generación de energía eléctrica utilizando un

Universidad de La Salle Universidad de La Salle

Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle

Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería

1-1-2007

Generación de energía eléctrica utilizando un biocombustible, Generación de energía eléctrica utilizando un biocombustible,

producto mediante el proceso de degradación microbiológica, producto mediante el proceso de degradación microbiológica,

para ser utilizado en una población de las zonas no para ser utilizado en una población de las zonas no

interconectadas del país Macarena (Meta) interconectadas del país Macarena (Meta)

Patricia León Rubiano Universidad de La Salle, Bogotá

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UNIVERSIDAD DE L A SAL LE FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

POR: ANA PATRICIA LEON RUBIANO

GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA UTILIZANDO UN BIOCOMBUSTIBLE, PRODUCIDO MEDIANTE EL PROCESO DE

DEGRADACIÓN MICROBIOLÓGICA, PARA SER UTILIZADO EN UNA POBLACION DE LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS DEL PAÍS

MACARENA (META)

PATRICIA LEÓN RUBIANO

TRABAJO DE GRADO

DIRECTOR

ADÁN OSPINA LABRADOR INGENIERO ELECTRICISTA

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

BOGOTA 2007



GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA UTILIZANDO UN BIOCOMBUSTIBLE, PRODUCIDO MEDIANTE EL PROCESO DE

DEGRADACIÓN MICROBIOLÓGICA, PARA SER UTILIZADO EN UNA POBLACION DE LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS DEL PAÍS

MACARENA (META)

PATRICIA LEÓN RUBIANO

Trabajo de Grado presentado como requisito Para optar al título de Ingeniero Electricista

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

BOGOTÁ 2007



PAGINA DE ACEPTACIÓN

Nota de aceptación: ______________________________

______________________________

______________________________

_____________________________

Firma del jurado

_____________________________

Firma del jurado

Bogotá Marzo de 2007



AGRADECIMIENTOS

El autor expresa agradecimientos a:

El ingeniero Gustavo Arciniegas, Facultad de Ingeniería Eléctrica Universidad de La Salle, por sus sabios consejos, por el apoyo, la paciencia y la orientación brindada, durante el desarrollo de este trabajo.

El Ingeniero Adán Ospina Labrador, Gerente de la empresa DEPI LTDA, Director de este trabajo de grado, por sus aportes.



En homenaje a dios y a la virgen, por las bendiciones

que me han brindado, a mis padres Marina Rubiano y

Humberto León, por que me dieron la vida, por su dedicación, y apoyo,

A mis Hermanos Nataly León y Manuel León, por su compañía y comprensión

A mis familiares Nelly, flabio, Wilson, Carlos, Teodomira, por sus oraciones

A Liliana C, Liliana L, Edwing J, Gilberto B, Nestor D, por

estar siempre conmigo, por tanta insistencia y tolerancia.



CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

CAPITULO I

1 LA NACION Y LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS………………….1

1.1 El gobierno nacional y las Zonas No Interconectadas…………………...1

1.2 Protocolo de kioto……………………………………………………………..1

1.3 ZONAS NO INTERCONECTADAS………………………………………....3

1.3.1 Diagnostico de la situación actual………………………………………….3

1.3.2 Tendencias actuales en materia de generación de Energía Eléctrica……………………………………………………………..4

CAPITULO II

2 CRITERIOS PARA LA ELABORACION DE PROYECTOS DE GENERACIÓN………………………………………………………………….5

2.1 IDENTIFICACIÓN DE LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS………….5

2.2 DESCRIPCIÓN DE LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS……………..6

2.2.1 zona de la orinoquía……………………………………………………………6

2.2.2 zona de la amazonia…………………………………………………………...7

2.2.3 zona occidental…………………………………………………………………8

2.3 ENERGÍAS ALTERNATIVAS PARA LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS…………………………………………………………9

2.4 COMBUSTIBLES FOSILES………………………………………………….11

CAPITULO III

3 MAPA DE COLOMBIA (IDENTIFICACION ZNI)…………………………..14

3.1 NÚMERO DE HABITANTES EN LAS ZNI………………………………...15



3.2 CLASIFICACIÓN DE LAS ZONAS SEGÚN SUS CARACTERISTICAS ENERGÉTICAS………………………………………………………………18

3.2.1 usos de la Energía en las ZNI………………………………………………19

3.2.2 cobertura del servicio de Energía Eléctrica en las ZNI…………………..19

3.2.3 calidad del servicio de energía eléctrica en las ZNI……………………...19

3.3 DISTRIBUCIÓN DE LAS PLANTAS DE GENERACIÓN POR CAPACIDAD INSTALADA…………………………………………………..21

3.4 PRINCIPALES PROYECTOS………………………………………………24

3.5 PRESTACION DEL SERVICIO DE ENERGÍA ELÉCTRICA……………26

3.6 LA POBLACIÓN EN LAS ZNI………………………………………………31

3.7 POTENCIAL AGRÍCOLA ZNI………………………………………………41

CAPITULO IV

4 METODOLOGÍA PARA DETERMINAR LA VIABILIDAD DEL PROYECTO.

4.1 VIABILIDAD AGRÍCOLA…………………………………………………….47

4.2 VIABILIDAD SOCIALLEGAL………………………………………………49

4.3 VABILIDAD BIÓTICA………………………………………………………..50

4.4 VIABILIDAD AMBIENTAL…………………………………………………..51

4.5 VIABILIDAD TECNICACIVIL………………………………………………54

4.6 VIABILIDAD ECONÓMICAFINANCIERA………………………………..55

4.7 VIABILIDAD TÉCNICA ENERGÉTICA……………………………………58

CAPITULO V

5 INVESTIGACIÓN MICROBIOLÓGICA…………………………………….65

5.1 DESARROLLO MICROBIOLÓGICO………………………………………67



5.2 DESCOMPOSICIÒN MICROBIOLÓGICA………………………………...68

5.3 METODOLOGIA PARA LA OBTENCIÓN DE ALCOHOL……………….69

CONCLUSIONES…………………………………………………………...80

BOBLIOGRAFÍA……………………………………………………………83

GLOSARIO………………………………………………………………….85



INTRODUCCIÒN

El hombre está continuamente buscando alternativas que permitan suplir las necesidades energéticas de forma confiable, limpia, y económica, con el fin de obtener un hábitat menos contaminante y propender por un desarrollo integral.

En nuestro país, cerca del 64.5% del territorio Nacional cuenta, con aproximadamente cinco (5) horas de servicio de energía eléctrica, o simplemente no cuenta con él, ésto debido a los altos costos que representa la interconexión al sistema eléctrico central en zonas aisladas, lo cual motiva a buscar opciones energéticas funcionales, confiables, firmes, menos contaminantes y de bajos costos.

La utilización de energías renovables para la generación eléctrica a través de proyectos sostenibles, es una buena alternativa para ser aplicada en las llamadas Zonas No Interconectadas ZNI, ya que con ellas, además de brindar la posibilidad de obtener proyectos sostenibles, permiten una mejor utilización y administración de los recursos locales e involucran a las comunidades dentro de procesos productivos y de desarrollo.

La amplia gama de recursos renovables y desechos agroindustriales, brindan la posibilidad de desarrollar proyectos que podrían suplir las necesidades energéticas en muchas poblaciones de las zonas consideradas.

Así por ejemplo, algunos materiales provenientes de organismos vivos permiten que exista un autoabastecimiento energético y por ende una sustitución de combustibles comunes, a partir de la fermentación de ciertos azucares, la generación de energía mediante el aprovechamiento de productos naturales y/o de residuos (Biomasa) es una de las industrias del futuro.

El propósito de este proyecto es el de plantear soluciones energéticas a las zonas que no cuentan o que tienen deficiente la prestación del servicio eléctrico, teniendo en cuenta, que los costos deben ser los mínimos posible y que el servicio debe ser prestado de forma eficiente.

Sería ideal que la generación de energía eléctrica en los sectores que en la actualidad no tienen la posibilidad de conexión al Sistema Interconectado Nacional – SIN (Sistema Central), lo hicieran a través de soluciones locales, para lograr de esta forma, empezar a dar cobertura al 64.5% del territorio Nacional que aún no cuentan con la prestación continua del servicio de energía eléctrica.

Estimamos oportuno, antes de seguir adelante, hacer precisión, sobre los dos grandes sistemas en los cuales se encuentra dividido el Sector Eléctrico Colombiano, términos de frecuente utilización en el presente documento.



SISTEMA INTERCONECTADO: Se entiende como Sistema Interconectado Nacional, el sistema compuesto por los siguientes elementos conectados entre si: las plantas y equipos de generación, la red de interconexión, las redes regionales e interregionales de transmisión, las redes de distribución, y las cargas eléctricas de los usuarios (Articulo 11o de la Ley 143 de 1994). Este conjunto de elementos permiten el manejo apropiado de la energía, garantizando de forma eficiente y segura el suministro de la misma, para un óptimo aprovechamiento en diversos procesos, dirigidos a diferentes sectores de consumo (residencial, industrial y comercial).

SISTEMA NO INTERCONECTADO: Son todas aquellas áreas geográficas que se hallan relativamente pobladas y que no se encuentran conectadas a las grandes redes de transmisión de energía eléctrica, generando así una situación de subdesarrollo y pobreza.

A nivel mundial existen aproximadamente dos mil millones de habitantes que no cuentan con el servicio de energía eléctrica. En África menos del 10% de la población rural tiene acceso al servicio. Asia no supera el 30%. Como puede verse es este un problema que afecta a gran parte de la población a nivel mundial. En Colombia aproximadamente el 64.5% de los habitantes no cuentan con la prestación del servicio. 1


POR: ANA PATRICIA LEON RUBIANO 1

1. LA NACIÒN Y LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS

1.1 EL GOBIERNO NACIONAL Y LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS.

El Gobierno Nacional durante el año 2004 dispuso de recursos de inversión para las ZNI por un valor de treinta y cinco mil millones de pesos, ($ 35.000.000) por medio del Fondo de Apoyo para las ZNI (FAZNI).

Este apoyo beneficiara a cerca de 10.000 usuarios, por medio de la financiación de los siguientes proyectos.

• Construcción de una PCH en Mitú (Vaupés).

• Adquisición de una planta térmica para la ciudad de Leticia (Amazonas).

• Construcción de redes en el resguardo indígena en el municipio de Morales (Cauca).

• Interconexión Bahía SolanoPunta Hunia (Chocó).

• Adquisición de una planta térmica para el Municipio de Solita (Caquetá).

• Rehabilitación de la PCH en Araracuara del Municipio de Solano (Caquetá). 2

1.2 PROTOCOLO DE KYOTO.

La lluvia ácida y el calentamiento global son dos de los más serios problemas medioambientales relacionados con la utilización a gran escala de los combustibles fósiles. Otros problemas de este tipo, como la contaminación del suelo y el vertido de petróleo, están relacionados directamente con la extracción y el transporte de los combustibles fósiles.

Cuando los combustibles fósiles son quemados, el azufre, el nitrógeno y el carbono desprendidos se combinan con el oxígeno para formar óxidos. Cuando estos óxidos son liberados en el aire, reaccionan químicamente con el vapor de agua de la atmósfera, formando ácido sulfúrico, ácido nítrico y ácido carbónico, respectivamente. Esos vapores de agua que contienen ácidos —conocidos comúnmente como lluvia ácida— entran en el ciclo del agua y, pueden perjudicar la calidad biológica de bosques, suelos, lagos y arroyos.

_________________________ 1. www.fao.org NOVIEMBRE 2005 2 Revista Mundo Eléctrico Vol. 19 No 58.

http://www.fao.org/



La Convención Marco sobre Cambio Climático fue adoptada en Mayo de 1992 y firmada por 155 Estados en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo, celebrada en Río de Janeiro en junio de 1992. Entró en vigencia el 21 de marzo de 1994, Colombia se hizo parte de la Convención mediante la Ley 164 de 1994 y hoy hacen parte de ella más de 180 países. El objetivo último de la Convención y de todo instrumento jurídico conexo que se adopte (como es el caso del Protocolo de Kyoto) es estabilizar las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera, cuyo incremento causa el cambio climático en el planeta.

El Protocolo de Kyoto, que fue aprobado en diciembre de 1997, establece para los países desarrollados, metas específicas de reducción de emisiones de gases efecto invernadero (GEI) hacia el período 2008 2012. Los países en desarrollo no tienen compromisos específicos de reducción de emisiones. Colombia ratificó el Protocolo mediante la Ley 629 de 2000. 3

Con base en las cifras estimadas de consumo de combustible presentadas por Hagler Bailly y Aene, se calcularon las emisiones de GEI en ZNI a causa del suministro de energía. A partir de esta información se estableció que en el año 2000, las emisiones por suministro de energía en ZNI fueron de 116.983 toneladas de CO2, de las cuales, 98.702 toneladas correspondieron al empleo de diesel para la generación de energía eléctrica.

Emisiones de gases de efecto invernadero en ZNI (2000)

_________________________ 3 (PLAN DE TRABAJO PARA EL MECANISMO DE DESARROLLO LIMPIO. Ministerio del Medio Ambiente MMA – Instituto de Planificación y Promoción de Soluciones Energéticas Bogotá D.C., julio 2002. )



DOCUMENTO CONPES 3055 ESTRATEGIAS Y ACCIONES PARA LA ENERGIZACION DE LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS DEL PAIS.

Como elemento de la estrategia de energización de ZNI el documento CONPES propone entre otros criterios: priorizar el suministro de energía a las ciudades capitales de departamentos en ZNI, asociar proyectos de suministro de energía a actividades productivas que generen beneficios económicos y sociales, priorizar inversiones en proyectos que tengan garantizada su total financiación y promover fuentes de energías alternativas y no convencionales, que hagan uso de los recursos disponibles localmente. El documento resalta la necesidad de promover la participación privada, comunitaria y de entes territoriales en los proyectos de suministro de energía en ZNI.

1.3 ZONAS NO INTERCONECTADAS.

1.3.1 DIAGNOSTICO DE LA SITUIACION ACTUAL.

En Colombia las Zonas No Interconectadas (ZNI), corresponden a aquellas áreas del país que no reciben el servicio de energía eléctrica a través del Sistema Interconectado Nacional (SIN), y cuya interconexión no es ambiental, ni técnica, ni económicamente factible.

La Ley 143 de 1994 (Ley Eléctrica), define en su Artículo 11 como Zona No Interconectada, aquellas áreas geográficas en donde no se presta el servicio público de electricidad a través del Sistema Interconectado Nacional.

El porcentaje de las ZNI en el país ocupan aproximadamente el 64.5% de la superficie del territorio Nacional, en los cuales habitan alrededor de 1.524.304 colombianos, los cuales carecen de vías de acceso y servicios públicos como energía, aseo, salud, alcantarillado, agua potable, educación y telecomunicaciones. El servicio de energía eléctrica en estas zonas se caracteriza por la baja oferta de energía, baja cobertura, reducido numero de horas de prestación del servicio y bajos niveles de calidad del mismo. Adicional a estos aspectos, la baja densidad de población hace difícil la prestación del servicio.

Esta situación hace importante considerar la realización de estudios que permitan plantear un conjunto de estrategias y programas que sean viables para atender la demanda energética de esta zona de forma eficiente y menos costosa.

Para realizar un diagnóstico se identificará la problemática relacionada con el grado de satisfacción de la demanda de energía eléctrica con calidad, eficiencia y continuidad.



1.3.2 TENDENCIAS ACTUALES EN MATERIA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Las tendencias modernas se han centrado en tres aspectos vitales para desarrollos de proyectos de generación de energía eléctrica, los cuales se hacen más relevantes en proyectos menores a 10.000 kW. Brevemente son ellos los siguientes:

MICROELECTRICIDAD: Es la forma de producir energía eléctrica a partir de tecnologías de generación que son mucho mas pequeñas que las convencionales; Son aquellas menores de 10 megavatios, por su tamaño permiten ser instalados en los sistemas de distribución locales.

ENERGIA DISTRIBUIDA: Es la generación de energía eléctrica, (Oferta) y administración de los recursos energéticos en lugares de consumo, (demanda) con el fin de satisfacer las necesidades con calidad y eficiencia.

ENERGIA RENOVABLE: Producción de energía eléctrica a partir de recursos energéticos renovables, considerados inagotables como son: el Sol, viento, biomasa, energía de los océanos, geotérmica. Etc.



2. CRITERIOS PARA LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Identificar las zonas de estudio.

Analizar los tipos de energía que se pueden implementar en las diferentes zonas, partiendo de criterios de carácter económico, social y financieros. Aprovechando al máximo los recursos disponibles en cada zona.

Ejecutar proyectos que garanticen calidad en la prestación del servicio.

Dar prioridad a la continuidad y eficiencia en la prestación del servicio eléctrico, fomentando el desarrollo social y económico.

Brindar la posibilidad de un desarrollo sostenible, a partir de la obtención de un producto que sea, económico, de fácil obtención en el sitio, que permita eliminar el impacto ambiental, y además que su instalación, operación y mantenimiento no sea extremadamente complejo.

Cuando se ha seleccionado un proyecto de generación, se debe contar con la participación de las autoridades regionales y de la misma comunidad que se beneficiará.

2.1 IDENTIFICACION DE LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS

Hacen parte de las ZNI, áreas de 13 departamentos, de los 32 pertenecientes al territorio nacional. Allí se localizan 4 capitales departamentales (Leticia, San José de Guaviare, Mitú, Puerto Carreño y Puerto Inirida), 115 Municipios, 44 cabeceras municipales y más de 964 centros poblados rurales de diferentes categorías (Sitios, caseríos, Inspecciones de Policía, Corregimientos, poblados indígenas). 4

Territorio continental

Existen Zonas No Interconectadas en los siguientes departamentos: Amazonas, Antioquia, Arauca, Caquetá, Casanare, Cauca, Chocó, Guainía, Guaviare, Meta, Nariño, Putumayo, Vaupés y Vichada.

