IIND - Proyecto de Grado

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DISEÑO DE UN PROYECTO DE CULTIVO Y EXPLOTACIÓN SOSTENIBLE DE MADERA PARA PELLETIZACIÓN CON DESTINO AL ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO DE LETICIA (AMAZONAS)

PROYECTO DE GRADO

Autor: Daniel Herrera Villegas

200522345

Asesor:

Fidel Torres Profesor Asociado

Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Mecánica

Universidad de los Andes

Bogotá, Mayo de 2010

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AGRADECIMIENTOS

Agradezco a todas las personas que hicieron parte de este trabajo. Entre ellas se encuentran Jaime Loboguerrero, gestor de la idea del proyecto. Fidel Torres, quien me ayudó con toda su

dedicación. Cesar Polanco, quien brindó su asesoría incondicionalmente.

A todos ellos, muchas gracias.

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DEDICATORIA

Dedico este trabajo de grado a mi Padre, Rafael Herrera; a mi tía María Lucía Villegas; y a mi hermano, Juan Pablo.

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Tabla de contenido 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 9

2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA........................................................................................... 10

3. ANTECEDENTES................................................................................................................ 11

3.1 Plantas de generación de energía a partir de la biomasa en el mundo.......................... 11

3.2 Plantas de generación de energía a partir de la biomasa en América ........................... 13

3.2.1 Honduras .......................................................................................................... 13

3.2.2 Paraná, Brasil .................................................................................................... 14

3.2.3 Piratini, Brasil .................................................................................................... 14

3.2.4 Cabrero, Chile ................................................................................................... 14

3.3 Resumen de los proyectos en curso ........................................................................... 15

4. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................. 17

4.1 Pelletización de madera y utilización de biomasa como combustible ........................... 17

4.2 Antecedentes sobre trabajos de investigación ............................................................ 18

4.3 Optimización en la producción y el manejo de los recursos forestales.......................... 19

4.4 Información legal del proyecto .................................................................................. 20

4.5 Proyectos futuros ..................................................................................................... 21

5. DESARROLLO DEL PROBLEMA ........................................................................................... 22

5.1 Conceptos relevantes................................................................................................ 22

5.1.1 Pellet de madera ............................................................................................... 22

5.1.2 Biomasa Leñosa ................................................................................................ 22

5.1.3 Humedad.......................................................................................................... 22

5.2 Proceso de Producción.............................................................................................. 23

5.2.1 Almacenamiento de materia prima .................................................................... 24

5.2.2 Secado.............................................................................................................. 24

5.2.3 Triturado .......................................................................................................... 25

5.2.4 Pelletización...................................................................................................... 25

5.2.5 Enfriamiento ..................................................................................................... 25

5.2.6 Almacenamiento ............................................................................................... 26

5.2.7 Empaque .......................................................................................................... 26

5.2.8 Despacho.......................................................................................................... 26

5.2.9 Diagrama de proceso......................................................................................... 26

5

5.3 Consideraciones sobre la materia prima..................................................................... 27

5.3.1 Residuos industriales ......................................................................................... 27

5.4 Características del Amazonas .................................................................................... 27

5.5 Cosecha sostenible del bosque natural ...................................................................... 28

5.6 Estudio sobre las especies a utilizar ........................................................................... 28

5.6.1 Especies utilizadas en el mundo ......................................................................... 28

5.6.2 Eucaliptos ......................................................................................................... 29

5.6.3 Coníferas .......................................................................................................... 30

5.6.4 Otras especies................................................................................................... 31

5.7 Proceso de selección de las especies definitivas (autóctonas e introducidas)................ 31

5.7.1 Descripción detallada de las especies ................................................................. 32

5.8 Especies definitivas................................................................................................... 35

6 CÁLCULOS ....................................................................................................................... 37

6.1 Nomenclatura .......................................................................................................... 37

6.2 Parámetros .............................................................................................................. 38

6.3 Procedimiento.......................................................................................................... 38

6.3.1 Cálculo del requerimiento de volumen ............................................................... 38

6.3.2 Cálculo del área óptima por especie en cada periodo (Problema de Optimización) 41

7 ESTUDIO DE FACTIBILIDAD................................................................................................ 46

7.1 Costos...................................................................................................................... 46

7.1.1 Costo de la tierra............................................................................................... 46

7.1.2 Costo de siembra .............................................................................................. 46

7.1.4 Costo de producción (explotación de la cosecha maderera) ................................. 48

7.1.5 Costo de transporte........................................................................................... 49

7.2 Planta de pelletización .............................................................................................. 50

7.2.1 Maquinaria ....................................................................................................... 51

7.2.2 Resumen de la maquinaria requerida ................................................................. 56

7.3 Inversión .................................................................................................................. 57

7.4 Cálculo de la tasa de descuento ................................................................................. 57

7.5 Ingresos ................................................................................................................... 59

7.6 Costo de producción de pellets.................................................................................. 60

7.7 Ventas ..................................................................................................................... 60

6

7.8 Valor Presente Neto del Proyecto .............................................................................. 60

8 ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................................ 61

8.1 Razonamiento del valor del proyecto ......................................................................... 61

8.2 Escenarios alternos ................................................................................................... 61

8.2.1 Escalonada del precio del petróleo ..................................................................... 62

8.2.2 Imposición de un decreto gubernamental........................................................... 63

8.2.3 Enfoque tradicional del uso de desperdicios de la industria maderera .................. 63

9 CONCLUSIONES................................................................................................................ 66

10 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 69

1. ANEXO 1 ‐ REVISIÓN DE LOS ASPECTOS LEGALES................................................................ 72

1.1 Decreto 1791 de 1996............................................................................................... 72

1.2 Decreto 2811 de 1974............................................................................................... 73

1.3 Ley 99 de 1993 ......................................................................................................... 74

2. ANEXO 2 ‐ RESULTADOS DEL MODELO DE OPTIMIZACIÓN .................................................. 75

3. ANEXO 3 ‐ ESTUDIO DE FACTIBILIDAD................................................................................ 76

3.1 Costo de la tierra ...................................................................................................... 76

3.2 Costo de establecimiento y siembra........................................................................... 76

3.3 Costo de explotación ................................................................................................ 76

3.4 Costo de mantenimiento........................................................................................... 77

3.4.1 Años 2 y 3 ......................................................................................................... 77

3.4.2 Años 4 y 5 ......................................................................................................... 77

3.5 Costo de transporte .................................................................................................. 78

3.6 Flujo de costos total.................................................................................................. 78

3.7 Ventas ..................................................................................................................... 79

3.8 Flujo de caja (final).................................................................................................... 79

