PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A TRAVÉS DE LA PALMA AFRICANA
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Universidad del Istmo Facultad de Ingeniería PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A TRAVÉS DE LA PALMA AFRICANA AUGUSTO JOSÉ VALDEZ CHENAL Guatemala, 5 de junio de 2013
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Universidad del Istmo
Facultad de Ingeniería
PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A TRAVÉS DE LA PALMA AFRICANA
AUGUSTO JOSÉ VALDEZ CHENAL
Guatemala, 5 de junio de 2013
Universidad del Istmo
Facultad de Ingeniería
PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A TRAVÉS DE LA PALMA AFRICANA
Trabajo de Graduación
Presentado al Consejo de la Facultad de Ingeniería
de la Universidad del Istmo para optar al título de:
Ingeniero Industrial
por
AUGUSTO JOSÉ VALDEZ CHENAL
Asesorado por: Ing. Julio Rivera Peláez
Guatemala 5 de junio de 2013
AGRADECIMIENTOS
A Dios: por haber permitido que todo esto se llevara a cabo y haber ejecutado su plan
maestro majestuosamente en mí, sembrando en mi corazón la mayor de las virtudes: el
amor.
A mis padres: agradezco la valentía de haber tomado hace 23 años la decisión más difícil y
admirable que pude haber conocido. El hecho de haber optado a todo, en especial la
oportunidad de estudiar. Su ejemplo en virtudes, pero sobre todas las cosas, por hacerme
católico y darme a la verdad como fin último.
A mis hermanos Carlos y Mariana: quienes me recuerdan en todo momento que la vida
es para disfrutarla y gozarla con alegría, entregando el corazón desinteresadamente, como
un niño.
A mis hermanos Jesús y Marcela: a quienes defino como mi mayor fuente de inspiración
y lucha. Porque ambos me han llevado a Dios todos los días de mi vida, y me han
demostrado cuándo vale la pena reír y cuándo vale la pena llorar, porque ambos me han
hecho sentir que vivo de verdad.
A mis tías Amparo y María de los Ángeles: por su cariño y atención manifestados en sus
constantes correcciones. Además de su apoyo incondicional a lo largo de mi carrera y mi
vida. A quienes admiro por su fortaleza, dedicación y lealtad.
A mis amigos y familiares: agradezco el haber hecho de los momentos difíciles,
momentos agradables y compartir conmigo sus alegrías y experiencias.
A José Manuel Andrade, Enrique Escobar y Richard Lehnhoff: no podría contar con
mejores amigos, con quienes he podido compartir muchas alegrías y razones para ser
siempre bueno.
DEDICATORIA
Dedico este logro a Dios y a la Virgencita, a quien tanto le debo. A mis padres, esperando
agradarles y llenar sus corazones con orgullo, por demostrarme que SI existe el amor y que
no hay razón para flaquear y no vivir VALIENTEMENTE. Y finalmente por haberme dado
a mis hermanos a quienes les debo mi personalidad, en especial a Marcela.
A Guillermo Tovar (Willy) por ser el mejor amigo que pude haber tenido, a quien llevaré
en mi corazón hasta que tenga la oportunidad de volverlo a ver en la presencia de Dios.
A mi hermano Carlos, para que esto sirva de ejemplo y así tener en cinco años a un
abogado en la familia.
Y por último, dedico este logro a mi hermano Jesús, a quien la vida le debe mucho. Por ser
mi modelo de entrega y lucha…a quien espero ver ansiosamente como el mejor médico.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 1
1. MARCO DE REFERENCIA ...................................................................................................... 2
1.1 Marco Contextual ...................................................................................................................... 2
1.1.1 Antecedentes ...................................................................................................................... 2
1.1.2 Antecedentes de la producción del biodiesel ..................................................................... 3
1.2 Marco Conceptual ..................................................................................................................... 4
1.2.1 La importancia del Biodiesel en Guatemala .......................................................................... 4
1.2.1.1 Biodiesel en Guatemala ................................................................................................... 5
2. BIODIESEL .................................................................................................................................... 7
2.1 Fórmula química ....................................................................................................................... 7
2.2 Estructura molecular ................................................................................................................. 8
2.3 Aspectos físicos del biodiesel ................................................................................................... 9
2.3.1 Índice de viscosidad ........................................................................................................... 9
2.3.2 Punto de inflamación .......................................................................................................... 9
2.3.3 Color ................................................................................................................................... 9
2.3.4 Peso .................................................................................................................................... 9
2.4 Vida útil................................................................................................................................... 10
3. PRODUCCIÓN DE BIODIESEL ................................................................................................. 11
3.1 Método Industrial .................................................................................................................... 12
3.1.1 Recursos ........................................................................................................................... 12
3.1.2 Procesos .......................................................................................................................... 15
4. BENEFICIOS Y ANÁLISIS DE LA PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL ................................... 18
4.1 Ventajas y Desventajas ........................................................................................................... 18
4.2 ¿Qué empresas son las más adecuadas para evaluar el consumo del biodiesel? ..................... 22
4.3 Análisis financiero y rentabilidad ........................................................................................... 23
5. GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL ................................................................ 26
5.1 Bases administrativas .............................................................................................................. 26
5.2 Diseño del producto ................................................................................................................ 27
5.3 Diseño del proceso .................................................................................................................. 28
5.4 Estrategias de localización y distribución ............................................................................... 31
5.5 Administración de la cadena de suministros ........................................................................... 32
5.6 Administración del Inventario................................................................................................. 34
CONCLUSIONES ............................................................................................................................ 43
RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 44
GLOSARIO ...................................................................................................................................... 45
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................. 47
ANEXOS .......................................................................................................................................... 50
Anexo No.1 ................................................................................................................................... 50
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Figuras
No.1 Estructura Molecular de la Producción de Biodiesel………………….......8
No.2 Proceso de producción de Biodiesel……………………….……………...29
No.3 Flujograma de la Producción de Biodiesel…………………………...…...30
No.4 Costos de inventarios…………………….…………………………..........40
Tablas
No.1 Rendimiento de la extracción del aceite…..………...……………………..21
No.2 Rendimiento de la extracción del aceite…..………...……………………..28
No. 3 Recomendaciones para la localización de maquinarias…………………...31
No.4 Normas de control de calidad para la inspección de la palma africana…....36
1
INTRODUCCIÓN
Ante la actual dependencia del petróleo y de los combustibles presentados en el mercado,
se ha creado una alternativa en energía, el biodiesel, que a pesar de su popularidad, aún no
se tiene información que faciliten su producción en volúmenes no industriales.
Este proyecto desarrolla documentación necesaria que sirva como base para la producción
de biodiesel.
Dentro de esta documentación se tiene en cuenta los siguientes puntos:
1. Descripción química y contenidos del biodiesel.
3. Propuesta de las maquinarias necesaria para producir biodiesel.
4. Propuesta de la distribución de los equipos de producción.
5. Documentación y definición del proceso de producción.
Así también, busca apoyar a las empresas que se ven afectadas por su actual consumo de
combustibles, ya sea por el precio de estos o por la contaminación que puedan generar en
su área de trabajo o en las comunidades cercanas, es decir, en el medio ambiente.
El poder contar con un proceso de producción documentado permitirá a estas empresas
desarrollar proyectos que reduzcan el impacto de los combustibles en sus instalaciones a
partir de la producción y utilización de este biocombustible.
2
1. MARCO DE REFERENCIA
1.1 Marco Contextual
1.1.1 Antecedentes
A partir de la Revolución Industrial hasta el último avance tecnológico presentado en la
industria, los recursos y/o los medios utilizados para el desarrollo y la producción de bienes
tangibles se han compuesto en su totalidad por elementos no reciclables o poco disponibles,
generando así dos efectos:
1. Una reducción en las reservas de dichos recursos cuya insuficiencia da lugar a un
alza en sus precios, que limita aún más la producción de una empresa.
2. Una contaminación que surge como efecto de la producción de una empresa, o
bien, durante el consumo del producto, como es el caso de los combustibles en los
vehículos de una población.
Es así como inicia el análisis sobre los efectos del uso de combustibles. La constante y
creciente demanda de éstos, mientras se limita su producción, podría generar un déficit que
no necesariamente reduciría la contaminación del ambiente.
Para reducir los efectos, es necesario el desarrollo tecnológico que oferte artículos de
consumo masivo mejor diseñados y menos dañinos, así como el desarrollo de insumos
alternativos para la producción de combustibles con un menor grado de contaminación.
El poder contar con insumos alternativos da lugar a la liberación de la actual
dependencia sobre los insumos y combustibles derivados del petróleo, así como a la
apertura de nuevas y mejores opciones de energía.