En las ZNI se encuentran alrededor de 1.524.304 habitantes. El 4% del total nacional, de los cuales cerca del 12% residen en las ciudades capitales departamentales y cabeceras municipales, y el 88% en las áreas rurales; La densidad promedio en esta zona es de 2 hab. /Km². 5

_________________________ 4 Estudio Plantas de Generación realizado por HaglerBaillyAene 5 Documento CREG073



2.2 DESCRIPCIÒN DE LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS

Las Zonas No Interconectadas presentan problemas en cuanto a comunicaciones, vías de acceso, orden público, salud, educación, prestación del servicio de acueducto y alcantarillado, de energía eléctrica, entre otros. Las ZNI presentes en todo el territorio Nacional son: 6

2.2.1 ZONA DE LA ORINOQUÌA

La región de la Orinoquia esta enmarcada por el piedemonte de la cordillera Andina, el río Orinoco, el río Arauca, el límite con Venezuela y el río Guaviare; Predomina la llanura cubierta de pastos y bosques.

Económicamente se caracteriza por el desarrollo de la ganadería y la producción de arroz, palma africana y sorgo. Se explotan las maderas, pesca, yacimientos de sal y de petróleo.

La mayor parte de la población habita zonas rurales y la constituyen pequeños grupos indígenas en vía de extinción. Para su manutención desarrollan una agricultura tradicional con muy bajos rendimientos, primero porque no poseen ningún tipo de técnica y segundo, porque los suelos son de muy baja fertilidad sujetos a problemas de erosión, producida por el escurrimiento de aguas y el viento.

• Guainia: Tiene un área de 12.238 Kilómetros cuadrados, fraccionados en 11 municipios los cuales cuentan con un total de 32.682 habitantes: Inirida, Barranco Minas, San Felipe, Puerto Colombia, Caranacoa, Morichal, Raudal, Remanso, San José, Guadalupe, Cacahual, Tabaquen y Pana Pana.

• Guaviare: Cuenta con un área de 43.321 Kilómetros cuadrados, divididos en 4 municipios, los cuales tienen un total de 104.434 habitantes: San José del Guaviare, Calamar, El Retorno, Miraflores.

• Vaupés: Con una superficie de 65.268 Kilómetros cuadrados y con una población total de 26.826 habitantes distribuidos en los siguientes municipios: Mitú, Tarairac, Carurú, Pacoa, Yavaraté, Papunahua, Piracuara, Teresita, Villa Fátima y Acaricuara.

• Vichada: Cuenta con 4 municipios los cuales se encuentran distribuidos en 102.242 Kilómetros cuadrados, con un número total de 66.418 habitantes: Puerto Carreño, La Primavera, Santa Rosalía y Cumaribo.

_________________________ 6 Departamento Nacional de Planeación (2001), “Programa de Energización para Zonas No

Interconectadas”, Documento 3108 DNP:DIESME



Casanare: Cuenta con una población de 166.200 habitantes distribuidos en los siguientes municipios: Orocue, Paz de Ariporo, Hato Corozal, San Luís de Palenque, Támara, Trinidad, Villa Nueva y pore.

• Meta: Esta zona agrupa un total de 157.302 habitantes en 60.187 Kilómetros cuadrados en los siguientes municipios: La Macarena, La Uribe, Puerto Concordia, Puerto Gaitan, Puerto Rico, Calvario, San Juan de Arama, Puerto López, Puerto Lleras y Vista Hermosa.

• Arauca: Cuenta con los municipios de Arauca, Arauquita, Cravo Norte, Puerto Rondon y Tame.

2.2.2 ZONA DE LA AMAZONIA

En esta región el clima es tropical lluvioso, la vegetación de selva cubre una extensa llanura que abarca. Caquetá, Putumayo, Guaviare, Guainia, Vaupés, y Amazonas.

La deficiencia en las vías de comunicación mantiene una situación de marcado atraso. Un alto porcentaje de la población lo constituyen indígenas, quienes habitan a las orillas de los ríos, en construcciones llamadas malocas que albergan varias familias. Se alimentan del producto de la caza, de la pesca y de una producción muy pequeña y rudimentaria de plátano y yuca brava de la que se extraen la fariña, el mañoco y el casabe.

Florencia ofrece los mejores servicios de la zona en cuanto a educación, salud, comercio y transporte; satisface deficientemente la demanda de una población que, en esta región cada día se hace mayor por el asentamiento de colonos procedentes del Tolima, Huila, Caldas y el Valle.

El departamento es productor de plátano, arroz, yuca, cacao, fríjol, caucho y palma africana. Parte de estos productos abastecen los mercados de Neiva, Ibagué, Bogota.

El Putumayo ha cobrado gran importancia por la explotación del petróleo en Orito. A la par se han ampliado los servicios: vivienda, centros de salud, educación, que atienden a la población vinculada a dicha producción.

• Caquetá: Con una superficie de 77.367 Kilómetros cuadrados y una población de 376.604 habitantes, los cuales se encuentran ubicados en los municipios de: Cartagena del Chairá, San Vicente de Caguán, Solano y Valparaíso.

• Putumayo: Son 24.525 Kilómetros cuadrados representados en los municipios de: Mocoa, Orito, Colón, San Miguel, Puerto Asís, Puerto



Caicedo, Puerto Guzmán, Puerto Leguízamo, Villa Garzón y El Valle del Guamuéz. La población total en estos municipios asciende a 225.551 habitantes.

• Amazonas: El departamento posee un área de 109.665 Kilómetros cuadrados, y 60.347 habitantes, distribuidos en los municipios de Leticia, El Encanto, La Chorrera, La Pedrera, MiritaParaná, Puerto Nariño, Puerto Santander y Tarapacá.

2.2.3 ZONA OCCIDENTAL

Como límites naturales de esta región se establecen el piedemonte occidental de la cordillera occidental y el litoral pacifico; por el sur la desembocadura del río Mataje, limite con el Ecuador, y al norte la frontera con Panamá.

Hacia el norte es escarpada por la acción erosiva del mar; las playas son hermosas pero poco conocidas debido a la difícil comunicación. Hacia el sur, por no existir relieve, la zona es anegadiza, cubierta de maglares, cruzada por ríos y caños formando una red de navegación

El clima tropical lluvioso determina una vegetación de selva con una inmensa riqueza maderera. Igualmente, la explotación de madera es realizada por grandes empresas como: Maderas internacionales Madisa, Triples Pizano, entre otras.

Estas zonas desarrollan una agricultura rudimentaria de subsistencia, cuyos principales productos son el arroz, el cacao, el maíz y la caña de azúcar. Hacia el sur en el occidente nariñense, se han impulsado las plantaciones de palma africana.

• Nariño: Cuenta con una superficie de 8.666 Kilómetros cuadrados, distribuidos en los municipios de: El Charco, La Tota, Maquí, Mosquera, Olaya Herrera, Barbacoas, La unión, Santa Bárbara, Tumaco y Roberto Payán. En los cuales habitan un total de 315.528 habitantes.

• Chocó: En un área comprendida por 24.577 Kilómetros cuadrados habitan en total 340.186 habitantes, en los municipios de: Acandí, Bahía Solano, Bajo Baudó, Bojayá, Jurado, Nuquí, Ríosucio, Alto Baudó, Litoral de San Juan, Condoto, Nóvita, Sipí y Unguía.

• Cauca: En una extensión de 6.715 Kilómetros cuadrados y 79.510 habitantes se encuentran los municipios de: Guapi, López de Micay, Timbiqui, Padilla.



2.3 ENERGÌAS ALTERNATIVAS PARA LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS

¿Qué es la energía renovable?

La energía renovable es aquella que se aprovecha directamente de los recursos renovables (inagotables), el sol, el viento, el agua, los océanos, los residuos orgánicos, el calor de la tierra.

¿Qué diferencia existe entre cada una de ellas?

ENERGIA SOLAR

Es aquella que es producida por medio de reacciones nucleares al interior del sol, y que son transmitidas en forma de ondas electromagnéticas a través del espacio.

En el país el potencial solar es elevado y constante durante todo el año.

En la zona del Magdalena, Guajira y San Andrés y Providencia los niveles de radiación promedio anual diaria son de 5 y 6 kWh./m.

En las zonas de los departamentos de Casanare, Arauca, Guainia, Guaviare, Amazonas, Putumayo y Vaupés es de 4 y 5 kWh./m.

ENERGIA EÒLICA

La energía eólica es aquella que se encuentra presente en forma de energía cinética en las corrientes de aire o viento. Una aproximación al valor del recurso eólico en el país permite establecer que la zona Norte cuenta con el mejor potencial para el aprovechamiento de este recurso.

Los generadores de turbina de los parques eólicos aprovechan la fuerza del viento para producir electricidad. Estos generadores dañan menos el medio ambiente que otras fuentes, aunque no siempre son prácticos, porque requieren al menos 21 km/h de velocidad media del viento.

ENERGIA HIDRÀULICA

Es aquella que proviene del aprovechamiento del agua, y que se manifiesta como energía cinética en el caudal de las corrientes, y como energía potencial en la altura de la caída de los ríos; La energía hidráulica es el segundo recurso renovable mas utilizado en le mundo.

_________________________ 7 FUENTE: Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios – SSPD (2003), “Prestación del servicio de energía en Zonas No Interconectadas”



Colombia cuenta con un gran potencial para desarrollar proyectos que impliquen aprovechamientos hidráulicos.

ENERGIA MAREOMOTRIZ

Actualmente se conocen tres formas de utilizar la energía proveniente de los océanos, para producir energía eléctrica, las mareas, las olas y la diferencia de temperatura; En le pacifico colombiano se analizó un potencial de energía mareomotriz de 500 MW; El potencial estimado para los 3000 km. de costas colombianas respecto a las olas es de 30 GW. 8

ENERGIA TERMICA

La energía geotérmica es el aprovechamiento del calor de la tierra, la extracción y transformación del agua caliente o el vapor de los yacimientos geotérmicos para generar energía eléctrica en superficie implica la aplicación de tecnología avanzada.

En Colombia existe gran potencial en:

La zona frontera del Ecuador, en los volcanes de Chiles, Cerro Negro. En el departamento de Nariño, volcán Azufral

En el parque Nacional de los nevados.

Área geotérmica de Paipa en Boyacá.

La energía geotérmica se desarrolló para su aprovechamiento como energía eléctrica en 1904, actualmente en Toscana (Italia), la producción a partir de esta tecnología continúa. Los fluidos geotérmicos son utilizados como calefacción en Budapest (Hungría), en algunas zonas de París, en la ciudad de Reykjavík, en otras ciudades islandesas y en varias zonas de Estados Unidos.

En la actualidad, se está probando una nueva técnica que consistente en perforar rocas secas y calientes situadas bajo sistemas volcánicos en reposo para luego introducir agua superficial que regresa como vapor muy enfriado. La energía geotérmica tiene un gran potencial: se calcula, basándose en todos los sistemas hidrotérmicos conocidos con temperaturas superiores a los 150 °C, que Estados Unidos podría producir 23.000 mW en 30 años. En otros 18 países, la capacidad geotérmica total fue de 5.800 mW en 1990. 9

_______________________________ 8 FUENTE: www.ideam.gov.co ABRIL 2005 9 www.educa.madrid.org. FEBRERO 2006

http://www.ideam.gov.co/

http://www.educa.madrid.org/



ENERGIA DE LA BIOMASA

La biomasa es cualquier material proveniente de organismos vivos tales como vegetación, bosques, selvas, cultivos acuáticos, bosques naturales, residuos agrícolas, desechos animales y desechos urbanos e industriales de tipo orgánico que pueden utilizarse para producir energía.

La biomasa representa el 14% del consumo energético mundial, en Colombia se tienen estudios sobre:

Bagazo de caña:

Se estima una producción anual cercana a los 7.5 millones de toneladas de bagazo, gran parte de la cual se emplea en la producción de calor, la capacidad instalada de sistemas (calderascogeneración) que se aprovecha del vagazo de caña se estima en 25 MW.

Cascarilla de arroz: Se aprovechan más de 457.000 toneladas al año. 11

La biomasa es la cantidad de materia viva producida en un área determinada de la superficie terrestre, o por organismos de un tipo específico. El término es utilizado con mayor frecuencia en las discusiones relativas a la energía de biomasa, es decir, al combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos. La energía de biomasa que procede de la madera, residuos agrícolas y estiércol, continúa siendo la fuente principal de energía de las zonas en desarrollo.

Para implementar un proyecto de generación en las ZNI del país se debe pensar en los distintos tipos de generación de energía eléctrica y cual seria el más apropiado en cuanto a costos de ejecución, demanda de energía, continuidad en el servicio, etc.

2.4 COMBUSTIBLES FÒSILES.

¿Por qué los altos costos de generación de energía eléctrica a base de combustibles fósiles?

El factor que mayor incidencia ha tenido en el costo de generación de energía eléctrica en las ZNI ha sido el combustible; En algunos centros poblados el galón de diésel llega a costar hasta $10.238, en promedio se paga a $3.200 el galón de combustible frente al precio por galón en Bogotá, tomando como referencia el galón a $2.030 en julio del año 2000. 11 _________________________ 10 González Francisco (2001), Trabajo presentado en la XVIII Conferencia de Electrificación Rural, abril de 2001 11 www.upme.gov.co MAYO 2005

http://www.upme.gov.co/



El costo del combustible ha aumentado considerablemente, ya que actualmente en Bogotá el galón de gasolina tiene un costo de $4.400 en julio del año 2005. En lugares muy apartados como la Macarena Meta, donde las vías de acceso son escasas, el galón de gasolina varía dependiendo de la situación de orden público, y la distancia, siendo éste un inconveniente, ya que el costo del combustible varía entre los $10.000 y $30.000 galón.

Los altos costos del diesel, la gasolina y el gas licuado del petróleo GLP, se debe al transporte y a las restricciones de seguridad que existen para su comercialización. De otro lado, la demanda de combustibles para actividades ilícitas, la extorsión a los suministradores y las restricciones gubernamentales, en su conjunto, han generado la actividad del contrabando y un mercado negro de combustible, incluso algunas veces los combustibles presentan características diferentes a las requeridas. Todas estas situaciones implican un aumento en el costo final de generación de energía eléctrica.

En 1996 se consumieron en el mundo 26.100 millones de barriles de petróleo, 2,32 billones de metros cúbicos de gas natural y cerca de 4.700 millones de toneladas de carbón. Si se trasladan esas cifras a unidades de energía, se puede decir que el consumo de energía mundial en ese año fue de 137 billones de julios de petróleo, 88 billones de julios de carbón y 77 billones de julios de gas natural12; Las plantas alimentadas con carbón producen el 37% de la energía eléctrica mundial, mientras el petróleo y el gas natural generan entre los dos el 25%. No obstante, desde finales de la década de 1970, la proporción total de electricidad generada por combustibles fósiles ha descendido en todo el mundo, del 71 al 62%. En 1996, el 38% restante de la electricidad fue generado por una combinación de fisión nuclear (17%), energía hidroeléctrica (19%), y energía solar, geotérmica y de otros tipos (2%). 13

GASOLINA.

Consiste en la mezcla de los hidrocarburos líquidos más ligeros, que se usa como combustible en motores de combustión interna. Se produce a través de varios procesos: la destilación fraccionada del petróleo, la condensación o la absorción de gas natural, la descomposición térmica o catalítica del petróleo o sus fracciones, la hidrogenación de gasógeno o carbón, o a través de la polimerización de hidrocarburos de bajo peso molecular.

El precio final de la gasolina depende de muchos factores, entre los cuales se encuentra el costo de producción del petróleo de propiedad nacional, lo que se paga por su parte al productor extranjero asociado, los costos de refinación y de transporte, el precio de la gasolina de importación los impuestos, las ganancias de

_________________________ 12 www.voltairenet.org OCTUBRE 2005 13 www.cnea.gov.ar OCTUBRE 2005

http://www.voltairenet.org/

http://www.cnea.gov.ar/



los distribuidores mayoristas y minoristas, es difícil determinar el precio de la gasolina dentro de cinco años, ya que depende del costo de vida y de los criterios mencionados.

PETRÒLEO.