3.9 Valor presente neto (VPN) del proyecto ..................................................................... 80

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Índice de Tablas Tabla 1 ‐ Plantas generadoras de energía en Canadá ................................................................. 11 Tabla 2 ‐ Plantas generadoras de energía en Alemania .............................................................. 12 Tabla 3 ‐ Plantas generadoras de energía en Europa .................................................................. 12 Tabla 4 ‐ Plantas generadoras de energía en EEUU .................................................................... 13 Tabla 5 ‐ Poder calorífico contra contenido de humedad ........................................................... 23 Tabla 6 ‐ Poder calorífico y humedad en diferentes procesos de secado ..................................... 23 Tabla 7‐ Parámetros de la Amazonía......................................................................................... 28 Tabla 8 ‐ Clasificación y parámetros de especies utilizadas en plantaciones industriales .............. 29 Tabla 9 ‐ Características de las especies candidatas ................................................................... 32 Tabla 10 ‐ Aspectos generales de las especies finales................................................................. 36 Tabla 11 ‐ Valores de los parámetros a utilizar .......................................................................... 38

Tabla 12 ‐ Valores iniciales del proceso iterativo........................................................................ 39 Tabla 13 ‐ Porcentajes de área por especie finales..................................................................... 45 Tabla 14 ‐ Precio de la tierra en el Amazonas ............................................................................ 46 Tabla 15 ‐ Costos de siembra por especie incluyendo ajustes e incentivos .................................. 47 Tabla 16 ‐ Costos de mantenimiento por año incluyendo ajustes e incentivos ............................. 48 Tabla 17 ‐ Costos de explotación ($COP/m3) por densidad y tipo de geografía............................. 48 Tabla 18 ‐ Valor neto del costo de explotación .......................................................................... 48

Tabla 19 ‐ Costo del transporte animal...................................................................................... 50 Tabla 20 ‐ Densidad de la madera recién cortada por especie .................................................... 50

Tabla 21 ‐ Parámetros de la jornada laboral .............................................................................. 51 Tabla 22 ‐ Requerimiento de la capacidad de producción........................................................... 51 Tabla 23 ‐ Principales fabricantes de maquinaria para plantas de pelletización............................ 51 Tabla 24 ‐ Validación de la capacidad de la empacadora ............................................................ 56 Tabla 25 ‐ Volumen real por bolsa empacada ............................................................................ 56

Tabla 26 – Resumen de la maquinaria requerida (cantidad, marca y modelo).............................. 57 Tabla 27 ‐ Parámetros utilizados en el cálculo del WACC............................................................ 58

Tabla 28 ‐ WACC para diferentes estructuras de financiación ..................................................... 59 Tabla 29 ‐ Cálculo del precio de venta por tonelada................................................................... 59

Tabla 30 ‐ Cálculo de la inversión en diesel para generar 10 MW................................................ 62 Tabla 31‐ Precio de venta de las maderas utilizadas en el proyecto ............................................ 64 Tabla 32 ‐ Volumen útil de madera y desperdicios (1) ................................................................ 65

Tabla 33 ‐ Volumen útil de madera y desperdicios (2) ................................................................ 65 Tabla 34 ‐ Área a cultivar por especie por periodo ..................................................................... 75

Tabla 35 ‐ Costos de establecimiento y siembra por periodo ...................................................... 76 Tabla 36 ‐ Costo de explotación................................................................................................ 76

Tabla 37 ‐ Costo de mantenimiento para los años 2 y 3.............................................................. 77 Tabla 38 ‐ Costo de mantenimiento para los años 4 y 5.............................................................. 77

Tabla 39 ‐ Costo de transporte ................................................................................................. 78 Tabla 40 ‐ Flujo de costos total ................................................................................................. 78 Tabla 41 ‐ Descripción de los ingresos....................................................................................... 79

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Tabla 42 ‐ Flujo de caja por periodo .......................................................................................... 80

Índice de Ilustraciones Ilustración 1 ‐ Esquema del proceso de producción ................................................................... 24 Ilustración 2 ‐ Diagrama del proceso de pelletización................................................................. 26 Ilustración 3 ‐ Dinámica del proceso de cálculo ......................................................................... 39 Ilustración 4 ‐ Dinámica del proceso de siembra y explotación ................................................... 41 Ilustración 5 ‐ Astillador (Wood chimper).................................................................................. 52

Ilustración 6 ‐ Especificaciones técnicas de los diferentes modelos de Astilladores ...................... 52 Ilustración 7 – Trituradora........................................................................................................ 53

Ilustración 8 ‐ Especificaciones técnicas de los diferentes modelos de trituradoras...................... 53 Ilustración 9 ‐ Secador de tambor rotatorio............................................................................... 53

Ilustración 10 ‐ Molino de pelletización..................................................................................... 54 Ilustración 11 ‐ Especificaciones técnicas de los diferentes modelos de molinos de pelletización.. 54 Ilustración 12 ‐ Diferentes vistas del enfriador .......................................................................... 55

Ilustración 13 ‐ Especificaciones técnicas de los diferentes modelos de enfriadores .................... 55 Ilustración 14 – Empacadora .................................................................................................... 56

Ilustración 15 ‐ Precio de venta por m3 de diferentes maderas brasileras.................................... 64

Índice de Cuadros Cuadro 1 ‐ Industria y proyectos en curso ................................................................................. 16 Cuadro 2 ‐ Información general ................................................................................................ 18 Cuadro 3 ‐ Trabajos de investigación ........................................................................................ 19 Cuadro 4 ‐ Información sobre los aspectos legales..................................................................... 20 Cuadro 5 ‐ Proyectos futuros.................................................................................................... 21

Cuadro 6 ‐ Descripción y VPN de los diferentes escenarios......................................................... 67 Cuadro 7 ‐ Consideraciones positivas y negativas de los diferentes escenarios ............................ 68

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1. INTRODUCCIÓN

La fuente principal de energía en el mundo de hoy proviene principalmente de los hidrocarburos.

Aunque el petróleo ha sido el principal impulsor del desarrollo de la humanidad en general durante el siglo pasado, hoy en día surge una polémica en torno al futuro de la energía y la manera

de generarla, teniendo en cuenta políticas que incluyan la explotación y el desarrollo sostenible de los recursos. En la actualidad vemos cómo toma cada vez más fuerza el tema de las energías

renovables, impulsado principalmente por la preocupación ante el agotamiento del petróleo y los efectos devastadores que su explotación ha tenido sobre el medio ambiente.

Ante esta problemática se ha oído hablar de varias alternativas. Entre las más comunes se encuentra el uso de la energía eólica y la energía solar. Pero, ¿qué tanto se hablado de la utilización de la biomasa para la generación de energía? ¿Puede llegar a ser la explotación

sostenible del bosque natural una práctica importante en la generación de energía para el resto de siglo y los años venideros? Y ¿Qué tan interesante y alentadora puede llegar a ser esta propuesta

para un inversionista en términos de rentabilidad? Estas son algunas de las preguntas que surgen en torno a esta alternativa de generación de energía renovable, que tímidamente ha ido apareciendo dentro del portafolio de opciones para la sustitución de las formas tradicionales de generación por modos amigables con el ambiente.