3
1.1.2Antecedentes de la producción del biodiesel
”El uso de los aceites vegetales como combustible y fuente energética podrá ser
insignificante hoy, pero con el curso del tiempo será tan importante como el petróleo y el
carbón”. RudolphDiesel. 1
Sus orígenes como alternativa energética se remontan a la Segunda Guerra Mundial, sin
embargo, no se observó un aporte significativo sino hasta 1970 con la guerra entre Irán e
Irak cuyo impacto trascendió a tal punto en todo el mundo que redujo la productividad
mundial elevando el precio de sus petróleos. Con este hecho se vieron afectados incluso
estudios macroeconómicos donde el modelo keynesiano fue refutado e inutilizado; modelo
que sacaría a Estados Unidos de su “Gran depresión” en la década de los 30´s.
“Las primeras pruebas técnicas con biodiesel se llevaron a cabo en 1982 en Austria y
Alemania, pero sólo hasta el año de 1985 en Silberberg (Austria), se construyó la primera
planta piloto productora de RME (RapeseedMethyl Ester - metiléster de aceite de semilla
de colza).
Hoy en día países como Alemania, Austria, Canadá, Estados Unidos, Francia, Italia,
Malasia y Suecia son pioneros y potencias en la producción e investigación de los
biocombustibles. En los últimos años se ha producido biodiesel a partir de soya, girasol y
palma, siendo esta última la principal fuente vegetal utilizada en países como Malasia para
la producción de biodiesel PME y PEE (Palm Methyl Ester y Palm Ethyl Ester).
En Europa y los EE UU, el biodiesel es producido y utilizado en cantidades comerciales.
En 1998, el DOE (DepartamentofEnergy) designó al biodiesel puro (B100), como un
combustible alternativo y estableció un programa de créditos para el uso de biodiesel. Sin
1MARTÍNEZ HERRERA , Jorge; MARTÍNEZ AYALA, Alma; LOZANO, Silvia. Biocombustible de la
nueva era energética. Hypatia. [en línea]. [Editora
Lic. Silvia Patricia Pérez Sabino,Morelia, México], abril – junio 2007. [Citado el 22 de mayo de 2013].
Disponible
en:http://hypatia.morelos.gob.mx/index.php?Itemid=123&id=247&option=com_content&task=view
4
embargo el biodiesel mezclado, cuya forma más común se llama B20 (20% biodiesel, 80%
esel convencional), no ha sido designado como un combustible alternativo.”2
1.2 Marco Conceptual
1.2.1 La importancia del Biodiesel en Guatemala
Actualmente el planeta Tierra está mostrando las consecuencias y los efectos de la
actividad humana e industrial a través de cambios climáticos. No obstante, los efectos por
la misma actividad humana no se manifiestan exclusivamente en el medio ambiente, sino
también se ve afectada la economía del país. Esta mala actividad humana e industrial se
manifiesta notoriamente con la reducción de las reservas de recursos no renovables. Una
especulación de reducción en estas reservas podría dar lugar a un alza en los precios de
cualquier bien tangible, puesto que estos se generan a base de recursos como el
combustible, que es utilizado para alimentar los motores que dan funcionamiento a plantas
manufactureras.
Al aumentar la demanda y reducirse las limitadas reservas de petróleo puede verse
como la oferta de estos bienes se reduce, obligando a toda una nación a pagar más por
menos, ya que por la ley de la oferta y la demanda, una reducción en la oferta reduce la
cantidad demandada y sube el precio. En conclusión la vida del país se encarece.
En los últimos años, Guatemala se ha visto afectada económicamente gracias a las
fluctuaciones y el rápido ascenso en los precios del petróleo, crudo y sus derivados.
El alza de los precios del petróleo desequilibra el saldo comercial de Guatemala, dando
lugar a un déficit comercial causado por la desigualdad entre las importaciones y las
exportaciones. Ésta afecta a Guatemala en su PIB, viéndose reducido y poco atractivo para
futuras inversiones extranjeras en el país.
Tener un PIB que disminuye año con año obliga al país a reducir su demanda agregada
estableciendo a Guatemala como un país que importa más de lo que exporta.
2MOTA AGUILAR, David Antonio. “Evaluación del método base-base con etanol para la obtención de
Biodiesel a partir de aceite oxidado de piñón”. (Licenciatura en Ingeniería Química). Guatemala: Universidad
San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería. Noviembre de 2007.p. 5
5
Ante esta problemática económica y ambiental surge una evidente necesidad de
desarrollo de alternativas energéticas que reduzcan el impacto económico y que
contribuyan a la mejora del medio ambiente.
Una alternativa son los biocombustibles: Biodiesel, alcohol carburante, biogás, entre
otros. La producción del biodiesel, el cual no lleva mucho tiempo en el mercado, se
convierte en una de las soluciones más viables y seguras para el consumo guatemalteco.
Hoy en día ya se encuentran empresas e instituciones en Guatemala que ya han
comenzado a invertir en la investigación y desarrollo de proyectos en biocombustibles. Tal
es el caso de la empresa guatemalteca Biopersa S.A.
1.2.1.1 Biodiesel en Guatemala
Según el grupo de agronomíaAgritrade, Guatemala disfruta de cualidades y características
favorables para la producción de una gran variedad de productos agrícolas. Sus micro-
climas, su posición estratégica con relación a mercados de gran impacto, como lo es el
mercado norteamericano, le permite a Guatemala ser una puerta de comercio y conexiones
incluso con naciones de otros continentes.
Dentro de estos productos se encuentran plantas de un gran potencial energético como: la
soya, el higüerillo, el piñón, el girasol y el aguacate. Considerar una porción de la
producción de estos productos hacia el campo de los biocombustibles es sinónimo de
considerar una oportunidad invaluable para iniciar proyectos de desarrollo de una economía
sostenible, con la que Guatemala puede desarrollarse en el campo de los biocombustibles
aprovechando todas las cualidades mencionadas con anterioridad en el país.
Empresas como Biopersa se dedican a la investigación y el desarrollo de proyectos para
energías renovables. En el área de los biocombustibles, Biopersa, cuenta con un proyecto
de producción de biodiesel a partir del reciclaje del aceite quemado busca desarrollar este
tipo de combustible para diferentes tipos de motores.
Biopersa concluyó la etapa de investigación y está por iniciar el proceso de producción
industrial. También se ha investigado agronómicamente el cultivo de varias especies de
6
plantas con el fin de encontrar la más eficiente y adaptable a las características de las
regiones guatemaltecas.
“Biocombustibles de Guatemala, produce mil 500 galones de biodiesel derivado de la
semilla del Piñón, y de derivado de aceites usados. Esta empresa pionera en la siembra de
Jatropha Curca, considera que Guatemala tiene un enorme potencial en la producción de
biodiesel. Al año 2006, esta empresa contaba con 100 hectáreas cultivadas de piñón.” 3
“Recientemente, la empresa española de producción de biocombustibles, Cie Automotive,
por medio de su filial Bionor Transformación, compró 51% del capital de Biocombustibles
de Guatemala S.A. por medio de una suscripción de ampliación de capital, según confirmó
el Gerente General de la empresa guatemalteca, Ricardo Asturias. A la vez, se compró la
finca San Francisco La Canoa, en Chiquimulilla, Santa Rosa la cual abarca un área de
cultivo de 473,034 hectáreas. Con esto, se tiene la expectativa de ampliar la producción de
biodiesel a 24,000 gal/mes.”4
3ASTURIAS P., Ricardo. Biocombustibles de Guatemala. GTCIT revista. [en línea]. [Guatemala, 2013].
[Citado el 22 de mayo de 2013]. Disponible en:
http://www.eepca.org/guatemala/documents/presentaciones/ricardo_asturias.pdf 4 BOLAÑOS, Rosa María. “Inversión extranjera para biocombustibles”. Prensa Libre: Guatemala 27 de
Septiembre de 2007. p, 24.
7
2. BIODIESEL
De acuerdo a la ASTM (American SocietyforTesting and Materials) el biodiesel se
define como éster mono alquílico de larga cadena de ácidos grasos derivados de recursos
renovables, tal es el caso de los aceites vegetales o grasas animales, utilizados en motores
Diesel.
En otras palabras, el biodiesel es un combustible líquido de origen vegetal cuyo impacto
recae en la capacidad de reemplazar el combustible fósil utilizado en la actualidad.
Cabe mencionar que a diferencia del aceite diesel, el biodiesel tiene la ventaja de contar
con la oportunidad de ser producido y desarrollado a partir de diversos productos
renovables; tal es el caso de la soya, maní, la palma africana y otros aceites vegetales, como
el utilizado para cocinar, o incluso, excremento animal.
Como una introducción a su proceso de producción, el biodiesel es generado a partir de los
recursos renovables mencionados con anterioridad a través de un proceso denominado
“Transesterificación”.
Básicamente, la trasesterificación incurre en la mezcla de los aceites vegetales con un
alcohol, metanol o etanol, y un álcali–soda cáustica por ejemplo–para luego ser reposados,
esperando posteriormente una separación por decantación del biodiesel y de un
subproducto, el glicerol.
2.1 Fórmula química
Ahora bien, para su definición química, la fórmula molecular explica las reacciones
obtenidas a lo largo del proceso de producción del biodiesel. Estos reactivos obtenidos en el
proceso de producción del biodiesel se resumen en la siguiente reacción:
Aceite vegetal + Metanol ⇒ Ester Metílico de Ácidos Grasos + Glicerina.