Es un líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes sustancias orgánicas. También recibe los nombres de petróleo crudo, crudo petrolífero o simplemente “crudo”. Se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie terrestre y se emplea como combustible y materia prima para la industria química. Las sociedades industriales modernas lo utilizan sobre todo para lograr un grado de movilidad por tierra, mar y aire. Además, el petróleo y sus derivados se emplean para fabricar medicinas, fertilizantes, productos alimenticios, objetos de plástico, materiales de construcción, pinturas y textiles, y para generar electricidad



3. MAPA DE COLOMBIA



3.1 NUMERO DE HABITANTES EN LAS ZNI.

Departamentos y CENSO NACIONAL DE POBLECION1.993 municipios POBLACION TOTAL CENSADA POR AREA SEGÚN DEPARTAMENTOS

Y MUNICIPIOS

Total Nacional 33.109.840 23.514.070 9.595.770 TOTAL HOMBRES

Y MUJERES TOTAL EN LAS CABECERAS

TATAL EN EL RESTO

• Amazonas 37.764 19.024 18.740 Leticia 22.866 17.758 5.108

C.D. El Encanto 2.331 2.331 C.D. La Chorrera 2.828 2.828 C.D. La Pedrera 926 926 C.D. MiritíParaná 1.897 1.897 Puerto Nariño 4.008 1.266 2.742

C.D. Puerto Santander 1.228 1.228 C.D. Tarapacá 1.680 1.680

• Arauca 137.193 87.211 49.982 Arauca 39.796 38.916 880 Arauquita 22.931 5.589 17.342 Cravo Norte 3.759 2.689 1.070

Puerto Rondon 4.072 2.091 1.981 Tame 28.491 16.344 12.147

• Caquetá 311.464 143.144 168.320 Cartagena De Chaira 21.745 4.812 16.933 S Vicente Cagua 30.790 8.403 22.387

Solano 8.340 1.644 6.696 Valparaíso 20.859 2.546 18.313

• Casanare 158.149 86.553 71.596 Hato Corozal 5.653 1.460 4.193

Orocue 4.784 1.570 3.214 Paz De Ariporo 18.349 9.225 9.124

Pore 6.490 2.287 4.203 S Luís D Palenq 5.566 1.125 4.441

Tamara 6.396 1.110 5.286 Trinidad 5.323 2.631 2.692 Villanueva 14.304 11.090 3.214

• Cauca 979.231 358.937 620.294 Guapi 23.505 9.988 13.517 Padilla 8.705 3.133 5.572 Timbiqui 22.922 2.980 19.942



Departamentos y CENSO NACIONAL DE

POBLECION1.993

Departamentos y CENSO NACIONAL DE POBLECION1.993

• Choco 338.160 130.285 207.875 Acandi 10.056 4.196 5.860

Alto Baudo 17.394 1.578 15.816 Bahia Solano 7.505 2.735 4.770 Bajo Baudo 20.862 5.017 15.845

Litoral De San Juan 7.667 850 6.817 Bojaya (Bellavista) 9.173 712 8.461

Condoto 15.914 7.779 8.135 Jurado 4.280 1.853 2.427 Novita 8.150 1.456 6.694 Nuqui 5.176 2.640 2.536

Riosucio 28.635 4.692 23.943 Sipi 2.063 180 1.883

Unguia 11.666 3.108 8.558

• Guainía 13.491 4.098 9.393 Inirida 7.287 4.098 3.189

C.D. San Felipe 630 630 C.D. Puerto Colombia 1.425 1.425 C.D. La Guadalupe 78 78 C.D. Cacahual 246 246 C.D. Pana Pana 934 934

C.D. Morichal Nuevo 155 155

• Guaviare 57.884 21.332 36.552 San José del Guaviare 29.663 13.852 15.811

Calamar 9.039 2.341 6.698 El Retorno 10.859 2.100 8.759 Miraflores 8.323 3.039 5.284

• Meta 561.121 358.919 202.202 El Calvario 2.773 386 2.387 La Macarena 10.367 2.152 8.215 La Uribe 8.286 1.376 6.910

Puerto Concordia 9.262 2.742 6.520 Puerto Gaitan 15.016 3.495 11.521 Puerto López 21.811 13.248 8.563 Puerto Lleras 10.684 3.365 7.319 Puerto Rico 14.793 2.941 11.852

S Juan De Arama 8.990 1.985 7.005 Vista Hermosa 16.343 2.895 13.448

• Nariño 1.274.708 546.540 728.168 Barbacoas 22.071 4.575 17.496



Departamentos y CENSO NACIONAL DE

POBLECION1.993

Departamentos y CENSO NACIONAL DE POBLECION1.993

El Charco 15.806 4.021 11.785 La Tola 4.974 4.974 La Unión 31.288 10.348 20.940 Magui 8.883 2.100 6.783

Mosquera 8.040 2.240 5.800 Olaya Herrera 21.495 6.705 14.790 Roberto Payan 8.903 873 8.030 Sta Barbara 15.476 3.502 11.974

• Putumayo 204.309 70.718 133.591 Mocoa 20.736 13.117 7.619 Colon 3.402 1.946 1.456 Orito 24.147 8.167 15.980

Puerto Asís 38.010 17.745 20.265 Puerto Caicedo 11.014 1.922 9.092 Puerto Guzman 18.770 2.439 16.331 Puerto Leguizam 15.586 5.420 10.166 Valle Del Guamez 35.919 5.939 29.980

Villa Garzón 17.320 4.178 13.142

San Andrés y Providencia. 50.094 35.247 14.847 San Andrés. 46.254 33.937 12.317

Providencia y Santa Catalina 3.840 1.310 2.530

• Vaupés 18.235 4.523 13.712 Mitu 9.596 3.752 5.844

C.D. Caruru 1.238 1.238 C.D. Pacoa 1.828 1.828

C.D. Villa Fátima 1.080 186 894 C.D. Taraira 664 217 447

C.D. Papunahua 526 70 456 C.D. Acaricuara 1.958 274 1.684 C.D. Yavarate 1.345 24 1.321

• Vichada 36.336 8.751 27.585 Puerto Carreño 7.059 5.534 1.525 La Primavera 6.007 2.133 3.874

C.D. Santa Rosalia 1.470 742 728 C.D. Cumaribo 8.247 342 7.905

14

____________________________________ 14 www.dane.gov.co AGOSTO 2005

http://www.dane.gov.co/



De las tres regiones que pertenecen a las ZNI, las que posee mayor número de habitantes es la región Occidental, Nariño con 1.274.708, Choco 338.160 y Cauca 979.231, de los cuales mas del cincuenta porciento (50%) no cuentan con la prestación del servicio de energía eléctrica, sigue la región de la Orinoquia, la cual por problemas de orden publico, casi en su totalidad no cuenta con la prestación de servicios tan vitales como salud, acueducto, alcantarillado y energía eléctrica. Guainia 13.491, Guaviare 57.884, Vaupés 18.235, vichada 36.336, Casanare 158.149, Meta 561121, Arauca 137.193. Por último, la región de la Amazonia con Caquetá 311.464, Putumayo 204.309, Amazonas 37.764.

3.2 CLASIFICACIÒN DE LAS ZONAS SEGÚN SUS CARACTERISTICAS ENERGÈTICAS:

Partiendo de las necesidades energéticas que presentan las zonas y según su número de habitantes se clasificaran en tres:

Zona A: En esta zona se ubicaràn las poblaciones que presentan un número mayor a quinientos habitantes.

En este tipo se relacionaron 208 centros poblados (5 capitales y 43 cabeceras municipales), cuentan en promedio con 10 horas de servicio por día y la demanda de energía es del sector residencial, comercial, e industrial.

Zona B: Son poblaciones que cuentan con un número de habitantes entre doscientos y quinientos.

Se relacionaron 445 centros poblados, los cuales cuentan en promedio con 4 horas de servicio por día. La demanda de energía en estas zonas es principal mente para uso residencial, esto debido principalmente a la ubicación.

Zona C: Son poblaciones que cuentan con menos de doscientos habitantes. 15

Se identificaron según los censos realizados 311 centros poblados, los cuales cuentan con la prestación del servicio de energía eléctrica por 3 horas, los cuales son solamente para uso residencial.

Las ZNI presentan un alto número de habitantes, los cuales no cuentan con el abastecimiento energético necesario para suplir por lo menos las necesidades básicas de consumo.

Las zonas que cuentan con un número mayor a quinientos habitantes requieren de la prestación del servicio de energía eléctrica en condiciones de calidad similares a las del Sistema Interconectado Nacional (SIN).

______________________________ 15 Documento CREG073



Los elevados costos y la contaminación que implica la generación de energía eléctrica a base de combustibles fósiles, hacen que se implementen otras formas de generación, que permitan una mejor calidad de vida.

3.2.1 USOS DE LA ENERGIA EN LAS ZNI.

Son básicos: cocción de alimentos, iluminación, refrigeración y comunicaciones; con una muy baja participación de los sectores industriales y comerciales en el consumo final. Las fuentes de energía más utilizadas son la energía eléctrica (61%), kerosene (26.7%), leña (6%) y otros como el GLP, carbón, gasolina, pilas, baterías y velas. El suministro de energía eléctrica depende fundamentalmente de los combustibles fósiles (diesel y combustóleo) utilizados en plantas electrogeneradoras, además de algunas pequeñas centrales hidroeléctricas y sistemas fotovoltáicos. 16

3.2.2 COBERTURA DEL SERVICIO DE ENERGIA ELECTRICA EN LAS ZNI

Con base en las poblaciones visitadas en el estudio de HaglerBaillyAene (2001) la cobertura de la prestación del Servicio de Energía Eléctrica en las Zonas No Interconectadas del País, presenta variaciones en las diferentes regiones.

La población de las cabeceras municipales de la región Orinoquía presenta una cobertura del servicio de 74%, la región de la Amazonía 73%, la región Pacífica 74%, mientras en la región del Atlántico la cobertura es solo del 45% de la población atendida. En la gran mayoría de las poblaciones la cobertura del servicio se limita al área urbana de la cabecera municipal. A pesar de no existir una cifra de cobertura global, teniendo en cuenta el número de usuarios (110.000), y el número de habitantes localizados en las ZNI (1.524.304), la cobertura es del orden del 30%, quedando cerca de 1.000.000 de personas sin servicio.

Cabe anotar que dentro de cada región se presentan variaciones muy marcadas; mientras la localidad de Araracuara, en el departamento del Caquetá, presenta un cubrimiento del 10%, en municipios como Leticia en el departamento del Amazonas el cubrimiento es del 100%. 17

3.2.3 CALIDAD DEL SERVICIO DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LAS ZNI.

La continuidad en la prestación del servicio de energía eléctrica en estas zonas, presentan diferencias marcadas de acuerdo a las poblaciones atendidas.

______________________________________ 16 (Este diagnóstico de emisiones en ZNI está basado en gran medida en la información sobre suministro de energía eléctrica de: HAGLER BAILLY SERVICES, AENE "Establecimiento de un Plan Estructural, Institucional y Financiero, que Permita el Abastecimiento Energético de las Zonas No Interconectadas con Participación de las Comunidades y el Sector Privado”. 2001.) 17 Hagler Bailly, Aene Consultoría (2003, ANC 37524, Cap.4.)



Así como se encuentran localidades con 2 horas de servicio al día, existen otras (generalmente cabeceras municipales) con 24 horas de servicio diarias, obteniéndose un promedio de 8.7 horas al día para las ZNI del país; Es de anotar que el logro de mayores horas de prestación del servicio depende principalmente del monto de subsidios asignados a combustible.

La situación en las capitales de Departamento localizadas en las ZNI, es como sigue:

Leticia El servicio se presta las 24 horas del día.

En relación con las demás capitales de Departamento, la situación observada por la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios es la siguiente:

Mitú La situación es difícil para la Capital del Vaupés, a pesar de contar con capacidad de generación sólo presta 4 horas diarias del servicio de energía dado los altos costos en el transporte del combustible, a ello se une la falta de retribución del usuario que no paga lo que consume, en Mitú no se ha conformado la ESP, el servicio es prestado directamente por la Gobernación, que a pesar de los continuos requerimientos de la SSPD, la empresa no se ha podido consolidar.

Puerto Inírida Se presta el servicio de energía en promedio 12 horas diarias, dependiendo de la forma como se adquiera el combustible, pues actualmente los proveedores lo compran en Venezuela, situación que debe tener en cuenta el IPSE, para abastecer a la capital del Guainía del combustible en aras a poder prestar las 24 horas diarias del servicio. (Importación directa).



Puerto Carreño Por requerimientos de la Superintendencia de Servicios Públicos, la creación de la ESP, llegó a un feliz término el 5 de julio de 2002 y ha estado atenta para adoptar la normatividad vigente para las empresas prestadoras de servicios públicos en las ZNI. 18

3.3 DISTRIBUCION DE LAS PLANTAS DE GENERACION POR CAPACIDAD INSTALADA

Existen alrededor de 1070 electrogeneradores en ZNI, con una capacidad nominal total de cerca de 120 MW, distribuidos en más de 940 localidades. La mayoría de las plantas (72%) tienen una capacidad nominal menor a 60 kW. El número de horas diarias de servicio oscila entre 4 horas para las localidades menores y 24 para el caso de Leticia. Los problemas financieros, técnicos y administrativos tienen como efecto un nivel de servicio deficiente y un número significativo de equipos fuera de servicio.

Combustible

19

CAPACIDAD INSTALADA kW/USUARIO

La mayor parte de los sistemas de generación de las ZNI operan con tecnología diesel, en segundo lugar se encuentran las Pequeñas Centrales Hidroeléctricas y por último los sistemas solares fotovoltáicos. La gráfica muestra las capacidades instalada y promedio por usuario. _________________________ 18 Hagler Bailly, Aene Consultoría, (2001, ANC 37518, Anexo 6B). 19 Elaborado con cifras reportadas por HAGLER BAILLY SERVICES, AENE.



20

GENERACION DIESEL

En las ZNI se encuentran localizadas 1075 plantas de generación diesel que suman un total de 199, 629,3 kW. A continuación se presenta el total de plantas localizadas en las Zonas No Interconectadas clasificadas de acuerdo con el rango de potencia:

Plantas Diesel por Rango de Potencia.

RANGO DE POTENCIA (kW) No. DE PLANTAS

060 kW 772 60100 kW 90 100200 kW 93 200500 kW 71 5001000 kW 36 >1000 kW 13 Total 1075

______________________ 20 Fuente: IPSE 2003



21

Puede observarse que más del 80% de la capacidad instalada en las ZNI esta distribuido en cerca de 860 plantas diesel de menos de 100 kW, con muy pocas horas de prestación de servicio por día.

PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS (PCH’s) Y SISTEMAS FOTOVOLTÁICOS.

Se tiene conocimiento que solo tres Pequeñas Centrales Hidroeléctricas se encuentran en operación en las ZNI con una Capacidad Instalada de 2584 kW.

Las PCH’s que se encuentran en operación actualmente son:

López de Micay (Cauca), que atiende actualmente cerca de 443 usuarios con una generación total de 1970 kWhdía

Bahía Solano (Chocó) que atiende 1660 usuarios y genera un total de 11600 kWh día; Caracolí (Costa Atlántica) 64 kW y que atiende 138 usuarios.

No se han desarrollado tecnologías de conversión que operen con muy bajas caídas y altos caudales de agua, tales como las turbinas sumergibles Michell Banki, en donde coinciden una adecuada tecnología de conversión, la dotación de recursos naturales y la localización de asentamientos humanos en vías fluviales de gran caudal, como es el caso de la Orinoquía y la Amazonía.

__________________________________ 21 Hagler – Bailly – Aene (2001)



De otra parte, se estima que existen aproximadamente 52 sistemas fotovoltáicos cuya capacidad instalada es estimada en 148.48 kW.

3.4 PRINCIPALES PROYECTOS ZNI

La energización de Zonas No Interconectadas está entendida como todas las actividades encaminadas a proveer el servicio de electricidad en dichas áreas del territorio nacional. Con esta idea, se deja de lado la existencia de otras necesidades energéticas que van más allá de la electrificación. En este sentido, debe tomarse como punto de partida, estudios que permitan identificar las necesidades reales de energización de las ZNI.

Dentro de los proyectos de energización aprobados por la Comisión Nacional de Regalías, entre 1998 y 2002, se encuentran aquellos relacionados con la construcción de sistemas foto voltàicos, construcción de redes y líneas eléctricas, instalación de plantas Diesel, interconexiones con el sistema nacional y construcción de microcentrales hidroeléctricas.

22

__________________________ 22 Hagler Bailly Aene (2001).



PROYECTOS

DEPARTAMENTO UBICACION HABITANTES UNI

COSTO $ EJECUTO

CHOCÓ Interconexión Caucheras Ríosucio

12.000 5.700 millones

FAZNI

CHOCÓ Interconexión Pta. Huina – Bahía Solano

106 358 millones FAZNI

CHOCÓ Interconexión Mecana – Bahía Solano

50 68 millones IPSE

CHOCÓ Interconexión Acandí – Capurganá – Sapsurro

658 1.000 millones

IPSE

CHOCÓ PCH Bahía Cúpica

658 1.000 millones

IPSE

AMAZONAS Rehabilitación Térmica de Leticia

40.000 5.200 millones

FAZNI

AMAZONAS PCH La Chorrera

800 1.650millones IPSE

AMAZONAS PCH Araracuara

1600 700 millones FAZNI

GUAINIA Traslado de planta de baja rotación

9.000 60 millones FAZNI

VICHADA Interconexión Pto. Carreño – Pto. Paez

5.000 14.200 millones

IPSE Y REGALIAS

VAUPEZ PCH Mitú 5.000 36.000 millones

FAZNI

23________________________ 23 Contraloría Delegada para el sector de Minas y Energía Dirección de estudios sectoriales ALGUNOS DE LOS PROYECTOS 20052006



Es de anotar que la inversión de construcción de redes para ZNI es los más representativos, seguidos de la construcción de sistemas fotovoltaicos y construcción de plantas Diesel, con 62, 51 y 26 proyectos respectivamente, aprobados en el periodo de análisis. Sin embargo en términos de recursos, la inversión destinada a la construcción de sistemas fotovoltaicos es similar a la destinada a proyectos de líneas y redes eléctricas donde se aprobaron recursos por $15.522, frente a $14.970 en el primer caso.

En este sentido, hay que anotar que la solución energética mediante sistemas fotovoltàicos, no tiene como base ninguna política o programa específico, sustentado en estudios que establezcan que una solución tan costosa, sea la mas adecuada en términos económicos y técnicos, para suministrar energía a las zonas no interconectadas. De otro lado, la orientación de política hacia fuentes energéticas alternativas, tales como los sistemas Fotovoltaicos o los Eólicos, resultaría ser más costosa, en términos de inversión inicial, que la utilización de generación Diesel, con lo cual se ignoraría el criterio de mínimo costo para la energización mediante dichas fuentes. 23

3.5 PRESTACION DEL SERVICIO DE ENERGIA ELECTRICA

AMAZONAS

25

_______________________ 24 (Contraloría Delegada para el Sector Minas y Energía Dirección de Estudios Sectoriales) 25 (ALGO SOBRE LAS OBRAS Y LA GESTION EN LAS ZNI IPSE Instituto de Planificación y Promoción de Soluciones Energéticas)



GUANIA

26

_________________________ 26 (ALGO SOBRE LAS OBRAS Y LA GESTION EN LAS ZNI IPSE Instituto de Planificación y Promoción de Soluciones Energéticas



VICHADA

27

__________________________ 27 Fuente: (ALGO SOBRE LAS OBRAS Y LA GESTION EN LAS ZNI IPSE Instituto de Planificación y Promoción de Soluciones Energéticas)



VAUPES

28

_________________________ 28 Fuente: (ALGO SOBRE LAS OBRAS Y LA GESTION EN LAS ZNI IPSE Instituto de Planificación y Promoción de Soluciones Energéticas)



29

NUMERO DE USUARIOS Y CAPACIDAD DISPONIBLE POR DEPARTAMENTO ZNI.