La Amazonía colombiana y en especial Leticia generan su energía eléctrica a partir de la quema de combustibles tales como fuel oil, diesel y gasolina, que son comprados en el exterior y son transportados para ser utilizados en plantas generadoras de poblaciones de la región. En este trabajo se propone desarrollar una fuente de energía renovable a partir de la cosecha de madera para producir pellets que puedan reemplazar el programa actual de importación de hidrocarburos

(Loboguerrero, 2009).

La madera verde tiene un poder calorífico de 8MJ/kg, pero al secarla y compactarla su poder calorífico asciende a unos 16MJ/kg. La selva natural puede producir cerca de 25 toneladas de

madera verde por hectárea por año, que al ser procesadas en la planta pelletizadora se pueden convertir en 12 toneladas de un material compacto con el doble de su capacidad calorífica.

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2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

La energía eléctrica de Leticia (Amazonas) proviene de la quema de combustibles fósiles que

deben ser importados desde países vecinos y por los cuales se paga una cuantiosa suma de dinero. Actualmente, la región no es viable económicamente y debe ser subsidiada por el estado, ya que

el aprovechamiento que se le da a los recursos naturales que poseen no le es suficiente para hacer de ésta una región emprendedora y auto sostenible.

No obstante, la Amazonía es un territorio rico en recursos naturales, que goza de fuentes hídricas suficientes, suelo fértil para ciertas aplicaciones, biodiversidad, y a su vez es un atractivo turístico importante para el país, en donde se deben explorar alternativas que impulsen el desarrollo y la generación de empleo.

El problema consiste en el diseño de un proyecto para la generación de energía para Leticia a partir de la cosecha del bosque por medio de plantaciones forestales de tamaño industrial, que aprovechen la riqueza del suelo, la disponibilidad de fuentes hídricas y la energía solar, con el fin de cultivar madera que será posteriormente pelletizada para incrementar su poder calorífico y para finalmente ser quemada en un planta generadora de energía.

Como se trata de un proyecto para el desarrollo sostenible, es necesario estudiar cuidadosamente

las alternativas que existen en cuanto a las especies a ser cultivadas, analizando su productividad en términos de crecimiento volumétrico anual y su sostenibilidad, para garantizar un impacto

mínimo sobre el nicho ecológico, mientras se asegura que su aplicabilidad perdure en el largo plazo.

Una vez definidas las especies a ser cultivadas se debe calcular la demanda anual de madera en volumen, con base en los requerimientos energéticos de la planta generadora. Posteriormente se

determinará el requerimiento de área que requiere el proyecto para cosechar el volumen de madera verde requerido anualmente.

Para determinar los valores óptimos correspondientes al área a explotar por especie en cada periodo se realizará un modelo de optimización que minimice una función de costos sujeta principalmente a la restricción de la satisfacción de la demanda anual de madera en volumen.

Posteriormente se realizará una investigación para determinar el costo global del proyecto, conformado por los flujos de caja calculados año tras año, y así determinar por medio de un costo de capital adecuado, el valor presente del proyecto y las posibles alternativas de financiación.

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3. ANTECEDENTES

3.1 Plantas de generación de energía a partir de la biomasa en el mundo

En el mundo existen diferentes tecnologías que permiten generar energía de diferentes fuentes.

Entre las más tradicionales se encuentran las termoeléctricas quemando carbón, gas u otros combustibles; las hidroeléctricas y las nucleares.

Dado el interés que se ha generado sobre las nuevas formas producir energía de manera amigable con el ambiente, han surgido formas como la eólica, geotérmica, solar, entre otras. Una de las formas que más interés ha despertado en la historia reciente es la generación de energía a partir de la biomasa, quemando principalmente desechos de la agricultura, bagazo de caña, residuos de la industria maderera y madera en general. En esta parte se presentará un recuento de todas las

plantas a nivel mundial que generan energía a partir de la biomasa, particularmente a través de la quema de madera(Power plants aroud the World, 2003).

En la Tabla 1 se muestran las plantas generadoras de energía en Canadá.

Nombre Planta Estado Operador Configuración Año de operación Edmundston Mill‐3 New Brunswick Fraser Papers Inc 1 X 44.5 MW 1997 Senneterre Quebec Boralex 1 X 34.6 MW CHP 2002 Skookumchuk Mill British Columbia Tembec Inc 1 X 43 MW CHP 2002

Tabla 1 ‐ Plantas generadoras de energía en Canadá

Alemania ha sido un gran precursor de este tipo de tecnologías y actualmente cuenta con más de 20 plantas generadoras de energía a partir de la biomasa, como se muestra en la Tabla 2.

Nombre Planta Localidad Operador Configuración Año de operación BVA Hagen‐Kabel

NW BVA Hagen‐Kabel GmbH 1 X 20 MW CHP 2005

Recklinghausen NW Biomasse Heizkraftwerk Recklinghausen

1 X 16.5 MW CHP 2004

Siegerland NW Biomasse Heizkraftwerk Sieger land GmbH & Co KG

1 X 16.8 MW CHP 2006

Wicker HE Biomasse Rhein‐Main GmbH 1 X 14.8 MW 2003

Baden‐Baden SN BioTherm Baden GmbH & Co KG 1 X 5.2 MW CHP 2006

Bischofferode SN Stadtwerke Leipzig GmbH 1 X 20 MW 2006 Ilmenau TH STEAG Saar Energie GmbH 1 X 5.1 MW CHP 2005

Lunen TH Biomassekraftwerk Lünen (BMK) 1 X 20 MW 2006

Silbitz TH Plambeck Neue Energie 1 X 5.6 MW 2002 Feldberg MV Energiecontracting Heidelberg AG 1 X 5 MW CHP 1998 Königs‐Wusterhausen

BB MVV Energie AG 1 X 20 MW 2003

Machlin MV Mitteldeutsche Energie AG 1 X 10 MW 2003

Brunsbüttel SH NovusEnergy 1 X 7.5 MW CHP 2008

Flohr RP BHKW Flohr GmbH 1 X 7.5 MW CHP 2005 Grossaitingen BY STEAG Saar Energie GmbH 1 X 5.1 MW CHP 2002 BHKW Herbrechtingen

BW Biomasseheizkraftwerk Herbrechtingen GmbH

1 X 15.7 MW CHP 2004

Ulm BW Fernwarme Ulm GmbH 1 X 9.6 MW 2004

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Werl SL SFW GmbH 1 X 500 kW CHP 2003 Neustrelitz MV Stadtwerke Neustrelitz GmbH 1 X 6.5 MW CHP 2006

Tabla 2 ‐ Plantas generadoras de energía en Alemania

De igual forma hay otros países europeos que se han interesado por el montaje de este tipo de

plantas. Entre ellos se encuentran Suiza, Austria, Finlandia, Dinamarca, Suecia, Italia, Portugal, Escocia, entre otros (ver Tabla 3).

