toneladas por día de sorgo dulce durante 300 días al año. Producción Anual: 36 000 000 litros anuales. 34 CAPITULO II 35 II. INGENIERIA DEL PROYECTO 2.1 UBICACIÓN DE LA PLANTA Este capítulo tiene gran importancia para el desarrollo del proyecto, ya que su objetivo general es la selección del lugar en donde se ubicará la planta de producción de etanol anhidro a partir de sorgo dulce, se realizará haciendo un análisis de evaluación de alternativas, utilizando el método Cualitativo por Puntos. Se ha considerado para la evaluación de la ubicación de la planta, dos ciudades alternativas: Lambayeque y Arequipa. Esto se hace teniendo en cuenta el abastecimiento de la materia prima (sorgo dulce) es fundamental para la producción de etanol anhidro, y para la exportación del producto es necesario que la planta esté ubicada en la costa del Perú y cerca de puertos conocidos internacionalmente. El método cualitativo por puntos, consiste en asignar números o calificativos a cada uno de los factores que se van a considerar para la selección del lugar donde se ubicará la planta de producción de etanol anhidro, los cuales son: materia prima, abastecimiento de agua, energía eléctrica, cercanía al mercado, mano de obra, clima, nivel de contaminación, evaluación de desechos, medios de comunicación y factores sociales. 2.1.1 UBICACIÓN DE ZONA GEOGRÁFICA 2.1.1.1 Zonas Geográficas Alternativas La localización correcta de una planta es importante para su buen funcionamiento como la selección de un buen proceso. Para determinar la región donde se pueda instalar la planta se tiene en cuenta el proceso seleccionado. Debe realizarse un estudio no sólo de la mayoría de factores tangibles como la disponibilidad de mano de obra y las fuentes de materia prima, si no también, un gran número de factores intangibles que son más difíciles de evaluar. Mediante un análisis por el método de los factores de balanceo de las consideraciones mencionadas, se determina la localización de la planta, tratando siempre de obtener las máximas utilidades sin infringir ordenanzas municipales o leyes gubernamentales. Se 36 estudian las zonas posibles para la ubicación de la planta, los departamentos de: Lambayeque y Arequipa ya que éstas cuentan con puertos aptos para la comercialización (exportación). A. Lambayeque Lambayeque es un departamento del Perú situado en la parte noroccidental del país. En su mayor parte corresponde a la llamada costa norte, pero abarca algunos territorios altoandinos al noroeste. Su territorio se divide en tres provincias: Chiclayo, Lambayeque, Ferreñafe, siendo la primera la capital del departamento y sede del gobierno regional. Superficie La superficie del sector continental mide 14 213,30 km² y está conformada por las tres provincias de la Región: La Provincia de Chiclayo, Ferreñafe y Lambayeque. Ubicación El departamento de Lambayeque está situado en la costa norte del territorio peruano, a 765 kilómetros de la capital de la república (Lima). Limita al norte con las provincias de Sechura, Piura, Morropón y Huancabamba del departamento de Piura. Limita al este con las provincias de Jaén, Cutervo, Chota, Santa Cruz y San Miguel, del departamento de Cajamarca. Al oeste es ribereño con el Océano Pacífico. Limita al sur con la provincia de Chepén, del departamento de La Libertad. Relieve Aproximadamente las 9 décimas partes del departamento corresponden a la región costa y yunga y la décima a la Sierra (Cañaris e Incahuasi). 37 La Costa o Chala, comprenden entre los cero metros hasta los 500 m.s.n.m.; está constituida por extensas planicies aluviales, unos surcados ríos y otras cubiertas de arena. Climatología El clima es semitropical; con alta humedad atmosférica y escasas precipitaciones en la costa sur. La temperatura máxima puede bordear los 35 °C (entre enero y abril) y la mínima es de 15 °C (mes de julio). La temperatura promedio anual de 22,5 °C. Hidrografía La aguas de los ríos, cubre más del 95 % del agua utilizada en la agricultura, industria y uso doméstico. El agua subterránea es abundante pero poco empleada por el alto costo en la perforación de pozos tubulares y la falta de planificación de los cultivos. Población Según el censo del 21 de octubre de 2007, el departamento de Lambayeque tiene una población estimada de 1 112 868 de habitantes. Actividad Agropecuaria La agricultura representa la décima parte del VAB departamental. Se ha desarrollado históricamente en base a la siembra de tres cultivos (arroz, maíz amarillo duro y caña de azúcar), que significan, conjuntamente, la instalación de más de 100 000 hectáreas. Sólo se aprovecha 177 000 hectáreas bajo riego, de un potencial agrícola de 270 000 hectáreas. En aras de superar esta restricción, está puesto en marcha el Proyecto Hidroenergético de Olmos y se mantienen en cartera los proyectos de Tinajones, Zaña y Jequetepeque. 38 B. Arequipa También conocida como la «Ciudad Blanca». Es la segunda ciudad más poblada del Perú después de Lima, alcanzando el año 2014 los 869,351 habitantes según proyecciones del INEI. Arequipa constituye un importante centro industrial y comercial del Perú y gracias a su notable actividad industrial es catalogada como la segunda ciudad más industrializada del país; dentro de su actividad industrial destacan los productos manufacturados y la producción textil de lana de camélidos con calidad de exportación. Localización La ciudad se encuentra localizada a una altitud 2 328 msnm, la parte más baja de la ciudad se encuentra a una altitud de 2041 msnm en el sector denominado el Huayco en el distrito de Uchumayo y la más alta se localiza a los 2 810 msnm. La parte central de la ciudad es atravesada por el río Chili de norte a suroeste que a su paso forma un valle, denominado el valle de Arequipa o valle de Chili, que es protegido al norte y al este por la faja cordillerana andina y hacia el sur y oeste por las cadenas bajas de cerros. Clima El clima de la ciudad es predominantemente seco en invierno, otoño y primavera debido a la humedad atmosférica, es también semiárido a causa de la precipitación efectiva y templada por la condición térmica. Temperatura A lo largo del año presenta temperaturas que no suben de 25 °C y muy rara vez bajan de los 10 °C; La temporada húmeda se extiende de diciembre a marzo y se traduce por la presencia de nubes en la tarde y escasas precipitaciones. En invierno (junio, julio) la temperatura desciende hasta una media de 10 °C. 39 Humedad La humedad relativa promedio es de 46 %, con una máxima promedio de 70 % en la estación de verano y una mínima promedio de 27 % durante las estaciones de otoño, invierno y primavera de acuerdo a los datos de la estación meteorológica del Hospital Goyeneche. . Economía Dado que Arequipa es predominantemente urbana, la industria, el comercio y la construcción que se desarrollan en la capital del departamento tienen un rol central en el devenir de la localidad. Sin embargo, la presencia de valles fértiles y zonas alto-andinas permite que la actividad agropecuaria tenga gran importancia para el desarrollo de la ciudad. Indicadores económicos La contribución de la ciudad de Arequipa en el PBI de la región Arequipa es del 74,2 % de su PBI según estudios de la Universidad Nacional de San Agustín, asimismo el PBI de la región Arequipa es el más alto después de Lima. Industria El sector industrial de la ciudad cuenta con la mayor diversificación a nivel nacional y es la segunda ciudad más industrializada de Perú. 40 Tabla XI. Descripción de factores de localización para la ubicación de la planta de etanol anhidro a partir de sorgo dulce. Nº FACTOR DESCRIPCION 1 Materia Prima 2 Abastecimiento de Agua 3 Energía Eléctrica 4 Cercanía al Mercado 5 Mano de Obra 6 Efecto del Clima 7 Nivel de Contaminación 8 Evacuación de Desechos 9 Medios de Comunicación 10 Factores Sociales Fuente: Los Autores. Tabla XII. Matriz de enfrentamiento de micro localización para la planta de producción de etanol anhidro a partir de sorgo dulce. 7 5 4 2 2 3 4 Peso Ponderado 18 13 11 5 5 8 11 5 2 4 38 13 5 11 100 FACTOR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Total 1 2 3 4 5 6 7 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 - 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 8 9 10 1 1 0 0 1 0 1 - 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 - 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 Total Fuentes: Los autores. 41 Tabla XIII. Evaluación de alternativas para la ubicación geográfica de la planta de producción de etanol anhidro a partir de sorgo dulce. Peso Lambayeque Arequipa FACTOR Asignado RELEVANTE Calificación Valor Ponderado Calificación Valor Ponderado % 1 18 9 1.62 9 1.62 2 13 8 1.04 7 0.91 3 11 7 0.77 7 0.77 4 5 9 0.45 9 0.45 5 5 7 0.35 8 0.4 6 8 6 0.48 6 0.48 7 8 9 10 Total 11 13 5 11 100 8 6 7 6 73 0.88 0.78 0.35 0.66 7.38 5 6 8 7 72 0.55 0.78 0.4 0.77 7.13 Fuente: Los Autores. Según la evaluación realizada, la mejor alternativa de ubicación de la planta industrial será la primera alternativa: Lambayeque, ya que alcanzó el mayor puntaje con 7,38 mientras que Arequipa alcanzo un puntaje de 7,13. 2.1.2 ALTERNATIVAS DE UBICACIÓN Luego de haber determinado la zona geográfica de ubicación de la planta en el departamento de Lambayeque, es necesario señalar dentro de ella, los lugares más adecuados para la localización de la planta de Etanol Anhidro a partir del sorgo dulce, siendo nuestras alternativa del lugar específico, la siguiente: Provincia de Lambayeque, Distrito de Olmos. 2.1.2.1 Análisis de factores para determinar la ubicación de la planta A. Materia Prima Las fuentes de materia prima constituyen uno de los factores más importantes para seleccionar el lugar donde se localizara la planta. Esto es particularmente cierto si se consumen grandes volúmenes de la misma, ya que es posible reducir los gastos de transporte y almacenaje, eligiendo una ubicación cercana a las fuentes. Debe prestarse la atención al precio de adquisición de las materias 42 primas, a la distancia de las fuentes, gastos de transporte, a la pureza de los materiales y al requerimiento de almacenaje. Para la adquisición de la materia prima se cuenta con tierras para uso agrícola y siembra de sorgo dulce, en la región Lambayeque, distrito de Olmos se inauguró en noviembre del 2014 el Proyecto Especial de Irrigación e Hidroenergético de Olmos. Este proyecto consistió en el trasvase de las aguas del río Huancabamba de la vertiente del Atlántico a la vertiente del Pacífico a través de un túnel trasandino de 20 km para su aprovechamiento en la irrigación de tierras eriazas y la generación hidroenergética. El objetivo del proyecto es de mantener un sistema de irrigación para abastecer de agua a 43 500 hectáreas de tierra agrícola ubicada en Olmos, en la región de Lambayeque. Las tierras a irrigar incluyen 38 000 ha que se adjudicaron a inversionistas privados mediante subasta pública y 5 500 ha pertenecientes a pequeños agricultores y a la Comunidad Campesina del Valle Viejo. Se estima que el Proyecto Olmos genere 40 000 empleos directos y más de 120 000 empleos indirectos durante su etapa de madurez, impulsando a Lambayeque como una de las principales regiones agroexportadoras del país. Las tierras de Proyecto se encuentran a una distancia de 60 km del Océano Pacífico y aproximadamente a 670 km desde la línea del Ecuatorial estando ubicado entre los 6°0' y 6°13' latitud sur y 79°55' y 80°08' longitud oeste aproximadamente. El puerto más cercano es Paita, ubicado a 200 km al norte de las tierras a desarrollar y de conveniente acceso a través de carreteras concesionadas desde Olmos a la ciudad de Paita o desde Chiclayo a Piura. Tanto Piura como Chiclayo cuentan con modernos aeropuertos con adecuadas frecuencias. 43 Figura 11. Ubicación del proyecto de irrigación Olmos. Fuente: http://www.odebrecht.com.pe/negocios/infraestructura/obrasactuales/irrigacion-olmos-h2olmos. B. Abastecimiento de Agua Los procesos industriales consumen gran cantidad de agua para enfriar, lavar, producir vapor y como materia prima. Por lo tanto la planta debe ubicarse en un lugar donde se pueda disponer de una fuente confiable de agua. Para nuestro caso, vamos a utilizar el agua como un agente externo al proceso, que nos permita producir vapor además de servir como medio de enfriamiento, y para el lavado y mantenimiento de equipos. C. Energía Eléctrica En la mayoría de las plantas industriales, las necesidades de potencia y de vapor son muy grandes y generalmente se necesitan combustibles para producirlos. La empresa va a producir su propia energía a través de sus diferentes procesos. 44 D. Cercanía al Mercado La ubicación de los centros de consumo o de distribución afecta los costos de distribución del producto y el tiempo requerido para los embarques. La proximidad de los principales mercados de consumo es una consideración de importancia, ya que los consumidores prefieren comprar en lugares no muy alejados. La Planta Industrial será instalada en Olmos la cual se encontrara a una distancia de 200 km del puerto de Paita-Departamento de Piura. El mercado tiene una influencia en la selección del lugar de ubicación de la planta debido a que en este caso se tiene que exportar y el transporte más económico es por barco. Sin embargo, Puerto Éten tiene una ubicación estratégica y está considerado como la puerta de acceso a Sudamérica para el Asia. Además tiene ventajas sobre otros puertos como los de Paita y Callao, que por estar rodeados por las ciudades, no pueden funcionar bien por el espacio. Teniendo en cuenta que el proyecto de instalación y funcionamiento del puerto marítimo de Eten ya está en fase de elaboración del expediente técnico con la firma holandesa Royal Haskoning, con una inversión de mil millones de dólares y se espera que entre en funcionamiento a fines del 2016 o inicios del 2017, se considera que el producto (etanol anhidro) del proyecto de producción de etanol deberá exportarse por el puerto de Éten. E. Mano de obra Si se cuenta con disponibilidad de mano de obra en dichos lugares. Se considerara los salarios corrientes, la existencia de otras industrias que posean una política de rotación periódica de la mano de obra. Por eso esta sería una ventaja para la instalación de una planta industrial, ya que mano de obra no faltará en cualquier lugar del país. Se pondrá énfasis en el empleo de mano de obra local. No obstante, si la mano de obra calificada local no alcanzase a satisfacer las necesidades del proyecto, se prevé la contratación de mano de obra foránea para completar la dotación necesaria. 