Químicamente esto se representa de la siguiente forma:
CH-OCO-R2 + 3CH3OH ⇒ CH3-OCO-R2 + CH-OH
8
Cabe mencionar que las reacciones para la producción de biodiesel varían parcialmente en
los productos obtenidos de la reacción y se manifiestan de diferente manera según la
materia prima utilizada.
Con anterioridad se mencionó que esta producción no se ve excluida o limitada por un
aceite vegetal determinado. Es por ello que es de suma importancia decir que las reacciones
químicas presentadas con anterioridad pertenecen a una producción de biodiesel por medio
de la fruta de la palma africana.
2.2 Estructura molecular
En cuanto a su estructura molecular, los aceites presentados como triglicéridos, son
mezclados con el metanol el cual, a partir de un catalizador, produce el biodiesel y la
glicerina como un subproducto que luego será separado.
Figura No. 1
ESTRUCTURA MOLECULAR DE LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL
Fuente: Química verde para el medio ambiente. Catalizador ecológico para la producción del biodiesel.[en
línea] [Lima, Perú], 25 de septiembre 2009. [Citado el 22 de mayo de 2013]. Disponible en:http://go-
chemistry.blogspot.com/2009_09_01_archive.html
9
2.3 Aspectos físicos del biodiesel
A continuación, se darán a conocer las características tangibles del biodiesel.
2.3.1 Índice de viscosidad
A partir de la definición de viscosidad, resistencia de un líquido a fluir de un punto a
otro, se puede determinar que es conveniente para el biodiesel contar con un grado
moderado de viscosidad, ya que dicho factor se manifiesta inversamente proporcional a la
temperatura e influye fuertemente en la combustión.
Usualmente los líquidos viscosos son más propensos a producir más cenizas después de su
combustión, que los líquidos menos viscosos. Esta producción de cenizas, con el paso del
tiempo, genera daños en el funcionamiento del motor limitando así la utilización del motor
o tiempo de vida.
Estudios realizados en los países de mayor producciónde este biocombustible presentan la
viscosidad del biodiesel a 40°C entre 3 a 5 mm2/seg.
2.3.2 Punto de inflamación
El punto de inflamación indica la temperatura a la que el objeto de estudio reacciona con el
oxígeno produciendo una llama. Para el caso de los biocombustibles, su punto de
inflamación es bastante similar al de los combustibles fósiles.
Dentro de los estudios de los países productores del biodiesel, se logró determinar que este
punto de inflamación se sitúa entre los 100°C y los 110°C. Temperaturas proporcionadas
por un motor de combustión interna.
2.3.3 Color
Al igual que las reacciones químicas y otros subproductos del proceso de
transesterificación, el color depende de la materia prima utilizada para la obtención del
biodiesel. Para el caso del aceite de palma africana, su color es marrón.
2.3.4 Peso
De acuerdo a los estudios del biodiesel, el peso medio es de 1.2 – 1.85 g/cm3. Es importante
mencionar que mientras menos pesado sea el biodiesel, mejor será la combustión en un
10
motor de combustión interna, puesto que se encontrarán menos partículas sólidas que se
almacenarán en el motor después de la combustión.
2.4 Vida útil
Para poder determinar la vida útil o fecha de caducidad del biodiesel, la ASTM5 partió del
hecho que este biocombustible es un producto derivado de materia orgánica. Esto quiere
decir que su excesiva o moderada exposición con el oxígeno produce óxidos. Se
concluyendo entonces que el biodiesel, al igual que otros biocombustibles, tiene un tiempo
estimado de 60 días o dos meses de vida.
Es importante tener presente que el biodiesel debe ser almacenado y elaborado según las
normas de la ASTM. Estas normas controlan cualquier factor que puede alterar el
biocombustible obteniendo cambios drásticos. Uno de los factores a cuidar es la
temperatura que podría acelerar el proceso de descomposición del biodiesel.
No hay que olvidar que todo combustible es muy volátil y se debe ser muy cuidadoso con
su almacenamiento para evitar las pérdidas por evaporación.
5American SocietyforTesting and Materials.
11
3. PRODUCCIÓN DE BIODIESEL
Las materias primas utilizadas para la producción de este biocombustible resultan
considerablemente fáciles de adquirir en Guatemala, un país en que la agricultura es la
actividad económica principal.
Gracias a que los combustibles definen un mercado no desarrollado en la República de
Guatemala, resulta un negocio bastante atractivo, no sólo como productor, sino también
como proveedor.
Este mercado permite la formación de una integración vertical hacia atrás de los negocios
decombustibles donde ellos pasan a ser sus propios proveedores, otorgando a las empresas
una independencia total de los precios o las condiciones establecidas por otras entidades.
Los métodos de producción de biodiesel son dos: casero e industrial.
El casero es aquel cuyo desarrollo no requiere de equipos especializados o de controles
estrictos. Este método no se compara con los resultados obtenidos con el método industrial
el cual se encuentra desarrollado y estudiado por la ASTM.
Para el método industrial se requiere de una serie de operaciones bien determinadas y
manejadas sugiriendo en todo momento la seguridad de la persona, factor que no es muy
considerado por el método casero.
A continuación, se detalla el método industrial. Su desarrollo se debe a que este método:
Garantiza la seguridad de los empleados.
Permite satisfacer grandes volúmenes de demanda.
Asegura la calidad del biodiesel.
12
3.1 Método Industrial
Este proceso de elaboración se basa en la transesterificación de los triglicéridos a partir de
catalizadores.
De acuerdo a un análisis químico, los triglicéridos encontrados en los aceites vegetales son
cadenas largas de ácidos grasos que se ven unidos con un alcohol trivalente, el glicerol.
Luego, al seguir la reacción, el glicerol se sustituye por el metanol, que logra la obtención
de moléculas metiléster, moléculas más cortas del ácido graso. El glicerol desplazado, se
recupera como un subproducto de la reacción.
Este proceso descrito da como resultado moléculas monoésteres y glicerina. En otras
palabras, el proceso de transesterificación consiste en reaccionar una molécula de
triglicérido con otras tres moléculas de metanol o etanol para entregar finalmente el
biodiesel y glicerina.
Para operar con calidad y seguridad industrial, la producción de este producto debe seguir
las normas de cuidado, seguridad e higiene que se maneja en las plantas procesadoras de
productos derivados del petróleo.
A continuación, se presenta el proceso de producción de biodiesel por el método industrial,
haciendo énfasis en dos áreas: recursos y procesos.
3.1.1 Recursos
Las materias primas son:
Aceite vegetal crudo.
Etanol o Metanol.
Catalizador.
3.1.1.1 Aceite vegetal crudo
Para este estudio se tratará con el aceite obtenido de la fruta de la palma africana.
El aceite extraído de la fruta de la palma africana se ha popularizado por su utilización en la
preparación de productos alimenticios. Su gran diversidad y aplicaciones en diferentes
13
industrias, tal es de la industria de frituras, jabones y productos oleoquímicos, se deben a
sus características físicas y propiedades químicas.
Sus aplicaciones se han expandido hacia otras ramas que incluyen la pastelería y la cocina.
3.1.1.2 Etanol o Metanol
El alcohol – el cual puede ser etanol o metanol – representa aproximadamente entre 10% y
15% del volumen total de los insumos a utilizar. Realmente se pueden utilizar varios tipos
de alcoholes para la producción del biodiesel, no obstante el metanol y etanol son los
alcoholes más adecuados para trabajar y evitar contaminaciones que pueden arruinar la
producción.
A continuación, se presentará una breve descripción de cada uno de los alcoholes, metanol
y etanol.
El metanol es tóxico y altamente inflamable. Existe riesgo de explosión e incendio
cuando el metanol está expuesto al calor, chispas, llamas o descargas de energía estática.
Para controlar la seguridad contra incendios es necesario contar con: una ventilación
óptima, sistemas cerrados de manipulación y protección personal.
En cuanto al etanol, sus características son muy parecidas al etanol cuando existe un
cantidad de metanol mayor o igual al 6%.
Las desventajas de utilizar el etanol radican en ser considerado como un alcohol más
reactivo que el metanol. Esto afecta directamente con la transesterificación; justificando así
la utilización del metanol como el alcohol que será utilizado para llevar a cabo la mezcla en
el proceso de producción, a pesar que el etanol proviene de fuentes renovables y más
limpias que el metanol.
Otro aspecto a considerar es la relación molar entre el alcohol y los triglicéridos. Es decir,
la cantidad de moléculas de alcohol que se necesitarán para reaccionar con una molécula de
triglicéridos. Para el metanol, su razón molar es de 6:1, mientras que la razón molar
utilizando etanol esde 9:1.
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Como se ha visto, ambos alcoholes tienen tanto aspectos positivos como negativos. En
la producción actual de biodiesel el metanol es el alcohol más utilizado gracias a su
eficiencia y seguridad para la elaboración del biodiesel.