Las Zonas No Interconectadas ocupan la llanura del Caribe, el Pacífico, la Orinoquía y la Amazonía principalmente.

Según estudios recientes, la demanda actual por usuario, por tamaño del centro poblado, es:

a) 1232 kWh/año para centros poblados con más de 500 habitantes

b) 389 kWh/año para centros poblados de 200 a 500 habitantes

c) 363 kWh/año para centros poblados con menos de 200 habitantes. 30

_________________________ 29 Fuente: (ALGO SOBRE LAS OBRAS Y LA GESTION EN LAS ZNI IPSE Instituto de Planificación y Promoción de Soluciones Energéticas) 30 Fuente: HaglerBally Aene (2001).



31

3.6 LA POBLACION ZNI

La extensión de las ZNI es de 756.531 km2 (64,5% del territorio nacional) y su población asciende a 1’524.304 habitantes. La densidad de población en ZNI es menor al promedio nacional, con una población en áreas rurales significativa: de

Capitales departamentales 4 Cabeceras municipales 44 Corregimientos municipales 163 71.883 Corregimientos departamentales 16 10.946 Inspecciones de policía municipales 93 42.222 Inspecciones de policía departamentales 115 55.095 Caseríos, comunidades indígenas, sitios, etc. 526 156.931 Áreas rurales 996.584

Total 1’524.304. 32

________________________ 31 Fuente: subsidios del IPSE 32 Fuente: HAGLER BAILLY SERVICES, AENE "Establecimiento de un Plan Estructural, Institucional y Financiero, que Permita el Abastecimiento Energético de las Zonas No Interconectadas con Participación de las Comunidades y el Sector Privado”. 2001



NÚMERO DE LOCALIDADES ZNI. La delimitación geográfica, esta definida de acuerdo con la Ley Nº 855 de diciembre 18 de 2003, mediante la cual se define las Zonas No Interconectadas, para los efectos relacionados con la prestación del servicio público de energía eléctrica, se entienden los municipios, corregimientos, localidades y caseríos no conectados al Sistema Interconectado Nacional, SIN. Estas zonas corresponden a:

• 64.5 % Territorio nacional • 89% Población carácter rural • 13 Departamentos • 4 Capitales departamentales • 12 Grupos territoriales • 44 Cabeceras municipales • 105 Municipios • 1.136 Localidades • 113.663 Usuarios atendidos • 92 Entes prestadores • 116 Megas Plantas Diesel • 2 Megas PCH

Las Zonas no Interconectadas corresponden a 1.136 localidades de 102 municipios y corregimientos a 13 departamentos que se detallan a continuación:

DEPARTAMENTO Municipio Localidades No. Usuarios

Amazonas 2 39 7.662

Arauca 2 2 91

Caquetá 14 58 7.921

Casanare 8 10 1125

Cauca 5 102 11.757

Choco 27 250 19.681

Guainia 1 48 4.067

Guaviare 4 36 4.611

Meta 14 51 4.492

Nariño 10 427 34.159

Putumayo 7 49 5.733

Vaupés 5 37 2.913

Vichada 3 27 4.680

Total 102 1.136 108.892



En la actualidad el servicio de energía eléctrica en las ZNI presenta las siguientes características:

• Dependencia exclusiva del presupuesto nacional, lo cual conlleva desarrollos lentos en la construcción de la infraestructura.

• Carencia de integración con los programas de desarrollo regional. • Elevados costos de prestación del servicio y bajos niveles de utilización del

mismo • Baja o nula rentabilidad de las inversiones realizadas. • Ausencia de esquemas de administración, operación y mantenimiento, que

garanticen la continuidad y promuevan la eficiencia y el sostenimiento de los proyectos.

• Falta de compromiso de las autoridades regionales y las comunidades para garantizar la operación y el funcionamiento de la estructura energética regional.

• Limitado aprovechamiento del potencial energético local, baja cobertura, reducido número de horas diarias de servicio y deficientes niveles de calidad y confiabilidad del servicio prestado. 33

TIPO DE VIVIENDA ZNI.

El consumo eléctrico en estas zonas es en su mayoría doméstico, y con una cobertura muy reducida, este depende de los dirigentes de la zona, ellos determinan de que hora a que hora se presta el servicio de energía, por lo general es de 6.00 pm a 8.00 pm, y es por medio de motores a gasolina que poseen algunos habitantes de la región.

Consumo domèstico 86% Uso institucional 5% Uso comercial 6% Fines productivos 3%

Identificación de los tipos de vivienda en los diferentes departamentos:

Tipo de vivienda

Departamentos y áreas Total (und) Casa (und)

Casa tradicional indígena (und)

Apartamento (und)

Tipo "cuarto" (und)

Otra vivienda 1

(und)

Total nacional 6.923.945 5.588.602 48.698 914.434 337.137 35.074 Cabecera 4.819.944 3.622.724 941 893.495 277.242 25.542 Resto 2.104.001 1.965.878 47.757 20.939 59.895 9.532



Departamentos y áreas Total (und) Tipo de vivienda

Casa (und)


Apartamento (und)

Tipo "cuarto" (und)

Otra vivienda 1

(und)

Cabecera 3.364 2.543 2 307 474 38 Resto 3.509 2.415 1.078 3 3 10

• Arauca 28.161 25.496 387 659 1.373 246 Cabecera 18.020 15.890 645 1.287 198 Resto 10.141 9.606 387 14 86 48

• Caquetá 65.216 61.575 190 1.296 1.785 370 Cabecera 31.320 28.732 11 1.126 1.313 138 Resto 33.896 32.843 179 170 472 232

• Casanare 31.839 28.207 212 684 2.448 288 Cabecera 16.395 13.741 664 1.824 166 Resto 15.444 14.466 212 20 624 122

• Chocó 70.607 61.806 4.397 1.340 2.539 525 Cabecera 27.177 24.138 1.271 1.660 108 Resto 43.430 37.668 4.397 69 879 417

• Guainía 3.096 1.080 1.876 50 75 15 Cabecera 1.058 739 202 46 68 3 Resto 2.038 341 1.674 4 7 12

• Guaviare 11.435 10.230 507 125 519 54 Cabecera 4.166 3.645 8 118 371 24 Resto 7.269 6.585 499 7 148 30

• Meta 124.660 112.431 907 4.491 5.870 961 Cabecera 79.375 70.169 4.309 4.305 592 Resto 45.285 42.262 907 182 1.565 369

• Nariño 244.190 214.429 5.089 9.846 13.896 930 Cabecera 105.893 88.954 231 9.533 6.710 465 Resto 138.297 125.475 4.858 313 7.186 465

• Putumayo 44.876 38.429 3.527 828 1.918 174 Cabecera 15.651 13.177 38 720 1.624 92 Resto 29.225 25.252 3.489 108 294 82



Departamentos y áreas Total (und) Tipo de vivienda

Casa (und)


Apartamento (und)

Tipo "cuarto" (und)

Otra vivienda 1

(und)

• Vaupés 3.665 1.394 2.175 6 79 11 Cabecera 1.022 760 171 6 79 6 Resto 2.643 634 2.004 5

• Vichada 7.087 4.071 2.718 106 136 56 Cabecera 2.150 1.921 14 65 120 30 Resto 4.937 2.150 2.704 41 16 26

1. Incluye carpas, vagones, barco, refugio natural, puente, etc. 2. No incluye información para los municipios de Manaure y Urbilla. • ZNI. De las zonas que pertenecen al ZNI, Nariño ubicado en la zona occidental presenta el mayor número de viviendas en las veredas, seguido por Putumayo ubicado en la zona de la Amazonìa, y Arauca en la zona de la Orinoquía, siendo esta una situación preocupante, puesto que la prestación del servicio de energía eléctrica es de muy baja calidad.

0

50000 100000

150000 200000

250000

TOTAL

NARIÑO ARAUCA

ZNI

TIPO DE VIVIENDA

CABECERA RESTO TOTAL

34

En estas zonas el consumo de energía es básicamente residencial, por tanto debería ser de forma continua. ________________________ 33 Fuente: IPSE (Cobertura ZNI). 34 Fuente: DANE.



En estos sectores se presentan suspensiones del servicio en la mayor parte del día, las veredas cuentan con máximo cinco horas de servicio, situación que impide el desarrollo social de estos sectores.

GRADO DE ESCOLARIDAD DE LAS ZNI

En el campo colombiano habitan actualmente 12,2 millones de ciudadanos, la mayoría de los cuales enfrenta precarias condiciones de vida. El 82,6% de la población rural se encuentra bajo la línea de pobreza y 43,4% vive en condicione de pobreza extrema, en áreas urbanas, donde estos niveles se sitúan en 51% y 15,8%, respectivamente. El ingreso per cápita de los habitantes urbano es, en promedio, 2,5 veces superior al rural. En materia de servicios básicos, la brecha también es significativa. Mientras que los hogares urbanos cuentan con una cobertura casi universal, tan sólo 64% de los rurales accede al servicio de acueducto y apenas 37% cuenta con alcantarillado. En cuanto a electrificación rural, 1.524.304 habitantes se encuentran en zonas no interconectadas. A esto se suma que sólo el 15% de los hogares rurales cuenta con servicios de telefonía. La desventajosa situación de la ruralidad se extiende a la educación, factor crítico para enfrentar la exclusión y derrotar la pobreza. En 2000, los habitantes del campo mayores de 15 años alcanzaron un nivel de escolaridad promedio de 4,4 años. En términos comparativos, recibieron cuatro años menos de educación que sus contrapartes en las ciudades.

En 2002, el desempleo rural se situó en 11,5%, cifra casi tres veces superior a la registrada en 1991. Sin duda, la pérdida de actividad económica, reflejada en una disminución de 800.000 hectáreas sembradas en la última década, redujo las oportunidades de empleo y provocó la migración de mano de obra no calificada hacia zonas de cultivos ilícitos, centros urbanos e incluso hacia las filas de los grupos armados ilegales. La situación se ha visto agravada por la violencia e inseguridad, factores que provocan el desplazamiento forzado, deterioran las condiciones para generación de empleo productivo y desestimulan la inversión.

Las condiciones habitacionales del campo colombiano presentan resultados contradictorios. Mientras el déficit habitacional, medido como el número de hogares que carece de vivienda propia ha crecido en la última década, las condiciones relacionadas con la calidad de la vivienda han mejorado. En términos productivos, el campo colombiano ha experimentado cambios importantes desde la década de los noventa, cuando se abandonó el modelo orientado al abastecimiento del consumo interno y a la sustitución de importaciones, con intervención estatal directa en los mercados agrícolas. Esto facilitó el proceso de modernización fundamentado en una mayor orientación a los mercados externos y una gradual especialización en la producción tropical. 35 ________________________ 35 Fuente: http://www.presidencia.gov.co JULIO 2006

http://www.presidencia.gov.co/



COSTOS UNITARIOS MÁXIMOS DE PRESTACIÓN DEL SERVICIO EN ZNI.

Las tarifas de prestación del servicio en un mes m, Tm, se obtienen sumando y actualizando por el IPC los costos máximos de generación y distribución comercialización (CPS) adoptados por la CREG al inicio del período tarifário en la Resolución CREG082 de 1997, como se muestra a continuación:

Donde:

Tm,t Tarifa aplicable a los consumos del mes m del año t en $/kWh.

T7,1997 Tarifa aplicada por el prestador del servicio en el mes de julio de 1997.

CPS0 Costo Máximo de Prestación del Servicio aprobado por la CREG al mes de diciembre del año base, incluyendo las componentes de generación y distribución y comercialización.

IPC7,1997 Índice de precios al consumidor del mes de julio de 1997.

IPCm1,t Índice de precios al consumidor del mes m1 del año t.

IPC0 Índice de precios al consumidor del mes de diciembre del año base.

S Subsidio o Contribución Máximos.

Km,t Desmonte de Subsidios aplicables durante el mes m del año t.

Vale la pena señalar, que a pesar de que el Regulador propuso establecer un costo anual real de prestación del servicio, con base en los costos incurridos por el prestador en el año anterior (Resolución CREG077 de 1997), finalmente optó por un cargo máximo regulado que se actualiza mensualmente con las variaciones del IPC (Resolución CREG082 de 1997).

Los cargos máximos regulados de prestación del Servicio aplicables a las ZNI, rigen para todo prestador del servicio de electricidad en los Departamentos que se indican en la siguiente tabla, y son aplicables a cualquier tecnología o fuente alternativa de generación de energía eléctrica en estas zonas:



Costos Unitarios Máximos de Prestación del Servicio en ZNI.

DEPARTAMENTO CGo $/kWh 2003

CDCo $/kWh 2003

CPSo $/kWh 2003

AMAZONAS 190,0 387,3 36,0 73,4 226,1 460,9 ARAUCA 188,9 385,0 35,3 72,0 224,2 457,0 CAQUETA 204,2 416,2 32,6 66,4 236,8 482,7 CASANARE 201,7 411,1 35,0 71,3 236,7 482,5 CAUCA 197,6 402,8 37,5 76,4 235,1 479,2 CHOCO 232,5 473,9 41,0 83,6 273,6 557,7 GUAINIA 117,8 240,1 25,7 52,4 143,4 292,3 GUAVIARE 187,1 381,4 36,8 75,0 223,9 456,4 META 196,5 400,5 34,2 69,7 230,7 470,2 NARIÑO 187,3 381,8 41,9 85,4 229,2 467,2 PUTUMAYO 156,0 318,0 36,5 74,4 192,4 392,2 VAUPES 344,2 701,6 36,6 74,6 380,8 776,2 VICHADA 196,2 399,9 36,9 75,2 233,1 475,1

36

Donde:

CG0 Costo de Generación del mes de diciembre de 1996.

CDC0 Costo de Distribución y Comercialización del mes de diciembre de 1996.

CPS0 Costo Máximo de Prestación del Servicio, calculado en $/kWh del mes de diciembre de 1996, el cuál resulta de sumar CGO y CDC0.

Los prestadores pueden aplicar costos menores si tienen razones económicas que lo sustenten. Sin embargo, hasta el momento no se tiene conocimiento de ningún prestador que haya sustentado costos inferiores a los márgenes máximos, como tampoco se ha hecho uso de la posibilidad por parte de algún prestador de servicio de presentar un estudio de costos que sustente la aplicación de costos mayores para ser estudiada y aprobada por la CREG. ________________________

36 Fuente: Resolución CREG 082 de 1997, actualizados con el IPP de julio de 2003.



CARGOS MAXIMOS DE GENERACIÓN

Para la determinación de los cargos máximos actuales se empleó una metodología de costos medios de largo plazo, utilizando una tasa de descuento del 9% anual real antes de impuestos, y vidas útiles normativas correspondientes a las vidas útiles de los diferentes activos de la actividad. Se tomó como período de servicio la mediana de generación en 24 horas, en lugar de un promedio simple, obteniéndose un período diario de generación de 15 horas, que la Comisión calificó como la más eficiente.

Estos costos se hicieron válidos para cualquier fuente de generación de energía eléctrica, tras haberse realizado el cálculo con los datos suministrados por el ICEL, hoy IPSE. Al calcular el CPS de una central hidroeléctrica en el Departamento del Cauca, el resultado fue de $ 232 /kWh, un valor similar a los $ 235,1/kWh determinado en la Resolución 082 de 1997 ($ de 1996). De igual manera se realizó el cálculo para energía solar. Como los costos finales al usuario fueron similares, se amplió la aplicabilidad de los costos estipulados inicialmente en la Resolución CREG082/97 para generación diesel a todo tipo de fuente de energía.

• Metodología utilizada para calcular el costo anual de inversión en generación para el año 0, CIG0

Se obtuvo teniendo en cuenta el valor total de la inversión en generación a precios de reposición, utilizando una tasa de descuento del 9% y las siguientes vidas útiles para los diferentes equipos:

Plantas diesel de altas revoluciones; cincuenta mil (50,000) horas de servicio.

Equipos Electromecánicos de generación; veinticinco (25) años.

Equipos de maniobras y centros de distribución; quince (15) años.

Obras civiles de plantas hidráulicas; sesenta (60) años.

Equipos de Transporte y almacenamiento de Combustible; diez (10) años

• Costo anual de administración, operación y mantenimiento de la actividad de generación para el año 0, CAOMG0

El costo anual de administración, operación y mantenimiento de la actividad de generación para el año 0, CAOMG0, se obtuvo teniendo en cuenta los



siguientes conceptos.

Costo del personal.

Costos administrativos tales como arriendos, seguros, impuestos, contribuciones, elementos de oficina y servicios públicos.

Costo de operación, correspondiente al costo del combustible.

Costo de mantenimiento, incluyendo costos de repuestos, filtros, lubricantes y demás elementos.

Una vez obtenidos los costos de administración y mantenimiento, la CREG estableció un límite máximo equivalente al 120% del costo promedio obtenido a partir de la información disponible.

Si el terreno utilizado para la planta es de propiedad de la empresa prestadora del servicio o es arrendado, se tomó como costo anual equivalente el 12% del valor comercial del predio. 37

VALOR PROMEDIO DE PROYECTOS PCH

El proyecto (Pequeña Central Hidroeléctrica de Guapi e interconexión Costa Pacifica) tiene un costo de US$ 67,53 millones, de los cuales US$ 58,45 provendrán del crédito externo contratado por la Nación y US$ 9,08 de recursos nacionales.