Nombre Planta País Operador Configuración Año de operación Amel Belgium Renogen SA 1 X 5.3 MW CHP 2005 Balcas Northern

Ireland Balcas Timber Ltd 1 X 2.7 MW CHP 2009

Dél‐Nyírségi Hungary DBM Zrt 1 X 20 MW 1999 Mortagua Portugal Enenova 1 X 9 MW 2009 Radauti Romania SC Holzindustrie Schweighofer srl 1 X 5 MW CHP 2007 Rodao Portugal EDP Producao Bioelectrica 1 X 11 MW CHP 2009 Santa Maria Portugal Central Biomassa Terras de Santa

Maria 1 X 10.75 MW 2007

Stevens Croft Scotland E.ON UK Renewables Ltd 1 X 52 MW 2009 Western Wood Wales Eco2 Ltd 1 X 13.8 MW 2001 Crotone Italia Biomasse Italia SpA 2 X 10 MW 2003 Cutro Italia Euroenergy Group 1 X 16.5 MW 2002 San Marco Italia Bioenergie SpA 2 X 10 MW 2003 Strongoli Italia Biomasse Italia SpA 1 X 40 MW 2002

Terni Italia Gruppo EnerTAD 1 X 10 MW 1996 Hovinsaari Rebuild

Finlandia Kotkan Energia Oy 1 X 17 MW 2001

Jakobstad Finlandia Alholmens Kraft 1 X 240 MW 2002 Kokkola Finlandia Kokkolan Voima Oy 1 X 20 MW CHP 2001 Myllykoski Finlandia Vattenfall Oy 1 X 12 MW 2004 Savonlinna‐3 Finlandia Pohjolan Voima Oy 1 X 17 MW CHP 2005 FeuerWerk Austria Binderholz GmbH 1 X 8.76 MW CHP 2005 Linz Mitte Austria Linz AG 1 X 8.9 MW CHP 2006 Amstetten Austria SWH‐Strom und Warme aus Holz

Heizwerke 1 X 5 MW CHP 2003

Kleindöttingen Suiza Proma Energie AG 1 X 1.6 MW CHP 1999 Assens Dinamarca Assens Fjernvarme Amba 1 X 5.15 MW CHP 1993 Mabjerg Dinamarca Dong Energy A/S 1 X 28 MW 2007 Eldaran Västergötland

(Suecia) E.ON Sverige AB 1 X 2 MW CHP 1983

Handelo Ostergotland (Suecia)

E.ON Sverige AB 1 X 11 MW, 1 X 89 MW

2002

Katrinefors Västergötland (Suecia)

Katrinefors Kraftvarme AB 1 X 9.5 MW CHP 2006

Lextorp Vastergotland (Suecia)

Trollhattan Energi 1 X 3.65 MW CHP 2007

Vallviks Bruk Gävleborg (Suecia)

Rottneros AB 1 X 28 MW N/A

Tabla 3 ‐ Plantas generadoras de energía en Europa

Asimismo Estados Unidos cuenta con diversas plantas generadoras de energía en gran parte de su territorio, principalmente en el estado de California, como lo enseña la Tabla 4:

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Nombre Planta Estado Operador Configuración Año de operación

Burney California North American Energy Servic es 1 X 28.4 MW CHP

1986

Fairhaven California DG Power Fairhaven 1 X 18 MW 1986 Hayfork Lincoln California Sierra Pacific Industries 1 X 7.5 MW 1989

Honey Lake California HL Power 1 X 36 MW 1989 Martell California Wheelabrator Technologies 1 X 20 MW 1985 Mt Lassen California Covanta Energy 1 X 11.4 MW 1985

Oroville California Covanta Energy 2 X 9 MW 1988 Rio Bravo Fresno California Constellation Energy Generation

Group 1 X 28 MW 1989

Rio Bravo Rocklin California Constellation Energy Generation Group

1 X 28 MW 1986

Sierra Power California Sierra Power Co 1 X 7.5 MW CHP 1998 SPI Anderson California Sierra Pacific Industries 1 X 4 MW CHP 2005

SPI Lincoln California Sierra Pacific Industries 1 X 18.4 MW CHP

1990

Tracy California Sierra Pacific Industries 1 X 23 MW 1989 Woodland California Woodland Biomass Power Ltd 1 X 28 MW 1993 Ashland Maine Boralex 1 X 39.6 MW 1985

Greenville Maine New Energy Capital Corp 1 X 16 MW 1987 Jonesboro Maine Covanta Energy Corp 1 X 24.5 MW 1992 Livermore Falls Maine Boralex 1 X 39.6 MW 1990 Rumford Cogen Maine MeadWestvaco 1 X 102 MW 1986

Sherman Maine Wheelabrator Technologies 1 X 17.5 MW 1987 West Enfield Maine Covanta Energy Corp 1 X 24.5 MW 1987 Alexandria New

Hampshire

Indeck Energy Services 1 X 16 MW 1993

Cadillac Michigan NRG Energy Inc 1 X 40 MW 1990

Craven County North Carolina

CMS Generation Co 1 X 50 MW 1991

Niagara Biomass New York Minnesota Power 1 X 52 MW CHP 1987

Tabla 4 ‐ Plantas generadoras de energía en EEUU

3.2 Plantas de generación de energía a partir de la biomasa en América

3.2.1 Honduras

Hace parte del programa de iniciativa e implementación conjunta de EEUU (USIJI), que incentiva al sector privado a concentrar sus esfuerzos en prácticas que disminuyan la emisión de gases de

efecto invernadero y que su vez promuevan iniciativas que apoyen el desarrollo sostenible.

El proyecto consiste en el montaje de una planta de generación de energía a partir de la biomasa

de 30 MW en Honduras, desarrollado por la Nations Energy Corp., empresa afiliada de la Tucson Eletric Power Company(FAO, 1997).

El proyecto, conocido con el nombre de Biomasa‐Generación, es de participación limitada y regido y organizado bajo las leyes hondureñas; esta misma organización tendrá el control de la planta.

Toda la energía producida será vendida a la Empresa Nacional de Energía Eléctrica. El costo total

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del proyecto es de $US 55 millones, con más de $US 15 millones en equity y $US 40 millones de deuda, financiados principalmente por el BID.

Según Roberto Pérez, director de desarrollo de negocios de la Nations Energy Corp., éste es el primer proyecto de generación de energía a partir de la quema de madera en todo centro

América. Adicionalmente el gobierno hondureño confía en que este sea el prototipo de un portafolio de proyectos de trabajo conjunto con el sector privado de sistemas de generación de

energías renovables(Forest Energy Forum).

