UNIVERSIDAD
NACIONAL DE PIURA
FACULTAD
DE INGENIERIA INDUSTRIAL
ESCUELA
PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
TESIS
DISEÑO
DE UNA PLANTA PRODUCTORA DE BIOETANOL DE PRIMERA GENERACIÓN A PARTIR DEL SORGO
SACARINO [SORGHUM BICOLOR (L.) MOENCH] EN EL DEPARTAMENTO DE PIURA.
ÍNDICE
DEDICATORIA..............................................................................................................11 AGRADECIMIENTOS...................................................................................................12 RESUMEN......................................................................................................................13 INTRODUCCIÓN...........................................................................................................14
1 MARCO REFERENCIAL...........................................................................................15
1.1 MARCO REFERENCIAL DE LA INVESTIGACIÓN ...........................................16
1.1.1 Planteamiento del Problema..........................................................................16
1.1.2 Formulación del Problema.............................................................................19
1.1.3 Objetivos de la Investigación..........................................................................19
1.1.3.1 Objetivo General..................................................................................................19
1.1.3.2 Objetivo Específicos............................................................................................19
1.1.4 Justificación...................................................................................................19
2 MARCO TEÓRICO.....................................................................................................22
2.1. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL......................................................................23
2.1.1 Origen y Situación Mundial del Sorgo..........................................................23
2.1.2 Definición Botánica.......................................................................................25 2.1.3
Morfología de la Planta de Sorgo..................................................................26
2.1.3.1 Raíz............................................................................................................. 26
2.1.3.2 Tallo..................................................................................................... 26
2.1.3.3 Hoja......................................................................................................27
2.1.3.4 Pedúnculo.............................................................................................27
2.1.3.5 Flor........................................................................................................27
2.1.4 Tipos de Sorgo...............................................................................................29
2.1.4.1 Sorgo Granifero....................................................................................29
2.1.4.2 Sorgo Forrajero.....................................................................................29
2.1.4.3 Sorgo Sacarino......................................................................................30
2.1.4.4 Sorgo Escobero.....................................................................................31
2.1.5 Bioetanol........................................................................................................32
2.1.5.1 Tipos de bioetanol................................................................................32
2.1.5.2 Obtención del Bioetanol.......................................................................33
2.1.5.3 Beneficios del Bioetanol........................................................................34
2.1.5.4 Leyes y Decretos supremos que promueven la industria del etanol en el Perú......................................................................................................35
2.1.6 Producción de Bioetanol................................................................................37
2.1.6.1 Importancia de la Producción de etanol...............................................37
2.1.6.2 Producción de Bioetanol en el Departamento de Piura........................37
2.1.7 Diseño de Planta............................................................................................39
2.1.7.1 Análisis de Mercado.............................................................................39
2.1.7.2 Localización de la Planta......................................................................39
2.1.7.3 Selección de Maquinaria y Equipo.......................................................41
2.1.7.4 Distribución en Planta..........................................................................41
2.1.7.5 Inversión y Financiamiento..................................................................42
2.1.8 Procesos.........................................................................................................43
2.1.8.1 Diseño del Proceso...............................................................................43
2.2. ANTECEDENTES...................................................................................................45
2.3. METODOLOGÍA.....................................................................................................48
2.3.1 Tipo de Investigación....................................................................................48
2.3.2 Diseño de Investigación.................................................................................48
2.3.3 Nivel de Investigación...................................................................................48
2.3.4 Dimensión Temporal................................................................................48
2.3.5 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos........................................48
2.3.6 Modelo Teórico.............................................................................................49
3 ESTUDIO DE MERCADO..........................................................................................50
3.1. DATOS HISTORICOS............................................................................................51
3.2. EVOLUCIÓN DEL ETANOL.................................................................................52
3.2.1 El Origen del Etanol como Combustible.......................................................52
3.2.2 Evolución del etanol......................................................................................53
3.3. PRODUCTOS COPETITIVOS................................................................................54
3.4. PRODUCTO.............................................................................................................54
3.5. SUBPRODUCTOS...................................................................................................54
3.5.1 Materiales Lignocelulosicos..........................................................................54
3.5.2 Materiales Alimenticios.................................................................................54
3.6. USOS DEL ETANOL..............................................................................................55
3.7. ANÁLISIS DEL ENTORNO INTERNACIONAL.................................................55
3.8. ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA FUTURA......................................................58
3.8.1 Estimación de la Demanda Futura Internacional...........................................58
3.8.2 Estimación de la Demanda Futura Nacional.................................................60