PRESUPUESTO PROYECTO (US$ MILLONES)

ITEM DESCRIPCION CREDITO LOCAL TOTAL A Vías de acceso y puentes 11,00 11,00 B Líneas de transmisión y

distribución (Guapi, Iscuande, Timbiqui).

4,10 4,10

C Central Hidroeléctrica Equipo Eléctrico y centro de control.

13,00 2,07 15,07

Subestaciones 4,53 0,76 5,29 Tubería de carga 8,50 0,54 9,04 Obras Civiles 13,80 13,80

D Interventoria 3,46 3,30



ITEM DESCRIPCION CREDITO LOCAL TOTAL

E Gerencia Integral 1,65 1,65 F Servidumbre y adquisición

de predios 0,60 0,60

G Imprevistos 58,45 9,08 67,53 TOTAL 58,45 9,08 67,53

38

3.7 POTENCIAL AGRICOLA ZNI

SUPERFICIE COSECHADA, PRODUCCION Y RENDIMIENTO OBTENIDO POR DEPARTAMENTO AÑOS AGRICOLAS 1.9952002

MAÍZ:

DEPARTAMENTO VARIABLE 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Amazonas Superficie 92 15 126 120 130 224 224 134

Producción 73 13 113 108 117 214 214 145

Rendimiento 800 900 897 900 899 957 957 1.082


Arauca Superficie 6.847 8.510 10.62 7.132 8.727 9.788 8.345 8.469

Producción 10.608 13.65 16.81 10.85 14.03 16.15 15.01 15.152

Rendimiento 1.549 1.604 1.582 1.522 1.608 1.650 1.799 1.789

Caquetá Superficie 51.905 42.497 24.111 16.118 19.973 20.056 26.807 19.972

Producción 43.354 38.727 23.587 16.664 19.884 18.578 24.066 17.376




Rendimiento 835 911 978 1.034 996 926 898 870

Casanare Superficie 5.416 3.191 2.152 2.567 1.499 1.782 3.206 2.924

Producción 6.234 3.920 2.549 3.424 1.945 2.273 5.731 4.551

Rendimiento 1.151 1.228 1.184 1.334 1.298 1.276 1.788 1.556

Cauca Superficie 8.525 10.412 6.569 6.552 11.174 8.659 10.347 11.029

Producción 8.937 10.800 8.653 7.015 13.897 9.874 12.955 10.950

Rendimiento 1.048 1.037 1.317 1.071 1.244 1.140 1.252 993

Chocó Superficie 18.215 11.309 8.706 7.225 8.853 6.997 6.657 5.865

Producción 21.033 11.934 9.418 7.526 11.021 6.224 6.104 5.107

Rendimiento 1.155 1.055 1.082 1.042 1.245 890 917 871

Guainia Superficie 679 620 432 760 1.025 706 514 278

Producción 1.008 871 562 988 1.533 1.133 763 413

Rendimiento 1.485 1.406 1.300 1.300 1.496 1.605 1.484 1.485

Guaviare Superficie 3.960 11.090 9.125 8.388 6.598 7.853 5.354 4.710

Producción 5.544 10.315 10.361 8.896 6.608 9.545 6.635 5.782

Rendimiento 1.400 930 1.136 1.061 1.002 1.215 1.239 1.227




Meta Superficie 10.864 12.076 14.095 13.473 11.647 8.824 9.207 11.097

Producción 18.038 18.309 22.079 20.885 18.398 13.665 17.299 20.979

Rendimiento 1.660 1.516 1.566 1.550 1.580 1.549 1.879 1.891

Nariño Superficie 24.728 28.614 23.858 23.781 25.179 21.698 18.718 20.831

Producción 30.042 46.713 31.081 28.728 34.382 25.645 21.653 31.200

Rendimiento 1.215 1.633 1.303 1.208 1.366 1.182 1.157

1.498

Putumayo Superficie 14.985 13.119 11.584 4.780 9.527 8.786 6.981 9.918

Producción 18.037 15.139 13.728 6.825 9.001 9.245 7.173 11.277

Rendimiento 1.204 1.154 1.185 1.428 945 1.052 1.028 1.137

San And. y Prov. Superficie 1 5 3 2 4 4

Producción 1 4 6 4 7 7

Rendimiento 825 800 2.000 1.826 1.618 1.618

Vaupés Superficie 1.800 2.505 2.600 210 398 285 285

Producción 1.549 2.154 2.200 415 760 570 570

Rendimiento 860 860 846 1.976 1.910 2.000 2.000

Vichada Superficie 424 462 530 500 152 150 243 243




Producción 662 739 876 784 181 180 345 345

Rendimiento 1.561 1.600 1.653 1.568 1.190 1.200 1.420 1.420

Superficie en Hectáreas; Producción en Toneladas; Rendimiento en Kilogramos/Hectárea. 39

SUPERFICIE COSECHADA, PRODUCCION Y RENDIMIENTO OBTENIDO POR DEPARTAMENTO AÑOS AGRICOLAS 1.9952002

YUCA:

Superficie en Hectáreas; Producción en Toneladas; Rendimiento en Kilogramos/Hectárea


Amazonas Superficie 623 760 452 468.5 662 616 1.036 1.450

Producción 1.869 2.280 1.356 1.405 1.465 1.537 4.103 2.744

Rendimiento 3.000 3.000 3.000 2.999 2.212 2.496 3.960 1.892

Arauca Superficie 2.106 2.428 4.229 3.405 5.144 5.588 6.633 6.096

Producción 26.820 30.022 51.165 38.242 63.244 67.868 83.328 78.788

Rendimiento 12.735 12.365 12.099 11.231 12.295 12.145 12.563 12.925




Caquetá Superficie 9.393 16.611 17.971 11.760 9.299 12.043 11.801 8.419

Producción 96.408 186.872 155.557 99.040 75.229 99.181 91.669 64.409

Rendimiento 10.264 11.250 8.656 8.422 8.090 8.236 7.768 7.650

Casanare Superficie 3.061 2.084 1.175 1.713 937 1.578 2.511 1.289

Producción 35.539 21.657 11.575 18.766 8.481 18.481 36.353 21.000

Rendimiento 11.610 10.392 9.851 10.955 9.051 11.712 14.477 16.292

Cauca Superficie 6.225 9.526 10.884 1.689 8.666 6.942 9.166 6.806

Producción 42.312 92.873 100.082 11.404 83.401 61.911 89.680 65.311

Rendimiento 6.797 9.749 9.195 6.752 9.624 8.918 9.784 9.597

Chocó Superficie 1.512 2.065 2.065 1.446 1.719 1.415 1.737 1.437

Producción 17.743 24.002 18.611 18.315 15.540 16.835 17.623 12.842

Rendimiento 11.738 11.626 9.013 12.666 9.040 11.898 10.146 8.937

Guainia Superficie 1.250 2.905 3.325 2.360 2.258 1.627 1.349 1.017

Producción 6.875 11.348 18.288 9.612 8.449 6.182 5.108 5.521

Rendimiento 5.500 3.907 5.500 4.073 3.742 3.800 3.786 5.429

Guaviare Superficie 897 4.200 3.480 4.537 3.572 3.137 1.607 1.604

Rendimiento 12.223 9.000 8.793 7.064 6.619 8.177 6.442 6.499

Producción 10.964 37.800 30.600 32.050 23.641 25.651 10.352 10.424




Meta Superficie 3.177 3.553 3.679 3.945 4.100 4.072 5.118 4.803

Producción 35.900 42.896 41.544 41.762 43.555 45.541 76.714 57.522

Rendimiento 11.300 12.073 11.292 10.586 10.623 11.184 14.989 11.976

Nariño Superficie 178 352 182 422 272 287 169 276

Producción 1.097 3.202 1.255 2.796 1.986 1.760 800 2.001

Rendimiento 6.163 9.097 6.896 6.626 7.315 6.133 4.731 7.249

Putumayo Superficie 3.391 3.591 3.230 3.265 3.152 3.716 2.920 2.539

Producción 27.716 33.913 28.510 29.137 24.276 35.306 27.807 12.951

Rendimiento 8.173 9.444 8.827 8.924 7.702 9.501 9.523 5.101

San And. y Prov. Superficie 25 13 13 6 13 31 42 42

Producción 180 519 519 59 119 59 80 80

Rendimiento 7.200 38.704 38.704 9.833 9.131 1.924 1.907 1.907

Vaupés Superficie 3.371 3.375 3.375 318 400 396 833 833

Producción 38.652 43.770 43.770 2.698 4.000 9.374 4.473 14.473

Rendimiento 11.466 12.969 12.969 8.484 10.000 23.672 17.379 17.379

Vichada Superficie 161 150 100 85 90 141 133 133

Producción 1.771 1.650 1.100 1.161 1.170 1.916 1.342 1.342

Rendimiento 11.000 11.000 11.000 13.614 13.000 13.586 10.090 10.090

Superficie en Hectáreas; Producción en Toneladas; Rendimiento en Kilogramos/Hectárea. 39



4. METODOLOGIA PARA DETERMINAR LA VIABILIDAD DEL PROYECTO

Debido a que el proyecto lo integran varios aspectos, el agrícola, el de generación, distribución y comercialización de energía, deben abordarse estudios en los campos técnico (generación de energía), el agrícola, el social – legal, el ambiental, el de las obras civiles (carreteras) y el económico – financiero, para determinar si el proyecto es viable en su integralidad. Por lo anterior se, se adoptaron los siguientes pasos:

1. Viabilidad agrícola. 2. Determinación de la viabilidad social – legal. 3. Determinación de la viabilidad biótica. 4. Determinación de la viabilidad ambiental. 5. Determinación de la viabilidad técnica – obra civil. 6. Determinación de la viabilidad económica – financiera. 7. Determinación de la viabilidad agrícola técnica – energética.

4.1 VIABILIDAD AGRÀCOLA

Para determinar si un proyecto de generación de energía eléctrica es agrícolamente viable se deben tener en cuenta parámetros determinantes como son los aspectos geográficos, ambientales, agrológicos, técnicos entre otros.

LOCALIZACIÒN

Se deben ubicar los terrenos, los propietarios, en los cuales se encontraría localizado el cultivo a implementar para la obtención del biocombustible y establecer las áreas para la siembra del mismo.

ASAPECTOS GEOGRÀFICOS

El aspecto geográfico es de vital importancia, puesto que de este depende la selección del cultivo para la obtención del biocombustible, se deben identificar las áreas, la cantidad de hectáreas sembradas, los propietarios de las mismas, para identificar cuales son potenciales para el desarrollo del proyecto y en cuales se podría aumentar la capacidad de cultivo.

ACCESIBILIDAD

Por medio de una inspección se determinará el acceso a los diferentes sitios en donde se encuentran los cultivos seleccionados, con el fin de determinar que tan complejo seria el traslado de la biomasa al lugar de procesamiento. ________________________ 37 Fuente: Documento CREG 037/97013/98Resolución CREG 017/98 38 Fuente: IPSE y la Fundación Universitaria de Popayán (23 de Enero 2004))



ASPECTOS AMBIENTALES

Se deben realizar investigaciones sobre el comportamiento climático, la humedad del terreno, el régimen de lluvias, la temperatura, la hidrología y la radiación solar, etc., los cuales inciden directamente sobre el crecimiento, comportamiento y el sistema de siembra del cultivo que se seleccione.

ASPECTOS AGROLÒGICOS

En los aspectos agrológicos se deben tener en cuenta parámetros como son, la topografía general de la zona, el tipo de relieve que presenta (colinas, mesas, lomas, etc.) el grado de erosión (ligera, superficial, moderada), los valles (de relieve plano, cóncavo), los suelos (la fertilidad, acidez), estos factores están ligados estrechamente con el ciclo vegetativo y costos del cultivo que se seleccione.

CULTIVO

Se debe tener en cuenta el estado actual del cultivo tanto en la cantidad de hectáreas establecidas, como las características propias, (la altura de la planta, diámetro del tallo, deshoje natural, floración, resistencia a plagas y enfermedades), con el fin de determinar los cuidados que exige el cultivo.

Es claro que los factores ambientales, agrológicos y agronómicos determinan la productividad del cultivo, además de los agentes culturales (las labores del cultivo, como son la preparación del terreno, la construcción de surcos, etc.), y de la calidad del material del vegetal (debe proceder de zonas en donde se puede garantizar algunas prácticas sanitarias, tales como un estado nutricional adecuado que este libre de plagas y enfermedades, con edad de corte y tamaños recomendados, semilla pura).

ANÁLISIS TÉCNICO DEL PROCESAMIENTO DEL CULTIVO

Se debe preparar el suelo mediante un diseño de campo, que implica realizar trabajos topográficos iniciales con nivel o teodolito para trazar las curvas a nivel por donde se sembrará la semilla, con el fin de evacuar el agua de escorrentía y evitar encharcamientos; Para las labores de posreparación es importante tener claro la topografía de las áreas actuales y potenciales, por consiguiente no se deben utilizar implementos de labranza convencionales tales como arados de disco, rastrillos vibradores y surcadores, que si bien sueltan el suelo y permiten aireación, contribuyen a la degradación de su estructura y lo dejan susceptible a la erosión. ________________________ 39 Fuente: Evaluaciones Agropecuarias URPA´s, UMATA´s. Minagricultura y Desarrollo Rural Dirección de Política Grupo Sistemas de Información.



Según el tipo de cultivo seleccionado se debe implementar un sistema de siembra que permita maximizar el área disponible y obtener uniformidad, dentro de la racionalidad operativa y económica, partiendo de las distancias mínimas entre las semillas, y de la altura.

Dadas las características del suelo se deben determinar, si la acidez (PH) es la apropiada, y el contenido de materia orgánica (Nitrógeno, Fósforo, y Potasio), puesto que la cantidad de estos facilita la asimilación por parte de la semilla; El sistema de corte, recolección y transporte dependen de la topografía del terreno.

Para el sistema de almacenamiento se debe disponer de un área lo suficientemente amplia, con el fin de realizar las labores de transporte de la materia prima al lugar de procesamiento, y la limpieza frecuente del mismo, con el fin de crear un ambiente apto para laborar y además para conservar el buen estado de los equipos.

4.2 VIABILIDAD SOCIALLEGAL

La viabilidad social depende del interés y compromiso de cada uno de los habitantes de la zona, puesto que ellos serán los beneficiados y encargados directos del desarrollo y ejecución del proyecto.

ANÁLISIS DESCRIPTIVO DE LA INFORMACIÓN DE CAMPO

Por medio de encuestas se identificará como se encuentra el tejido social en cuanto a necesidades básicas y primarias (agua, energía y alimentación), y a programas de apoyo (créditos, asociaciones y capacitaciones), además de los principales problemas (salud, educación, transporte, y orden público), en los diferentes sectores (institucional, rural, comercial y urbano).

Hay que tener en cuenta los medios de comunicación existentes (radio, televisión, carteleras) para la difusión de la información y lograr así el compromiso y participación de la comunidad.

CONDICIONES DE VIDA

La percepción de la cobertura de servicios públicos por parte de la comunidad en la zona seleccionada es vital puesto que estos indican la prioridad, calidad y el comportamiento administrativo por parte de las entidades prestadoras de los mismos.



IMPACTO DEL PROYECTO

A nivel general se debe hacer un sondeo para definir que tan dispuestos estarían los habitantes de la zona para obtener una mejora en la calidad del servicio de energía eléctrica, en obtener beneficios, ambientales, sociales y económicos, además de la disposición a organizarse, mediante la creación de asociaciones y cooperativas.

CARACTERIZACIONES FISICAS DE LA VIVIENDA O LOCAL COMERCIAL

Se evaluarán las condiciones físicas de la vivienda y locales comerciales de los habitantes del área (paredes, suelo, techo, condiciones de salubridad, tratamiento de basuras, las fuentes de energía utilizadas por la población y la utilización del servicio de energía eléctrica), para los diferentes sectores, con el fin de determinar la situación en que se encuentran viviendo los habitantes de la zona.

ESTRUCTURA FAMILIAR Y LABORAL

Establecer la distribución de la población por sexo y rangos de edad, los niveles de escolaridad, la cobertura en atención básica al servicio de salud, la condición laboral de la población, en los sectores existentes (comercial, residencial, etc.), permite establecer la calidad de vida de los habitantes de la zona.

4.3 VABILIDAD BIOTICA

Al realizar un análisis ambiental del uso de la biomasa para la generación de energía eléctrica se deben tener en cuenta factores como son, la situación actual de la zona, en cuanto a clima, suelos, temperatura, humedad, entre otros.

Descripción del área

Ecosistemas: selvas húmedas, bosques y matorrales tanto densos como claros.

Vegetación: vegetación herbácea de sabana amazónica.

Clima: Húmedo tropical.

Temperatura: Máxima 33.3ºC.

Media 27ºC.

Mínima 18.8ºC.



Hidrografía: Abundan yacimientos arqueológicos sobre los ríos Duda y Guayabero, donde se encuentran petroglifos y pictogramas de las culturas indígenas que habitaron la zona.

SITUACION ACTUAL

Visitar la zona seleccionada, permite, corroborar los datos obtenidos de fuentes secundarias, el número de habitantes, y la descripción del sistema de generación de energía eléctrica, además de la información sobre los costos de combustible y los subsidios suministrados.

SISTEMA ABIOTICO

Al realizar un análisis sobre el sistema abiótico, se deben tener en cuenta componentes climáticos, del aire, del agua, del suelo, los cuales son determinantes para evaluar la potencialidad presente en la zona.

Se destacaran los principales factores revelantes que están relacionados con el proyecto, como son: Precipitación, temperatura, brillo solar, humedad relativa, evaporización, dirección y velocidad del viento, Para determinar las condiciones ambientales de la región.

SISTEMA BIOTICO

La conservación del medio ambiente debe superar las soluciones sectoriales, el agua, el suelo, la vegetación, la fauna en calidad y en cantidad, pueden verse alterados de diferentes formas en los diferentes procesos, para evitar que el uso de tecnologías afecten negativamente los componentes bióticos, se deben desarrollar plataformas para cada uno de los elementos, vegetación, fauna, calidad de agua, permitan establecer un esquema de ordenamiento territorial.