45 F. Clima El clima es semitropical; con alta humedad atmosférica y escasas precipitaciones en la costa sur. La temperatura máxima puede bordear los 35 °C (entre enero y abril) y la mínima es de 15 °C (mes de julio). La temperatura promedio anual de 22,5 °C. G. Nivel de contaminación En el departamento de Lambayeque, el nivel de contaminación no es alto, ya que se cuenta con lugares adecuados para la industria, además que existe un buen control de parte del gobierno con el fin de cuidar sus propias reservas naturales. El presente proyecto contara con un Estudio de Impacto Ambiental, el cual es elaborado con el fin de dar cumplimiento a la Legislación Ambiental Peruana. H. Evacuación de Desechos Nuestro proyecto cumplirá con la Legislación establecidas por el gobierno en materia Ambiental, con respecto a los desechos Industriales o subproductos obtenidos en el proceso de producción de etanol anhidro, se ha realizado un estudio de impacto ambiental para asegurar un buen control de la disposición final de los deshechos de esta manera no generar impactos ambiental negativos hacia el medio ambiente y la ciudadanía. I. Medios de Comunicación El medio de comunicación utilizado primordialmente en nuestro proyecto es el transporte marítimo, se ha considerado al Puerto de Paita – Piura ya que es el más cercano y se encuentra a 200 km de la ubicación de la Planta Industrial (Distrito de Olmos), principalmente para la exportación de nuestro producto “etanol anhidro”. J. Factores Sociales El departamento de Lambayeque cuenta con todos los medios y adelantos necesarios para la comunidad y los colaboradores: vías de comunicación, oficinas de correo, central telefónica, Internet, servicio de fax, hospitales y clínicas, colegios, salas de cine, campos deportivos y clubes sociales, etc.; esto cual influye anímicamente en 46 la población formando un ambiente positivo para el personal que debe laborar en la planta. 2.1.2.2 Selección de la Ubicación de la planta. En la tabla XIV. Podemos apreciar los resultados efectuado de las alternativas de ubicación de la planta y la calificación que corresponde a cada departamento. Tabla XIV. Evaluación de alternativas para la localización de la planta industrial de producción de etanol anhidro a partir del sorgo dulce en el departamento Lambayeque. FACTOR RELEVANTE Calificación Materia Prima Abastecimiento de Agua Energía Eléctrica Cercanía al Mercado Mano de Obra Efecto del Clima Nivel de Contaminación Evacuación de Desechos Medios de Comunicación Factores Sociales Total Lambayeque Arequipa Calificación Calificación 7 5 4 2 2 3 6 4 4 2 2 2 4 4 5 2 4 5 2 4 38 35 7 5 4 2 2 3 4 5 2 4 38 Fuente: Los Autores. El departamento de Lambayeque es la ciudad que obtiene la mayor puntuación con una calificación total de 38 por lo tanto es el lugar en donde se instalara la planta industrial de producción de etanol anhidro a partir de sorgo dulce. 2.1.2.2.1 Mapa Geográfico El Proyecto se ubicará en el sector industrial del distrito de Olmos provincia de Lambayeque, departamento de Lambayeque. 47 Figura 12. Macro localización de la ubicación de la planta de producción de etanol anhidro a partir del sorgo dulce en el departamento de Lambayeque en el norte del Perú. Fuente:https://www.google.com.pe/search?q=mapa+olmos&biw=1366&bih=599&source=lnms&tbm=isch &sa=X&ved=0ahUKEwiugYmlpZbNAhVBwiYKHZ5UCYQQ_AUIBigB#imgrc=mQlZCwsKZVCvWM% 3ª Figura 13. Microlocalización de la ubicación de la planta de producción de etanol anhidro en el distrito de olmos, departamento de Lambayeque. Fuente: https://www.google.com.pe/maps/place/Olmos/@-5.9854297,79.7656777,14z/data=!3m1!4b1!4m5!3m4!1s0x904b6aa6eb0c57d7:0xc7fcdc2f7e67d5c1!8m2!3d5.9873416!4d-79.7455956. 48 2.2 SELECCIÓN Y DISEÑO DEL PROCESO El etanol producido a partir de jugo de sorgo dulce (etanol a partir de la savia del tallo) es a través de la tecnología de fermentación similar a la melaza proceso basado utilizando la misma infraestructura utilizada en la industria de la caña de azúcar. Los tallos son triturados para extraer el jugo similar a la de caña de azúcar (Srinivasa et al., 2009). El bioetanol a partir de sorgo dulce ha sido considerado como un combustible alternativo en el futuro. El jugo que se extrae del sorgo dulce tiene una alta concentración de sacarosa que puede ser utilizado directamente como medio de fermentación para la producción de bioetanol (Jingyang et al., 2008). 2.2.1 Planta de producción de bioetanol a partir de sorgo dulce Una de las principales características del sorgo dulce como cultivo para producir bioetanol es la fuerte conexión existente entre los campos de cultivo y las plantas, para su conversión en biocarburante: de hecho, la biomasa de sorgo, rica en azúcares y agua, no puede soportar un largo transporte ya que es altamente perecedera. Por esta razón, en el modelo, el transporte no excede de 20 km. Esta característica en particular hace que el sorgo dulce sea capaz de alimentar plantas pequeñas o medianas descentralizadas. Por lo tanto, la planta es evaluada sobre la base de su área específica, como por ejemplo la disponibilidad de tierras, la red de carreteras, la estructura agraria local. El modelo de una planta descentralizada, tiene tres líneas de producción: A. Producción de bioetanol a través de la fermentación de del jugo de azúcar extraído a partir de la biomasa de sorgo dulce (tallos). B. Aprovechamiento energético del bagazo, subproducto procedente de la extracción del jugo; el bagazo seco se quema en planta de cogeneración (CHP) para producir electricidad y calor. C. Aprovechamiento energético de la vinaza, subproducto procedente de la destilación del bioetanol. 49 En la Figura 19 se muestra el esquema de una planta de producción de bioetanol descentralizada, llamada también destilería autónoma. Una planta de bioetanol descentralizada se considera una biorrefineria. El bioetanol es solo uno de los productos finales y su venta es sólo una de las fuentes de ingreso. De hecho, la electricidad y el calor no empleado para consumo interno, son excedentes que pueden venderse y, por tanto, se consideran fuentes de ingresos. 2.3 SELECCIÓN DEL PROCESO El proceso de producción de bioetanol a partir de los tallos de sorgo dulce es muy similar al diagrama de producción de etanol por medio de caña de azúcar, a continuación se detalla el proceso: 2.3.1 Descripción del proceso productivo La descripción del proceso se hace en base al diagrama de flujo de la Figura 19. (Fuente: Sweethanol, 2010) A. Recolección y transporte Para llevar a cabo la cosecha se emplea un procedimiento en cadena; cada cadena de cosechado comprende un sistema de corte y carga que a través de maquinaria y unidades móvil de transporte de tallos de sorgo de 18 ton de capacidad. Para una producción de 120 000 litros de etanol anhidro por día se necesitará seis cadenas de abastecimiento. En el campo se separa el manojo de granos para su procesamiento y venta. Figura 14. Cultivo de sorgo dulce. 50 Figura 15. Corte transversal del tallo del sorgo dulce. B. Preparación del sorgo dulce Los tallos de sorgo dulce que llegan a la planta de etanol anhidro se descargan sobre las cintas de alimentación gracias a un descargador eléctrico. Los tallos son transportados dentro de un tratamiento de estrujado (llamado también “fase de fibrización”). A través de un dispositivo adaptado a los tallos de sorgo, estos se descargan en un estrujador (o “fibrizador”). Este equipo, especialmente diseñado para picar los tallos del sorgo dulce, alimenta la sección de prensado con el bagazo. El dispositivo de alimentación automático de tallos localizado en la cinta transportadora controla la velocidad de alimentación. Figura 16. Esquema del trabajo del estrujador. 51 C. Molienda La tecnología para la extracción de azúcar a partir de la biomasa está basada en la empleada para la caña de azúcar. La extracción se lleva a cabo prensando la materia prima en molinos eléctricos horizontales o verticales. El principio de extracción es la aplicación de altas presiones ejercidas sobre un par de rodillos (TRPF milling system): 3 parejas de pequeñas prensas verticales, y hasta 9 parejas en las horizontales. La velocidad del rodillo superior es normalmente de 10 rpm a 12 rpm en molinos pequeños, 6 rpm - 8 rpm en los grandes. Para mejorar la eficiencia de extracción, se añade agua caliente (alrededor de 65 ºC) antes de una de las últimas parejas de rodillos (aproximadamente 10% en peso húmedo), el pH se controla entre 6 y 7, y el tiempo de residencia debe estar entre 45 y 65 minutos. El rendimiento de extracción esta entorno a un 93-94%. En la Figura 17 se refleja el esquema de trabajo de los molinos. Figura 17. Sistema de molienda del sorgo dulce desfibrado. Fuente: CETA, 2011 52 D. Filtración y Clarificación Además del azúcar, el jugo del sorgo dulce contiene sólidos insolubles (antocianos y clorofilas) y sólidos solubles (gránulos de almidón). Para limpiar el jugo extraído se somete a un proceso de filtrado. Mediante un calentamiento con espumados continuos de productos coagulantes, que aparecen posteriormente en la superficie, se puede obtener un jugo de buena calidad. El calentamiento debe ser uniforme. La coagulación inicial comienza con el incremento de la temperatura del jugo. Esta escoria se debe eliminar durante el calentamiento lento. El calentamiento no debería realizarse rápidamente para evitar que las escorias acumuladas en la parte superior del jugo se puedan disolver. Luego de la separación de impurezas por despumación se pasa el jugo por un sistema de filtros para obtener un jugo más limpio que se envía a fermentación. El calentamiento se realiza a 85°C y el tiempo de sedimentación de impurezas se logra en 2 horas, y se va separando las impurezas por la parte del fondo del clarificador. E. Preparación de las levaduras La fermentación de los azúcares se realizará utilizando levaduras activas en condiciones ideales. El proceso se inicia con la preparación de las levaduras Saccharomyces cerevisiae, mediante rehidratación y estabilización de las mismas, y la preparación posterior de los tanques madre. El proceso de preparación de las levaduras se realiza con una solución rica en azúcar, glucosa, fructosa o sacarosa, a una temperatura media de 35 ºC y con la adición de un bactericida y oxígeno. Este último podrá suplirse mediante la adición de ergosterol. Una vez que las levaduras se preparan y adaptan, el proceso de fermentación se podrá realizar bien mediante un proceso en continuo o bien en batch. A parte de esto, la recuperación de las levaduras después del proceso de fermentación puede incrementar la viabilidad, reduciendo el costo total de producción. 53 F. Fermentación La fermentación se realizara por el sistema Melle Boinot que implica recirculación de levadura. Para el caso, el jugo de sorgo dulce clarificado se enfría entre 25 a 30 °C para ser alimentado a los fermentadores. La posterior fermentación alcohólica se lleva a cabo en los reactores de acero inoxidable, cada uno provisto de un techo toriesférico y un fondo toricónico, revestimiento cilíndrico vertical y circuito de refrigeración de acero inoxidable. Las levaduras de Saccharomyces cerevisiae son inoculadas y sus condiciones de fermentación son: 30 °C - 32 ºC de temperatura, pH: 4,0 - 4,5, y 12 horas de duración. La concentración de bioetanol en los medios de fermentación es aproximadamente 10% v/v. G. Destilación Normalmente se utiliza tres columnas de destilación. El jugo fermentado pasa a través de varias columnas de destilación, formadas por platos de borboteo, donde se va separando el agua y el etanol a medida que van subiendo en la torre. Hay que considerar dos zonas en la torre de destilación: una zona de agotamiento, que corresponde desde la mitad de la columna donde el jugo fermentado entra en la columna hasta la base donde se sitúa el calderín de agotamiento; una segunda zona de la columna es donde se produce el enriquecimiento del alcohol, que va desde la entrada de jugo hasta la parte superior de la columna. En la primera columna concentradora se obtiene una concentración de bioetanol del 50% v/v y las consiguientes columnas de rectificación incrementan la concentración de bioetanol hasta el 96% v/v. H. Deshidratación El proceso de deshidratación es necesario para obtener etanol con una pureza de 99,8% (v/v) denominado etanol absoluto. Este tipo de etanol es la materia prima para la obtención de ETBE o para mezclarlo directamente con gasolina. El proceso de deshidratación tiene lugar después de la destilación del jugo fermentado, utilizando 54 como materia prima el etanol azeotrópico. Este etanol, tras su evaporación, se hace pasar a través de un tamiz molecular formado por zeolitas. Este tipo de tamiz molecular retiene de forma selectiva las moléculas de agua, incrementando el porcentaje de etanol por encima del punto azeotrópico. I. Almacenamiento y transporte Tras el proceso de deshidratación, el etanol deberá ser aislado sin ningún tipo de contacto entre él y el aire. El etanol absoluto es capaz de absorber el agua del ambiente incrementando la humedad del propio etanol. Por este motivo, una vez deshidratado el etanol, su almacenamiento y transporte deberá ser realizado en atmósfera libre de aire, habitualmente conformado por nitrógeno y CO2. 