3.2.2 Paraná, Brasil

La electrificadora AREVA y su división T&D construyó 2 plantas generadoras de energía a partir de la biomasa, y su respectiva integración con la red electrificadora del país en el estado de Paraná, Brasil. Paraná es ideal para la construcción de este tipo de proyectos, ya que está en una región dedicada casi en su totalidad hacia la industria maderera, y por tanto los residuos pueden ser dirigidos hacia la planta y aprovechados allí en la generación de energía.

La generación de la energía está a cargo de 2 plantas de 12.3 MW cada una, que se surten con el aserrín, las cortezas y los desperdicios de las fábricas de muebles del sector. Este proyecto hace parte del programa PROINFA, que consiste en lograr para el que 2022, un 10% del total de su

energía se produzca a partir de energías renovables(Transmission & Distribution, 2005).

3.2.3 Piratini, Brasil

El objetivo principal del proyecto es contribuir a la creciente demanda de energía del Brasil, y a la vez ayudar en el proyecto de energías renovables y a la obtención de energía a través del ciclo

neutro del carbono.

El combustible de la planta generadora proviene de los residuos maderables del aserradero de Piratini, que usualmente se queman o se desechan sin aprovechamiento alguno.

El proyecto operado por Coa Estadual Energia Eletrica RS, cuenta con capacidad de generación de 10 MW y se encuentra en operación desde 2001. Éste fue desarrollado por parte de la Companhia

Geral de Distribuicao Electrica en un trabajo conjunto con Koblitz Ltda(Koblitz, 2008).

3.2.4 Cabrero, Chile

La compañía europea AREVA Koblitz invirtió US $21 millones en la construcción de una planta generadora de 11.0 MW de capacidad instalada en la localidad de Cabrero, en la provincia de

Biobío en Chile. Su combustible es la biomasa que proviene de los residuos madereros de la compañía de fabricación de muebles e interiores Masisa, líder en el mercado de éste país.

La construcción comenzó en agosto de 2008, y actualmente consiste de una caldera con capacidad de 70 ton/hr de capacidad, una tolva dosificadora de 2500 m3, un precipitador electrostático para limpieza de gases, una turbina, un cuarto de maquinas, un generador de condensadores y un par

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de torres de enfriamiento. La construcción terminó el 19 de diciembre de 2009(Chile: AREVA KOBLITZ successfully finalizes biomass project, 2009).

3.3 Resumen de los proyectos en curso

El Cuadro 1 presenta un resumen de toda la información consultada sobre los proyectos que hay

actualmente en curso y todo lo referente a la industria de pelletización y generación de energía a partir de la biomasa.

Autor Título Información Fuente Fecha

AMANDUS KAHL GmbH & Co. KG

Plantas granuladoras para madera KAHL

Producción de plantas granuladoras de madera marca KAHL. Diferentes tamaños y capacidades de procesamiento por hora. Descripción de los productos de entrada, principales repuestos, reciclaje de materiales y otros productos de la industria de producción de pellets.

www.akahl.de 1/05/2007

Krushna Mahapatra, Leif Gustavsson & Reinhard Madlener

Bioenergy Innovations The Case of Wood Pellet Systems in Sweden

Alternativas de calentamiento de hogares en invierno, para reemplazar los tradicionales combustibles fósiles. Crecimiento del mercado de pellets en Suecia debido a las políticas de energía, la abundancia de la materia prima y el crecimiento del mercado de pellets. También explica el estancamiento

Technology Analysis and Strategic Management.

Routledge Taylor & Francis Inc.

1/01/2007

Dan Emerson Biomass Pellets Provide Low‐Cost System for Home Heating

Cuenta sobre una compañía granjera en Minnesota que utiliza los residuos orgánicos de sus fincas y de su industria como combustible renovable para sus fogones, hornos y estufas.

BioCycle National Conference. JG Press,

Inc.

1/02/2004

IEA Energy Technology Essentials

Biomass for Power Generation and CHP

Ofrece una descripción de los procesos de combustión de los sistemas de generación de potencia con biomasa y sus costos, el estado actual de los proyectos, su potencial y sus restricciones. Se muestra un diagrama que reúne todos las materias primas disponibles (desechos, madera), los procesos (combustión, gasificación) y los posibles productos (H2O, vapor)

www.iea.org/Textbase/techno/essentials.ht

m

1/01/2007

FAO Bio‐Gen Biomass Power Generation Project, Honduras

Proyecto de una planta de generación de energía eléctrica con capacidad de 30 megavatios. Habla de una inversión de 55 $US por parte de una firma americana y un trabajo conjunto con el gobierno hondureño para continuar con una serie de proyecto de las mismas características (energías renovables).

http://www.fao.org/docrep/W6400E/w6400

e04.htm

N/A

N/A Biomass Power Plants

Página web que contiene nombre, imágenes, ubicación y descripción de todas las plantas de generación de energía en el mundo. Está organizada de acuerdo al tipo de combustible, y una de estas categorías es biomasa (también hay hidroeléctricas, nucleares, eólicas, termoeléctricas, geotérmicas, etc.).

http://www.industcards.com/biomass‐elsewhere.htm

4/02/2010

16

N/A Brazil: AREVA T&D to Build Biomass Power Plants

Artículo que cuenta sobre la construcción de 2 plantas de generación de energía en Paraná, Brasil; El abastecimiento de las 2 plantas de 12.3 MW será a partir de los desechos producidos por las empresas madereras del sector. Según el artículo, las plantas se habrían puesto en funcionamiento en 2006.

http://tdworld.com/substations/power_brazi

l_areva_td/

1/04/2005

LIPSIA Pellets in LIPSIA ‐ Business Plan

Completa información del proceso de producción, características del negocio, análisis de estrategia organizacional, estudio de la demanda, maquinaria, etc.

No publicado. C. Polanco

1/01/2006

Luis Ortiz Torres

Los Biocombustibles Sólidos Densificados

Comparación entre pellets y otras fuentes de energía en cuanto a poder calorífico, humedad, etc. Industria productora de pellets de acuerdo a tipo de tecnología (anular o planta), marca de maquinaria, localización, etc.


3/07/2007

AREVA Chile: AREVA KOBLITZ success fully finalizes biomass project

Noticia de la puesta en marcha de la planta generadora de energía de AREVA en Cabrero Chile

http://areva.com/EN/news‐7873/chile‐areva‐koblitz‐

successfully‐finalizes‐biomass‐proje c.html

18/12/2009

N/A KOBLITZ ‐ PIRATINI ENERGIA S. A. BIOMASS POWER PLANT

Presentación del proyecto de la Piratiní Energía S. A. ‐ Biomass Power Plant

http://cdm.unfccc.int/UserManagement/FileStorage/MVWHOZ3GF9X1N7IAPQSDLTJ5EY4

R20

1/09/2001

Henan Kingman M&E

Maquinaria Henan Kingman M&E

Listado de todas las maquinas y los equipos para la planta de pelletización, con especifica ciones técnicas, imágenes y descripciones

http://www.woodpelletline.com/complete‐wood‐pellet‐line.htm

11/05/2010

ITTO Tropical Timber Market Report

Muestra un reporte de los precios actuales de las maderas tropicales comerciales.

http://www.itto.int/ 15/05/2010

J C Bartlett & Asstes Ltd

DELIVERED LOG COST GUIDE

Informe de la investigación realizada para la determinación de los costos de explotación dentro de una plantación maderera.