Fauna: Jaguar, babilla, chigüiro, Aruco, etc.

4.4 VIABILIDAD AMBIENTAL

En la viabilidad ambiental se debe tener en cuenta, tanto la información obtenida de fuentes primarias, como las alcanzadas en las visitas de campo, sobre la condición actual de los cultivos y los efectos contaminantes del medio ambiente.

AGROINDUSTRIA DEL CULTIVO

La selección y delimitación de las áreas para la implantación del cultivo, presentan un impacto fundamental al sustraer áreas dedicadas a otras actividades para dedicarlas al cultivo seleccionado, se debe evitar la superposición de áreas de manejo especial como reservas naturales, resguardos indígenas y parques



naturales; El mantenimiento, riego, corte, transporte y almacenamiento del cultivo se realizan dependiendo de la topografía, el tipo de suelos, y la extensión del mismo.

RESIDUOS DEL CULTIVO

Dependiendo de las características físicoquímicas (humedad, contenido de fibra, de cenizas, carbono, hidrogeno, etc.), del residuo se puede emplear para alimentación animal, cocción, etc.

COMPOSICION QUIMICA DE LOS CEREALES %

Los residuos de cultivos de cereales contienen porcentajes de celulosa entre 30 y 40%, de hemicelulosa entre 24 y 29% y de lignina entre el 10 y el 20%, mientras que la biomasa leñosa contiene entre 20 y 40% de celulosa, 10 a 25 % de hemicelulosa y lignina entre el 20 y el 32%. 40

COMPOSICION QUIMICA DE LOS CEREALES

CULTIVO TRIGO MAIZ ARROZ CEBADA CENTENO SORGO AVENA

COMPOSICION % % % % % % %

HUMEDAD 10.0 15.0 11.4 10.6 10.5 10.6 9.8

ALMIDON 68.6 67.0 74.3 66.0 70.2 69.3 57.1

PROTEINA 14.3 10.2 9.2 13.0 13.4 12.5 12.0

GRASA 1.9 4.3 1.3 2.1 1.8 3.4 5.1

FIBRA 3.4 2.3 2.2 5.6 2.2 2.2 12.4

CENIZAS 1.8 1.2 1.6 2.7 1.9 2.0 3.6



Un factor importante para la selección de cereales son los bajos niveles de humedad, siendo la avena y el trigo los cereales que presentan menor porcentaje.

Hay que tener en cuenta que los cereales presentan los más altos contenidos de celulosa y los menores contenidos de lignina, por lo que serían los más indicados para su empleo en procesos biotecnológicos para la obtención de alcohol combustible.

Procesos de caracterización fisicoquímica del material vegetal.

Material Vegetal % H2O % Celulosa % Hemicelulosa %Lignina % Cenizas

Paja de trigo 11.3 34.9 25.8 15.9 9.4 Paja de cebada 12.3 37.8 23.9 16.6 3.3 Restos de maíz 13.5 34.6 28.6 12.8 4.2 Paja de arroz 12.8 33.7 27.5 13.5 5.4 Restos de pino 14.5 28.9 17.1 35.4 3.0 Restos de eucalipto 7.8 31.2 14.3 34.8 11.5

De acuerdo a los resultados obtenidos en la caracterización fisicoquímica del material vegetal, se puede decir que todas las muestras evaluadas presentan contenidos de celulosa de alrededor del 30% pero los restos de pino y eucalipto, presentan contenidos de hasta un 20% más de lignina y un 1015% menos de hemicelulosa que los restos de cereales. Por lo anterior para el proceso de obtención de alcohol empleando microorganismos degradadores de celulosa, los restos de cereales son la materia prima más indicada, mientras que los restos forestales, podrían emplearse en otro tipo de procesos de obtención de biocombustibles como la gasificación; Adicionalmente el empleo de los restos y pajas de cereal para el proceso es viable por su gran disponibilidad en el territorio nacional.

TRANSPORTE

Según la ubicación del cultivo, se puede realizar mediante animales, camiones, tractores, etc. Esto depende del grado de dificultad que presente la zona.

CONTAMINACION

Se puede presentar contaminación por: Emisión de partículas en el aire, (se presentan dependiendo de las producidas por la planta de generación), el nivel de ruido emitido por la planta (medición de la potencia sonora), emisión de gases (CO2, N2, SO2, etc.).

________________________ 40 (Materola H, Cerda D, Mira J, 2000).



EVALUACION AMBIENTAL

Al realizar una evaluación ambiental se deben tener en cuenta el impacto del proyecto en cuanto a su evolución, dimensionamiento y duración, desde el punto de vista industrial, agrícola y ambiental.

La evolución del impacto (califica el tiempo que tarda en desarrollarse, desde que inicia, hasta que se hace presente) se puede clasificar dentro de los siguientes rangos:

Muy rápido (< 1 mes) 0.81.0 Rápido (1 mes6 meses) 0.60.8 Medio (6 meses12 meses) 0.40.6 Lento (12 meses24 meses) 0.20.4 Muy lento (24 meses o mayor) 0.10.2

La clasificación de duración y existencia del impacto y todas sus consecuencias puede variar entre 1 y 10 dentro de los siguientes rangos:

Permanente 10 años o mayor 10 Larga (7 años10 años) 710 Media (4 años7 años) 47 Corta (1 año4años) 14 Muy corta (menor a 1 año) 1

Dimensión o tamaño del cambio ambiental (producido sobre un determinado recurso o elemento del ambiente), se expresa en porcentaje entre los siguientes rangos:

Muy alta 80100% Alta 6080% Media 4060% Baja 2040% Muy baja 020%

Estos resultados son fundamentales, puesto que permiten realizar estudios ambientales.

4.5 VIABILIDAD TECNICACIVIL

Al dividir por etapas la viabilidad técnicacivil permite evaluar de forma independiente la situación de la zona seleccionada, los problemas y las soluciones para la implementación del proyecto.



ANALISIS DEL TRANSPORTE EXISTENTE EN LA ZONA

La ubicación del transporte existente en la zona tanto terrestre, fluvial, y aéreo permite determinar el acceso a los diferentes sitios, los horarios de transito, los costos de transporte.

TOMA DE MUESTRA DE SUELOS

Con el fin de determinar la composición física y química del suelo donde se construirá la planta de generación se realizan muestras en diferentes sectores, para establecer lo homogéneo y compacto del terreno, con el fin de evitar inconvenientes a futuro.

INSPECCION TOTAL DE LAS VIAS ALTERNAS

Por medio de una inspección a las vías alternas se puede establecer la topografía y características geométricas de las mismas, esta se hace con el fin de determinar las necesidades para el desarrollo del proyecto.

En la zona de estudio las vías de acceso serian por Bogotá Villavicencio (vía Mesetas, se toma la desviación a San Juan de Arama).

Desde San Juan de Arama son 3 Km hasta La Curia, Centro Administrativo (se puede llegar en carro o a pie). San Vicente del Caguán La Macarena (10 horas) solamente en época de verano.

MATERIALES Y DISPONIBILIDAD DE MAQUINARIA

Al obtener información en cuanto a la disponibilidad de maquinaria, mano de obra calificada para el sector de la construcción y los materiales de pétreo, se establecen las necesidades para la construcción de la casa de maquinas, a bajos costos.

4.6 VIABILIDAD ECONOMICAFINANCIERA

La viabilidad económicafinanciera se determina mediante factores que inciden directamente en la elaboración del proyecto en la zona seleccionada, como son la productividad del suelo y costos de producción del cultivo seleccionado, la eficiencia de la tecnología, los costos y potencialidad de los subproductos, disponibilidad de tierras y la demanda potencial de energía eléctrica.



PRODUCTIVIDAD Y ESTIMACION DEL VALOR DE VENTA DE LA BIOMASA

Teniendo en cuenta el informe agrícola y las características físicoquímicas del suelo, del cultivo seleccionado, se pueden determinar los costos del componente agrícola (mano de obra, insumos y cosecha), en cuanto a preparación y mantenimiento del mismo (limpias, ahoyado, siembra, corte, deshoje, aplicación de fertilizantes, fungicidas, etc.).

En un alto porcentaje de los costos de los componentes agrícolas participa la mano de obra no calificada, generando así empleo a los habitantes de la zona, con base a los costos de los componentes agrícolas se determina el costo por tonelada del cultivo de manera que éste cubra los diferentes rubros involucrados en la producción y le genere una rentabilidad al productor (inversión siembra, gastos manteniendo, producción tonelada).

COMPONENTE AGRICOLA PREPARACION ($) MANTENIMIENTO($)

MANO DE OBRA

PREPARACION DEL TERRENO 450.000

AHOYADO 144.000

SIEMBRA Y RESIEMBRA 450.000

LIMPIAS 522.000 522.000

APLICACIÓN CORRECTIVOS (CAL)

1.152.000

DESHOJE

CORTE 864.000 864.000

ARREGLO DE CEPA 144.000 144.000



COMPONENTE AGRICOLA PREPARACION ($) MANTENIMIENTO($)

APLICACIÓN DE FERTILIZANTES 1.152.000 1.152.000

INSUMOS

SEMILLA 800.000

FERTILIZANTES 910.000 910.000

HERBICIDAS 249.116 64.040

FUNGICIDAS 8.005 8.005

HERRAMIENTAS 60.000 60.000

COSECHA

ALCE 720.000 720.000

HERRAMIENTAS 20.000 20.000

FLETES 1.008.000 1.008.000

TOTAL 8.653.121 5.472.045

EFICIENCIA DE LA TECNOLOGIA Y SU COSTO

La tecnología es de vital importancia en el impacto financiero y en la viabilidad del proyecto, pues define y determina la conversión de biomasa en energía eléctrica, en la producción se deben tener en cuenta los costos de la caldera, el turbo generador, el transporte, las obras civiles, la instalación entre otros.



DISPONIBILIDAD DE TIERRAS

Por medio de visitas de campo se determina la disponibilidad de tierras en la zona para la implementación del cultivo seleccionado en pequeña o gran escala, para la obtención del biocombustible.

DEMANDA POTENCIAL DE ENERGÌA

Los hábitos de consumo de energía en la zona se determinan mediante la clasificación de los tipos de usuarios, y de la estimación de la carga máxima, teniendo en cuenta la demanda máxima de la zona, y el factor de carga para determinar la capacidad instalada de la zona.

EVALUACION FINANCIERA Y ESTRUCTURACION FINANCIERA

Para la realización de una evaluación financiera se debe realizar una estructura que permita determinar los requerimientos y costos del proyecto, como son el precio del cultivo, del kWh, y el valor del kW instalado.

4.7 VIABILIDAD TECNICA ENERGETICA

A partir de los datos obtenidos en campo se:

1. Caracteriza la demanda determinando:

• Tipo de usuarios a ser atendidos. • Carga de diseño. • Demanda máxima. • Número de usuarios a ser atendidos. • Proyección de la demanda. • Curva de carga. • Potencia y energía requerida.

2. Caracteriza la oferta con:

• Características empresa de energía. • Calidad en la prestación del servicio de energía. • Diagnóstico del sistema de generación y transformación actual. • Diagnóstico del sistema de distribución existente.

3. Dimensionamiento del proyecto, con:

• Definición parámetros iniciales. • Descripción esquema básico.



• Prediseño (ingeniería básica) • Especificaciones para equipos.

CARACTERIZACIÓN DE LA DEMANDA:

Tipo de usuarios a ser atendidos y carga instalada por tipo.

De visitas de campo que se realicen, deben efectuarse aforos de carga (residencial, comercial, institucional), de la población para determinar la carga instalada por usuario, existente en la población seleccionada.

ITEM TIPO DE AFORO POBLACION MUESTRA (USUARIOS) CARGA INSTALADA POR USUARIO(kW)

1 RESIDENCIAL 23 1.5

2 COMERCIAL 8 5.2

3 INSTITUCIONAL 6 3.8

Carga de diseño

A demás de los aforos de carga, y de la clasificación de los tipos de usuarios (urbanos, rurales), se deberán efectuar inventarios del sistema de generación, redes de distribución y acometidas domiciliarias, para determinar el estado actual del suministro de energía y de la cantidad de usuarios actualmente conectados al sistema.

ITEM TIPO DE USUARIO USUARIOS URBANOS *

USUARIOS RURALES **

TOTAL USUARIOS

1 RESIDENCIAL 510 210 720

2 COMERCIAL 28 28

3 INSTITUCIONAL 6 6

4 NO ESTRATIFICADOS

56 56



Demanda máxima

• Demanda en hora pico

Para efectuar el diseño de los equipos de generación es necesario estimar la carga máxima, es decir la carga demandada por la región en las horas pico (de máximo consumo de energía).

Estimación de la carga máxima:

• Identificación del tipo y la cantidad de usuarios en la zona (urbano+rural). Urbano: usuarios ubicados en la cabecera. Rural: usuarios ubicados en centros poblados rurales

• Cálculo de Carga instalada kW. • Cálculo de la Carga máxima (suma de las cargas coincidentes). • Cálculo del factor de utilización para cada tipo de usuario

(División de la carga máxima entre la instalada).

TIPO DE USUARIO URBANO RURAL TOTAL CARGA FACTOR CUD KW URBANO

KW RURAL

RESIDENCIAL 510 210 720 1.5 0.41 0.62 316 129.5

COMERCIAL 28 28 3.8 0.42 1.60 45

IGLESIA 6 6 5.2 0.5 0.87 5

NO ESTRATIFICADOS 56 56 1.5 0 0 0

ALUMBRADO PUBLICO 20.6 1 20.6 21

SISTEMA BOMBEO ACUEDUCTO

112 0 0 0

TOTAL 600 210 810 145 387 129

Urbano: Número de usuarios ubicados en la cabecera. Rural: Número de usuarios ubicados en centros poblados rurales. Total: Urbano + Rural. Carga: Carga instalada en KW. Factor: Factor de utilización.



CDU: Carga * Factor. Kw Urbano: Urbano * CDU.

El factor de utilización se calcula dividiendo la carga máxima entre la carga instalada.

Proyección de la demanda

Asumiendo la vida útil de los elementos pertenecientes a la tecnología escogida se proyectara la demanda, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones.

La demanda máxima se obtiene sumando la carga máxima (387kW) mas la carga correspondiente a los Servicios auxiliares (15kW), es decir 402kW.

Los servicios auxiliares, corresponden a las cargas de bombas, ventiladores, válvulas de las calderas, sistema turbogenerador, enfriamiento de agua y consumos propios de iluminación; la carga de servicios auxiliares es el 10% de la carga instalada es decir el 90kW. Los cuales son tenidos en cuenta como carga las 24 horas.

• Transmisión para el primer año (será rápida) • Para los dos siguientes años se estima un crecimiento menor de la

demanda (como el crecimiento de la demanda en promedio Nacional entre 2.004/2.005 fue de 2.32%, se tomara 2.5% para prever el ingreso de usuarios rurales).

AÑO % CARGA SA CARGA CON SA

0 0 387 15 402 1 10 426 15 441 2 2.5 437 15 452 3 2.5 448 15 463 4 2.5 459 15 474 5 2.5 470 15 485 6 2.5 482 15 497 7 2.5 494 15 509 8 2.5 506 15 521 9 2.5 519 15 534 10 2.5 532 15 547

SA: corresponde a Servicios Auxiliares



Curva de carga

Debido a que ninguna de las localidades que pertenecen a los Zonas No Interconectadas, cuentan con una curva de demanda diaria, se recomienda hacer una comparación con sitios que han tenido el cambio de No Interconectados a Interconectados. La zona de estudio no estará interconectada, pero presentara el mismo comportamiento, puesto que la prestación del servicio será de forma continua y confiable.

CARACTERIZACION DE LA OFERTA:

Para realizar una caracterización de la oferta se tendrán en cuenta los siguientes parámetros para determinar en que condiciones se encuentra la prestación del servicio de energía eléctrica en la respectiva zona de estudio:

Características empresa de energía

• Identificar cual es La empresa prestadora del servicio de energía eléctrica en la zona.

• Fecha de constitución

• Capital

• Identificar por quienes esta conformada la empresa prestadora del servicio.

• Cuanto dinero recibe en subsidios la empresa prestadora del servicio.

Calidad en la prestación del servicio

• Intensidad horaria de la prestación del servicio

• Estratificación

Estrato bajobajo Estrato mediobajo Comercial

• Tarifa por kWh

• Equipos relacionados con el sistema de generación, transformación, distribución y medida.

Medidores



transformador Redes de distribución Sistema de generación

• Criterios para el cobro de la prestación del servicio de energía eléctrica (consumo de energía).

Tipo y cantidad de electrodomésticos. Lectura de medidores

Dimensionamiento del proyecto

Parámetros iniciales

Cálculo de la demanda pico para dentro de 25 años Capacidad en planta de generación

Esquema de Generación de energía eléctrica en la zona de estudio

Equipos generales

• Molinos ( Si se requieren) • Calderas • Pailas de procesamiento de jugos de la caña ( Si se requieren) • Almacenamiento de melaza ( Si se requiere) • Generador • Turbina • Transformador de salida

Equipos complementarios • Sistemas periféricos

Especificación para equipos La adquisición del turbo generador se hace por importación, puesto que para la capacidad necesaria en el país no se encuentra disponible.

• Molinos ( Si se requieren) • Calderas • Pailas de procesamiento de jugos de la caña ( Si se requieren) • Almacenamiento de melaza ( Si se requiere) • • Generador • Turbina



• Transformador de salida • Sistemas periféricos: Es importante el almacenamiento de la biomasa para

la época de lluvias, con el fin de asegurar la operación en forma continua, este se debe hacer en un cobertizo, para evitar que la humedad la afecte. ( Si se requieren)

Puesta en marcha

Esta debe ser realizada por personal especializado.