2.3.2 Sub productos Vinazas Casi un 90% del jugo fermentado se transformará en vinazas sin alcohol que pueden ser aprovechadas de distinta manera. El aprovechamiento más habitual es su concentración y secado para alimentación animal. Dicha concentración se realiza de forma combinada junto con el proceso de destilación, operando habitualmente a presión de vacío, con el fin de reducir los costes energéticos asociados a este proceso. Otro uso importante de las vinazas es utilizado como fertilizante en las tierras de cultivo de sorgo dulce. Dióxido de carbono. Durante el proceso de fermentación, a parte del alcohol, también se genera CO2. Este gas se utiliza en el sector alimentario para la fabricación de bebidas carbonatadas, así como para la obtención de otros productos de interés, como hielo seco, o mejorar las condiciones de envasado de alimentos y productos perecederos. 55 Bagazo La composición química del bagazo obtenido a partir del procesado del sorgo dulce, muestra que este material es adecuado para la combustión, siempre que se seque de forma preventiva. Después de la fase de extracción, la humedad se sitúa en torno al 50%, y su Poder Calorífico Inferior (PCI) es de 5,8 - 6,3 GJ/tn aproximadamente. El PCI del bagazo seco es 16,0 - 17,0 GJ/tn. La caldera está conectada con una planta de cogeneración (CHP) para convertir la materia prima en electricidad y calor. La tecnología requerida y la potencia de la caldera dependen de la disponibilidad del bagazo. Para una producción de 50 000 litros de bioetanol anhidro por día se recomienda una caldera CHP combinada con una turbina de vapor (Ciclo RankineHirn) con 6,4 MWe (ƞe 25%, ƞt 60%) y con una presión de operación entre 25 y 68 bares. El calor residual, que no se ha convertido en electricidad, se puede utilizar para cubrir la demanda térmica de la propia planta de bioetanol, por ejemplo en la fase de destilación (Almodares y Hadi, 2009). 2.4. DISENO DEL PROCESO El diseño del proceso obedece a lo que se conoce como producción continua. Se caracteriza por las maquinas que están alineados unos a continuación de otros, según una secuencia lógica, desde la cosecha de sorgo dulce, el ingreso al área de proceso hasta la obtención del etanol anhidro. 56 COSECHA GRANO DE SORGO TALLOS DE SORGO DULCE MOLIENDA BAGAZO JUGO DULCE CLARIFICACION Y EVAPORACION AGUA FERMENTACION DIOXIDO DE CARBONO (CO2) DESTILACION VINAZA V DESHIDRATACION AGUA ETANOL ANHIDRO Fuente. Los autores. Figura 18. PROCESO CONTINUO DE PRODUCCIÓN DE BIOETANOL DE LOS TALLOS DE SORGO DULCE. El proceso está diseñado para trabajar en forma continua las 24 horas del día, durante 300 días al año. Para cumplir esta programación se necesita abastecer a la Planta de producción en forma continua con tallos del sorgo dulce. Debido al fácil deterioro de estos tallos se debe tener por lo menos 5 frentes de abastecimiento y a distancias no mayores de 20 km. La molienda debe durar máximo entre 45 a 65 minutos. 57 2.5 DIAGRAMA DE FLUJO Figura 19. DIAGRAMA DE FLUJO DE UNA PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE ETANOL ANHIDRO A PARTIR DEL SORGO DULCE. Fuente. Los Autores. 58 2.6 DIAGRAMA DE BLOQUES DIAGRAMA DE BLOQUES PARA LA PRODUCCION DE ETANOL ANHIDRO A PARTIR DE SORGO DULCE AGUA AGUA MOLIENDA CLARIFICACION Y EVAPORACION BAGAZO IMPUREZAS JUGO DULCE TALLOS DE SORGO DIOXIDO DE CARBONO (CO2) JUGO CLARIFICADO ETANOL ANHIDRO JUGO FERMENTADO FERMENTACION ETANOL DESTILACION DESHIDRATACION VINAZA AGUA(H2O) Figura 20. DIAGRAMA DE BLOQUES PARA LA PRODUCCIÓN DE ETANOL ANHIDRO A PARTIR DE SORGO DULCE Fuente. Los Autores. 59 2.6.1 DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA La distribución de la planta obedece al esquema general mostrado a continuación. En la Figura 21 se representa la distribución para una planta de producción de bioetanol anhidro a partir de sorgo dulce. En el esquema además está incluido el sistema de cogeneración de energía eléctrica con una capacidad de 312 MW, de los cuales 192 MW son para consumo interno de la planta y 120 MW se puede vender a la red eléctrica pública gracias a la combustión del bagazo obtenido en la molienda de sorgo dulce. En la siguiente figura encontraremos la distribución de todas las áreas tales como: Áreas de proceso: Patio de acopio de sorgo dulce, conductores de sorgo picados y desfibrado, conductor de bagazo, área de caldera, patio de acopio de bagazo, área de tratamiento de jugos, área de evaporación, área de fermentación, área de destilación y deshidratación, área de almacenamiento, área de cogeneración de energía eléctrica, área de control de calidad (Laboratorio), laboratorio de microbiología, área de balanza. Otras áreas: oficinas de administración, oficina de gerencia, oficinas de recursos humanos, oficina de jefatura de planta, cocina , comedor, servicios higiénicos, duchas, área de taller eléctrico, almacén de combustible, área de vestuarios, área de vigilancia, áreas verdes. 60 Figura 21. DISTRIBUCIÓN DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE BIOETANOL ANHIDRO A PARTIR DE SORGO DULCE. Fuente: Los autores. 61 2.7 BALANCE DE MASA Y ENERGÍA 2.7.1 Balance de masa El balance de masa se ha realizado en base a una planta de producción de 120 000 litros de etanol por día según fuente: PRAJ INDUSTRIES LIMITED INDIA-WELCOMES DELEGATES ON-Global Consultation on Pro-poor Sweet Sorghum Development for Bio-ethanol Production and Introduction to Tropical Sugar Beet, 2007. Se especifica a detalle en el parte VII (APENDICE). El balance de masa se realizó por etapa de proceso siendo la secuencia la siguiente: A) Balance de masa en la etapa de molienda. B) Balance de masa en la etapa de clarificación y evaporación. C) Balance de masa en la etapa de fermentación. D) Balance de masa en la etapa de destilación. E) Balance de masa en la etapa de deshidratación. Todos los datos y resultados elaborados en Excel. 62 2.7.1 BALANCE DE MASA Figura 22. Balance de masa de una Planta de Producción de Etanol Anhidro a partir de sorgo dulce (Capacidad de 120 000 Lt/día). Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel.) 63 2.7.2 Balance de Energía El balance de energía está en función de las necesidades de las distintas operaciones del procesado de sorgo dulce para obtener etanol anhidro. Se realizó el balance de energía general de la planta en base a una planta para 120 000 litros por día de etanol anhidro, según fuente: PRAJ INDUSTRIES LIMITED INDIA-WELCOMES DELEGATES ON-Global Consultation on Propoor Sweet Sorghum Development for Bio-ethanol Production and Introduction to Tropical Sugar Beet, 2007, el cual se especifica a detalle en la parte VII (APENDICE). Figura 23. BALANCE DE ENERGIA GENERAL DE LA PLANTA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE SORGO DULCE. Fuente: Los autores. 64 2.8 PRINCIPALES EQUIPOS DE PROCESO Y AUXILIARES Los equipos principales y auxiliares para la operación de la destilería autónoma a partir de sorgo dulce comprenden equipo de molienda para una capacidad nominal de 2 000 toneladas de tallos de sorgo por día, para producir 120 000 litros de bioetanol por día. El listado de los equipos de molienda, tratamiento de jugo y evaporación corresponden al ingenio azucarero “Cooperativa Carlos Pfanni” instalado por Gómez Abente Construcciones de Uruguay. Los equipos principales de fermentación, destilación y deshidratación se han seleccionado y diseñado, los detalles se muestran en la parte VII (APENDICE). 2.8.1 Equipos y maquinarias para una molienda de 2 000 Ton/día. Una balanza de plataforma, 80 toneladas, 42 m x 3,2 m. Un tomador de muestras de sorgo dulce. Una prensa hidráulica, PHS 250. Un desintegrador de sorgo dulce, para laboratorio. Un sistema de laboratorio de análisis de azúcar del jugo de sorgo dulce. Un descargador de grúa hilo, tipo fijo, capacidad 45 ton. Un conductor metálico para sorgo picado, 33 m de largo horizontal. Un descargador de caña sorgo picado, diámetro periférico 2 500 mm. Un transportador de faja para sorgo picado, ancho 48 pulg. Un electroimán, ancho 66 pulg. Un transportador de sorgo dulce desfibrado, ancho 36 pulg. Un electroimán, ancho 40 pulg. Un desfibrador de tallos de sorgo dulce, horizontal, modelo DVU, ancho 48 pulg, con un sistema de sacar los martillos. Un tamiz rotatorio para jugo crudo con serpentín, 100 ton/hora Cuatro molinos completos con accionamiento con reductores, ancho 48 pulg y 34 pulg. de diámetro, a 3 rpm, molienda nominal 120 ton/hr. Un sistema de imbibición completo para cuatro molinos. Una nave metálica para depositar tallos de sorgo dulce, largo de 72 m x ancho 21 m. Puente grúa, de 20 ton. Tanque de jugo mixto, 30 m3, acero inox. 65 Tanque de agua de inhibición, 15 m3, acero inox. 2.8.2 Equipos y maquinarias para tratamiento de jugo Dos calentadores de jugo, 100 m2 cada uno, calentar a 65°C. Dos calentadores de jugo, 100 m2 cada uno, calentar a 104°C. Un clarificador de jugo, semi-rápido, 200 m3. Un tanque de preparación de floculante para jugo, 5 m3 Un tamiz de jugo claro, 100 m3/h. Un tanque de jugo claro, 30 m3. Un tanque de cachaza, 3 m3. Un filtro de cachaza, rotativo, modelo VPA 160. Un tanque de mezcla de cachaza y bagacillo, 3 m3. Un Tanque sello para jugo filtrado, 2 m3. Un tanque dosificación lechada de cal, 5 m3. Dos tanques de preparación de lechada de cal, 20 m3 cada uno. 2.8.3 Equipos para concentrar jugo Dos evaporadores de jugo, 1 000 m2 cada uno. Condensador barométrico, 20 ton. por hora. 2.8.4 Equipos y maquinaria para generación de vapor y de energía eléctrica Una caldera de 50 ton/h, 21 bar, 350°C. Un sistema de tratamiento de agua para potabilizar agua de rio, 15 m3. Dos ablandadores de agua para calderas, 10 m3 cada uno. Un Tanque de agua blanda, 250 m3. Un tanque de agua cruda, 250 m3. Un tanque de agua filtrada, 250 m3. Un generador de contrapresión, 2 000 Kw. 2.8.5 Equipos y maquinarias para fermentación Dos tanques semilleros (pre-fermentadores) con aireación y agitación, 5 550 litros, de acero inoxidable 316. Diez tanques fermentadores, tapa y fondo toriesferico, con agitación externa, en acero inoxidable, 70 m3. Una centrifuga de discos, separar levadura, capacidad nominal 45 000 litros/hr. Un calentador –enfriador de jugo, 70 m2, tipo placa y marco. 66 Un tanque volante, de 70 m3 para abastecer vino al destilador. 2.8.6 Equipos y maquinarias para destilación y deshidratación Dos destiladores verticales, una agotadora y una rectificadora, capacidad nominal 120 000 litros por día de etanol de 96°GL. Un sistema de filtros moleculares separar agua del etanol, para la obtención 120 000 litros de etanol anhidro por día. 2.9. ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL El presente Estudio de Impacto Ambiental, fue elaborado con el fin de dar cumplimiento a la Legislación Ambiental Peruana (Ley No 28611 – Ley General del Ambiente, Ley 28054 – Ley de Promoción del Mercado de Biocombustible y D.S Nº 021-2007-EM – Reglamento para la comercialización de Biocombustible) y en base a la legislación Internacional ISO 14001 a fin de montar y operar una Planta Industrial para la producción de etanol anhidro a partir de sorgo dulce. Se busca considerar todos los impactos reales y potenciales, al medio natural, físico, biológico y antrópico, en el mismo se identifican los procesos tecnológicos empleados, el impacto directo o indirecto de las actividades operativas sobre los recursos y además busca considerar los aspectos técnicos, legales y administrativos a fin de lograr operaciones compatibles con el manejo sustentable de los recursos naturales. Durante los procesos de destilación del jugo de sorgo se realizan actividades con potenciales efectos medioambientales que necesitan ser analizados, a fin de evaluar alternativas tecnológicas que puedan minimizar o anular los impactos negativos que generan. Existirá producción de desechos líquidos industriales como la vinaza y el agua de lavado de maquinarias, aguas negras de los servicios higiénicos, residuos sólidos como bagazo del sorgo dulce, cenizas de caldera y residuos domésticos tales como restos de alimentos, plásticos, vidrios, cartones y papeles en pequeñas cantidades. Se puede mencionar que además se generarán puestos de trabajo ocupando mano de obra local, con lo que se fomentarán beneficios socioeconómicos para el Distrito de Olmos. 67 2.9.1. Objetivos Identificar, interpretar, evaluar, prevenir, comunicar y estimar los posibles impactos positivos o negativos de las actividades a desarrollar sobre el medio ambiente local. Analizar las incidencias, a corto y mediano plazo, de las actividades a ejecutarse en las diferentes etapas del proyecto. 