N/A N/A

Cuadro 1 ‐ Industria y proyectos en curso

17

4. MARCO TEÓRICO

4.1 Pelletización de madera y utilización de biomasa como combustible

El Cuadro 2 presenta un resumen organizado de toda la bibliografía consultada sobre los aspectos

generales del proceso de pelletización de madera, las especies madereras cultivables, y la utilización de biomasa en el mundo como fuente de generación de energía.

Autor Título Información Fuente Fecha Zia Haq Biomass for

Electricity Generation

Examina todos los asuntos relacionados con el uso de biomasa para la generación de energía eléctrica. Disponibilidad de madera verde en EEUU a un precio muy favorable. 20 millones de toneladas de madera verde, capaz de producir 3 giga vatios de capacidad puede conseguirse por menos de $1.25 por millones de Btu.

US Energy Information Administration. Independent Statistics and Analysis

13/05/2002

National Renewable Energy Laboratory

Lessons Learned from Existing Biomass Power Plants

Es una compilación de la informa ción recolectada de diferentes plantas de generación de energía a partir de la biomasa y combustibles afines. Contiene informa ción clasificada por cada una de las plantas que incluye el tipo de combustible utilizado, capacidad de la planta, historia, diagrama de flujo, equipos, reseñas de la experiencia, desempeño medioambiental, información e conómica y demás cosas aprendidas.

http://www.doe.gov/bridge

1/02/2000

OIMT – Serie de políticas forestales

Directrices de la OIMT para el establecimiento y la ordenación sostenible de bosques tropicales implantados

Políticas forestales y legislación de la administración de bosques implantados



Directrices de la OIMT para la conservación de la diversidad biológica en los bosques tropicales de producción

Informe de la OIMT para la conservación de la diversidad biológica en los bosque naturales utilizados para producción de madera industrial en la región tropical



Directrices de la OIMT para la restauración, ordenación y rehabilitación de bosques tropicales secundarios y degradados

Informe sobre la restauración de bosques naturales que han sido tocados por el hombre.


OIMT ENCOURAGING INDUSTRIAL FOREST PLANTATIONS IN THE TROPICS

Informe de la OIMT con todos los valores de MAI de las especies por país en cada región del mundo.


OIMT STATUS OF TROPICAL forest management

Informe del estado actual de la administración de la cosecha del bosque tropical


18

Jean Gerard, Daniel Guibal, Daniel Fouquet

Technological characteristics of 245 tropical species

Pagina web con todas las especies maderables de uso comercial provenientes de las regiones tropicales. Para cada especie hay una ficha disponible con toda la información técnica y de interés general

http://tropix.cirad.fr/america/america.html

1/08/2009

Cuadro 2 ‐ Información general

La mayoría de la información proviene de la OIMT, que es la Organización Internacional de Maderas Tropicales. Esta organización presenta valiosa información para todo lo referente al

proyecto en su página de internet, con resultados sobre investigaciones, foros y congresos de expertos en el tema del manejo de recursos forestales y maderas tropicales comerciales.

4.2 Antecedentes sobre trabajos de investigación

Otro de los grandes temas consultados dentro de la revisión bibliográfica fue el de los trabajos de investigación realizados sobre la biomasa, la pelletización y la generación de energía. A continuación en el Cuadro 3 se presenta un resumen de los artículos revisados.

Autor Título Información Fuente Fecha M. Stahl, K. Granström, J. Berghel, R. Renström

Industrial processes for biomass drying and their effects on the quality properties of wood pellets

Estudio sobre la importancia del secado de la biomasa y su influencia sobre la calidad de los pellets. Dependencia sobre la temperatura ambiente, condicione s atmosféricas, y tiempo.

Science Direct. Biomass & Energy

1/08/2003

TadW. Patzek & David Pimentel

Thermodynamics of Energy Production from Biomass

Análisis sobre la biomasa de regiones tropicales, impacto ambiental sobre la producción industrial de biomasa, caracterización de la biomasa (volumen, densidad, contenido de humedad), producción de pellets de madera, electricidad proveniente de generadoras de energía con quema de madera, plantaciones de caña de azúcar para etanol, etc.

Taylor & Francis Inc. Critical Reviews in Plant Sciences

1/01/2005

N/A Wood pellet production costs under Austrian and in comparison to Swedish framework conditions

Comparación entre las diferentes formas de trabajo con pellets y sus formas de combustible de acuerdo a la producción en diferentes países europeos (Austria y Suecia).

Fuel and Energy Abstracts

1/05/2005

N/A Cost of Electricity Generation by Biomass‐based Power Stations

Análisis del costo de la energía proveniente de programas de energías renovables en la India. El estudio desafía la creencia tradicional de que las energías renovables resultan más costosas que las provenientes de las energías tradicionales.

http://www.desipower.com/economi cs/cost_electricity.htm

N/A

Andreas Jansen Solid Biomass Processes

Presentación acerca de la generación de energía a partir de la biomasa, comparándola contra otras fuentes de energía, como el biogás.

www.german‐profec.com

1/01/2009

Martín Lázzaro Análisis de las opciones de aprovechamiento Energético de la biomasa forestal residual

Aprovechamiento de residuos forestales de biomasa. Características de tipos de biomasa combustibles, con énfasis en pellets.


19

Luis Ugalde and Osvaldo Pérez

Mean Annual Volume Increment Of Selected Industrial Forest Plantation Species

Información sobre todas las especies de árboles cultivables industrialmente, por región geográfica y especie.

http://www.fao.org/DOCREP/004/AC121E/AC121E00.HTM

1/04/2001

Cuadro 3 ‐ Trabajos de investigación

4.3 Optimización en la producción y el manejo de los recursos forestales

Existe una gran cantidad de literatura sobre la optimización aplicada en el manejo de la cadena de suministro del sector forestal. En agosto de 2003 se publicó un artículo sobre el problema de

decidir cuándo y dónde utilizar los residuos forestales para convertirlos en combustible (Gunnarsson, Rönnqvist, & Lundgren, 2003). Éste artículo determina cómo estos residuos deben

transportase y almacenarse para el abastecimiento de la demanda de las plantas generadoras. También se incluye en el modelo la decisión sobre si es necesario o no subcontratar aserraderos y/o plantaciones adicionales. El problema también considera el flujo de producto dentro de la cadena productiva, para determinar los canales a utilizar, en un horizonte de planeación de un año dividido en periodos mensuales.