3.9. PRECIOS DEL ETANOL........................................................................................62
3.10. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD COMPARANDO PRECIOS DE CULTIVOS.62
3.11. PLANTAS DE BIOETANOL................................................................................63
3.12. CAPACIDAD DE PLANTA..................................................................................64
4 UBICACIÓN DE LA PLANTA...................................................................................67
4.1. MACRO LOCALIZACIÓN.....................................................................................68
4.1.1 Adaptabilidad de Materia Prima....................................................................68
4.1.2 Clima.............................................................................................................68
4.1.3 Accesibilidad al Mercado..............................................................................68
4.1.4 Energía Eléctrica............................................................................................69
4.1.5 Recurso Hídrico.............................................................................................69
4.1.6 Transporte......................................................................................................70
4.1.7 Disponibilidad de Mano de Obra...................................................................71
4.1.8 Análisis de Aptitud y Disponibilidad de Tierras...........................................72
4.2.EL MÉTODO DE CALIFICACIÓN POR PUNTOS PONDERADOS...................73
4.3. MICRO LOCALIZACIÓN......................................................................................75
5 FASES DEL PROYECTO ..........................................................................................77
5.1. FASE AGRÍCOLA DEL PROYECTO....................................................................78
5.1.1 Captación de Agua.........................................................................................79
5.1.2 Preparación del Terreno.................................................................................82
5.1.3 Siembra..........................................................................................................88
5.1.4 Mantenimiento de las Plantaciones...............................................................93
5.1.5 Fertilización...................................................................................................96
5.1.6 Cosecha..........................................................................................................96
5.1.7 Transporte....................................................................................................101
5.2. FASE INDUSTRIAL DEL PROYECTO...............................................................102
5.2.1 Recepción y Pesado.....................................................................................103
5.2.2 Preparación..................................................................................................104
5.2.3 Extracción....................................................................................................108
5.2.4 Purificación del caldo..................................................................................110
5.2.5 Evaporación.................................................................................................113
5.2.6 Fermentación...............................................................................................114
5.2.7 Destilación...................................................................................................115
5.2.8 Generación de Vapor y Electricidad............................................................116
5.2.9 Almacenamiento..........................................................................................119
6 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA.................................................................................120
6.1. DIAGRAMA DEL PROCESO..............................................................................121
6.2. DIAGRAMA DE BLOQUES................................................................................122
6.3. DIAGRAMA DE PRODUCCIÓN.........................................................................123
6.4. PLAN DE PRODUCCIÓN....................................................................................124
6.5. EQUIPOS, MAQUINARIA E INSUMOS.............................................................124
6.5.1 Equipos y Maquinaria..................................................................................124
6.5.2 Insumos.........................................................................................................127
6.6. RECURSOS HUMANOS......................................................................................129
6.6.1 Fase Agrícola...............................................................................................129
6.6.2 Fase Industrial..............................................................................................129
6.7. CALCULO DE LAS ÁREAS DE LA PLANTA INDUSTRIAL..........................129
6.8. DISTRIBUCIÓN DE PLANTA ............................................................................134
6.8.1 Triangulo relacional de Actividades...................................................................135
7 ANÁLISIS TÉCNICO- ECONOMICO.....................................................................138
7.1. INVERSIÓN Y FINANCIAMIENTO...................................................................139
7.1.1 Estudio de las Inversiones.......................................................................139
7.1.1.1 Inversión Fija......................................................................................139
7.1.1.2 Capital de trabajo................................................................................151
7.1.1.3 Imprevistos.........................................................................................156
7.1.2 Financiamiento...........................................................................................156
7.1.2.1 Amortización del crédito....................................................................157
7.1.3 Presupuesto de Insumos Fase Agrícola e Industrial...................................158
7.1.4 Presupuesto de Mano de Obra ...................................................................159
7.1.5 Depreciaciones y Amortizaciones.. ....................................................................169
7.1.6 Presupuesto de Ingresos y gastos... ......................................................................170
7.1.7 Estados Financieros..............................................................................................172
7.1.7.1 Estado de pérdidas y Ganancias............................................................172
7.1.7.2 Estado de Situación Inicial....................................................................173
7.1.7.3 Presupuesto de Ingresos y Egresos........................................................174
7.1.7.4 Flujo de Caja..........................................................................................175
7.1.8 Análisis de resultados...........................................................................................176
7.1.8.1 Cálculo de la Relación Costo-Beneficio................................................177
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................183 BIBLIOGRAFIA...........................................................................................................184
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