2.9.2. Componentes principales del estudio. Diseño de instalaciones y procesos: Que contempla el relevamiento de datos para infraestructura, construcción y equipamiento, el sistema operativo a emplear y el análisis requerido para su funcionamiento en condiciones de control de las variables ambientales involucradas. Planificación de los trabajos de adecuación: contempla acciones orientadas al planeamiento de actividades para la ejecución de obras civiles y el montaje de instalaciones necesarias en la destilería a ser montada, selección de proveedores, requerimientos de materiales, contratos, etc. Construcción de obras civiles: en la cual se construirá un galpón tipo tinglado abierto con piso de concreto para la operación de la destilería, se construirá la playa que será asiento de los tanques de fermentación y de almacenamiento de jugo de sorgo, con sus respectivos canales y sumideros de contención de derrames y se determinara la profundidad del colector de vinaza. Equipamiento: este componente se refiere a las actividades concernientes a la instalación de equipos para el proceso de fermentación y destilación, la instalación de equipos para el manejo de residuos sólidos, botiquín, cartelería y elementos para el sistema de respuesta a emergencias. Implementación de la Gestión Administrativa: Componente del proyecto que permitirá gerenciar los recursos para el logro de los objetivos. Implementación de la Gestión Operativa: contempla las actividades relacionadas a la industrialización de sorgo dulce, desde la recepción de las materias primas, su procesamiento, hasta la entrega del 68 producto final. También incluye las tareas relacionadas al tratamiento o manejo de los efluentes, manejo de residuos sólidos, aplicación del plan de emergencias, seguridad e higiene del trabajo. Mantenimiento: El mantenimiento de maquinarias, equipos e instalaciones del proyecto que requerirán de un buen sistema de conservación y control para lograr la buena marcha de los procesos. 2.9.3 Las principales instalaciones Oficinas administrativas Servicios higiénicos y vestuario para el personal Depósito Caseta de Pesaje - Báscula A.- Instalaciones para efluentes y residuos industriales Camión cisterna para irrigación de campos 1 20 𝑚3 Pista para bagazo 1 1 000 𝑚2 B.- Otras Instalaciones Se han instalado mecanismos de prevención y mitigación necesarios para eliminación o minimización de impactos negativos asociados al proyecto como: B.1.- Instalaciones para los efluentes líquidos industriales Colector de residuos de destilación (vinaza): El área de destilación llevará un canal que conducirá hasta la pileta colectora de vinaza, Estos serán transportados a los campos de cultivo. Colector de agua de enfriamiento de vapores: Aguas provenientes del sistema de refrigeración para condensación del alcohol se someterán a un tratamiento previo de enfriamiento a través de una torre, para su reutilización posterior en el mismo circuito. B.2.- Instalaciones para residuos sólidos industriales 69 Pista de almacenamiento de Bagazo y bagacillo: La Planta industrial contará con exclusivamente un área que estará destinada a la disposición del bagazo y bagacillo, para utilizarlo como combustible de hornos y de la caldera a vapor. Colector de filtrado del jugo fermentado: Para dicho fin se utilizarán tambores con tapa de 200 litros que se trasladará a los campos de cultivo como fertilizantes. Colectores de lodos de fondo de las mosteras: Constituido por 3 tambores de 200 litros, para su traslado a los campos de cultivo como fertilizantes. B.3.- Instalaciones para la disposición de residuos sólidos asimilables a domésticos - 4 Unidades de Colectores grandes de 100 lts c/u - 4 unidades de Colectores chicos de 20 lts c/u 2.9.4 Programa de monitoreo Durante todo el tiempo en que la fábrica se encuentre en actividad, se deberán controlar los impactos ambientales con sus respectivas medidas de mitigación, utilizando un sistema de seguimiento. Se debe contar con un programa de auditoría ambiental, el cual recogerá básicamente las prácticas generales para realizar inspecciones y evaluaciones de las prácticas operativas utilizadas y del estado general de las instalaciones de la planta. La misma observará los siguientes aspectos fundamentales: a) Identificación de todas las actividades asociadas con la instalaciónoperación. b) Verificación de todos los reglamentos, las políticas y los procedimientos. c) Revisión de las operaciones desde el principio hasta el final. 70 d) Recorrido del sitio y control de las medidas de mitigación recomendadas en el plan de mitigación. 2.9.5 Disposición final de desechos Las actividades del establecimiento industrial generarán los siguientes tipos de residuos y emisiones: A.- Sólidos Industriales: Del sector de procesos se tendrán sólidos provenientes del prensado de la caña en el trapiche que es el bagazo y fibras de filtrado de mosto denominado bagacillo, sólidos formados durante la ebullición o evaporación del mosto que es la cachaza y cenizas provenientes de la combustión del bagazo en el horno la caldera. Se generará también un pequeño volumen de lodos en la operación del decantador de mosto, lo cual será colectado en contenedores tapados para su envío a los campos de cultivo de caña de azúcar. En el proceso de fermentación y filtración de la masa fermentada para destilación se genera una torta de filtración rica en componentes residuales de levadura de cerveza, azúcares y componentes orgánicos aptos para alimentación del ganado vacuno. B.- Residuos domésticos: Los desechos sólidos, que son los propios de la oficina administrativa y los generados por el personal en su manejo diario, serán almacenados en contenedores con tapa, estos se originan principalmente en envases y embalajes de productos de uso industrial, doméstico o en oficinas, bolsas, latas o botellas plásticas, cartones, papeles envoltorios y otros, estos deberán ser clasificados por tipo de material para destinarlos a los recicladores. Los restantes serán llevados al vertedero para la disposición municipal. C.- Disposición final de residuos sólidos Industriales Bagazo y bagacillo: Los mismos son reutilizados como fuente de energía para lo cual son conducidos a la pista de almacenamiento. Una vez que esté montada la planta destiladora, 71 esto residuos también se destinarán a la caldera de vapor como combustible. Restos de cachaza: Serán retirados de la paila de precalentamiento con un colador y depositados en tambores para destinar a la alimentación de animales. Cenizas: Serán recolectados en contenedores para transportar hasta los cañaverales como aportantes de potasio. Torta de filtración: Este residuo se enviará a una pileta de almacenamiento para destinarlo finalmente a la alimentación de ganado vacuno. D.- Otros efluentes Efluentes generados por lluvias los cuales son canalizados hacia el fondo del predio. Efluentes de servicios sanitarios son conducidos a un sistema de tratamiento cámara séptica/pozo ciego E.- Emisiones Gaseosas La industria genera principalmente emisiones de 𝐶𝑂2 provenientes de la combustión del bagazo y los producidos en la fermentación del jugo de sorgo en el proceso de elaboración de etanol, los cuales son canalizados hacia la atmosfera. F.- Generación de Ruidos La actividad es generadora de ruidos en las etapas de molienda y prensado además de los producidos por los camiones que ingresan con el sorgo dulce, los mismos no son considerables y no representa impacto negativo en el ambiente. 2.9.6 Recomendaciones generales Se sugiere que los colectores de efluentes y residuos sólidos industriales sean mantenidos y desagotados periódicamente, evitando acumulaciones generadoras de olores desagradables. Se deberá implementar un sistema de control de la limpieza de las cañerías de drenaje de la planta. Se deberá ejercer un estricto control, 72 para evitar que se arrojen desperdicios o basuras a los canales de drenaje. También se recomienda aumentar la forestación existente con especies de amplio follaje que permitan mitigar los malos olores y cortar las corrientes de viento que dispersan las emisiones gaseosas. 2.9.7 Conclusiones El presente estudio de impacto ambiental se ha elaborado de acuerdo a las actividades que se realizarán durante su ejecución y se ajusten a las leyes y normas ambientales que aplican al proyecto. También se ha previsto que las medidas de eliminación o mitigación de impactos y su plan de monitoreo sean factibles de aplicación tanto desde el punto de vista técnico como también desde el punto de vista económico. La tecnología a ser empleada en la implementación de este estudio, el impacto negativo que podría producirse es mínimo y podría considerarse que los efectos son positivos por tratarse de una actividad que aprovecha los desechos y subproductos para producir energía limpia. 73 2.10 ESTUDIO DE SEGURIDAD INDUSTRIAL Se entiende que es inevitable la existencia de peligros en las instalaciones de una planta industrial, ya que tanto los trabajadores, máquinas e instalaciones se encuentran expuestos a una serie de agentes físicos, químicos, biológicos, mecánicos, ergonómicos, psicosociales, eléctricos, locativos, de tránsito, naturales y otros que generan riesgos en el ambiente de trabajo y la probabilidad de ocasionar accidentes o enfermedades ocupacionales. Sin embargo un adecuado Sistema de Gestión de Seguridad y Salud permitirá mantener los riesgos en niveles tan bajos como sea posible, evitando perjudicar la productividad operacional y financiera en la empresa, logrando un efecto positivo global para trabajadores cuidando la seguridad y salud ocupacional, la continuidad de las operaciones y se podrían ahorrar los altos costos que generan los accidentes y enfermedades ocupacionales. Para la industria la seguridad y salud ocupacional son objetivos estratégicos prioritarios por alcanzar, por lo que el cumplimiento de la ley peruana Nº29783 - Ley de Seguridad y Salud en el Trabajo, y la amplia normatividad establecida internacionalmente en la serie de Normas OHSAS 18001, permitirá mantener en un nivel óptimo la protección de la seguridad y salud de los trabajadores, así como de los procesos e instalaciones. En una organización el recurso más importante es el factor humano; por ello la aplicación de este estudio es muy importante ya que no solamente se contribuye con el mejoramiento de la empresa, en cuanto a productividad, sino que también se contribuye al mejoramiento de la calidad de vida de las personas; por lo tal es indispensable proponer un diseño de un SGSST que esté de acuerdo a su realidad, teniendo como base legal la Ley Peruana Nº 29783 “Ley de Seguridad y Salud en el Trabajo” y su Reglamento también bajo la normativa de las OHSAS 18001:2007, los cuales garantizaran reducir los riesgos laborales de los trabajadores y recursos materiales, un buen desempeño en la realización de las actividades, generando condiciones óptimas y eficiencia mediante el trabajo seguro. 2.10.1 Objetivos: Objetivo general: 74 Proponer un diseño de Sistema de Gestión en Seguridad y Salud Ocupacional, bajo los estándares de la ley peruana Nº29783 “Ley de Seguridad y Salud Ocupacional” y de la normativa de la OHSAS 18001, buscando una cultura de prevención, disminución y control de riesgos que atentan contra la salud de los colaboradores. Elaborar, Aprobar, difundir y poner en práctica una Política de seguridad y salud en el trabajo, realizar la Identificación de peligros y evaluación de riesgos (Matriz IPER), elaborar el Plan anual de Seguridad y Salud en el trabajo, concientizar y sensibilizar al personal sobre los riesgos y peligros existentes en la construcción y operación de la planta industrial. 2.10.2 Implementación de un sistema de gestión en seguridad y salud en el trabajo En el presente estudio tomando en cuenta la normatividad peruana la Ley Nº 29783, su reglamento y la normatividad internacional OHSAS 18001. Y siguiendo los lineamientos y la política de Seguridad y Salud en el Trabajo, se consideran las actividades principales y mínimas para la implementación de un sistema en seguridad y salud en el trabajo que se detallan a continuación: A) Liderazgo y administración Organización en materia de seguridad y salud en el trabajo, reuniones en materia de seguridad y salud en el trabajo, capacitación en seguridad y salud en el trabajo, plan de charla de seguridad, manuales, reglamentos y políticas de seguridad, motivación, promoción y difusión de la seguridad y salud en el trabajo , auditorias de seguridad y salud en el trabajo. B) Inspección planeada y mantenimiento Inspecciones y observaciones rutinarias, observaciones planeadas, identificación de inspecciones riesgos en y las instalaciones de la empresa. C) Investigación de accidentes e incidentes 75 Índices de accidentabilidad, reporte e investigación de accidentes. D) Reglas y permisos de trabajo Identificación y control de personal, supervisión de seguridad en las actividades de la empresa. E) Entrenamiento y conocimiento en la tarea Cursos de entrenamiento en la tarea, talleres de formación laboral. F) Controles de Equipos de protección personal Plan de dotación y/o renovación de ropa de trabajo y equipos de protección personal G) Control de salud en el trabajo Capacitación en salud ocupacional, evaluación física y mental. H) Preparación para emergencias Plan de sistemas y equipos contra in cendio, señalización de oficinas y zonas de trabajo, plan de contingencias, difusión del plan de contingencias, simulacros de sismos, simulacro de incendio. I) Programa de capacitación y entrenamiento del personal Inducción de seguridad y salud en el trabajo, primeros auxilios, señalización de trabajo en la empresa y uso de equipos de protección personal, investigación de accidentes e incidentes, sistemas de prevención y control de incendios J) Actividades de salud en el trabajo Examen médico inicial. El examen médico inicial lo realizará la empresa al trabajador como un requisito para ingresar a laborar. Los exámenes médicos periódico y post laboral se realizarán en cuanto el Ministerio de Trabajo apruebe las guías de diagnóstico para exámenes médicos obligatorios por actividad, los protocolos, la regulación de los exámenes médicos en contratos temporales de corta duración. 