El artículo comienza con la explicación detallada de la cadena de suministro con una representación coherente de lo que el problema representa. Después plantea un modelo

matemático, en donde se explican todas las variables, constantes, parámetros, etc. que son utilizadas. El resultado es un modelo de optimización lineal complejo que arroja los valores

óptimos de flujo de producto dentro del sistema.

Más tarde, (Carlsson & Ronnqvist, 2004) plantean la importancia de mantener un flujo coherente y

adecuado de material dentro de la cadena de suministro de explotación maderera. Para ello utiliza un caso de estudio de la empresa forestal más grande de Suecia conocida como SÖDRA, que reúne

todas las etapas de una cadena de suministro maderera completa.

El caso de estudio se enfoca particularmente en la célula AB de la compañía, responsable de la producción de pulpa para la producción de papel. Luego se describen todas las operaciones que se llevan a cabo dentro de la cadena productiva y todas las herramientas utilizadas en su planeación. Al final plantea un modelo de optimización que determina el flujo adecuado de material dentro de la cadena con una presentación ilustrativa de los resultados.

Este estudio resulta muy conveniente para equilibrar los flujos de materia prima dentro de una empresa que ya se encuentra en funcionamiento y que lleva años operando, cuyas plantaciones y aserraderos se encuentran activos. Su intención es optimizar el flujo de material dentro de la cadena suministro, razón por la cual no se considera pertinente para efectos del proyecto en cuestión, ya que su objetivo en un principio difiere de lo que este modelo plantea.

Por último, (Chauhan, Frayret, & LeBel, 2009) realizan un estudio sobre una cadena de producción

forestal de 2 escalones: uno correspondiente a los bloques de siembra maderera y el segundo que modela los aserraderos. En él se definen las demandas de cada tipo de producto en cada

20

aserradero. Por ejemplo, se establece el requerimiento que hace un aserradero de un tronco de una especie conocida, de diámetro y longitud especificas, para un periodo en particular.

El modelo valora los costos de cosecha y de transporte dentro de una función objetivo que minimiza el costo total dentro del horizonte de planeación. La respuesta que arroja es la cantidad

de productos de cada tipo y especie que cada bloque de cosecha debe producir, para suplir la demanda del segundo escalón (aserraderos).

Su aplicabilidad resulta relevante para proyectos forestales de producción exclusiva de varios tipos madera. Sin embargo el interés de este proyecto no radica en el abastecimiento de una demanda tan específica; este proyecto fija simplemente una demanda de volumen de madera a suplir, sin especificaciones que limiten los tamaños y geometrías de troncos o la configuración de los mismos.

4.4 Información legal del proyecto

Como se trata de un proyecto que piensa utilizar los recursos naturales del país, todo debe hacerse dentro del marco legal. Por esto es importante consultar toda la información jurídica y legal correspondiente al uso y explotación de recursos naturales que rige en Colombia. En el Cuadro 4 se muestra en resumen de la bibliografía consultada.

Autor Título Información Fuente Fecha Presidente de la República de Colombia

DECRETO 1791 DE 1996

Información de los trámites burocráticos a seguir para presentar proyectos de plantaciones forestales

http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=1296

4/10/1996

Presidente de la República de Colombia

DECRETO 2811 DE 1974

Se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente.


18/12/1974

Presidente de la República de Colombia

LEY 99 DE 1993 Se crea el Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el Sector Público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental, SINA, y se dictan otras disposiciones.


22/12/1993

Ministerio de Agricultura

Certificado de Incentivo Forestal

Establece el costo promedio nacional de establecimiento y siembra, y de mantenimiento por hectárea sembrada de bosque; fija el monto máximo de subsidio que otorga el gobierno para incentivar la reforestación.

http://www.minagricultura.gov.co/02componentes/06com_03d_cif.aspx

30/10/2009

Ministerio de Agricultura

RESOLUCIONES QUE DETERMINAN LAS ESPECIES FORESTALES BENEFICIARIAS DEL CIF

Presenta un listado de las especies consideradas como autóctonas dentro del CIF.

http://www.minagricultura.gov.co/02componentes/06com_03d_cif.aspx

31/10/1994

Cuadro 4 ‐ Información sobre los aspectos legales

21

4.5 Proyectos futuros

Por último, se consultó información sobre los proyectos referentes a la pelletización y a la

generación de energía a partir de la biomasa que están pensados para un futuro pero que aun no se han puesto en marcha, lo que representa una incógnita hacia futuro. La intención ha sido mirar

las tendencias que hay actualmente en el mundo y lo que se está pensando para el futuro en materia de pelletización, generación de energías renovables y utilización de biomasa. El Cuadro 5

presenta un resumen de los artículos consultados y analizados.

Autor Título Información Fuente Fecha Gerardo Soto, Miguel Núñez

Fabricación de pellets de carbonilla, usando aserrín de Pinus radiata (d. Don), como material aglomerante

Se utilizó carbonilla de carbón vegetal y aserrín de Pinus radiata (D. Don) para fabricar pellets, con similares características en peso, volumen y densidad, manteniendo como úni ca variable, la cantidad de aserrín y carbonilla en cada pellet. Utilizando una prensa de tornillo manual, se obtiene una ganancia energética de 24,25% con respecto a un pellet de 100 % de aserrín

Maderas. Ciencia y tecnología

12/05/2008

Jaime Lobo‐Guerrero

ACOHIDRÓGENO: Proyecto Leticia, Energías renovables

Descripción del Proyecto de Grado actual. Diseño de un proyecto de generación de energía eléctrica para Leticia (Amazonas), a partir de la biomasa para reemplazar los combustibles fósiles.

N/A 1/09/2009

Suani T. Coelho, Marly F. Bolognini

Policies To Improve Biomass‐Electricity Generation In Brazil

Proyectos de generación de energía eléctrica a partir de la biomasa. Beneficios de estas políticas ante sistemas tradicionales como combustibles fósiles y termoeléctricas de carbón.

Elsevier Publ. The World Renewable

Energy Congress V – 19‐25

25/08/1998

Federico Moyano

Beneficios económi cos y ambientales mediante el aprovechamiento de residuos biomásicos de la foresto‐industria argentina.

Aprovechamiento de residuos de la industria forestal Argentina; descripción de 4 tipos de proyectos diferentes como alternativas para el aprovechamiento de los residuos (incluido proyecto de pelletización, entre otros).


3/07/2007

ONU ‐ Energía Bioenergía Sostenible: Un marco para la toma de decisiones

Información general sobre la bioenergía, perspectivas, impactos, contexto, implicaciones para diferentes sectores


N/A

Cuadro 5 ‐ Proyectos futuros

22

5. DESARROLLO DEL PROBLEMA

5.1 Conceptos relevantes 5.1.1 Pellet de madera

El pellet de madera es un tipo de combustible sólido hecho a partir de aserrín compactado, que

incrementa la densidad normal de la madera seca y reduce su contenido de humedad hasta un 8%. Usualmente se produce como un subproducto de la industria productora de carpintería maderera, a partir de los residuos que inevitablemente quedan luego de los diferentes procesos

de aserrado.