3.1.1.3 Catalizador
El catalizador, tal y como se había mencionado con anterioridad, permite que la reacción de
transesterificación se lleve a cabo de una manera eficiente. Para este tipo de proceso se
cuenta con cuatro tipos de catalizadores:
Catalizadores alcalinos: pueden ser hidróxido de sodio (NaOH), hidróxido de
potasio (KOH), metilato de sodio (NaOMe).
Catalizadores ácidos: se encuentran al ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido
clorhídrico, ácido sulfónico.
Catalizadores enzimáticos: las lipasas.
Catalizadores Heterogéneos: los catalizadores en fase sólida.
De estos catalizadores, los más conocidos y populares para este tipo de producción son los
catalizadores alcalinos.
3.1.1.4 Maquinaria
La maquinaria necesaria para construir una planta estable y segura son:
molino de aceite: de este equipo se obtiene el aceite vegetal crudo, materia
prima para la elaboración del biodiesel.
unidad de refinamiento y transesterificación: este equipo produce aceite
vegetal refinado y sin ácidos, que después es introducido en la unidad de
transesterificación donde ser mezcla con el alcohol y el catalizador para dar
como resultado el biodiesel y la glicerina.
unidad de purificación y concentración de glicerol: este equipo permite la
extracción y separación del biodiesel del glicerol.
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3.1.2 Procesos
Para la elaboración del biodiesel, se debe considerar una serie de actividades y tareas que
abarcan desde la obtención de la materia prima hasta el almacenamiento de producto final.
Es importante tener en cuenta que para este proceso se debe contar con la documentación
adecuada, además de la capacitación del personal y el mantenimiento de la maquinaria,
para garantizar un buen resultado de calidad en el biodiesel.
De igual manera, se debe reconocer que la calidad del producto final afecta el desempeño
de las máquinas o motores. De no contar con equipo de calidad adecuada, se podría causar
daños severos en los motores, es por ello que algunos motores de combustión interna
requieren cambios en sus componentes para evitar daños irreversibles.
El proceso de elaboración de biodiesel es el siguiente:
3.1.2.1 Extracción de aceite
A partir de la extracción química con solventes, se obtiene el aceite vegetal de las
semillas.
3.1.2.2 Filtrado
Este paso consiste en la eliminación de residuos sólidos en el aceite. Para llevarse a cabo se
puede utilizar cualquier dispositivo de filtro, así como papel filtro o manta para el filtrado.
Se puede aumentar la viscosidad elevando la temperatura del aceite, de manera que facilite
la extracción de estos residuos.
3.1.2.3 Secado
En el aceite extraído de las semillas vegetales, en este caso, de la fruta de la palma africana,
habrá presencia de agua, lo que aumenta la posibilidad de generar una mayor cantidad de
glicerina que de biodiesel al final de la reacción química.
La extracción del agua en el aceite vegetal se puede realizar a través de la separación de los
líquidos, en donde se coloca parcialmente el aceite y el agua en recipientes separados,
tolerando una pequeña pérdida de aceite gracias a lo imparcial e inexacto de la técnica.
Otra forma es calentar nuevamente el aceite con agua a la temperatura de ebullición de
agua (100 grados centígrados), buscando evaporar el agua sin necesidad de contaminar o
16
perder alguna cantidad de aceite. De utilizarse esta técnica es importante tener en cuenta
que mientras se caliente el aceite, éste debe ser agitado para evitar la formación de burbujas
de vapor que podría generar peligro para el personal o pérdidas de aceite en el ambiente.
3.1.2.4 Valoración
De acuerdo a la reacción química descrita al inicio de la investigación, el aceite es
mezclado con alcohol y un catalizador, la pregunta radica en qué cantidad o qué razón se
debe contemplar el contenido del catalizador para acelerar y simplificar el proceso de
transesterización. Este catalizador debe encontrarse deshidratado para evitar nuevamente
que la presencia de agua en la reacción química genere efectos como la saponificación.
Para determinar la cantidad del catalizador a utilizar, se puede utilizar la siguiente técnica:
“Se mezclan 10 mlde alcohol isopropílico con 1 ml del aceite para diluirlo. Se añade el
indicador ácido-base a utilizar (fenolftaleína) y se procede a titular lentamente con la
solución de hidróxido al 1% agitando constantemente hasta obtener el color rosa
característico del medio básico para este indicador. El objetivo es averiguar el volumen de
la solución de hidróxido de sodio necesario para alcanzar un pH de entre 8 y 9.”6
3.1.2.5 Mezclado
Es aquí en donde se lleva a cabo el proceso de transesterificación. En términos técnicos, se
separan los ácidos grasos de la glicerina y el alcohol, los cuales se unen a los ácidos grasos
formando etilésteres, es decir, biodiesel. Es útil mantener este proceso atemperaturas altas,
para que el movimiento de las partículas de las materias a mezclar sea bastante rápido
haciendo de este paso un proceso eficiente.
3.1.2.6 Separación
Para este paso se puede hacer mención de dos técnicas, el objetivo para esta etapa es la
filtración y, como su nombre lo dice, la separación del biodiesel y los subproductos como la
glicerina.
6MOTA AGUILAR, David Antonio. “Evaluación del método base-base con etanol para la obtención de
Biodiesel a partir de aceite oxidado de piñón”. (Licenciatura en Ingeniería Química). Guatemala: Universidad
San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería. Noviembre de 2007.p. 39
17
La primera técnica sugiere dejar reposar el producto de la mezcla por un período
aproximado de ocho horas, dejando que toda la glicerina se deposite en el fondo del
recipiente. En la parte superior estará el biodiesel.
La segunda técnica es dejar reposar la solución durante una hora y luego mantener la
solución a una temperatura de 38 grados centígrados. Luego de la separación, el biodiesel
deberá ser decantado.
3.1.2.7 Lavado
El objetivo de esta última tarea es limpiar minuciosamente el biodiesel de residuos de
glicerina o de jabones.
Primero se agrega agua al biodiesel y se agita de forma cuidadosa. Se deja reposar
aproximadamente por un día para luego se obtener el biodiesel en la parte superior de la
sustancia.Este paso debe repetirse hasta obtener un ph de 7 en la solución de biodiesel.
18
4. BENEFICIOS Y ANÁLISIS DE LA PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL
La elaboración de los biocombustibles se ha propuesto desde el siglo XX, cuando
RudolphDiesel propuso la utilización de recursos renovables para la elaboración de
combustibles.
Cada año existen nuevas propuestas de materiales para extraer aceites o líquidos con bases
químicas potencialmente tratables para producir combustibles. Ahora bien, la elaboración
de este tipo de combustibles no tendrá ningún impacto o aporte a la sociedad, si las
empresas que cuentan con un alto índice de utilización de combustible en sus procesos, no
hacen uso de los biocombustibles para satisfacer sus necesidades.
Para un proyecto como este, el poder implementar la producción y compra de
biocombustibles para satisfacer la propia demanda de combustibles en la empresa, exige
una serie de justificaciones que revelen el impacto que genera la utilización de los
biocombustibles, biodiesel, no sólo para la empresa, sino para la sociedad y todos los
factores que involucra.
A continuación, se presentan las razones de mayor peso que colocan al consumo del
biodiesel como una vía alterna de los combustibles fósiles.
Esta presentación gira alrededor de tres elementos:
Ventajas y desventajas
¿Qué empresas son las más adecuadas para evaluar el consumo del biodiesel?
Análisis financiero y rentabilidad.
4.1 Ventajas y Desventajas
En esta sección se establecen las ventajas y desventajas de implementar la utilización del
biodiesel. El objetivo es dar a conocer el por qué las empresas deberían utilizar esta vía
energética para alimentar sus operaciones.
19
Ventajas
Ventajas administrativas
El biodiesel es considerado el substituto directo del diesel. Puede ser utilizado en
motores diesel convencionales, y en algunos casos, los motores o los equipos
pueden ser modificados para evitar daños al consumir este tipo de combustible. Esta
sustitución permite a la empresa independizarse del precio y los costos que
proveedores manejan en el mercado.
La utilización del biodiesel permite que la empresa implemente una integración
vertical hacia atrás, es decir, si la empresa se provea a sí misma combustible, puede
tener el control, la distribución y la capacidad de respuesta para el abastecimiento
según la demanda emergente y el control de la calidad. Estos beneficios son
adicionales, a los beneficios referentes a los costos y los precios de venta presentes
en el mercado de combustibles.
De igual manera la utilización de este biocombustible abre la puerta a nuevas
oportunidades de negocio al equipar la planta productora de biodiesel para satisfacer
demandas de otras empresas adicionales a la propia demanda de combustible.
Ventajas ecológicas
El biodiesel es biodegradable y libre de cualquier compuesto, como por ejemplo el
azufre.
Se logra alcanzar una reducción promedio del 93% en las emisiones de dióxido de
carbono y de dióxido de sulfuroso.