76 K) Cursos de entrenamiento en la tarea Para realizar las actividades de la empresa, se capacitará al personal en los trabajos a ejecutar; habiéndose considerado los siguientes temas: Recepción y manipulación de materias primas, acondicionamiento y almacenaje de materia prima, control y operación de equipos, manipulación y transporte de producto terminado. L) Programa de dotación o renovación de equipos de protección individual Camisa o polo con chaleco no inflamable, pantalón de trabajo no inflamable, zapatos de seguridad con punta reforzada, cascos de seguridad contra impactos y golpes con barbiquejo, lentes contra impacto, respirador contra polvo o gases, orejeras o tapones de oídos, guantes de cuero. M) Programa de instalación y control de equipos contra incendio Instalación de equipos contra incendio en oficinas, almacenes y vehículos de transporte, recarga y mantenimiento de extintores instalados en oficinas, almacenes y vehículos de transporte. N) Señalización de oficinas, almacenes y zonas de trabajo Señalizar las rutas de escape en señalizaciones de las zonas internas y sismos; verificar, completar y/o oficinas y almacenes; externas para casos de renovar los elementos de señalización cada vez que sea necesario Contará con una adecuada señalización de las instalaciones, con carteles indicadores de acceso y circulación de los vehículos. Esta medida servirá para mitigar la posibilidad de ocurrencia de accidentes en la zona. Ñ) Plan de contingencias Elaboración y difusión del plan de contingencias para la empresa, 77 simulacro de sismos, simulacro de extinción de incendios. La industria deberá contar con un plan de respuesta a situaciones de emergencia que pudieran presentarse. El mismo deberá incluir lo siguiente: a) Que se cuente con un plan apropiado de respuesta rápida ante cualquier emergencia. b) Que el personal cuente con un adiestramiento adecuado respecto a dicho plan en su área de trabajo. c) Que se tenga la ubicación apropiada de los equipos de respuesta. d) El plan de emergencias contenga la siguiente información: -Participación del personal local (permanente y ocasional) y responsabilidades de los mismos. -Plan de procedimientos para emergencias, que incluya el grado de cobertura de las instalaciones, la definición del tipo de emergencia, y un plan de acción que identifique las distintas etapas o niveles de alerta y la acción necesaria. O) Auditorías de seguridad y salud Se realizaran auditorías internas como mínimo dos anuales y auditorías externas de seguridad y salud con la finalidad de evaluar la eficacia y eficiencia de la implementación del sistema de seguridad y salud en el trabajo. 2.10.3 Beneficios de implementar un sistema de Gestión en Seguridad y Salud Industrial. A.- En los Procesos Tener claramente identificados los controles de las actividades, para asegurar la calidad de los productos, reducir los impactos ambientales y riesgos asociados. 78 Tener identificados los requisitos legales relacionados con el producto, el medio ambiente, la salud y seguridad ocupacional y derechos del trabajador. Mejor comunicación, información e integración entre el personal. Agiliza tiempos de respuestas en las actividades. Personal competente, consciente y entrenado en los aspectos de la seguridad y salud ocupacional. B.- Institucionales Mejora de la imagen de la organización con sus clientes, con los organismos del Estado y con la comunidad en general. Mayor confianza de los inversionistas y trabajadores, al tener sistemas de gestión eficaces. Incrementa el rendimiento, competencias y el entrenamiento de los miembros de la organización. Elevar la calidad del producto y la eficiencia de las empresas para asegurar su supervivencia en el sector formal. Logra una concientización en todos los niveles y un ambiente de trabajo más seguro para todos los miembros de la organización. Mejora las oportunidades laborales, al contar con la certificación de organismos internacionales de validez mundial, satisfaciendo simultáneamente requisitos actuales del mercado. C.- Económicos Optimización de recursos: Se puede disminuir los gastos al aumentar la eficacia de los procesos. Aumentar la cartera de clientes por brindar productos y servicios de calidad garantizada. Posibilidad de acceder a mejora condiciones en las primas de seguros, préstamos, etc., por la reducción de los riesgos y por un manejo ambiental responsable. 2.10.4 Conclusiones En el presente estudio de Seguridad Industrial se han previsto todas las precauciones necesarias para que las actividades de construcción y posterior funcionamiento de la planta de producción de etanol anhidro afecten lo mínimo posible a la salud y la seguridad de los colaboradores y a la comunidad de su entorno. 79 CAPITULO III 80 III. ESTUDIO ECONOMICO Durante el presente capítulo, se hace una descripción detallada del Balance Económico del proyecto, donde se evalúa la factibilidad económica del mismo. La evaluación económica del presente proyecto obedece a la dinámica seguida por la mayoría de proyectos de Plantas de procesos de la industria química. Según esto, se ha considerado dos aspectos importantes como la Estimación de la inversión total y Estimación del costo total de producción, para finalmente determinar la rentabilidad del proyecto. El estudio financiero se basa en la producción de 36 millones de litros de bioetanol anhidro por año. Para estimar la inversión total se ha considerado los precios del año 2017 de los proveedores de las maquinarias para el producto motivo del proyecto. La fuente principal consultada ha sido Matches que nos brinda costos actualizados para 275 tipos de equipos de la industria química. Como criterio de rentabilidad se usa el retorno sobre la inversión (RSI), tiempo de recuperación del capital “pay out time”, valor presente del flujo de dinero, punto de equilibrio, tasa interna de retorno. Cabe mencionar que los valores obtenidos de la evaluación económica son susceptibles de ser mejorados. En la evaluación económica se ha considerado la producción del grano de sorgo como fuente de ingreso. 3.1 ESTIMACIÓN DE LA INVERSIÓN TOTAL La inversión total es el capital necesario para la ejecución del proyecto. Este capital está compuesto por el capital fijo total y capital de trabajo. 3.1.1 CAPITAL FIJO TOTAL (CFT) Este capital es el necesario para la compra e instalación de los equipos principales y auxiliares necesarios para poner la planta en las condiciones para la producción, se consideran además los gastos que demandan la construcción física, los costos indirectos, capital de puesta en marcha y los intereses durante el periodo de culminación del proyecto. CAPITAL FIJO TOTAL = US$ 38 959 290 81 3.1.1.1 COSTOS DIRECTOS (CD) Es el costo físico de la planta o capital necesario para la compra e instalación de: A) Costo de equipo principal y auxiliar US$ 18 392 640 B) Costo de equipos instalados US$ 2 758 896 C) Costo de tuberías y accesorios: 20% del costo del equipo en planta. US$ 3 67 528 D) Costo de aislamiento térmico de tuberías y equipos: 5% del costo de tuberías y accesorios. US$ 183 926 E) Costo de instalaciones eléctricas: 5% del costo CIF del equipo principal. Por zona industrial y ya se tiene acceso a la red nacional interconectada. US$ 919 632 F) Costo de cimientos y estructuras: 10% del costo CIF del equipo principal. US$ 2 758 896 G) Costo de instrumentación de control y cómputo: 15% del costo CIF del equipo principal. Equipo e instalación. US$ 2 758 896 H) Costo de terreno y mejoras: Este comprende el costo del terreno, así como su preparación e instalación de pavimentos, veredas y áreas verdes. Se estima como el 2% del CIF del equipo principal. US$ 367 853 82 I) Costos de servicios auxiliares: 5% del costo CIF del equipo principal. Incluye equipos para producción de vapor, aire comprimido, agua de proceso y electricidad. US$ 919 632 TOTAL DE COSTOS DIRECTOS CD=CE+CInst+CTubAcc+Casi+Cont+Cau*Ser+CElec+CCimEst+CEdif+CTerrM ej CD = US$ 32 738 899 3.1.1.2 COSTOS INDIRECTOS (CI) Son los gastos indirectos que demanda la construcción física de la planta. Este rubro comprende: A) Costos de ingeniería y supervisión: 5% de los costos directos. US$ 1 636 945 B) Costo de construcción: 10% de los costos directos. US$ 1 636 945 C) Costo de honorarios para contratistas: 5% de los costos directos. US$ 1 636 945 D) Costo de imprevistos: 2% de los costos directos. US$ 654 778 E) Costos de seguros e impuestos: 2% del costo directos. US$ 654 778 TOTAL COSTOS INDIRECTOS (CI) CI= CIngsup + Chon + Cimpr CI = US$ 6 220 391 83 3.1.2 CAPITAL DE TRABAJO (CT) Se refiere al dinero adicional para operar la planta hasta que opere el dinero de las ventas. Está formado por la cantidad total de dinero invertido en materias primas, inventarios de materiales de proceso, inventario de producto, cuentas por cobrar y caja. A) Inventario de materias primas Se estima como el costo total de materia prima necesaria para un 1 mes de producción. US$ 651 524 B) Inventario de materias en proceso Su estima como el costo de un día del costo de fabricación. US$ 52 367 C) Inventario de producto Se estima como el costo de un (1) mes del costo de manufactura o fabricación. US$ 1 309 182 D) Cuentas por cobrar Se estima como el monto equivalente a las ventas de un (1) mes. US$ 2 990 400 E) Disponible en caja y bancos Es el capital necesario para cubrir los gastos de salario, suministros de operación, etc. Se estima como el equivalente al costo de un (1) mes de fabricación. US$ 1 309 182 CAPITAL DE TRABAJO CT= Cmat.prima + Cmat.prima.proc. + Cinv.prod. + Ccuent.cobrar + Cdisp.Caja CT = US$ 6 312 656 INVERSION TOTAL = CAPITAL FIJO TOTAL + CAPITAL DE TRABAJO INVERSION TOTAL = $ 45 271 946 84 3.2 ESTIMACION DEL COSTO TOTAL DE FABRICACION (CTF) El costo total de fabricación resulta de la suma del total del costo de fabricación (CTF) y los gastos generales (VAI). 3.2.1 COSTO DE FABRICACION 3.2.1.1 COSTOS DIRECTOS DE FABRICACION (CDF) A) Costo de materia prima Es el costo de las materias primas e insumos utilizados en el proceso de fabricación del producto durante un año. - El costo de 1TM de sorgo es de US$ 13,50 - Diario se utilizaran 1 923,84 TM de sorgo, y anualmente 577 152 TM de sorgo. - Por lo tanto el costo anual de materia prima es: COSTO ANUAL: US$ 13,5 X 577 152 = $ 7 791 552 A continuación se detalla el costo de materia prima e insumos químicos adicionales para un año de producción. Tabla XV. Costos de materia prima e insumos adicionales para un año de producción. Costos de materia prima e insumos adicionales Sorgo dulce Cantidad Anual (Tn/anual) Acido Sulfúrico Levadura Nutrientes para fermentación Nutrientes para laboratorio Antibiotico Desinfectante 577,152 72 1 4 0.1 0.1 0.2 Precio ($/Tn) $ $ $ $ $ $ $ COSTO TOTAL 14 300 2,424 500 2,500 3,000 800 Total $ $ $ $ $ $ $ $ 7,791,552 21,600 2,424 2,000 250 300 160 7,818,286 Fuente: Los autores (Elaborado en Excel). B) Costo de mano de obra Este rubro comprende al personal que normalmente opera la planta y la estimación se realiza determinando el número de trabajadores y posteriormente el salario que le corresponde a cada trabajador. El costo corresponde a un año de operación. Por ser una planta automatizada se han considerado 15 85 colaboradores por turno, 8 horas diarias cada turno, en total son 45 colaboradores. Con un salario de US$ 300 mensual por cada trabajador, considerando 14 sueldos anual. US$ 189 000 C) Costo de supervisión e ingeniería Se estima como 15% del costo anual de sueldos de todos los profesionales que laboran en la supervisión de la fábrica. US$ 28 350 D) Costo de Mantenimiento Estos gastos incluyen el material, mano de obra y supervisión que corresponden a reparaciones accidentales, rutina de mantenimiento de equipos y edificios El monto se estima como el equivalente al 5% del costo fijo total. US$ 1 947 965 E) Costo de auxiliares y servicios. Comprende a servicios como energía eléctrica y agua (servicio de terceros). Se estima como el 15% del costo de mantenimiento. US$ 292 195 F) Costo de suministros de operación. Se estima como el 15% del costo de mantenimiento. US$ 292 195 COSTOS DIRECTOS DE FABRICACION (CDF) CDF= Cmat.prima + Cman.obra + Csuper.Ing. + Cmant.rep. + Caux.serv. + Csum.oper. CDF = US$10 567 990 86 3.2.1.2 COSTOS INDIRECTOS DE FABRICACION (CIF) Son ciertos beneficios y facilidades que tienen los trabajadores y además algunos renglones que no están ligados directamente a la manufactura del producto, que se tienen que cargar al costo de producción. Comprende lo siguiente: A) Cargas a Planilla Es un costo que paga la empresa por ESSALUD (8%), AFP (9%), y/o SNP (13%). Depende de lo que dicta la ley. Se estimó un total de 21% de los sueldos o salarios. US$ 39 690 B) Gastos de Laboratorio Lo constituyen las pruebas de control de calidad, análisis físicos, químicos, microbio-lógicos y todo lo relacionado para certificar la pureza del producto y viabilidad o para identificar procesos defectuosos. Esta suma equivale al 15% del costo de mano de obra. US$ 28 350 C) Gastos Generales de Planta Este monto se estima como el 5% del costo de mano de obra. US$ 9 450 COSTOS INDIRECTOS DE FABRICACION CIF = Ccarg.plan. +Cgast.labor. + Cgast.Gen.Plan. CIF = US$ 77 490 3.2.1.3 COSTOS FIJOS DE FABRICACION (CFF) Son aquellos costos cuyo valor es independiente del nivel de producción o utilización de la planta y comprende lo siguiente: A) La depreciación, estimado como el 10% del capital fijo total o costo fijo total. 87 US$ 3 895 929 B) Los impuestos (predios, local, etc,) equivalen al 2% del capital fijo total. US$ 779 186 C) Los seguros, se estiman como el 0.4 a 2% del capital fijo total. Se estimó como el 1%. US$ 389 593 COSTOS FIJOS DE FABRICACION CFF = Cdepreciación + Cimpuestos +Cseguros CFF = US$ 5 064 708 3.2.2 GASTOS GENERALES (VAI) Los gastos efectuados en una compañía que no están en los costos de manufactura, pero que son necesarios para que la planta funcione con eficiencia, son agrupados como gastos generales y se denominan VAI porque está dado por y Equivalen al 6% de las ventas totales. A) Ventas: se estima como el 10% del costo fijo de fabricación US$ 506 471 B) Administración: se estima como el 15% del (CMO+CSI+CMR) US$ 324 797 C) Investigación y desarrollo: Se estima como el 5% del costo de mano de obra. US$ 18 900 GASTOS GENERALES VAI= Cventas + Cadministración + Cinvest.desarrollo VAI = US$ 850 168 COSTO TOTAL DE FABRICACION (CTF) CTF = CDF + CIF + CFF + VAI 88 CTF = US$ 16 560 356 3.3 ANALISIS ECONOMICO DEL PROYECTO DE INVERSION El objetivo de la evaluación económica, es la obtención de los elementos de juicio necesarios para emitir una decisión final si el proyecto satisface o no los requerimientos o exigencias de los inversionistas en función a su rentabilidad. En resumen muestra los resultados del estudio económico. 