• Revisión general. • Encendido y puesta en marcha de los equipos en condiciones normales de

operación. • Entrenamiento del personal encargado de la operación y mantenimiento de

los equipos. • Entrega del manual de operación y mantenimiento, planos y diagramas.



5 INVESTIGACION MICROBIOLÒGICA.

MICROORGANISMOS

En la actualidad los microorganismos son utilizados para diferentes fines por el hombre, ya que estudios realizados han permitido comprobar, la capacidad que tienen no solamente de transmitir enfermedades sino de combatirlas.

En la industria se utiliza una gran variedad de microorganismos, los cuales permiten obtener productos finales como son, el vino, la cerveza, entre otros, estos microorganismos, por su capacidad de multiplicación garantizan la continuidad en el producto.

El cultivo de microorganismos a nivel mundial es grande, ya que estos son utilizados para la obtención de alcohol, en Cuba siempre se ha empleado la miel final de caña (miel C) como materia prima fundamental para la producción de alcohol etílico.

No todos los microorganismos cumplen la misma función, el estudio de cada uno de estos es determinante ya que permiten definir el comportamiento y desarrollo.

De manera esquemática se puede representar la fermentación de la siguiente forma:

Microorganismos+ Glucosa=Celulosa Microorganismos+Celulosa=Alcohol

MICRORGANISMOS DEL SUELO

El estudio de los microorganismos empezó prácticamente en el siglo XVII, cuando el holandés Antón Leeuvenhoekideo construyo los primeros microscopios compuestos. En la segunda mitad del siglo pasado Louis Pasteur relaciona la existencia de los microorganismos con procesos de transformaciones químicas.

Los microorganismos son responsables de la mayor parte de las transformaciones químicas, correspondientes a los procesos de humificación y mineralización, estos a su vez digieren sustancias orgánicas complejas (celulosa, hemicelulosa, ácidos húmicos).

En el suelo los hongos desempeñan funciones variadas pero especialmente importantes en la fase de descomposición de la materia orgánica fresca que precede la humificación. Resisten la acidez y la deficiencia de agua además no proliferan en medios mal aireados.



En términos generales y de acuerdo a su morfología los hongos se clasifican en tres grandes grupos:

Ficomicetos: de hábitos terrestres tienen hifas filamentosas.

Ascomicetos: Los órganos de reproducción tienen forma de sacos (ascos), donde guardan sus esporas (ascoesporas).

Basidiomicetos: Con órganos de reproducción sexual tienen hifas tabicadas

Las clases taxonómicas de los hongos mas frecuentes son:

Hyphomycetes: Carecen de estado sexual y sus géneros mas conocidos son: Altemaria, Aspergillus, Fusarium, Botrytis, Monilia, Penicillium, Trichoderma, Verticillium.

Coelomycetes: Carecen de estado sexual. Zygomycetes: Las esporas sexuales forman un zygoesporo y a esta clase pertenecen Mucor, Rhizopus y Absidia, entre otros menos frecuentes.

Los hongos sintetizan sus moléculas orgánicas a partir de diferentes fuentes de carbono, azúcar, ácidos orgánicos, disacáridos, peptina, almidón, celulosa, grasa y moléculas de lignina para la síntesis celular de sus moléculas orgánicas. Además algunas especies requieren para su proliferación factores específicos de crecimiento como vitamina B y aminoácidos.

Afortunadamente muchos se desarrollan en medios que solamente contienen azúcar y sales orgánicas. En condiciones externas de dependencia nutricional, ciertos hongos dependen de su habilidad para parasitar plantas superiores.

Fotografías en microscopio electrónico de microorganismos degradadores de celulosa

Clostridium sp.



41

5.1 DESARROLLO MICROBIOLOGICO

Cuando en un proyecto se va a hacer utilización de bacterias se deben realizar estudios que permitan determinar la función que cumplen cada uno de estos microorganismos, su localización, el nivel de reproducción, entre otras características importantes, ya que existen algunos con los cuales el ser humano no puede tener contacto.

La función de de los organismos que habitan los diferentes horizontes del suelo se determinan conociendo su clasificación taxonómica, su estado de desarrollo, su ubicación en el perfil del suelo y sus requerimientos alimenticios; La taxonomía permite determinar caracteres de tipo evolutivo. Morfológico y adaptativo.

La diversidad a nivel de grandes grupos no es muy amplia; generalmente, además de protozoos, bacterias, hongos, actinomicetos, anélidos, ________________________ 41 Fuente: Madigan, Michael y Martinki, John y Parker. Brock. Biología de los Microorganismos, 2003

Trichoderma reesei



artrópodos, moluscos y vertebrados, no se encuentran representados otros grupos en el suelo.

Los componentes bióticos del suelo constituyen una comunidad organizada entre productores, consumidores y descomponedores. El tamaño de sus poblaciones depende del espacio disponible (volumen de poros del suelo), del alimento primario existente (mantillo) y de las condiciones climáticas que gobiernan la tasa de crecimiento, la duración del ciclo de vida y la actividad que desarrollan.

La mayoría de los animales del suelo inician, viven o finalizan parte de su ciclo biológico en el, razón por la que no todos muestran igual relación con el medio edáfico; debido a ello se consideran miembros temporales o marginales. Esta situación hace difícil determinar cuales son los verdaderos organismos edáficos.

5.2 DESCOMPOSICION MICROBIOLOGICA

El suelo es el componente básico de los ecosistemas terrestres; allí funciona como reciclador de la materia prima orgánica y como soporte físico y trófico para las plantas, la optimización de estas funciones depende de un buen equilibrio entre la liberación de los nutrientes (mineralización) y su acumulación (humificación).

En los ecosistemas naturales estos procesos son totalmente controlados por sistemas biológicos que magnifican tanto la economía de los nutrientes, como la conservación de la estructura del suelo.

Casi todos los grupos animales y vegetales viven en el suelo y actúan sobre el modificando su composición, su estructura y su funcionamiento. Usualmente los animales ayudan a diseminar, buscar y transportar reservas orgánicas para la activación de los microorganismos y estos, a su vez, transforman complejos orgánicos (celulosa, hemicelulosa, ácidos húmicos) en moléculas asimilables.

La función de los organismos (nicho ecológico) que habitan los diferentes horizontes del suelo se determina conociendo su clasificación taxonómica, su estado de desarrollo, su ubicación en el perfil del suelo y sus requerimientos alimenticios. La taxonomía permite determinar caracteres de tipo evolutivo, morfológico y adaptivo.

Los componentes bióticos del suelo constituyen una comunidad organizada entre productores, consumidores y descomponedores, el tamaño de las poblaciones depende del espacio disponible (volumen de poros del suelo), del alimento primario existente (mantillo) y de las condiciones climáticas que gobiernan la tasa de crecimiento, la duración del ciclo de vida y la actividad que desarrollan.



HIDRÓLISIS DE SUSTRATOS RESIDUALES AGROINDUSTRIALES

Los diferentes residuos agroindustriales disponibles en nuestro país son una fuente importante de celulosa y por tanto se pueden considerar como materias primas para la obtención de alcohol combustible luego de ser convertidos en azúcares por medio de procesos de hidrólisis química o enzimática. (Medve J, Karisson J, Lee D, Tjerneld F, 1998)

RESIDUOS AGROINDUSTRIALES

Es el conjunto de materia agrícola que queda de un cultivo y que se puede relacionar con la industria como son los restos de maíz y las pajas de arroz, cebada y trigo (cereales) que se encuentran disponibles en mayor cantidad en todo el territorio nacional.

Los residuos cerealeros contienen porcentajes de celulosa entre 30 y 40%, de hemicelulosa entre 24 y 29% y de lignina entre el 10 y el 20%. (Materola H, Cerda D, Mira J, 2000). Esta composición química, determina la posibilidad de emplearlos como materia prima para la producción indirecta de alcohol.

5.3 METODOLOGÌA PARA LA OBTENCION DE ALCOHOL

Partiendo de la necesidad de dar solución energética en las Zonas No Interconectadas de Colombia y luego de haber realizado un estudio sobre las ventajas que se tendrían al implementar proyectos de generación de energía eléctrica por medio de alcohol localmente producido se han establecido ciertos parámetros para la obtención del biocombustible.

Preselección de materias primas.

Esta se realiza a partir de las estadísticas y documentos sobre cultivos cerealeros y forestales consultadas en el Ministerio de Agricultura, Corporación Colombiana de Investigación agropecuaria (CORPOICA), el Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC) y el Instituto nacional de investigación y fomento forestal (CONIF).

Identificación y selección de microorganismos degradadores de celulosa.

Esta se lleva a cabo a través de la revisión de diversos artículos científicos y patentes internacionales relacionadas con el estudio de la actividad enzimática de microorganismos degradadores de celulosa, así como estudios realizados a nivel nacional sobre densidad poblacional de los mismos en diferentes clases de suelos y cultivos. (Ballesteros P, Ballesteros M, Oliva. J, Carrasco J, 2005) (Pieta D, Pastucha A, Patkowska E, 2000) (Janas P, Targonski Z, Mleko S, 2002) (Czarneck Z, Nowak J, 2001) (Drean H, 1997) (Orjuela P, Sandon A, 2001)(Fonseca A, 1998)



Muestreo de material vegetal

El muestreo de paja de arroz y paja de maíz se realizó en cultivos del corregimiento Lucitania del municipio de Puerto Rico Caquetá, mientras que la paja de trigo y Cebada procede de la Vereda la Tachuela del municipio de Subachoque Cundinamarca: Los residuos forestales (material leñoso) de eucalipto y pino fueron tomados también en zona forestal aledaña al Municipio de Puerto Rico caquetá.

La toma de muestras se realizó siguiendo el protocolo del “Análisis de suelos, plantas y aguas para riego” del Instituto Colombiano de Agricultura ICA de 1995, el cual indica, que el muestreo se debe realizar delimitando en el cultivo una zona de 100 m 2 y tomando material de cada uno de los cuatro extremos de la zona delimitada y en un punto central de la misma. Las muestras se empacan en bolsas de plástico con agujeros que permitan la respiración del material vegetal y se conservan en nevera hasta su análisis.

Caracterización fisicoquímica del material vegetal.

Materiales y reactivos:

Equipo de reflujo, Plancha de calentamiento, Estufa, Mufla, Tamizador, Equipo de filtración, Balanza de precisión, Termómetro, Frasco lavador.

Vidriería: Cápsulas de porcelana, vasos de precipitado, erlenmeyer, balón aforado de 500 mL, pipetas

Accesorios: pinzas, nueces, soportes universales, triángulos de porcelana, espátulas, Acido sulfúrico 0.5 M, Bromuro de cetiltrimetil amonio, Acetona R.A, Pentóxido de fósforo R.A, Agua destilada, Hielo.

La humedad de las muestras se determinó por duplicado como la diferencia en peso de las muestras expresada en porcentaje, luego de ser sometidas por dos horas a un proceso de secado de acuerdo al método de análisis oficial No 930.15 de la AOAC Association of Chemical Analytical Chemists, 2000.

La cantidad de cenizas en las muestras, se determina por duplicado y corresponde a la diferencia en peso expresada en porcentaje entre las muestra antes y después de ser sometida a un proceso de calcinación a 600° por 2 horas siguiendo el método oficial de análisis No 942.05 de la AOAC, 2000.

La lignina, celulosa y hemicelulosa del material vegetal fue determinada por duplicado siguiendo el método oficial 973.18 de la AOAC, 2000, el cual emplea una solución detergente ácida para la digestión del material vegetal.



Finalmente el contenido de celulosa, corresponde a la diferencia de la fibra detergente ácida (FDA) y la lignina y la hemicelulosa como fibra detergente neutra (FDN) menos la fibra detergente ácida (FDA).

Selección de microorganismos degradadores de celulosa

La especie seleccionada para este trabajo es la Trichoderma sp porque además de ser numerosa en suelos de cultivos de papa y arroz en el territorio nacional, es la que se puede manipular con mayor facilidad y seguridad en los laboratorios de la Universidad.

Aislamiento y cultivo de los microorganismos fermentadores de azúcares para la producción de alcohol.

Los microorganismos seleccionados, son aislados y cultivados por un periodo de seis meses para analizar su desarrollo, comportamiento y los niveles de producción de alcohol.

Hidrólisis de sustratos Para poder predecir las cantidades de alcohol que pueden ser producidas por procesos biotecnológicos a partir de un sustrato determinado, es necesario realizar la comparación con los resultados obtenidos por procesos químicos convencionales.

Sacarificación de residuos Para este proceso se tomaron muestras de tres tipos de residuos agroindustriales para evaluar la potencialidad como materias primas para la producción de alcohol.

MATERIALES Y REACTIVOS Estufa , Tamizador, Balanza de precisión, Agitadores magnéticos con calentamiento, Nevera , Acido sulfúrico (H2SO4), Hidróxido de sodio (NaOH) , Hidróxido de sodio (NaOH), Acido clorhídrico , Agua destilada, Balones de vidrio capacidad 500 mL boca 24/40, Refrigerantes rectos boca 24/40, Probetas, Buretas, Vasos de precipitado, Vidrios de reloj, Balones aforados de 100, 250, 500 y 1000 mL, Embudos de vidrio, Erlenmeyers de 50, 125, 250 mL, Pipetas de 5 y 2 mL, Pinzas con nuez, Pinzas para bureta, Espátulas, Bolsas sellopac, Mangueras, Frasco lavador, Magnetos, Frascos de vidrio, Papel filtro



MUESTREO

Se deben tomar muestras en los cuatro extremos y en el centro de una zona de cultivo delimitada de 100 m2. Únicamente se recogen las pajas o restos del cereal y se conservan en bolsas sellopac. Los restos de maíz se tomaron de la Vereda los Llanitos en Subachoque Cundinamarca, La paja de trigo en la Vereda La Cuesta de Madrid Cundinamarca, La paja de cebada en el Municipio de Lejanías Departamento del Meta.

PREPARACION DE MUESTRAS El material vegetal es secado en una estufa por 4 horas, posteriormente se pica manualmente y se tamiza en un tamizador durante 10 minutos, se selecciona y conserva en bolsas sellopac todo el material vegetal de tamaño inferior a 1 mm.

HIDRÓLISIS ÀCIDA El material vegetal preparado (paja de cebada, restos de maíz y paja de trigo), se somete en el laboratorio a hidrólisis ácida mediante ebullición a reflujo a presión atmosférica a una temperatura de 200°C y una velocidad de agitación de 100 rpm, empleando ácido sulfúrico. La hidrólisis fue realizada en un periodo de cada cuatro horas.

HIDRÓLISIS ÀCIDA



FILTRACIÒN DE HIDROLIZADOS Al someter los residuos a hidrólisis ácida se obtiene la separación de compuestos químicos, los cuales se utilizan para determinar el porcentaje de azúcar producido por cada muestra.

Las sustancias obtenidas en el filtrado se conservan en nevera hasta el análisis.

RESULTADOS OBTENIDOS La cantidad de azúcares obtenidos en cada uno de los tratamientos se calcula de la siguiente forma

% Azucares = A * VA * 250 * 1g x 100/VF*100 mg*Pm

Donde:

A = mg/mL de solución patrón de sacarosa VA = mL solución de fehling VF= mL de solución azucarada gastados en la titulación Pm = Peso de la muestra en g En cada una de las tablas se analizan los resultados obtenidos en el proceso antes realizado (hidrólisis ácida), el cual fue efectuado en un periodo de Cada cuatro horas y variando los niveles de acido sulfúrico, con el fin de conocer el porcentaje de azúcar obtenido en cada caso.



MAIZ

No % H2SO4 t de hidrólisis (horas) % Azúcar 1 2 % 4 h 17,40 2 4 % 4 h 16,28 3 6% 4 h 13,71 *4 8% 4 h 18,12 5 2 % 8 h 16,13 6 4 % 8 h 11,71 7 6 % 8 h 16,43 8 8 % 8 h 16,12 9 2 % 12 h 15,27 10 4 % 12 h 13,27 11 6 % 12 h 13,78 12 8 % 12 h 18,09

En la tabla, se puede observar que para los restos de maíz como sustratos, los mayores porcentajes de azúcares estuvieron alrededor del 18% y corresponden al tratamiento 4 y 12. (4 horas, ácido sulfúrico 8% y 12 horas con ácido sulfúrico al 8%). Por economía respecto al gasto energético del proceso.

* Se selecciona como mejor tratamiento el realizado con ácido sulfúrico al 8% y 4 horas de hidrólisis.

PAJA DE CEBADA

No % H2SO4 t de hidrólisis (horas) % Azúcar 1 2 % 4 h 9,13 2 4 % 4 h 9,13 3 6% 4 h 5,18 4 8% 4 h 3,95 5 2 % 8 h 13,61 6 4 % 8 h 4,74 7 6 % 8 h 4,74 8 8 % 8 h 5,36 9 2 % 12 h 4,48 10 4 % 12 h 4,92 11 6 % 12 h 5,88 12 8 % 12 h 5,62

Para el sustrato cebada, el mayor porcentaje de azúcares 13,6% se obtuvo para el tratamiento 5 (2 % de ácido sulfúrico y 8 horas), el cual sin embargo es muy inferior al porcentaje de azúcar obtenido con el maíz.



PAJA DE TRIGO

No % H2SO4 t de hidrólisis (horas) % Azúcar 1 2 % 4 h 9,84 2 4 % 4 h 8,52 3 6% 4 h 7,73 4 8% 4 h 8,96 5 2 % 8 h 15,02 6 4 % 8 h 17,83 *7 6 % 8 h 23,97 8 8 % 8 h 15,98 9 2 % 12 h 8,87 10 4 % 12 h 13,96 11 6 % 12 h 13,44 12 8 % 12 h 21,84

Para el sustrato (paja de trigo), los mayores porcentajes de azúcares fueron obtenidos en el tratamiento 7 (6% de ácido sulfúrico y 8 horas) y para el tratamiento 12 (8% ácido sulfúrico y 12 horas) están alrededor del 23%. Se

*selecciona como mejor tratamiento la hidrólisis de 8 horas realizada con ácido sulfúrico al 6%.