De acuerdo al Dr. Jorge Martínez Herrera en su artículo “biocombustibles de la
nueva era energética”, al utilizar una mezcla de 20 por ciento de biodiesel (B20) se
reducen las emisiones de dióxido de carbono en el orden del 15%. 7
7MARTÍNEZ HERRERA , Jorge; MARTÍNEZ AYALA, Alma; LOZANO, Silvia Biocombustible de la
nueva era energética. Hypatia. [en línea]. [Morelia, México, EditoraLic. Silvia Patricia Pérez Sabino], abril –
junio 2007. [Citado el 22 de mayo de 2013].
Disponible:http://hypatia.morelos.gob.mx/index.php?Itemid=123&id=247&option=com_content&task=view
20
Ventajas de seguridad laboral
La E.PA. (EnvironmentalProtection Agency) ha evaluado y determinado que el
biodiesel es el combustible alternativo con una evaluación aprobada en emisiones y
efectos potenciales sobre la salud de las personas.
Ventajas mecánicas
Aumenta la vida útil de los motores y su correcto funcionamiento, a partir de la
notable lubricidad del biodiesel, que protege los motores de partículas de desgaste
como el hierro.
Desventajas
Para una planta o equipos pequeños, su elaboración podría generar altos costos que
comprometan y limiten su venta al no poder ofrecer un precio competitivo ante el
diesel convencional.
Su elaboración requiere de atención y recursos que podrían desviar la misión de la
empresa en sus operaciones y atender un mercado diferente; esto si su
administración no es la adecuada.
Según el ensayo “Biodiesel, el combustible del mañana por un mundo mejor cero
emisiones”, presentado por la organización de agronomía FIAGRO, a bajas
temperaturas puede llegar a solidificarse y producir obstrucciones en los conductos.
Ahora la pregunta a responder es: ¿Por qué utilizar la palma africana?
De acuerdo a la información presentada, la elaboración de este biocombustible puede
llevarse a cabo incluso con aceite vegetal utilizado para el cocimiento en restaurantes. Su
mayor atractivo es el poder utilizar el desperdicio de otras empresas economizando gastos y
contaminación.
21
De acuerdo a la tabla desarrollada por el ministerio de agricultura y ganadería (MAGA), la
fruta de la palma africana posee el mayor rendimiento en extracción de aceite por hectárea
cultivada.
Tabla No. 1
RENDIMIENTO DE LA EXTRACCIÓN DE ACEITE
Fuente: BORRÁS DÍAZ, Andrés José Díaz Borrás-Utilización del biodiesel como combustible alternativo
para motores de combustión interna en Guatemala. (Licenciatura en Ingeniería Mecánica Industrial).
Guatemala: Universidad San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería. Noviembre de 2004.p.56
Esto quiere decir que la palma africana cuenta con un mayor desempeño en extracción de
aceite que cualquier otro recurso. A diferencia de los aceites vegetales ya utilizados, la
extracción de aceites de la fruta de la palma africana requiere de menos procesos y
atenciones para obtener su descontaminación.
22
4.2 ¿Qué empresas son las más adecuadas para evaluar el consumo del biodiesel?
De acuerdo a las desventajas presentadas previamente, y bien estudiadas por la
organización FIAGRO, el producir biodiesel a baja escala no permite ofrecer precios
competitivos en el mercado. Esto quiere decir que la producción de este biocombustible
exige una producción a gran escala que permita absorber los costos fijos y variables de su
elaboración.
Obviamente, no todas las empresas son capaces o idóneas para producir altos volúmenes de
biodiesel, por eso es importante definir qué tipo de empresas se presentan como las más
adecuadas para emprender un proyecto de este tipo.
Lo primero a definir es la demanda de combustible que se maneja. Para determinar este
factor se debe reconocer la dependencia directa con los proveedores de combustible. Es
decir, para considerar un proyecto de elaboración de biodiesel, donde la empresa se ve
involucrada en una integración vertical hacia atrás, las operaciones de la organización se
deben en gran proporción del abastecimiento de combustibles.
De lo contrario, la empresa podría destinar recursos y tiempos en una producción que no es
contemplada como la misión para satisfacer al cliente; en otras palabras, se podría caer en
un cambio de negocio.
Para ejemplificar un candidato idóneo, se presenta el caso de los ingenios azucareros y de
las compañías de transportes. En ambos casos, sus operaciones dependen de estos recursos
y sus demandas son extremadamente altas.
Estas condiciones sólo determinan a la empresa idónea para la producción de este
biocombustible, no obstante, cualquier entidad puede optar por la elaboración del biodiesel
sin incurrir en pérdidas, después de estudiar sus circunstancias.
23
4.3 Análisis financiero y rentabilidad
En el año 2004,el ingeniero Andrés Borrás realiza un análisis financiero conocido bajo
el nombre:Utilización del Biodiesel como combustible alternativo para motores de
combustión interna en Guatemala.8
Utilizando la estructura del estudio antes mencionado, se realiza un análisis financiero
con el propósito de demostrar la rentabilidad de la producción de biodiesel, suponiendo que
este se vende y no se consume, como es el caso de los ingenios y las empresas de
transportes.
Costos de Producción
De acuerdo a su investigación y prácticas los costos de producción de biodiesel son de
$1.15 por galón, sin considerar gastos de transportes u otros relacionados con la inversión.
Esto equivale a $ 63.25 por barril, el cual contiene 55 galones.
Inversión en Maquinaria
El molino de aceite se cotiza en $750,000.
En la planta de refinamiento y transesterificaciónse cotiza
aproximadamente en $1 170 000.
La planta de purificación y separación de glicerol se cotiza en $500 000.
De acuerdo a la investigación del ingeniero Borrás9 estas cotizaciones en red incluyen
impuestos y son aproximaciones de maquinaria italiana. Es importante mencionar que los
precios de estos varían en función de la capacidad y calidad con que se desea operar.
8DÍAZ BORRÁS, Andrés José. Utilización del Biodiesel como combustible alternativo para motores de
combustión interna en Guatemala. Trabajo de Graduación. Universidad de San Carlos de Guatemala.
Facultad de Ingeniería. Guatemala, 20 de mayo de 2013.
9Ibid, p. 91
24
Venta de biodiesel
De acuerdo a la información referente a la venta de combustibles en Guatemala, el 68% de
las ventas de combustible de origen fósil son diesel. Para el año 2,004 esta cifra equivale a
10 771 240 barriles de diesel.
Según un estudio de mercado realizado en el estudio: Utilización del Biodiesel como
combustible alternativo para motores de combustión interna en Guatemala, el consumo del
biodiesel es de un 37% del mercado actual del diesel. Esto quiere decir que el mercado de
biodiesel es equivalente a 3 985 359 barriles.
Para realizar el análisis financiero, se tomará este valor del mercado de biodiesel para
determinar la demanda anual de biodiesel, además de la capacidad de producción de las
máquinas mencionadas anteriormente, la cual es de 2 500 000 barriles por año, y el precio
de venta de $ 94.87 por barril.Esto quiere decir que el precio por galón en quetzales es de
aproximadamente Q. 13.76.
Rentabilidad de producción de biodiesel
Para el análisis de rentabilidad se toma en cuenta:
Inversión Inicial por un valor total de $ 2,420,000.
Costo de producción de biodiesel por barril (este costo incluye todos los gastos de
fabricación excepto transporte y almacenaje) que es de $ 63.25.
Esto multiplicado por la producción anual da un valor de $ 158 125 000.
Gastos de mantenimiento (agua, teléfono, energía eléctrica, otros) = $1,800.
El valor de rescate (33% de la inversión inicial) por un valor de $ 798,600.
Las ventas anuales serán de $ 237,175,000. (capacidad: 2 500 000 barriles por año *
$94.87 por barril de precio de venta).
25
Este análisis se lleva a cabo por medio del análisis del valor presente neto. Para ello
se utilizauna tasa de inflación promedio correspondientes a los años 2010, 2011 y
2012, 7.5%.
VPN = (-) Inversión inicial
(-) gasto anual de mantenimiento
(-) gasto de producción de biodiesel anual
(+) valor de rescate
(+) ganancia de venta anual.
VPN = - 2 420 000 – 21 600 (P/F, 7.5%, 10)
– 158 125 000 (P/F, 7.5%, 10)
+ 798 600 (P/F, 7.5%, 10)
+ 237 175 000 (P/F, 7.5%, 10)
VPN = - 2 420000 – 10 480.18 - 76 721 289.91 + 387 475.87 + 115 075 869.90
VPN = + 36 311 575.72
Esto quiere decir que luego de diez años, la empresa habrá generado $ 36, 311,575.72. Es
decir, un aproximado de 3 millones de dólares anuales.
26
5. GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL
El biodiesel es conocido en la actualidad por ser un biocombustible bastante viable y
cuyaproducción es considerada como un proyecto bastante lucrativo y rentable. Sin
embargo, es curioso que la administración o la gestión de una planta productora de
biodiesel no es tan conocida.
En varios casos, la falta de información y conocimiento de la gestión del proyecto de
producción de biodiesel, coloca a las empresas en situaciones desfavorables exponiéndolas
a fuertes pérdidas de dinero por la mala administración de la planta productora de biodiesel.