3.3.1 RETORNO SOBRE LA INVERSION (RSI) Se expresa como la relación porcentual entre la utilidad bruta (antes del pago de impuestos) y la inversión total, multiplicado por 100. Se recomienda que ésta sea >35%. También se expresa como la relación entre la utilidad neta (después del pago de impuestos) y la inversión total, multiplicado por 100. Se recomienda que ésta sea >12%. En el presente proyecto se obtuvo un retorno sobre la inversión antes del pago de impuestos de 39% y un retorno sobre la inversión después del pago de impuestos de 30%. Ambos valores obtenidos están dentro de los porcentajes recomendados. 3.3.2 TIEMPO DE RECUPERACION DE LA INVERSION (POT, Pay On Time) Llamado periodo de recuperación del efectivo, periodo de reembolso (periodo de pago). Son los años necesarios para recuperar la inversión despreciable original a partir de las utilidades o márgenes de depreciación. Se calcula dividiendo la inversión total entre la suma de la utilidad antes del pago de impuestos y la depreciación, y se expresa en años. Se recomienda que ésta sea < 5 años. En el presente Proyecto se obtuvo un tiempo de recuperación de la inversión de 2,09 años antes del pago de impuestos y un tiempo de recuperación de la inversión de 2,58 años después del pago de impuestos, estando ambos valores dentro del número de años recomendado. 89 3.3.3 PUNTO DE EQUILIBRIO (PE) Indica en momento en el que la empresa no tendrá ganancias ni pérdidas. Se puede expresar en cantidad de producción, ventas o capacidad de producción en %, que debe tener la empresa para no tener pérdidas ni ganancias. Para su cálculo es necesario determinar los costos fijos y los costos variables del proyecto. Para determinar el PE se puede efectuar el modelo gráfico tal como se muestra en la figura siguiente. Figura 24. Punto de Equilibrio. Fuente: Los Autores. 90 Tabla XVI. Calculo del punto de equilibrio del proyecto. PUNTO DE EQUILIBRIO PRODUCCION ANUAL (PA) Litros/año COSTO DE FABRICACION (CF) US$ COSTOS FIJOS DE FABRICACION (CFF) US$ COSTOS VARIABLES (CV= CF-CFF) US$ Q PUNTO DE EQUILIBRIO % 38,593,942 15,710,188 5,064,708 10,645,480 8,246,466 21.37% Fuente. Los autores. (Elaborado en Excel) 3.3.4 VALOR ACTUAL NETO (VAN) Para determinar una decisión de inversión, una empresa utiliza el valor presente Q neto (VPN) del ingreso futuro proveniente de la inversión. Para calcularlo, la empresa utiliza el valor presente descontado (VPD) del flujo de rendimientos netos (futuros ingresos del proyecto) tomando en cuenta una tasa de interés, y lo compara contra la inversión realizada. Si el valor presente descontado es mayor que la inversión, el valor presente neto será y la empresa aceptará el proyecto; si el valor presente descontado fuera menor que la inversión la empresa lo rechazaría. Es la riqueza generada por el proyecto en valores actualizados durantelos siguientes diez años. Consiste en la conversión a dólares actuales deuna cantidad de dólares a cobrar o pagar en el futuro. Es decir el valor se mide expresando en dólares de hoy un valor futuro, teniendo en cuenta la tasa de actualización o tasa de cambio del dólar. Este valor se expresa en dólares americanos. Es aconsejable la inversión si el VAN es positivo para que el proyecto sea rentable. VAN = P FNE FNE10 FNE1 FNE 2 ... 2 (1 i) (1 i) (1 i)10 = Flujo .Neto.Economico o Valor Futuro i = Tasa de descuento económica (Tdeco) o Tasa de actualización i = % del aporte * (COK + R) + % préstamo * interés actual COK + R = Costo de oportunidad del capital + riesgo = 0,10 (estimado) Se obtuvo un valor actual neto (VAN) igual a US$ 29 106 657. 91 Tabla XVII. COSTOS DE LOS EQUIPOS PRINCIPALES Y AUXILIARES UNIDADES 1 1 1 2 1 4 1 1 UNIDADES 1 2 1 1 1 1 UNIDADES 2 1 1 1 1 1 1 2 EQUIPOS Y MAQUINARIAS PARA LA EXTRACCION COSTO FOB 2017 DEL JUGO DE SORGO DULCE BALANZA DE PLATAFORMA DESCARGADOR TIPO GRUA TRANSPORTADOR DE FAJA ELECTROIMAN y DESFIBRADOR TAMIZ ROTATORIO MOLINOS, transmision y conductores TANQUE DE JUGO MIXTO TANQUE DE AGUA DE IMHIBICION CALDERA ABLANDADORES TANQUE DE AGUA BLANDA TANQUE DE AGUA CRUDA TANQUE DE AGUA FILTRADA GENERADOR DE CONTRAPRESION 2000kW $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ 2,800,000 10,000 25,000 25,000 25,000 1,400,000 CALENTADORES DE JUGO CLARIFICADOR TAMIZ DE JUGO CLARO TANQUE DE JUGO CLARO TANQUE DE CACHAZA FILTRO PARA CACHAZA TANQUE SELLO PARA JUGO FILTRADO EVAPORADORES 2 1 2 10 1 1 TANQUES PRE FERMENTADORES TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AC.SULFURICO CENTRIFUGAS TANQUES FERMENTADORES CALENTADOR Y ENFRIADOR DE JUGO TANQUE VOLANTE $ $ $ $ $ $ $ $ 128,000 210,000 20,000 15,000 5,000 50,000 5,000 1,200,000 $ $ $ $ $ $ 100,000 15,000 160,000 2,000,000 82,000 160,000 $ $ $ $ $ $ $ $ EQUIPOS PRINCIPALES EQUIPOS AUXILIARES 3,220,000 11,500 28,750 28,750 28,750 1,610,000 147,200 241,500 23,000 17,250 5,750 57,500 5,750 1,380,000 $ $ $ $ $ $ 115,000 17,250 184,000 2,300,000 94,300 184,000 $ $ $ $ $ $ 1,600,000 1,150,000 1,500,000 270,000 15,680,000 $ $ $ $ $ $ $ 13,483,000 $ 2,197,000 $ 1,840,000 1,322,500 1,725,000 310,500 18,032,000 3,284,400 11,730 29,325 29,325 29,325 1,642,200 COSTO UPP $ $ $ $ $ $ $ $ 150,144 246,330 23,460 17,595 5,865 58,650 5,865 1,407,600 COSTO UPP $ $ $ $ $ $ COSTO CIF $ $ $ $ $ 52,785 140,760 146,625 234,600 58,650 2,815,200 46,920 17,595 COSTO UPP COSTO CIF EQUIPOS PARA DESTILACION, DESHIDRATACION Y COSTO FOB 2017 ALMACENAMIENTO COLUMNA AGOTADORA COLUMNA RECTIFICADORA SISTEMA DE FILTROS MOLECULARES(ZEOLITA) TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE PRODUCTO TOTAL $ $ $ $ $ $ $ $ COSTO CIF COSTO FOB 2017 $ $ $ $ $ $ 51,750 138,000 143,750 230,000 57,500 2,760,000 46,000 17,250 COSTO UPP COSTO CIF EQUIPOS Y MAQUINARIAS PARA TRATAMIENTO Y COSTO FOB 2017 CONCENTRACION DE JUGO EQUIPOS PARA FERMENTACION 1 1 1 3 45,000 120,000 125,000 200,000 50,000 2,400,000 40,000 15,000 EQUIPOS Y MAQUINARIAS PARA GENERACION DE COSTO FOB 2017 VAPOR Y DE ENERGIA ELECTRICA UNIDADES UNIDADES $ $ $ $ $ $ $ $ COSTO CIF 117,300 17,595 187,680 2,346,000 96,186 187,680 COSTO UPP $ $ $ $ $ 15,505,450 $ 2,526,550 $ $ 1,876,800 1,348,950 1,759,500 316,710 18,392,640 COSTO DE INSTALACION $ 7,918 $ 21,114 $ 21,994 $ 35,190 $ 8,798 $ 422,280 $ 7,038 $ 2,639 COSTO DE INSTALACION $ $ $ $ $ $ 492,660 1,760 4,399 4,399 4,399 246,330 COSTO DE INSTALACION $ $ $ $ $ $ $ $ 22,522 36,950 3,519 2,639 880 8,798 880 211,140 COSTO DE INSTALACION $ $ $ $ $ $ 17,595 2,639 28,152 351,900 14,428 28,152 COSTO DE INSTALACION $ $ $ $ $ 15,815,559 $ 2,577,081 $ 18,392,640 $ 281,520 202,343 263,925 47,507 2,758,896 COSTO TOTAL DEL EQUIPO INSTALADO $ 60,703 $ 161,874 $ 168,619 $ 269,790 $ 67,448 $ 3,237,480 $ 53,958 $ 20,234 COSTO TOTAL DEL EQUIPO INSTALADO $ 3,777,060 $ 13,490 $ 33,724 $ 33,724 $ 33,724 $ 1,888,530 COSTO TOTAL DEL EQUIPO INSTALADO $ 172,666 $ 283,280 $ 26,979 $ 20,234 $ 6,745 $ 67,448 $ 6,745 $ 1,618,740 COSTO TOTAL DEL EQUIPO INSTALADO $ 134,895 $ 20,234 $ 215,832 $ 2,697,900 $ 110,614 $ 215,832 COSTO TOTAL DEL EQUIPO INSTALADO $ 2,158,320 $ 1,551,293 $ 2,023,425 $ 364,217 $ 21,151,536 2,372,334 $ 386,562 $ 2,758,896 $ 18,187,893 2,963,643 21,151,536 Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel). 92 Tabla XVIII. INVERSIÓN TOTAL DEL PROYECTO. 1.1 CAPITAL FIJO TOTAL ( CFT = CD+CI) 1.1.1 COSTOS DIRECTOS (CD) A. Costo total de los Equipos(Principal y auxiliares) B. Costo de Equipos instalados C. Costos de Tuberías y Accesorios D. Costos de Aislamiento de Tuberías y Equipos E. Costos de Instalaciones eléctricas F. Costos de Cimientos y Estructura (edificios) G. Costos de Instrumentación de control y computo H. Costos de terrenos y mejoras I. Costos de servicios y auxiliares 1.1.2 COSTOS INDIRECTOS (CI) A. Costos de Ingeniería y Supervisión B. Costos de Construcción C. Costos de Honorarios para Contratistas D. Costos de Imprevistos E. Costos de seguros e impuestos 1.2 CAPITAL DE TRABAJO (CT) A. Inventario de materia prima B. Inventario de materia prima en proceso. C. Inventario de producto D. Cuentas por cobrar E. Disponible en caja $ $ $ $ $ $ $ $ $ 18,392,640 2,758,896 3,678,528 183,926 919,632 $ 2,758,896 2,758,896 367,853 919,632 32,738,899 $ 38,959,290 $ $ $ $ $ $ 1,636,945 1,636,945 1,636,945 $ 654,778 654,778 45,271,946 6,220,391 $ 651,524 $ 52,367 $ 1,309,182 $ $ 2,990,400 $ 1,309,182 INVERSION TOTAL = CFT +CT 6,312,656 Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel). 93 Tabla XIX. COSTO TOTAL DE FABRICACIÓN. COSTO TOTAL DE FABRICACION (CTF) 1.1. COSTOS DE FABRICACION (CF = CDF + CIF + CFF) 1.1.1. COSTO DIRECTO DE FABRICACION (CDF) A. Costo de materia prima $ 7,818,286 B. Costo de mano de obra $ 189,000 C. Costo de supervisiòn de ingenierìa $ 28,350 10,567,990 D. Costo de mantenimiento y reparaciòn $ 1,947,965 $ E. Costo de auxiliares y servicios $ 292,195 F. Costo de suministro de operación $ 1.1.2. COSTOS INDIRECTOS DE FABRICACION (CIF) A. Carga a planillas $ B. Gastos de laboratorio $ C. Gastos generales de planta $ 1.1.3. COSTOS FIJOS DE FABRICACION (CFF) A. Depreciaciòn $ B. Impuestos $ C. Seguros 1.2. GASTOS GENERALES (VAI) A .Ventas B. Administracion C. Investigacion y desarrollo $ 292,195 $ 15,710,188 39,690 28,350 $ 9,450 77,490 3,895,929 779,186 $ 389,593 5,064,708 $ 506,471 $ 324,797 $ 18,900 COSTO TOTAL DE FABRICACION ( CTF = CF + VAI ) TOTAL DE UNIDADES PRODUCIDAS POR AÑO (Litros) COSTO UNITARIO DEL PRODUCTO (USA $/Litro) COSTO UNITARIO DEL PRODUCTO (USA $/galon) $ $ $ $ $ 16,560,356 850,168 36,000,000 0.46 1.74 Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel). 94 3.3.6 ESTADO DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS Es un resumen de costos y utilidades que muestra las ganancias o pérdidas en el ejercicio, el resultado final se denomina también flujo neto económico. Tabla XX. ESTADO DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS. ESTADO DE PERDIDAS Y GANANCIAS PRODUCCION ANUAL ETANOL ANHIDRO + EQV.ETANOL ANHIDRO (Litros/año) 38,593,942 PRECIO DE VENTA POR UNIDAD (US$/Litro) INGRESO NETO DE VENTAS ANUALES COSTO TOTAL DE FABRICACION (CTF) $ $ $ 0.89 34,348,608 16,560,356 UTILIDAD BRUTA IMPUESTO A LA RENTA (30%) $ $ 17,788,252 4,104,981 UTILIDAD NETA = FLUJO NETO ECONOMICO VALOR ACTUAL NETO (VAN) $ $ 13,683,271 29,106,657 Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel). Ingreso Neto de Ventas Anuales= Producción anual * Precio de venta unitario Utilidad Bruta= Ingreso neto de ventas anuales – Costo total de fabricación Utilidad Neta= Utilidad bruta – Impuesto a la renta 3.3.7 ANALISIS ECONOMICO Tabla XXI. ANALSIS ECONOMICO DEL PROYECTO ANALISIS ECONOMICO DEL PROYECTO VALORES CALCULADOS VALOR RETORNO SOBRE LA INVERSION ANTES DEL PAGO DE IMPUESTOS RETORNO SOBRE LA INVERSION DESPUES DEL PAGO DE IMPUESTOS TIEMPO DE RECUPERACION DEL DINERO (antes de impuestos) TIEMPO DE RECUPERACION DEL DINERO (despues de impuestos) PUNTO DE EQUILIBRIO 39% 30% 2.09 2.58 21.37% ACEPTABLE > 35% > 12% < 5 años < 3 años < 50% Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel). En la evaluación económica se ha considerado la producción de grano del sorgo obtenido en la cosecha, este subproducto favorece a la rentabilidad del proyecto. Al finalizar el análisis económico del proyecto se concluye que los valores calculados están dentro de los valores recomendados y aceptables por lo tanto el proyecto es rentable. 95 CAPITULO IV 96 IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.1 CONCLUSIONES a. De análisis del mercado Según el estudio de mercado, la demanda nacional de etanol anhidro para mezclas con gasolinas está actualmente cubierta. La única posibilidad es exportar. El estudio de mercado indica que existe un gran potencial de colocar el producto en el mercado, especialmente Europa y Estados Unidos. Existe la posibilidad de abastecer parte de la demanda insatisfecha proyectada de Estados Unidos. Considerando una mezcla de 10% de etanol (v/v) para el 2030 tendría una sobreproducción de 8,9 Gl. Sin embargo con mezclas superiores a 10% se tendría un déficit de 162,8 Gl. Estos valores demuestran un gran mercado para ser abastecido. Se plantea como mercado objetivo Estados Unidos y como mercado meta un Estado de USA ubicado en el litoral marino para facilitar su desembarque. b. De análisis técnico Se evaluó el proceso de la producción de etanol anhidro a partir de los tallos de sorgo dulce, esta obtención es muy similar a la producción de etanol a partir de caña de azúcar. Esta tecnología es conocida a nivel mundial y por lo tanto es factible instalarlo en nuestro país. Según el estudio de ubicación de la planta se instalará en el distrito de Olmos, provincia de Lambayeque, departamento de Lambayeque. La capacidad instalada será de 120 000 litros por día de etanol anhidro y técnicamente es factible. Con 300 días de operación al año se tiene que moler cerca de 2 000 toneladas métricas de tallo se sorgo dulce por día la cual daría una producción de 36 000 000 litros de etanol anhidro anual. c. De análisis Financiero La factibilidad económica de la planta se interpreta con los siguientes indicadores: La inversión total para la instalación de la planta asciende a US$ 45 271 946. El costo total de fabricación asciende a US$ 16 560 356. Tiempo de recuperación de la inversión es de 2,09 y 2,58 años; antes y después de impuestos respetivamente. 