ANÀLISIS

Para las primeras cuatro horas de hidrólisis con porcentajes diferentes de acido sulfúrico, se observa que el maíz es el que presenta mayor proporción de azúcar.

0

5

10

15

20

% AZUCAR

No 1 No 2 No 3 No 4

TIEMPO DE HIDROLISIS

AZUCARES OBTENIDOS

MIIZ PAJA DE CEBADA PAJA DE TRIGO



A las cuatro horas siguientes, y tomando los mismos cuatro porcentajes de acido sulfúrico, se observa que la paja de trigo es la que contiene mayores niveles de azúcar.

0

5

10

15

20

25

% AZUCAR

No 5 No 6 No 7 No 8


AZUCARES OBTENIDOS

MAIZ

PAJA DE CEBADA

PAJA DE TRIGO

Cuando han pasado doce horas del proceso de hidrólisis y variando los niveles de acido sulfúrico en el mismo porcentaje (2, 4, 6, 8) %, se observa que, nuevamente la paja de trigo contiene los mas altos niveles de azúcar entre el maíz y la paja de cebada.

0 5 10 15 20 25

% AZUCAR

No 9 No 10 No 11 No 12


AZUCARES OBTENIDOS

MAIZ PAJA DE CEBADA PAJA DE TRIGO

De los resultados obtenidos se puede decir, que la paja de cebada es el sustrato que contiene mas bajos niveles de materiales hidrolizables de los tres estudiados, el que posee mayor cantidad es la paja de trigo, mientras que los restos de maíz se hidrolizan con mayor rapidez. Por tanto, estos dos sustratos son promisorios para la obtención de etanol a partir de sus hidrolizados; Es importante hacer notar que el maíz es el cereal más profusamente cultivado en el país y por tanto su empleo como materia prima para la producción de alcohol esta favorecido por este



aspecto. Mientras que el trigo, se podría emplear únicamente en departamentos que lo cultivan a gran escala como Boyacá y Cundinamarca.

. LA MATERIA PRIMA PARA LA PRODUCCIÓN DE ALCOHOL

Caña de azúcar:

Esta sería la materia básica para la producción de alcohol, debido a la experiencia en la producción tecnificada y a las excepcionales condiciones con las que cuenta el país para el cultivo de la caña.

En Colombia existen dos tipos de caña de azúcar, esto debido a razones geográficas, socioeconómicas, en cuanto a la tecnificación agrícola y al producto final.

Caña azucarera:

La gran mayoría de azúcar refinada se encuentra localizada en la hoya geográfica del río Cauca (Valle del Cauca), con una superficie sembrada de unas 130.000 Has.

La caña azucarera se cosecha durante todo el año, con un rendimiento promedio de 130 Ton/Ha, y corte cada 18 meses.

Caña panelera:

Tiene como producto principal la panela, se cultiva a 1600 o 2000 metros de altura, buena parte de la producción de caña panelera se realiza en la zona cafetera, se cosecha durante la mayor parte del año y no por zafras.

Para un área de 300.000 hectáreas cultivadas de caña panelera se obtienen rendimientos promedio de 35 toneladas por hectárea y corte cada 18 meses, la mayor parte del cultivo es tradicional, con muy poca tecnología, empleo nulo o muy pequeño de abono y sin riego.

A pesar de la producción tan extendida de la caña panelera, los cañicultores se enfrentan a una situación económica cada vez más difícil debido, principalmente a los siguientes factores:

• Por razones culturales, (la panela se considera el dulce del pobre), su consumo disminuye continuamente en el país.

• La utilización de trapiche es muy ineficiente, los mejores trapiches solo extraen del 50 al 60 por ciento de azúcar.



• L producción de mieles y panelas es primitiva e ineficiente en todas sus etapas, además, es intensiva en mano de obra, lo que agrava la situación en las zonas en donde los salarios aumentan rápidamente, por esto pierde competitividad en cuanto a los precios.

• Por razones técnicas y culturales no es fácil cambiar a otro cultivo alterno.

Yuca:

Se cultiva como alimento en todo el país, a 1200 metros de altura dentro del nivel del mar, aproximadamente, es un producto tan extendido, que prácticamente no falta en la mesa de ningún colombiano.

El área cultivada se calcula en 200.000 hectáreas, con una producción anual estimada en algo mas de 2.000.000 de toneladas, se cosecha durante todo el año, con periodos vegetativos de 12 meses, los rendimientos van desde 8 toneladas por hectárea en cultivos tradicionales, hasta 40 ton/hac, en cultivos comerciales bien tecnificados.

Se podría pensar en la combinación de caña de azúcar y pequeños aportes de yuca, para la producción de alcohol.

Posiblemente en sitios como la Costo Atlántica y en los Llanos Orientales, lugares en donde la caña de azúcar se considera par zafra, seria conveniente complementar con cultivos yuca para suplir los 180 días de la zafra.

Arroz:

Se podría pensar en implementar cultivos en la Orinoquìa, ya que de las vegas aluviales de esta región se podrían obtener excelentes cultivos en sumergencia, en el Guaviare se conseguiría la implementación de 400.000 Has, de este cultivo.

La utilización del arroz daría lugar a una agroindustria integrada, en el cual se aprovecharía el gluten para la cría de cerdos, el almidón para la obtención del alcohol y la cascarilla de arroz como materia prima para producir combustible.

Otras materias primas:

• Sorgo dulce. • Excedentes periódicos de papa. • Tubérculos ricos en almidón, como el ñame, cultivado en la Costa Norte y el

bore que se obtiene en Santander.



Descomposición Microbiológica

Los resultados de las pruebas realizadas a los microorganismos productores de celulosa fueron de 0.3% para 1000g, y de alcohol fue del orden del 0.05% para 1000gr, el resultado fue valorado para un periodo de seis meses que duró el cultivo, y el comportamiento reproductivo fue muy rápido las primeras dos semanas el peso sufrió un aumento del 150%, y luego se torno lento, al cabo de cuatro semanas disminuyo el 50%, y en tres meses disminuyo a 500gr, el habitad en el cual se encontraban los microorganismos no fue tolerado por ellos.



CONCLUSIONES

La implementación de proyectos de generación de energía eléctrica a partir de biocombustibles localmente producidos en las Zonas No Interconectadas, es con el fin de brindar la posibilidad de un desarrollo social permitiendo la vinculación de la comunidad en algunas actividades productivas y económico por medio de la creación de industria, que permite además de beneficios a nivel eléctrico, una mejora ambiental y estabilidad económica, puesto que estas zonas siempre han estado al margen del progreso, esto debido a la ubicación y a los elevados costos que implicaría la implementación de sistemas de transmisión, y a los problemas de orden público que se presentan en estas zonas.

La producción de energía eléctrica a partir de pequeños sistemas de generación es muy práctica, puesto que no se realizaría la construcción de costosas centrales eléctricas, que no permiten abarcar zonas de difícil acceso, sino que dependiendo de la capacidad de cada zona se implementarían sistemas modulares de generación.

Al realizar la evaluación de una zona para la ubicación de los proyectos se deben tener en cuenta factores importantes como son el técnico, financiero, ambiental, civil, económico y social, de tal forma que se garantice estabilidad y continuidad en la prestación del servicio y en el suministro del principal insumo del proyecto (el cultivo).

Teniendo en cuenta el porcentaje de los habitantes existentes en las Zonas No Interconectadas, de la dificultad de incorporar estas zonas al Sistema Interconectado Nacional, y la necesidad de un desarrollo socialeconómico, y partiendo de la variedad de cultivos, de pisos térmicos y de la implementación de sistemas que permiten ser instalados en zonas aisladas, se planteo la metodología para dar solución a un problema que abarca el 66% del territorio Nacional.

Al crear un proyecto que ofrezca un desarrollo sostenible, se esta brindando la posibilidad de un crecimiento económico, y la elevación de la calidad de la vida, sin agotar la base de los recursos naturales renovables en que se sustenta, ni deteriorar el medio ambiente o el derecho de las generaciones futuras a utilizarlo para la satisfacción de sus propias necesidades.

Dadas las condiciones socioculturales, económicas y ambientales particulares de la zona, surge la necesidad de implementar un sistema de generación que conlleve a reducir las prácticas nocivas sobre los recursos naturales y el medio ambiente y que por ende permitan su recuperación, mejoren los ingresos y generen empleo para la población. Es relevante indicar que el sector agrícola es una actividad que permite desarrollar proyectos a partir de biomasa, en cualquier zona aislada.



Para la generación de energía eléctrica a partir de alcohol se tomaron microorganismos los cuales tienen la capacidad de producir el mismo, pensando en obtener mayores rendimientos de alcohol y en garantizar la continuidad en la prestación del servicio de energía, se tomaron dos tipos de microorganismos que cumplen diferentes funciones; el primero, se encarga de descomponer todos aquellos residuos agroindustriales que contienen altos niveles de glucosa para producir a su vez celulosa, y los segundos, se encargan de degradar la materia prima que contiene altos niveles de celulosa dando como resultado alcohol. En la investigación se encontraron varios inconvenientes:

• El primer inconveniente es el sostenimiento del microorganismo, puesto que su tarea depende del constante abastecimiento de materia prima que contenga altos niveles de celulosa y glucosa, los cuales le permiten realizar las transformaciones químicas correspondientes.

• El segundo inconveniente es que el periodo de vida productivo es muy corto, debido al lugar de almacenamiento. Sin importar la adaptación climática que se les realizo, los microorganismos no lograron cumplir las expectativas, puesto que al cabo de seis mese disminuyo la cantidad inicialmente utilizada.

Un estudio de viabilidad es el paso clave en el desarrollo del proyecto. Este determinara los datos finales para el diseño, la disposición de los temas tratados, la calidad de los mismos, la tecnología de tratamiento, el diseño de la planta y el costo del proyecto.

La decisión de realizar el proyecto de grado sobre generación de energía eléctrica a partir de un biocombustible (alcohol) producido mediante el proceso de degradación microbiológica, fue debido a que existen estudios avanzados relacionados con otras alternativas (gas). El estudio permitiría la producción del biocombustible, a partir de recursos renovables y desechos agroindustriales, a través de un proceso biotecnológico, poco común.

(ABASTECIMIENTO PARA LAS ZNI) (1kW<POBLACIONES CON POTENCIAS<100kW)



Modelo de generación de energía eléctrica a partir de la caña:



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GLOSARIO

AGROINDUSTRIAL: Conjunto de industrias relacionadas con la agricultura.

ANEGADIZA: Zonas que sufren inundaciones.

BACTERIAS: Microorganismo unicelular procarionte, cuyas diversas especies causan las fermentaciones, enfermedades o putrefacción en los seres vivos o en las materias orgánicas.

BAGAZO: Cáscara que queda después de deshecha la baga y separada de ella la linaza.

BIOMASA: Es el grupo de productos energéticos y materias primas de tipo renovable que se originan a partir de la materia orgánica formada por vía biológica incluyendo cultivos y residuos agrícolas y forestales.

BIÓTICO: Característico de los seres vivos o que se refiere a ellos.

CABECERA: Capital o población principal de un territorio o distrito

CELULOSA: Polímero de unidades de Dglucosa con enlaces β(14), Polisacárido que forma la pared de las células vegetales. Es el componente fundamental del papel.

COMBUSTIBLES FOSILES: sustancias ricas en energía que se han formado a partir de plantas y microorganismos enterrados durante mucho tiempo. Los combustibles fósiles, que incluyen el petróleo, el carbón y el gas natural

CULTIVO: Método de obtención de microorganismos, células o tejidos mediante siembras controladas en medios adecuados.

DEGRADAR: Transformar una sustancia compleja en otra de constitución más sencilla.

EDÁFICO: Perteneciente o relativo al suelo, especialmente en lo que respecta a las plantas.

ENERGÍA RENOVABLE: Es aquella que se aprovecha directamente de los recursos renovables (inagotables), el sol, el viento, el agua, los océanos, los residuos orgánicos, el calor de la tierra.

ENERGIA UTIL: Es aquella que se encuentre en alguna de las formas: cinética, potencial, trabajo o energía mecánicas o energía eléctrica.



FERMENTACION: Degradación de sustancias orgánicas complejas en mas simples.

ESCORRENTIA: Agua de lluvia que discurre por la superficie de un terreno.

FACTOR DE UTILIZACION: Es la relación entre el número de horas de utilización anual y él número total de horas del año.

C = Número de horas de utilización anual / Número de horas del año

En la práctica para la determinación de la energía suministrada por una centra; eléctrica durante un año, podemos adoptar estos valores para el factor de utilización:

Suministros a pequeñas ciudades c = 0,15 a 0,25 Suministros a grandes ciudades c = 0,25 a 0,4 Suministros a grandes (regiones) c = 0,4 a 0,5

FAZNI: es un fondo cuenta especial de manejo de recursos públicos y privados, sin personería jurídica, sujeto a las normas y procedimientos establecidos en la Constitución Política de Colombia, el Estatuto Orgánico del presupuesto General de la Nación y las demás normas legales vigentes aplicables al mismo. A este Fondo también podrán ingresar los recursos provenientes del Presupuesto General de la Nación y los que canalice el Gobierno Nacional de diferentes fuentes públicas y privadas, nacionales e internacionales.

GLUTEN: Proteína de reserva nutritiva que se encuentra en las semillas de las gramíneas junto con el almidón.

HEMICELULOSA: Un polisacárido componente de la pared celular primaria; similar a la celulosa, pero degradado más fácilmente

HIDRATACION: Restablecer el grado de humedad normal de la piel u otros tejidos.

HIDROCARBUROS: son compuestos formados por hidrógeno y carbono; algunos contienen también pequeñas cantidades de otros componentes. Los hidrocarburos se forman a partir de antiguos organismos vivos que fueron enterrados bajo capas de sedimentos hace millones de años. Debido al calor y la presión creciente que ejercen las capas de sedimentos acumulados, los restos de los organismos se transforman gradualmente en hidrocarburos.



HIDRÓLISIS: Desdoblamiento de la molécula de ciertos compuestos orgánicos por acción del agua.

HONGO: Planta talofita, sin clorofila, de tamaño muy variado y reproducción preferentemente asexual, por esporas. Es parásita o vive sobre materias orgánicas en descomposición. Su talo, ordinariamente filamentoso y ramificado y conocido con el nombre de micelio, absorbe los principios orgánicos nutritivos que existen en el medio; ejemplo, el cornezuelo, la roya, el agárico, etc.

LIGNINA: es el componente no carbohidrato más importante de la pared celular vegetal y esta compuesta por tres monómeros fenilpropanoicos: los alcoholes p cumarilo, coniferilo y sinapilo.

LLUVIA ACIDA: Precipitación en la atmósfera de las emisiones industriales de contaminantes ácidos, como óxidos de azufre y de nitrógeno, óxidos metálicos, etc.

MANGLARES: Terreno que en la zona tropical cubren de agua las grandes mareas, lleno de esteros que lo cortan formando muchas islas bajas, donde crecen los árboles que viven en el agua salada.

MANTILLO: Capa superior del suelo, formada en gran parte por la descomposición de materias orgánicas.

MANUTENCION: Conjunto de operaciones de almacenaje, manipulación y aprovisionamiento de piezas, mercancías.

MICROORGANISMO: seres organizados solo visibles al microscopio; ejemplo, las bacterias, los infusorios, las levaduras, etc.

MINIFUNDIO: Finca rústica que, por su reducida extensión, no puede ser objeto por sí misma de cultivo en condiciones remuneradoras.

MORFOLÓGICO: Parte de la biología que trata de la forma de los seres orgánicos y de las modificaciones o transformaciones que experimenta.

MUESTREO: Acción de escoger muestras representativas de la calidad o condiciones medias de un todo.

PATENTE: Documento en que oficialmente se le reconoce a alguien una invención y los derechos que de ella se derivan.

PETREO: De piedra, roca o peñasco.



PLANTA DE GENERACION: Complejo creado por el hombre destinado a transformar la energía proveniente de alguna fuente de la naturaleza en una forma de energía útil para el hombre.

PROCARIONTE: Organismo Cuyo ácido desoxirribonucleico no está confinado en el interior de un núcleo, sino extendido en el citoplasma.

PROLIFERAR: Multiplicarse abundantemente.

RURAL: Perteneciente o relativo a la vida del campo y a sus labores.

SACARIFICAR: Convertir por hidratación las sustancias sacarígenas en azúcar.

SACARIGENAS: Dicho de una sustancia: Capaz de convertirse en azúcar mediante la hidratación; por ejemplo, las féculas y la celulosa.

SUBYACE: Yacer o estar debajo de algo.

SUSTRATOS: Estrato que subyace a otro y sobre el cual puede influir.

TAXONOMÍA: Ciencia que trata de los principios, métodos y fines de la clasificación. Se aplica en particular, dentro de la biología, para la ordenación jerarquizada y sistemática, con sus nombres, de los grupos de animales y de vegetales.

TEODOLITO: Instrumento de precisión que se compone de un círculo horizontal y un semicírculo vertical, ambos graduados y provistos de anteojos, para medir ángulos en sus planos respectivos.

TECNOLOGIAS BLANDAS: Fuentes no convencionales para la generación de energía eléctrica. (La eficiencia energética en la transformación de energía solar y Bióxido de carbono en biomasa depende de la radiación neta del sitio

TRÓFICO: Perteneciente o relativo a la nutrición.

URBANO: Perteneciente o relativo a la ciudad.

VEGA: Parte de tierra baja, llana y fértil.

ZAFRA: Cosecha de la caña dulce.

ZNI: Áreas del país que no reciben el servicio de energía eléctrica a través del sistema interconectado nacional (SIN), y cuya interconexión no es económicamente factible.

generación de energía eléctrica utilizando un

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