La gestión de una planta de este tipo requiere atención especial en 6 aspectos, que hacen
referencia a la gestión de las operaciones en una planta o empresa. Estos son:
1. Bases administrativas.
2. Diseño de bienes y servicios.
3. Diseño del proceso.
4. Estrategias de localización y distribución.
5. Cadena de suministros.
6. Administración del inventario.
5.1 Bases administrativas
Estudios alrededor del mundo aportan con la formulación y la elaboración del biodiesel,
pero hasta ahora existe una carencia de información acerca de la administración y el
desarrollo de una planta productora de biodiesel.
Para iniciar la administración de una planta y su optimización, se requieren de principios
administrativos que definan el propósito, la razón de ser de la planta.
Considerando que el presente proyecto es desarrollado para apoyar proyectos de
elaboración del biodiesel dentro de otras empresas, se sugieren las siguientes bases:
27
Misión: abastecer a la empresa de biodiesel, con la mejor calidad y en el tiempo
adecuado, evitando ocasionar problemas o retrasos que luego se traducen a tiempos
muertos, tareas repetidas y finalmente, en poca satisfacción del cliente.
Visión: ser el departamento de la empresa con mejor calidad de trabajo y ceros retrasos.
Estrategia: Liderazgo en Costos.
Se elige la estrategia de liderazgo en costos por el tipo de producto que se desarrollará, de
alto volumen y poca o nula variación entre cada lote de producción.
5.2 Diseño del producto
El objetivo de diseñar el producto es lograr definir el producto y su elaboración. En la
industria no basta conocer la composición y la formación molecular del biodiesel, sino
también conocer los métodos que permiten la formación del biodiesel.
La composición de un producto, independientemente del tipo que sea, se determina en “La
lista estructurada de materiales”.
28
Tabla No. 2
LISTA ESTRUCTURADA DE MATERIALES PARA UN LITRO DEBIODIESEL
DESCRIPCIÓN CANTIDAD
Aceite 1000 ml
Alcohol 200 ml
Catalizador 3.5 g NaOH ó 8 g KOH
Agua 2000 ml, para el proceso de lavado de biodiesel.
Instrucciones 1. Se disuelve el catalizador en el alcohol
2. Se precalienta el aceite a 50 – 60ºC
3. Se mezclan ambos componentes
4. Se agita a esa temperatura durante 1.5 h
5. Se deja decantar
Fuentes: CASTRO, Paula. “Soluciones prácticas para la pobreza-Producción de Biodiesel”. [en línea]. [Citado
22 de mayo de 2013]
5.3 Diseño del proceso
Para el diseño del proceso es preciso tener en cuenta la estrategia previamente establecida,
en donde el producto se definió como uniforme y no variable, por lo que el proceso de
elaboración de biodiesel recibe el nombre de proceso enfocado en el producto.
Esto quiere decir que la distribución de la maquinaria y el desplazamiento de los materiales
siguen una línea recta, en la que se busca disminuir distancias y tiempos para producir la
mayor cantidad de biodiesel.
Para poder conocer el porcentaje de eficiencia del proceso se utiliza el diagrama del
proceso. Este indica los tiempos y los movimientos a lo largo del proceso de producción, y
permite identificar en qué porcentaje el proceso está diseñado para generar valor.
El proceso para la elaboración de biodiesel se representa en el siguiente diagrama
29
Diagrama No. 2
PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL
Fu
ente: MERINO, Rubén y CURBERA, Nicolás. Obtención de biodiesel. Enero 2009. [en línea]. [22 de mayo
de 2013]. Disponible en: http://www.slideshare.net/guest227ddea2/obtencin-de-biodiesel
30
Figura No. 3
FLUJOGRAMA DE LA PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL
Fuente: ACOSTA, Fernando; CASTRO Paula; CORTIJO Elsa. Manual de construcción y uso de reactor para
producción de biodiesel a pequeña escala. Junio 2008. [en línea]. [25 de mayo de 2013].Disponible en:
http://energialibre.freevar.com/pdfs/Manualconstruccion.pdf
31
Los diagramas de procesos y flujogramas ayudan a educar, capacitar a los empleados en el
proceso de elaboración y favorecen el involucramiento de todos los empleados en el
proceso de producción, generando así los inicios y las bases de la delegación de autoridad a
los empleados.
5.4 Estrategias de localización y distribución
Para las estrategias de localización y distribución de una planta productora de biodiesel, se
cuenta con dos alternativas:
1. Producción de biodiesel para el consumo propio de la empresa.
2. Producción de biodiesel para la venta en el mercado.
Para ambas alternativas se desarrollan una serie de recomendaciones para la localización de
la maquinaria.
Tabla No. 3
RECOMENDACIONES PARA LA LOCALIZACIÓN DE MAQUINARIA
Consumo propio Venta
El objetivo es reducir los costos de transporte
del biodiesel a donde lo solicita la empresa, por
lo que se debe contemplar en una ampliación de
la planta original o una localidad
considerablemente cercana.
Capacitar al personal de la empresa o considerar
la contratación de nuevas personas.
La distribución de la maquinaria debe promover
el flujo constante del biodiesel de manera
simple y segura hacia los departamentos
solicitados.
Por tratarse de una producción uniforme
y para la venta a otras entidades, la
localización debe considerar las
localidades que incurran en los menores
costos.
Considerar el sector de localización
según la mano de obra, la seguridad y la
cercanía a centros de distribución hacia
las otras entidades.
Para la consideración de la mano de
obra, es útil considerar el índice de
productividad laboral.
Fuente: propia.
32
5.5 Administración de la cadena de suministros
De acuerdo a los materiales mencionados en el diseño del producto, la empresa debe
considerar en todo momento contar con la cantidad justa y adecuada de materiales para
satisfacer la demanda de biodiesel que la planta desea trabajar.
La cadena de suministros y las negociaciones que conlleva esta administración se ven
fuertemente relacionadas con el tipo de negocio de biodiesel que se trabaja, ya sea que se
produzca biodiesel para abastecer a una empresa propia o para la venta en el mercado.
Existen plantas cuya producción de biodiesel inicia con la recepción de los materiales y los
aceites base para la elaboración del biocombustible; y también existen otras plantas
productoras donde su proceso de elaboración de biodiesel incluye la extracción del aceite
de las fuentes orgánicas.
En este proyecto, el proceso de elaboración de biodiesel incluye la extracción del aceite de
la fruta de la palma africana, la cual lleva a entablar relaciones con los posibles
proveedores.
Administrar la cadena de suministros permite ahorrar costos y asegurar la producción de
biodiesel con el correcto abastecimiento de materiales al proceso. Es por ello que su
atención debe ser vital. La administración de la cadena de suministros involucra:
Investigación de los posibles proveedores.
Selección de los proveedores.
Negociación con los proveedores.
Investigación de posibles proveedores
Conocer las diversas opciones de proveedores que ofrece el mercado.
Selección de los proveedores
En esta segunda parte, se clasifican las diversas opciones presentadas con anterioridad y se
seleccionan aquellas que mejor puedan aportar valor a la empresa. Para la selección de los
proveedores se utiliza el método de calificación de factores, que consta de seis pasos:
33
1. Desarrollar una lista de los factores relevantes o criterios.
2. Asignar una ponderación a cada criterio que refleje su importancia relativa
en cuanto a los objetivos de la compañía.
3. Desarrollar una escala de calificación para evaluar las alternativas.
4. Hacer que la administración califique cada alternativa usando la escala del
paso 3.
5. Multiplicar la calificación de cada alternativa por su respectiva ponderación
y sumar los puntos de cada alternativa.
6. Hacer una recomendación basada en la calificación de mayor puntaje.
Ver Anexo No.1.
Negociación con los proveedores
Luego de haber seleccionado a las mejores opciones, se da inicio al proceso de negociación,
en donde se busca entablar una relación con el proveedor.
Se debe realizar esta etapa con cuidado, ya que el proveedor es la primera fuente de calidad
que la empresa debe considerar. Los aportes y la participación de los proveedores con la
empresa deben ser detallados y cuidadosamente discutidos, puesto que en los proveedores
recae gran influencia de la calidad del producto final.
La negociación puede ser de dos tipos: a largo plazo y a corto plazo.A largo plazo requiere
una reunión seria entre los representantes de ambas empresas para establecer una relación
laboral donde se fijen los precios, políticas de entregas, características del producto, entre
otras cosas. Este tipo de negociación desarrolla y considera fuertemente la calidad antes,
durante y después del proceso de elaboración del biodiesel.
La negociación a corto plazo consiste en la reunión de todas las alternativas previamente
seleccionadas para iniciar un debate de precios y así optar por el proveedor que ofrezca el
mejor precio.
34
5.6 Administración del Inventario
La correcta administración del inventario es la que permite que el proceso se alimente
constantemente.Todas las empresas desean contar con todas las materias primas que
necesitan para satisfacer una demanda determinada, sin embargo, mantener toda la materia
prima podría generar grandes pérdidas para la empresa, ya que la empresa podría incurrir
en gastos altísimos en el mantenimiento de la materia prima y se pueden correr muchos
riesgos de sufrir robos, contaminación, enfermedades, etc.