97 La tasa de retorno sobre la inversión es de 39 % y 30%, antes y después del pago de los impuestos respectivamente. Punto Equilibrio del proyecto es de 21,37%. El costo unitario por litro de etanol anhidro es US$ 0,46. El precio de venta por litro de etanol anhidro es US$ 0.89 colocado en fábrica. En la evaluación económica se ha considerado la producción del grano del sorgo obtenido de la cosecha del sorgo dulce en los campos de cultivo. Este subproducto importante favorece a la rentabilidad del proyecto ya que anualmente se produciría 23 086,08 toneladas de grano de sorgo, considerando una precio de venta de US$ 100 (50% precio del maíz), se obtiene una recaudación de US$ 2 308 608. Dentro del proceso de producción del etanol se obtiene como subproducto vinaza este es aprovechable como fertilizante para los campos de cultivos de sorgo, y el bagazo obtenido de la molienda de los tallos del sorgo es aprovechable para producir energía eléctrica a través de su combustión en los calderos. d. De análisis de Prefactibilidad Al finalizar el análisis de mercado, técnico y económico del “Proyecto de Prefactibilidad de Instalación de una Planta de Etanol Anhidro a partir del Sorgo dulce” se concluye que todos los valores obtenidos en el análisis económico están dentro de los valores recomendados por lo tanto el proyecto es rentable y factible por lo tanto se recomienda su instalación, en el distrito de Olmos, provincia de Lambayeque, departamento de Lambayeque. 98 4.2 RECOMENDACIONES Se recomienda instalar la planta de etanol anhidro a partir del sorgo dulce en el distrito de Olmos, provincia de Lambayeque, departamento de Lambayeque. Se recomienda cumplir con las recomendaciones de operación para no producir impacto negativo sobre el medio ambiente. Se recomienda cumplir con las recomendaciones y legislación peruana en materia de seguridad y salud ocupacional para las instalaciones y operaciones de la planta para mantener muy bajos los niveles incidentes y accidentes hacia los colaboradores. Se recomienda seguir investigando métodos de procesamiento que permitan llegar los límites teóricos de rendimiento, con lo cual se disminuirá aún más el costo de producción. 99 CAPITULO V 100 V. BIBLIOGRAFIA - ALMODARES A., & HADI M.R., 2009. Production of bioethanol from sweet sorghum: A review. African Journal of Agricultural Research Vol. 4 (9); 772 – 780 - AMARAL W. 2007. Biofuels and sustainability issues – Opportunities for biomass production and conversion through a South-South agenda. Presentación en el I Congreso sobre Biocombustibles y Energías Renovables. Lima: 17-19 de mayo del 2007, Universidad Nacional Agraria La Molina. - ARGONNE NATIONAL LABORATORY. 2011. 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APENDICE 7.1 BALANCE DE MASA El balance de masa se ha realizado en base a una planta de producción de 120 000 litros de etanol por día, aplicándose el factor de reducción según fuente: PRAJ INDUSTRIES LIMITED INDIA-WELCOMES DELEGATES ON-Global Consultation on Pro-poor Sweet Sorghum Development for Bio-ethanol Production and Introduction to Tropical Sugar Beet, 2007. El balance de masa del proyecto se realizó en base a las siguientes Figuras: BALANCE DE MASA DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE BIOETANOL ANHIDRO A PARTIR DE SORGO DULCE. Fuente: PRAJ INDUSTRIES LIMITED INDIA, 2007. 106 7.1.1 BALANCE DE MASA DE LA PLANTA DE PRODUCCION DE ETANOL ANHIDRO A PARTIR DE SORGO DULCE. BALANCE DE MASA EN LA ETAPA DE MOLIENDA. H(AGUA) A AGUA 72% AZUCARES FIBRA NO POL 520.32 ton/dia B AGUA 85.5% AZUCARES NO POL FIBRA 1,923.84 Tn tallos de sorgo /dia 1,388.24 ton/dia 211.97 ton/dia 251.45 ton/dia 72.18 ton/día 1,923.84 ton/dia 1,644.88 ton/dia 204.25 ton/dia 34.63 ton/día 40.08 ton/día MOLIENDA BRIX 12.68 G(BAGAZO) AGUA AZUCARES NO POL FIBRA 520.32 ton/dia 263.68 ton/dia 7.72 ton/dia 37.56 ton/dia 211.37 ton/dia Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel). CORRIENTE A: A = 1 923,84 Toneladas de tallos de sorgo/día Agua (A1) A1 = 72% x Corrriente A A1= 0,72 x 1 923,84 A1 = 1 388,24 Tn/día Azucares (A2) A2 = 11,0179 % x Corriente A A2 = 0,110179 x 1 923,84 A2 = 211,97 Tn/día Fibra (A3) A3 = 13,07% x Corriente A A3 = 0,1307 x 1 923,84 A3 = 251.45 Tn/día No POL (A4) A4 = A-A1-A2-A3 107 A4 = (1923,84 – 1388,24 – 211,97- 251,45) Tn/día A4 = 72,18 Tn/día CORRIENTE H (agua): H = 27,0459% X A H = 0,270459 X 1 923,84 Tn/día H = 520,32 Tn/día de agua. CORRIENTE G (Bagazo): AGUA (G1) G1= A1 + H - B1 G1 = 1 388,24 + 520,32 – 1 644,88 G1 = 263,68 Tn/día AZUCARES (G2) G2 = A2 – B2 G2 = 211,97 – 204,25 G2 = 7,72 Tn/día NO POL (G3) G3 = A4 – B3 G3 = 72,18 – 34,63 G3 = 37,56 Tn/día FIBRA(G4) G4 = A3 – B4 GA = 251,45 – 40,08 GA = 211,37 Tn/día G = G1 + G2 + G3 + G4 G = 263,68 + 7,72 + 37,56 + 211,37 G = 520,32 Tn/día de bagazo CORRIENTE B (JUGO DE SORGO) B = 1 923,84 Tn/día jugo de sorgo AGUA (B1) B1 = 85,5% x B B1 = 0,855 x 1 923,84 108 B1= 1 644,88 Tn/día AZUCARES (B2) B2 = 10,6167% x B B2 = 0,106167 x 1 923,84 B2 = 204,25 Tn/día NO POL (B3) B3= 1,8% x B B3= 0,018 x 1 923,84 B3= 34,63 Tn/día FIBRA (B4) B4 = B - B1 - B2 - B3 B4 = (1 923,84 – 1 644,88 – 204,25 – 34,63) Tn/día B4= 40,08 Tn/día BALANCE DE MASA EN LA ETAPA DE CLARIFICACIÓN Y EVAPORACIÓN B AGUA 85.5% AZUCARES NO POL FIBRA 1,923.84 ton/dia 1,644.88 ton/dia 204.25 ton/dia 34.63 ton/día 40.08 ton/día I (AGUA) 625.06 ton/dia C AGUA 85.5% AZUCARES NO POL CLARIFICACION Y EVAPORACION BRIX 12.68 J(CACHAZA) FIBRA AZUCARES NO POL AGUA BRIX 1,152.82 ton/dia 932.25 ton/dia 203.25 ton/dia 17.31 ton/día 19.13 145.97 ton/dia 40.08 ton/dia 0.99 ton/dia 17.31 ton/dia 87.58 ton/día Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel). CORRIENTE I (AGUA): I = 30% x B1 I = 0,30 x 1644.88 I = 625,06 Tn/día de agua. 109 CORRIENTE C (JUGO CLARIFICADO Y EVAPORADO): AGUA (C1) C1 = B1 - I - J4 C1 = 1 644,88 – 493,46 – 87,58 C1 = 1 063,84 Tn/día AZUCARES (C2) C2 = B2 - J2 C2 = 204,25 – 0,99 C2 = 203,25 Tn/día NO POL (C3) C3 = B3 - J3 C3 = 34,63 – 17,31 C3 = 17,31 Tn/día C = C1 + C2 + C3 C = 1 284,41 Tn/día de jugo clarificado y evaporado CORRIENTE J (CACHAZA): FIBRA (J1) J1 = B4 J1 = 40,08 Tn/día AZUCARES (J2) J2 = 48,64 % x B2 J2 = 0,4864 x 204,25 J2 = 0,99 Tn/día NO POL (J3) J3 = 50% x B3 J3 = 0.50 x 34,63 J3 = 17,31 Tn/día AGUA (J4) J4 = (J1+J2+J3)/0,4 x 0,6 J4 = 87,58 Tn/día J = J1 + J2 + J3 + J4 J = 145,97 Tn/día de cachaza 110 BALANCE DE MASA EN LA ETAPA DE FERMENTACIÓN Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel) CORRIENTE K (DIOXIDO DE CARBONO): K= 0,92 x C2 x (88/180) K = 0,92 x 203,25 x (88/180) K = 91,42 Tn/día de CO2 CORRIENTE D (JUGO FERMENTADO): D=C–K D = 1 284,41 – 91,42 D = 1 192,99 Tn/día de jugo fermentado ETANOL (D1) D1 = 0,918 x C2 x (92/180) D1 = 0,918 x 203,25 x (92/180) D1 = 95,37 Tn/día AGUA (D2) D2 = C1 D2 = 1 063,84 Tn/día NO POL (D3) D3 = C3 111 D3 = 17,31 Tn/día LEVADURA (D4) D4 = 0.6% x C D4 = 0,006 x 1 284,41 D4 = 7,71 Tn/día AZUCARES (D5) D5 = D - D1 - D2 - D3 - D4 D5 = 8,76 Tn/día BALANCE DE MASA EN LA ETAPA DE DESTILACIÓN Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel). CORRIENTE L (VINAZA): ETANOL (L1) L1 = 0,8 % x D1 L1 = 0,008 x 95,37 L1 = 0,76 Tn/día AGUA (L2) L2 = D2 – E2 112 L2 = 1057,26 Tn/día NO POL (L3) L3 = D3 L3 = 17,31 Tn/día LEVADURA (L4) L4 = D4 L4 = 7,71 Tn/día AZUCARES (L5) L5 = D5 L5 = 8,76 Tn/día L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 L = 1 091,81 Tn/día de vinaza CORRIENTE E (ETANOL) ETANOL (E1) E1 = 99,2% x D1 E1 = 0,992 x 95,37 E1 = 94,60 Tn/día AGUA (E2) E2 = (E1/0,935) x 0,065 E2 = (94,60/0,935) x 0,065 E2 = 6,58 Tn/día E = E1 + E2 E = 94.60 + 6.58 E = 101,18 Tn/día de etanol 113 BALANCE DE MASA EN LA ETAPA DE DESHIDRATACIÓN Fuente: Los Autores (Elaborado en Excel). CORRIENTE M (SUBPRODUCTO DE DESHIDRATACION): ETANOL (M1) M1 = 0,31% x E1 M1 = 0,0031 X 94,60 M1 = 0,29 Tn/día AGUA (M2) M2 = E2 – F2 M2 = 6,58 – 0,38 M2 = 6,20 Tn/día M = M1 + M2 M = 0,29 + 6,20 M = 6,49 Tn/día CORRIENTE F (ETANOL ANHIDRO): ETANOL (F1) F1 = E1 – M1 F1 = 94,60 – 0,29 F1 = 94,31 Tn/día 114 AGUA (F2) F2 = (F1/0,996) x 0,004 F2 = 0,38 Tn/día F = F1 +F2 F = 94,31 + 0,38 F = 94,69 Tn/día de etanol anhidro DENSIDAD DEL ETANOL = 0,789081 g/cm3 = 789,081 Kg/m3 PRODUCCION DIARIA = F / DENSIDAD DEL ETANOL PRODUCCION DIARIA = (94,69 *1000 Kg/día / 789,081 Kg/m3) * 1000 Litros/ 1m3 PRODUCCION DIARIA = 120 000 litros/día de etanol anhidro 7.2 BALANCE DE ENERGÍA El balance de energía general de la planta en base a una planta para 120 000 mil litros por día de etanol anhidro al cual se le aplicó un factor de reducción, según fuente: PRAJ INDUSTRIES LIMITED INDIA-WELCOMES DELEGATES ON-Global Consultation on Pro-poor Sweet Sorghum Development for Bioethanol Production and Introduction to Tropical Sugar Beet, 2007. Fuente: PRAJ INDUSTRIES LIMITED INDIA, 2007. 115 7.3 DISEÑO Y SELECCIÓN DE EQUIPO 7.3.1 EQUIPOS PRINCIPALES DE FERMENTACION TANQUE DE MOSTO Flujo: 1152,82 ton/día = 48034,16 kg/hr Densidad: 1,04 kg/litro (valor aproximado). Flujo volumétrico: 48034,16/ 1,04 = 46186,7/hr. Tiempo de retención: 30 minutos = 0,5 horas Volumen de trabajo del tanque: 46186,7 x 0.66 = 23093,3 Litros Volumen adicional: 30% Volumen real del tanque: 1,30 × 23093,3 = 30021,3 litros = 30,021 m3 Se va construir tanque cilíndrico de 30 m3 Dimensiones: (http://www.regaltanks.co.uk/free-tools/tank-volumecalculator/vertical-tank/) Diámetro: 3000 mm Altura: 4244 mm. Bomba requerida: del fabricante GRUNDFOS, con software online: - Modelo: NB 40_125/131: Caudal: 52 m3/h. Columna máxima: 20 m. Potencia: 5,5 kW. Acoplamiento: Succión: DN65, Descarga: DN40. Material: acero inoxidable. FERMENTADORES Flujo volumétrico: 46186,7 litros/hr Tiempo de fermentación: 12 horas Volumen total de fermentación: 46186,7/hr x 12 = 554240,4 litros Asumiendo un total de 10 fermentadores Volumen de trabajo de un fermentador: 554240,4 /10 = 55424,04 litros Considerando un adicional de 20% Volumen total de un fermentador: 60573,372 x 1,20 = 66509 litros Se considera en la práctica fermentadores de 70 m3 Para un fermentador de tapa y fondo toriesferico: Cada tapa o fondo tiene una volumen de: Vfondo= 0,1 x Di3 (Manrique, 2011). 116 Considerando la parte cilíndrica: Altura del tanque: 5960 mm Diámetro del tanque: 3600 mm Volumen parte cilíndrica: [(3.1416 x 3.62)/4]x3.6 = 60.668 m3 Volumen de tapa y fondo: 2 x 0,1 x 3,63 = 9,331 m3 Volumen total del cilindro, tapa y fondo: 60,668 + 9,331 = 70 m3 Acoplamientos: Entrada de mosto: 3 pulg Salida de vino: 2,5 pulg Remontado de mosto: 2,5 pulg Dos tomas adicionales a 1,5 m de altura: 2 pulg Agua para refrigeración: 5000 litros/hr, tuberías de 1,5 pulg Material de acero inoxidable, tipo ANSI-ASME 304L, 6 mm de espesor. Sistema de refrigeración externo con bomba e intercambiador de calor. PRE-FERMENTADORES Se considera dos pre-fermentadores. Volumen efectivo de un fermentador: 55424,04 litros Volumen efectivo de un pre-fermentador: 0,10 x 55424,04 = 5542,404 litros Se considera 5550 litros Dimensiones: con software (Barrena Gurbillon Miguel, 1991) Datos: 117 118 CENTRIFUGA PARA LA SEPARACION DE LAS LEVADURAS Flujo másico: 1061,40 ton/día = 44225 kg/hr Densidad promedio: 1120 kg/m3 Flujo volumétrico: 44225/1120 = 39,4867 m3/hr = 39487 litros En base al catálogo de empresa FLOTTWEG para centrifugas de discos: 119 Según la capacidad requerida se selecciona AC 2000, que tiene una capacidad nominal de 45 000 litros/hr. Esto representa un sobrediseño de aproximadamente 14%, lo que se considera aceptable. 7.3.2 SISTEMA DE DESTILACION FRACCIONADA Flujo másico de alimentación: 44 225 kg/hr Se considera una mezcla binaria: Etanol: 3 973,75 kg/hr Agua: 44 225 – 3 971,75 = 40 251,25 kg/hr Empleando el software CHEMCAD, 6.1.3 Destilador 1: se simuló hasta conseguir 52% (en peso) de etanol Datos: Numero de etapas: 13 120 Plato de alimentación: 10 Presión de operación: 3 atm Destilador 2: se simulo hasta conseguir 93,5% en peso de etanol Datos: Numero de etapas: 28 Alimentación: 21 Presión de operación: atmosférica Resultados de la simulación: Corrientes 2 y 4 Balance de energía en los destiladores: 1 y 2 121 Resultados y especificaciones de diseño de los destiladores según simulador DESTILADOR 1 CHEMCAD 6.1.3 Page 1 Job Name: destilacion etanol 2 columnas 08:20:44 Date: 12/14/2016 Time: Towr Rigorous Distillation Summary Equip. No. Name No. of stages 1st feed stage Condenser mode Condenser spec. Cond. comp i Reboiler mode Reboiler spec. Reboiler comp i Iterations Initial flag Calc cond duty (MMBtu/h) Calc rebr duty (MMBtu/h) Est. Dist. rate 1 13 10 12 0.5200 2 12 0.0010 2 25 6 -29.0914 37.9007 85.3992 122 (kmol/h) Est. Reflux rate (kmol/h) Tolerance Est. T top C Est. T bottom C Est. T 2 C Tray type Column diameter ft Tray space ft Thickness (top) ft Thickness (bot) ft No of sections Calc Reflux ratio Calc Reflux mole (kmol/h) Calc Reflux mass kg/h No of passes (S1) Weir side width ft Weir height ft System factor Optimization flag 350.7879 0.1000 109.1333 133.9166 109.1356 3 4.0000 2.0000 0.0078 0.0104 1 1.7243 495.2114 13055.2793 1 0.7708 0.1667 1.0000 1 DESTILADOR 2 CHEMCAD 6.1.3 Page 1 Job Name: destilacion etanol 2 columnas 08:19:07 Date: 12/14/2016 Time: Towr Rigorous Distillation Summary Equip. No. Name No. of stages 1st feed stage Top pressure atm Condenser mode Condenser spec. Cond. comp i Reboiler mode Reboiler spec. Reboiler comp i Iterations Initial flag Calc cond duty (MMBtu/h) Calc rebr duty (MMBtu/h) Est. Dist. rate (kmol/h) Est. Reflux rate (kmol/h) Tolerance Est. T top C Est. T bottom C 2 28 21 1.0000 12 0.9350 2 12 0.0100 2 25 1 -13.2854 12.6389 64.1593 104.1127 0.1000 78.3078 98.8901 123 Est. T 2 C Column diameter ft Tray space ft No of sections Calc Reflux ratio Calc Reflux mole (kmol/h) Calc Reflux mass kg/h No of passes (S1) Weir side width ft Weir height ft System factor Optimization flag 78.3100 6.5000 2.0000 1 2.5911 258.5571 10816.5918 1 0.8958 0.1667 1.0000 1 7.3.3 SISTEMA DE DESHIDRATACION DE ETANOL DE 93.5% EN PESO Flujo: 101,18 Ton/día = 4215,80 kg/hr. Flujo de agua: 6,58 ton/día = 274,16 kg/hr = 4,57 kg/min. Agua adsorbida en un ciclo de 16 minutos: 4,57 × 16 = 73,11 kg. 100 kg de adsorbente retiene teóricamente 22 kg de agua. 100 kg de adsorbente retiene en forma real 70%: 15,40 kg. Adsorbente necesario: 100 × (73,11 / 15,4) = 474,74 kg. Se va considerar 500 kg. de adsorbente. - Características de la zeolita 3A Forma: esférica Diámetro de partícula: 3 – 5 mm Densidad global: 779 kg/m3 Porosidad del lecho: 0,41 Densidad del lecho de adsorbente: 0,3357 kg/L (Pruksathorn & Vitidsant, 2009). Volumen del lecho adsorbente: 500 / 0,3357 = 1489,42 litros. Se considera: 1 500 litros Dimensiones del cilindro: diámetro: 700 mm; altura: 3897 mm. 124 7.3.4 RESUMEN CODIFICACION DE LOS EQUIPOS PRINCIPALES Y AUXILIARES EQUIPOS Y MAQUINARIAS PARA LA EXTRACCION DEL JUGO DE SORGO DULCE B-1 1 BALANZA DE PLATAFORMA DG-1 1 DESCARGADOR TIPO GRUA TR-1 1 TRANSPORTADOR DE FAJA E-1 2 ELECTROIMAN y DESFIBRADOR T-1 1 TAMIZ ROTATORIO MO-1,2,3,4 4 MOLINOS, transmision y conductores TK-1 1 TANQUE DE JUGO MIXTO TK-2 1 TANQUE DE AGUA DE IMHIBICION EQUIPOS Y MAQUINARIAS PARA GENERACION DE CODIGO UNIDADES VAPOR Y DE ENERGIA ELECTRICA CODIGO C-1 AB-1,2 TK-3 TK-4 TK-5 GC-1 CODIGO CJ-1,2 CL-1 TA-1 TK-6 TK-7 F-1 TK-8 EV-1,2 UNIDADES 1 2 1 1 1 1 CALDERA ABLANDADORES TANQUE DE AGUA BLANDA TANQUE DE AGUA CRUDA TANQUE DE AGUA FILTRADA GENERADOR DE CONTRAPRESION 2000kW EQUIPOS Y MAQUINARIAS PARA TRATAMIENTO Y UNIDADES CONCENTRACION DE JUGO 2 CALENTADORES DE JUGO 1 CLARIFICADOR 1 TAMIZ DE JUGO CLARO 1 TANQUE DE JUGO CLARO 1 TANQUE DE CACHAZA 1 FILTRO PARA CACHAZA 1 TANQUE SELLO PARA JUGO FILTRADO 2 EVAPORADORES CODIGO UNIDADES PF-1,2 TK-9 CE-1,2 TF-1,…,10 TK-9 TK-10 2 1 2 10 1 1 CODIGO CA-1 CR-2 CAB-1 TK-11,12,13 EQUIPOS PARA FERMENTACION TANQUES PRE FERMENTADORES TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AC.SULFURICO CENTRIFUGAS TANQUES FERMENTADORES CALENTADOR Y ENFRIADOR DE JUGO TANQUE VOLANTE EQUIPOS PARA DESTILACION, DESHIDRATACION Y UNIDADES ALMACENAMIENTO 1 1 1 3 COLUMNA AGOTADORA COLUMNA RECTIFICADORA SISTEMA DE FILTROS MOLECULARES(ZEOLITA) TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE PRODUCTO CAPACIDAD 30 tn 20 tn 36 pulg 40 pulg 50 tn/h A36 pulg y D24 pulg 20 m3 10 m3 CAPACIDAD 25 tn/h 5 m3 150 m3 150 m3 150 m3 2000 kW CAPACIDAD 100 m2 200 m3 50 m3/h 20 m3 2 m3 --1.5 m3 120 tn/h CAPACIDAD 10 m3 5 m3 45 m3/h 100 m3 70 m2 100 m3 CAPACIDAD 60000 L/D 60000 L/D 50000 L/D 120m3 125 7.4 EVALUACION ECONOMICA 7.4.1 CAPITAL FIJO TOTAL 7.4.1.1 COSTOS DIRECTOS A) COSTO DE LOS EQUIPOS PRINCIPALES Y AUXILIARES Los costos de los equipos se han determinado para la producción estimada: Equipos y maquinarias para extracción del jugo de sorgo dulce Costo total: US$ 3 513 135 Equipos y maquinarias para generación de vapor y energía eléctrica. Costo total: US$ 5 026 305 Equipos para tratamiento del jugo de sorgo dulce. Costo total: US$ 507 909 Equipos para fermentación. Costo total: US$ 2 952 441 Equipos para destilación y deshidratación. Costo total: US$ 4 985 250 Área para ubicar los equipos: 1200 hectáreas, que por ser tierras eriazas sin valor comercial se considera un costo bajo. Costo total del Equipo: El costo incluye los equipos principales y auxiliares, donde la mayoría serán comprados en Estados Unidos. - Costo FOB total de equipos principales y auxiliares: US$ 15 680 000 - Costo CIF total: 1,15 x 15 680 000 = US$ 18 032 000 - Costo de entrega: equipo colocados en la planta. 2% del costo CIF Costo entrega: 0.02 x 18 032 000 = US$ 360 640 Costo total de los equipos en la planta: CEplanta = US$ 18 392 640 126 B) Costo de instalación de los equipos principales y auxiliares: por ser modular se considera solo el 15% del costo del equipo CEInst = 1.15 CEplanta CEInst = US$ 2 758 896 C) Costo de tubería y accesorios: los reactores traen sus sistemas de tuberías pre-instalados, se considera 20% del costo total de los equipos. CTubAcc = 0.20 x CEplanta = US$ 3 678 528 D) Costos de Aislamiento de Tuberías y Equipos: 5% del costo de tuberías y accesorios. CAis = 0.05 x CTubAcc CAis = US$ 183 926 E) Costo de instalaciones eléctricas: 10% del costo del equipo principal CElec = 0.1 x CEplanta CElec = US$ 919 632 F) Costos de Cimientos y Estructura (edificios): Se considera el 15% del costo de los equipos. CCimEst = 0.15 x CEplanta = US$ 2 758 896 G) Costos de Instrumentación de control y cómputo: 15% del costo del equipo principal puesto en planta. Cont. = 0.15 x CEplanta = US$ 2 758 896 H) Costos de Terrenos y Mejoras: se considera área para carretera, áreas verdes y poza de tratamiento. Las mejoras también tienen un factor de 1.2. Se considera el 2% del costo de los equipos. CTerrMej = 0.02 x CEplanta = US$ 367 853 I) Costos de servicios y auxiliares: 5% del costo CIF del equipo principal CauxSer = 0.05 x CEplanta = US$ 99 632 COSTOS DIRECTOS TOTALES CD=CEInst+CTubAcc+Casi+Cont.+CauxSer+CElec+CCimEst+CEdif+CTerrMej CD = US$ 32 738 899 127 7.4.1.2 COSTOS INDIRECTOS TOTALES A) Costos de Ingeniería y supervisión: 5% del costo directo total CIngsup = 0.05 x CDirect. = US$ 1 636 945 B) Costos de construcción: 5% del costo directo total. Const = 0.05 x CDirect.= US$ 1 636 945 C) Costos de honorarios para contratistas: 5% del costo directo total. Chon = 0.05 x CDirect. = US$ 1 636 945 D) Costos imprevistos: 2% del costo directo total. Cimpr = 0.02 x CDirect. = US$ 654 778 E) Costos de seguros e impuestos: 2% del costo directo total. CSegImp= 0.02 x CDirect. = US$ 654 778 COSTOS INDIRECTOS TOTALES CI = CIngsup + Const. + Chon + Cimpr + CSegImp CI = US$ 6 220 391 CAPITAL FIJO TOTAL: Es la suma de costos directos y costos indirectos. CFT = CD + CI CFT = US$ 38 959 290 7.4.2 CAPITAL DE TRABAJO A) Inventario de Materia Prima: Para el cálculo de la materia prima se considera los siguientes flujos: - Precio de materia prima (sorgo dulce) por ton métrica: US$ 13,5 - Diario se utilizará: 1 923 toneladas de tallos de sorgo dulce. - Al año (300 días) se utilizará: 577,152 toneladas de sorgo. - Costo anual de la materia prima: US$ 13,50 por ton sorgo * 577 152 toneladas sorgo. Costo anual sorgo = US$ 7 791 552 Costo de insumos adicionales: 128 Costo insumos adicionales = US$ 26 734 Costo total de materia prima: Costo total = Costo anual sorgo + Costo insumos adicionales Costo total = US$ 7 818 286 Inventario de materia prima: se considera el dinero para un mes de operación. Se va operar 24 horas por día, en tres turnos CInvMatPri = US$ 7 818 286 / 12 = US$ 651 524 B) Inventario de Materia en Proceso: Se estima como el costo de 1 día del costo de fabricación: - Costo de Fabricación anual: US$ 15 710 188 CInvMatPro = US$ 15 710 188 / 300 = US$ 52 367 C) Inventario de Producto: Se estima el costo de un mes del costo de fabricación. - Costo de Fabricación: US$ 15 710 188 InvPro = US$ 15 710 188 / 12 InvPro = US$ 1 309 182 D) Cuentas por cobrar: Se estima en base a ventas por una semana Se estima: - litros de etanol anhidro/día: 120 000 litros/día - costo de venta etanol/litro: US$ 0.89 - días al mes: 28 días Cuentas por cobrar = 120 000 litros/día x 28 días x US$ 0.89 por litro Cuentas por cobrar = US$ 2 990 400 E) Disponible en Caja: Equivale al costo de un mes de fabricación. - Costo de Fabricación: US$ 15 710 188 DispCaja= US$ 15 710 188 / 12 129 DispCaja = US$ 1 309 182 CAPITAL DE TRABAJO: Es la sumatoria inventario de materia prima, inventario de materia en proceso, inventario de producto, cuentas por cobrar y disponible en caja. CTra = InvMatPri + InvMatPro + InvPro + Cuentas + DispCj CTra = US$ 6 312 656 INVERSION TOTAL DEL PROYECTO: Es la suma del capital fijo total y el Capital de Trabajo. INVT = CFT + CTrab. INVT = US$ 38 959 290 + 6 312 656 INVT = US$ 45 271 946 7.4.2 COSTO TOTAL DE FABRICACION 7.4.2.1 COSTOS DE FABRICACION 7.4.2.1.1 COSTOS DIRECTOS DE FABRICACION A) Costo de Materia Prima: Es el costo para un año de producción, operando a 7200 horas por año en continuo. Para el cálculo de la materia prima se considera los siguientes flujos: - Precio de materia prima (tallos de sorgo dulce) por ton métrica: US$ 13,5 - Diario se procesara: 1 923 toneladas de tallos de sorgo dulce. - Al año (300 días) se utilizará: 577 152 toneladas de sorgo. - Costo anual de la materia prima: US$ 13,50 dol/ton sorgo x 577 152 toneladas de tallos de sorgo dulce. Costo anual sorgo = US$ 7 791 552 Costo de insumos adicionales: Costo insumos adicionales = US$ 26 734 Costo total de materia prima: Costo total = Costo anual sorgo + Costo insumos adicionales Costo total = US$ 7 818 286 130 B) Costo de mano de obra: Se estima 15 trabajadores por turno, cada turno de 8 horas. Y un pago mensual de 300 dólares por trabajador. Considerándose 14 sueldos anuales por trabajador. CMobra = 3 turnos*15 colaboradores*14 sueldos/anual* US$ 300/mensual CMobra = US$ 189 000 C) Costo de supervisión e ingeniería: 15% del costo de mano de obra Cing = 0.15 x 189 00 Cing = US$ 28 350 D) Costo de mantenimiento y reparación: 5% del capital fijo total. Cmant = 0.05 x CFT Cmant = US$ 1 947 965 E) Costo de auxiliares y servicios: El 15% del costo de mantenimiento y reparación. Caux = 0.15 x Cmant Caux = US$ 292 195 F) Costo de suministros de operación: 15% del costo de mantenimiento y reparación. Csum = 0.15 x Cmant Csum = US$ 292 195 COSTO DIRECTO DE FABRICACIÓN: Es la suma de los ítems A, B, C, D, E, F. CDF = CMP + CMobra + Cing + Cmant + Caux + Csum CDF = US$ 10 567 990 7.4.2.1.2 COSTOS INDIRECTOS DE FABRICACION A) Cargas a planillas: 21% de la mano de obra Cplan = 0.21 x CMobra Cplan = US$ 39 690 B) Gastos de laboratorio: 15% del costo de mano de obra 131 Clab = 0.15 x CMobra Clab = US$ 28 350 C) Gastos generales de planta: 5% del costo de mano de obra Gen = 0.05 x CMobra Cgen = US$ 9 450 COSTO INDIRECTO DE FABRICACIÓN: Es la suma de los ítems A, B, C. CIF = Cplan + Clab + Gen CIF = US$ 77 490 7.4.2.1.3 COSTOS FIJOS DE FABRICACION A) Depreciación: 10% del capital fijo total Dep = 0.10 x CFT Dep = US$ 3 895 929 B) Impuestos: 2% del capital fijo total Imp = 0.02 x CFT Imp = US$ 779 186 C) Seguros: 1% del capital fijo total Seg = 0.01 x CFT Seg = US$ 389 593 COSTOS FIJOS DE FABRICACIÓN: Se considera la suma de los ítems A, B, C. CFF = Dep + Imp + Seg CFF = US$ 5 064 708 COSTOS DE FABRICACIÓN: Es la suma de los costos directo de fabricación, Costo indirecto de fabricación y los costos fijos de fabricación. CFab = CDF + CIF + CFF CFab = US$ 15 710 188 132 7.4.2.1.1 GASTOS GENERALES, gastos VAI – Ventas, administración e investigación. A) GASTOS DE VENTAS Vent = 0.10 x CFF = US$ 506 471 B) GASTOS DE ADMINISTRACION Adm = 0.15 x (Cmo +Csi + Cmr) = US$ 324 797 C) GASTOS DE INVESTIGACION Y DESARROLLO Inv = 0.05 x CMobra = US$ 18 900 GASTOS GENERALES VAI = Vent + Adm + Inv GASTOS GENERALES VAI = US$ 850 168 COSTO TOTAL DE FABRICACIÓN: Es la suma de los costos de Fabricación y los Gastos Generales (VAI). CTF = CFab + VAI CTF = US$ 15 710 188 + US$ 850 168 CTF = US$ 16 560 356 7.4.3 COSTO DE UNIDADES PRODUCIDAS POR AÑO Total de unidades producidas 120 000 litros de etanol anhidro/día. NumProd = 120 000 Litros de etanol anhidro/día * 300 días/año. NumProd = 36 000 000 Litros de etanol anhidro al año. Costo total de Fabricación (CTF) = US$ 16 560 356. CostUnit CTF Num Pr od CostUnit = US$ 0.46 7.4.4 ESTADO DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS: Producción Anual Etanol Anhidro Producción anual = 36 000 000 Litros de etanol anhidro. 133 Producción Anual de granos de sorgo Producción anual (toneladas grano de sorgo) = 23 086,08 Precio de venta por tonelada de grano de sorgo = US$ 100 (50% del precio del maíz). Precio de venta anual de producción de grano = 23 086,08 Ton grano x US$ 100 =US$ 2 308 608 Equivalente en litros de etanol = US$ 2 308 608/ (US$ 0.89/litro etanol anhidro)= =2 593 942 Litros de etanol anhidro. Producción Anual = 36 000 000 litros etanol anhidro + 2 593 942 litros de etanol anhidro = 38 565 120 litros de etanol anhidro Precio de ventas por unidad Pventa = US$ 0.89 por litro. Ingreso neto de ventas anuales Ingventas = US$ 34 348 608 Costo total de fabricación (producción) CTfabri = CFab CTfabri = US$ 16 560 356 Utilidad Bruta Ubruta = Ingventas – Ctfabri Ubruta = US$ 17 788 252 Impuesto a la renta Im p Re nta Ubruta .0.30 1.3 ImpRenta = US$ 4 104 981 Utilidad Neta Uneta = Ubruta – ImpRenta Uneta = US$ 13 683 271 134 7.4.5 ANALISIS ECONOMICO Tasa interna de Retorno, antes del pago de impuestos P: inversión inicial A: ingreso neto de ventas VS: depreciación n: periodo en el que espera recuperar el dinero, 5 años i: tasa interna de retorno Aplicando la fórmula: 1 i n 1 VS P A n n i(1 i) (1 i) Se despeja el valor de i: i = 39 % Tasa interna de Retorno, después del pago de impuestos U = utilidad neta, después de impuestos 1 i n 1 VS P U n n i(1 i) (1 i) Se despeja el valor de i: i = 30 % Tiempo de recuperación del dinero: Se aplica la siguiente formula: o Antes de impuestos TRI = Inversión total/ (U bruta + Depreciación) TRI = 2.09 años o Después de impuestos 135 TRI = Inversión total/ (U neta + Depreciación) TRI = 2.58 años Punto de Equilibrio: Producción anual (Panual): 38 593 942 litros de etanol anhidro. Costos Fijos Fabricación (CFF): US$ 5 064 708 Costos Fabricación (CFab): US$ 15 710 188 Ingreso Neto de ventas Anuales: US$ 34 348 608 Costos variables (Cvar): Cvar = CFab – CFF Cvar = US$ 10 645 480 Para no pierde ni ganar el número de unidades que se debe producir será: Q CFF Ingventas C var Panual Panual Pequilibri o Q .100 Panual = 8 246 466 litros de etanol anhidro. Pequilibrio = 21.37 % 136 VIII. ANEXOS 137