Para este caso en particular, la palma africana no puede estar almacenada durante mucho
tiempo, porque es un producto perecedero.
La administración del inventario necesita asegurar una producción de calidad a través del
cuidado de las materias primas, ya que está directamente relacionada con el proceso que
opera la planta.
Con anterioridad se consideró dos casos de producción del biodiesel; en el primero se
planteó la elaboración del biodiesel a partir de la obtención del aceite de la fruta de la
palma africana, y en el segundo caso, la elaboración de biodiesel consideraba la extracción
del aceite de la palma africana para luego ser utilizado para la mezcla de los ingredientes y
así generar biodiesel.
La decisión acerca de qué tipo de proceso trabajar radica en la necesidad de controlar el
proceso de producción y la calidad de los ingredientes para la elaboración del biodiesel.
Ahora bien, optar por el proceso que incluye la extracción de aceite de la palma africana
garantiza no sólo la calidad del aceite, sino también el tiempo de entrega y el compromiso
del biodiesel con el usuario final.
Para comenzar a trabajar la administración de inventarios, se debe considerar
primordialmente la demanda que dicta la producción a través de la cantidad de biodiesel a
producir y la cantidad de materiales que se utilizarán.
Una vez determinada la demanda, se reconocen las necesidades de materias primas, a partir
de la receta de producción desarrollada con anterioridad en la sección del diseño del
35
producto. Esta fase es importante porque influye en la calidad del producto final, que es el
aceite, y luego, el biodiesel.
Para el manejo de los inventarios, se debe capacitar a los encargados de bodega para la
recepción de la palma africana.
Las condiciones de recepción y la calidad de la palma africana se encuentran determinadas
por factores como el tipo de transporte del campo (camiones, tractores con carretas o
plataformas con canastas esterilizadores) y el uso de rampas o grúas levanta cargas.
La calidad de la fruta se ve apoyada por ciertas normas, las cuales rigen la entrega de la
palma africana.
Normas de calidad para la recepción de la palma africana para la extracción de aceite
“1. La fruta debe ser fresca y cortada con un máximo de 24 horas de anticipación cuyo
contenido de Ácidos Grasos Libres (AGL) no sea mayor de 3%. La tolerancia de fruta
verde no debe ser mayor de un 2.5% del total de cada entrega. La extractora determinará, a
través de su supervisor de control de calidad, los estándares de fruta madura y verde
apegándose a las condiciones y edad de las plantas que el vendedor tenga en producción en
el área cosechada.
2. Se considerará como "fruta madura" aquellos racimos que hayan desprendido en forma
natural un mínimo de tres coyoles (frutos).
3. "Fruta verde" aquellos racimos donde no se hayan desprendido en forma natural un
mínimo de tres coyoles (frutos sueltos). Esta norma puede modificarse mediante un acuerdo
entre comprador y vendedor de la fruta anticipadamente.
4. Los pinzotes (Pedunculos) de los racimos deben ser cortados de manera tal que su
longitud no exceda los 2 cm.
5. La fruta debe ser entregada en la extractora limpia, sin golpes o maltrato, sin
enfermedades o plagas, sin materiales químicos o sustancias de ninguna especie y sin
ningún otro cuerpo extraño contaminante.
36
6. La fruta entregada no debe contener más de un 5% de fruta "pasada de grado",
considerándose como tal la que así definan los técnicos de la compradora o cuando su
contenido de acidez sea superior al 3%.
7. Para determinar dicho 5% se hará un muestreo de aproximadamente el cinco por ciento
de la fruta entregada.
8. En cada entrega junto con los racimos, el vendedor entregará la fruta suelta o coyoles
libres de materias extrañas que se pesarán por aparte y cuyo peso no podrá ser menor del
8% ni mayor del 17% del peso total de los racimos de fruta fresca entregados.”10
Con estas normas ya se podrá manejar la correcta recepción y controlar la calidad desde
el inicio del proceso de producción. Cualquier fruta que no cumpla con las normas
indicadas anteriormente debe ser rechazada.
Tabla No. 4
NORMAS DE CONTROL DE CALIDAD PARA LA INSPECCIÓN DE LA PALMA
AFRICANA
Parámetros Nivel de Aceptación en la Entrega
Materia extraña No mayor de 1.0%
Frutos podridos No mayor de 2.0%
Frutos golpeados No mayor de 3.0%
Fuente: DELGADO, Francisco. Extracción de aceite – información Costa Rica. [en línea]. [Citado 22 de
mayo de 2013]. Disponible en: http://cultivopalma.webcindario.com/plantaextractora.htm
Conocidos los parámetros y los aspectos de calidad para contar con una recepción adecuada
de materia prima para la producción de biodiesel, es importante hacer referencia a los
10
DELGADO, Francisco. Extracción de aceite – información Costa Rica. [en línea]. [Citado 22 de mayo de
2013]. Disponible en: http://cultivopalma.webcindario.com/plantaextractora.htm
37
modelos y tipos de administración de inventarios, pues de ellos depende que el proceso se
encuentre en actividad constantemente.
Existen tres modelos de inventario para este tipo de materiales:
1. Modelo de la cantidad económica a ordenar.
2. Modelo de la cantidad económica a producir.
3. Modelo de descuentos por cantidad.
El modelo de descuentos por cantidad puede relacionarse con cualquiera de los dos
modelos anteriores, no obstante, el modelo de la cantidad económica a ordenar y la
cantidad económica a producir, son excluyentes entre sí.
El modelo de la cantidad económica a ordenar, es utilizado cuando:
La demanda es conocida.
El tiempo de entrega, es decir, el tiempo de colocar los materiales y ordenarlos, es
conocido.
La recepción del inventario es instantánea y completa.
En resumen, este modelo de inventarios es bastante útil cuando el inventario, los
materiales, son recibidos inmediatamente.
A diferencia de este modelo, “el modelo de la cantidad económica a producir”, se aplica en
dos situaciones particulares:
Cuando el inventario fluye de manera continua o se acumula durante un periodo
después de colocar una orden.
Cuando las unidades se producen y venden en forma simultánea.
Ambos modelos son aptos para aplicarse en la administración de inventarios en una planta
productora de biodiesel, aunque para usos prácticos en el presente documento, se desarrolla
el modelo de la cantidad económica a ordenar.
38
El objetivo de la administración de inventarios es evitar caer en una de las siguientes
situaciones:
1. El 95% del ciclo de flujo del material sea de almacenamiento y no de operación.
2. Contar con costos altos, que reducen el margen de utilidad, por mantener el
inventario inadecuado.
Para una planta productora de biodiesel que extrae su propio aceite de la fruta de la palma
africana, existen dos tipos de costos: costos de almacenamiento y costos de preparación.
Los costos de almacenamiento son aquellos que incurren en la protección, el cuidado y el
mantenimiento de los materiales en las cercanías de la planta. Estos costos son
comúnmente identificados en la seguridad, la calefacción, la energía empleada en la
bodega, entre otros. Los costos de preparación son aquellos que se refieren a la preparación
de una máquina o un proceso para realizar la producción.
En una planta de biodiesel, que se limita a adquirir la fruta de la palma africana como
materia prima, la extracción del aceite es considerada como un costo de preparación, ya que
es un proceso previo a la elaboración del biodiesel.
En resumen, la correcta administración de los inventarios requiere el seguimiento de los
siguientes pasos:
1. Determinar la demanda de biodiesel a satisfacer.
2. Traducir la demanda de biodiesel a la demanda de materias primas.
3. Determinar la cantidad de materia prima necesaria para poder atender la necesidad
previamente establecida.
4. Definir los costos de almacenamiento y los costos de preparación.
5. Determinar la cantidad óptima para almacenar.
6. Determinar el punto de reorden.
A continuación se presenta un caso para ejemplificar la administración de inventarios.
39
Para una producción piloto de biodiesel en un ingenio azucarero, se calculó que la
empresa requiere de 93 283.80 galones en un año.
La administración de los inventarios para la palma africana y la extracción del aceite se
desarrollarán a continuación:
Paso 1.
Demanda = 93 283.80 galones
Paso 2.
¿Cuánto aceite se necesita?
Datos importantes:
Por una tonelada de palma africana, se extrae 0.245 toneladas de aceite.
Por una tonelada de aceite de palma se logran producir 1,255 litros de biodiesel.
93 283.80 galones * = 353 080.24 litros de biodiesel
353 080.24 litros de biodiesel * = 281 ton.
Paso 3
¿Cuánta palma africana se necesita?
281 toneladas de aceite * (1 tonelada de palma africana / 0.245 toneladas de aceite) = 1
148.32 toneladas de palma africana.
Paso 4
¿Cuáles son los costos?
40
De acuerdo a los estudios del ingeniero Byron Jesús López Maldonado11
, los costos de
almacenamiento mensuales en la costa sur por una cantidad similar a la mencionada
equivalen a unos $1,250.00. Esto equivale a $31.25 por tonelada de palma africana.
En cuanto a los costos de preparación, son de $91.89 por tonelada de palma africana.
Paso 5 ¿Cuál es la cantidad óptima para almacenar?
Los costos de almacenamiento y los costos de preparación se comportan de la siguiente
manera:
Figura No.4
COSTOS DE INVENTARIOS
Fuente: propia.
La gráfica anterior demuestra que para encontrar la cantidad óptima a ordenar, en este caso,
la cantidad óptima de palma africana para evitar caer en gastos innecesarios es igual al
valor en el que los costos de preparación y los costos de almacenamiento son los mismos.
A partir de allí se establece dicha cantidad óptima de materia prima:
11
LÓPEZ MALDONADO, Byron Jesús. “Plan estratégico de producción de biodiesel para consumo propio
en una industria azucarera Guatemalteca”. (Master en Energía y Ambiente). Guatemala: Universidad San
Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería. Agosto de 2011.
Costos de
almacenamiento
Costos de
preparació
n
Costos Totales
Cantidad
a ordenar
Costo
mínimo
$
Cantidad
óptima a
ordenar
41
Q = número de unidades por orden.
D = demanda anual en unidades para el artículo en inventario.
S = Costo de ordenar o de preparación para cada orden o pedido de materia prima.
H = Costo de mantener o llevar inventario por unidad por año.
Costo de preparación = Costo de almacenamiento
Costo de preparación = (demanda anual / número de unidades en cada orden)*(costo de
preparación) (D/Q)*S
Costo de almacenamiento = (cantidad a ordenar / 2)*(costo de mantener por unidad por
año) (Q/2)*H
(D/Q)*S = (Q/2)*H
El objetivo es despejar (Q)
2DS = Q2H Q
2 = 2DS/H Q* = √ (2DS/H)
Entonces
Q* = √(2(1 148.32 Ton)*($91.89))/ $375) Q* = 23.72 toneladas.
Esto quiere decir que para economizar el inventario en costos de almacenamiento y de
preparación, la empresa deberá mantener un máximo de 23.72 toneladas de palma africana.
Paso 6
¿Cuál es el punto de reorden?
El punto de reorden (ROP, por sus siglas en inglés, Reorder Point) es el nivel mínimo de
inventario que debe mantener la empresa para evitar quedarse sin materia prima para poder
operar.
ROP = (demanda por día) (Tiempo de entrega de nueva orden en días)
42
ROP = d * L
D = demanda por día d = D / Número de días hábiles en un año.
d = 1,148.32 Ton / 365 días
d = 3 toneladas por día.
L = se estima para este caso que la entrega de una orden toma aproximadamente 3 días de
trabajo.
ROP = (3 toneladas por día) * (3 días) = 9
Nueve toneladas es el inventario mínimo que debe mantener la empresa. Cuando el
inventario llega a este nivel, es el momento en que se debe hacer el pedido de las otras 23
toneladas de palma africana.
43
CONCLUSIONES
El mejor candidato para la producción de biodiesel es aquella empresa cuyas
funciones u operaciones dependen de combustibles fósiles y otros.
Aunque la venta de biodiesel puede ser complicada por el bajo margen de utilidad
que ofrece, el precio de este biocombustible puede verse elevado si se exponen las
ventajas ecológicas del consumo del biodiesel a empresas que necesariamente
requieren de un biocombustible para evitar caer en multas por contaminación al
ambiente.
El proyecto de producción de biodiesel se muestra rentable y económico ya que
permite que la empresa se independice de los precios de los combustibles
presentados en el mercado, además de las posibles ganancias si la producción sale al
mercado.
44
RECOMENDACIONES
Para el inicio de operaciones en una planta productora de biodiesel, es importante
asegurarse la capacitación adecuada del personal para garantizar la salud de las
personas expuestas al proceso así como la calidad del biodiesel.
En cuanto a la administración de materias y cadena de suministros, procurar generar
compromiso por parte de los proveedores y considerar la distancia entre ellos y la
empresa para evitar caer en altos costos de transporte.
En cuanto a la calidad, garantizar el máximo nivel de las materias primas asegura en
gran medida la obtención de biodiesel de alto nivel.
45
GLOSARIO
Ácidos grados libres: es una molécula orgánica de naturaleza lipídica formada por una
larga cadena hidrocarbonada lineal, de número par de átomos de carbono, en cuyo extremo
hay un grupo carboxilo.
Biodiesel: combustible de origen biológico, obtenido de aceites vegetales o grasas
animales. Actualmente es presentado como una alternativa para satisfacer la creciente
demanda mundial de combustibles.
Catalizador: sustancia que altera la velocidad de una reacción química, acelerándola o
retrasándola.
Delegación de autoridad a los empleados: involucrar a los empleados en cada etapa o
fase del proceso de manera que se logre el compromiso por parte del empleado.
Diagrama del proceso: diagrama utilizado para el análisis de los movimientos realizados a
lo largo del proceso, permite identificar y prestar atención únicamente a las actividades que
generan valor.
Glicerina: líquido viscoso incoloro, inodoro, higroscópico y dulce.
Índice de productividad laboral: es el equivalente al costo de la mano de obra por unidad
de producción. Costo de mano de obra por día / la producción por un día = el costo de la
mano de obra por unidad de producción.
Lista estructurada de materiales:lista que enumera los componentes, su descripción y la
cantidad de cada uno que es necesaria para la elaboración de una unidad del producto.
Metanol: alcohol metílico (CH3OH). Es el más simple de los alcoholes y es tóxico.
Método de calificación de factores: método utilizado para la toma de decisiones en donde
se genera una ponderación de valores para ciertos criterios con los que serán evaluadas las
opciones o las alternativas a estudiar. Procedimiento que proporciona objetividad al
proceso de la toma de decisiones entre varias alternativas.
46
Modelo de la cantidad económica a ordenar: modelo que determina el número necesario
de productos que se deben almacenar para no incurrir en gastos o costos extensos e
innecesarios.
Modelo de la cantidad económica a producir:técnica para el lote económico a producir
que se aplica a las órdenes de producción.
Proceso enfocado en el producto: proceso de alto volumen y poca variedad.
Saponificación:generación de jabón a partir de la hidrolisis alcalina de una grasa. O la
mezcla de soda caustica y ácidos grasos.
Transesterificación: proceso para obtención del biodiesel que consiste en combinar el
aceitecon un alcohol - metanol o etanol- dando como resultado el biodiesel y glicerina.
Triglicérido: son acilgliceroles, un tipo de lípidos, formados por una molécula de glicerol,
que tiene esterificados sus tres grupos hidroxilo por tres ácidos grasos, saturadoso
insaturados. Los triglicéridos forman parte de las grasas, sobre todo de origen animal.
47
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Tesis
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consumo propio en una industria azucarera Guatemalteca”. (Master en Energía y
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48
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49
Reportaje de un periódico
BOLAÑOS, Rosa María. “Inversión extranjera para biocombustibles”. Prensa Libre:
Guatemala 27 de Septiembre de 2007. p 24.
50
ANEXOS
Anexo No.1
DESARROLLO DE LA CLASIFICACIÓN DE FACTORES
Paso 1: desarrollar una lista de los factores relevantes o criterios.
Criterio Ponderación Alternativa
A Alternativa
B
Capacidad del proceso 0.05 Capacidad de distribución y entrega 0.15 Certificados de calidad 0.4 Cercanía 0.15 Precio 0.25 Total 1
Paso 2: asignar una ponderación a cada criterio que refleje su importancia relativa en
cuanto a los objetivos de la compañía.
Criterio Ponderación Alternativa
A Alternativa
B
Capacidad del proceso 0.05 Capacidad de distribución y entrega 0.15 Certificados de calidad 0.4 Cercanía 0.15 Precio 0.25 Total 1
Paso 3: desarrollar una escala de calificación para evaluar las alternativas.
La calificación va de 1-100.
51
Paso 4: hacer que la administración califique cada alternativa usando la escala del paso 3
Criterio Ponderación Alternativa
A Alternativa
B
Capacidad del proceso 0.05 80 75
Capacidad de distribución y entrega 0.15 70 70
Certificados de calidad 0.4 45 80
Cercanía 0.15 60 55
Precio 0.25 85 70
Total 1
Paso 5: multiplicar la calificación de cada alternativa por su respectiva ponderación y
sumar los puntos de cada alternativa.
Criterio Ponderación Alternativa A Alternativa B
Capacidad del proceso 0.05 80 4 75 3.75
Capacidad de distribución y entrega 0.15 70 10.5 70 10.5
Certificados de calidad 0.4 45 18 80 32
Cercanía 0.15 60 9 55 8.25
Precio 0.25 85 21.25 70 17.5
Total 1
62.75
72
Paso 6: hacer una recomendación basada en la calificación de mayor puntaje.
La alternativa B es la que, según la clasificación de factores, más valor podría generarle a la
empresa.
Fuente: propia.