Como combustibles son muy eficientes por su alta densidad, el alto poder calorífico y su

geometría, lo que permite transportarlos largas distancias a un menor costo y que sean dosificados efectivamente durante su combustión.

El pellet se fabrica dentro de un equipo especial que fuerza las partículas de madera a tomar una geometría particular. Durante este proceso, la temperatura se eleva por cizallamiento y la biomasa libera un polímero amorfo que actúa como aglutinante conocido como lignina. En este punto, la lignina supera su punto de transición vítrea y reduce la viscosidad, liberándose desde el interior de las partículas de madera. Al enfriarse, la lignina vuelve a sobrepasar su punto de transición vítrea solidificándose nuevamente, logrando la cohesión de las partículas que conforman el pellet, adoptando definitivamente la geometría deseada.

El contenido de humedad es un factor clave en la preservación del pellet ya que si se pasa de cierto punto la lignina puede perder su cohesión y las partículas de madera pueden absorber nuevamente la humedad lo que incrementaría su volumen, haciendo que se pierda por completo la geometría optada durante su producción.

5.1.2 Biomasa Leñosa

La biomasa leñosa tiene excelentes propiedades como combustible, ya que puede quemarse a 1000 – 1100 °C, con contenidos de ceniza inferiores al 0.5%. Sin embargo, la corteza tiene un

contenido de ceniza superior al 2%.

Los biocombustibles leñosos tienen buenas propiedades (Lázzaro, 2007), ya que generalmente se producen a partir de madera pura (sin corteza) y con bajos niveles de impurezas, tales como resinas, aceites, etc.

5.1.3 Humedad

La humedad, considerada como el contenido de agua dentro de la madera, es un aspecto de suma importancia, ya que a la hora de convertir la biomasa en energía, ésta reduce significativamente el

poder calorífico de la madera, pues gran parte de la energía se debe invertir en la evaporación de

23

la madera. En la Tabla 5 se muestra la relación entre el contenido de humedad y el poder calorífico correspondiente.

Contenido de humedad %

Poder calorífico (kWh/kg)

10 4,65 20 4,15 30 3,55 40 2,95 50 2,30 60 1,80 70 1,10 80 0,60

Tabla 5 ‐ Poder calorífico contra contenido de humedad

Por esta razón resulta atractivo pensar en ciertos procesos de secado de la madera, con miras a reducir su humedad e incrementar a la par su poder calorífico. En la Tabla 6 se muestran los resultados que traen diferentes procesos de secado en cuanto al poder calorífico y al contenido de

humedad.

Estado de la biomasa Humedad % Poder calorífico (kWh/kg) Sin humedad 0 5,2 Secado bajo techo 8‐10 4,7 Secado al aire libre (en rollos, varios años)

15 4,3

Secado al aire libre (en rollos, un verano)

30 3,4

Recién cortada 40‐60 2,8‐1,6 Tabla 6 ‐ Poder calorífico y humedad en diferentes procesos de secado

Cabe destacar que en el proceso de secado al aire libre, la madera tiende a reducir su contenido de humedad incluso en épocas de lluvia, ya que la corteza es impermeable y no permite que el

agua lluvia la penetre, impidiendo así una elevación en el contenido de humedad. Sin embargo, en condiciones de secado al aire libre normales, la madera está expuesta al ataque de bacterias y

hongos bajo el proceso de descomposición natural, lo que puede reducir dramáticamente su poder calorífico y su calidad.

5.2 Proceso de Producción

El proceso de pelletización es un proceso industrial sencillo que consta de una pequeña serie de

pasos para transformar madera seca en forma de astillas y aserrín en pellets sólidos y estable geométricamente (ver Ilustración 2). No obstante, este proceso requiere de una elevada inversión de capital representada en maquinaria de alta calidad que garantice un producto final conforme a ciertos requerimientos técnicos. A continuación se muestran los pasos del proceso de producción de pellets(Lipsia, 2006).

24

Ilustración 1 ‐ Esquema del proceso de producción

5.2.1 Almacenamiento de materia prima

La materia prima será almacenada en un área destinada especialmente para este propósito, con diferentes zonas. En un lado se tendrá un sector descubierto para el secado de madera verde

(troncos de madera enteros con corteza) al aire libre. Por otra parte se tendrá una bodega cubierta para almacenamiento de madera entera, astillas, viruta y aserrín.

En el área de almacenamiento se llevará a cabo un minucioso estudio del estado y las condiciones del inventario de materia prima, con datos precisos sobre el día de llegada, el tipo de madera, su contenido de humedad y su fecha de producción programada, entre otras.

5.2.2 Secado

Esta etapa consiste en la reducción de la humedad contenida en la materia prima con el fin de

incrementar el poder calorífico del pellet y evitar el transporte de agua en los eslabones siguientes del proceso (algo conocido como flete falso).

Este proceso tiene varias alternativas, pero la más común es forzar la materia prima a través de un horno con flujo de aire caliente continuo y contracorriente, obtenido a través de la combustión de la biomasa de menor tamaño. El tránsito a través del horno se hace con la ayuda de un tornillo sinfín.

Otro tipo de proceso tiene que ver con un secador centrífugo neumático en donde el material húmedo se transporta neumáticamente a través de un tubo aspirador hacia una cabeza secadora ubicada dentro de una cámara de combustión.

Al final de este proceso, el material en tránsito se somete a un proceso de depuración con el fin de separar el material de mayor tamaño del ultra fino para permitir que este último sirva para la combustión dentro del horno.

25

5.2.3 Triturado

En este proceso se disminuye el tamaño del materia y al mismo tiempo se homogeniza,

permitiendo que el tamaño de partícula sea similar. Esto incide favorablemente sobre el posterior proceso de pelletización, ya que una partícula homogénea permite estabilidad en el proceso de

alimentación y reduce el desgaste en los componentes de la máquina (eliminando las vibraciones exageradas).

Este proceso se lleva dentro de un molino de martillo y dependiendo de la materia prima, este proceso puede hacerse antes del proceso de secado.

5.2.4 Pelletización

El proceso de pelletización consiste en aplicarle presión a la materia prima por medio de unos rodillos cilíndricos que se encuentran dentro de una matriz metálica. Las partículas de madera

tienen una humedad que oscila entre un 8% y un 10%, y su tamaño geométrico es de unos 0.5 cm.

La pelletización no requiere del uso de ningún material aglutinante ya que la madera libera un

polímero amorfo llamado lignina que cumple esta labor. La lignina actúa como un material termoplástico con un punto de transición vítrea que varía en un amplio rango dependiendo de diversos factores (tratamiento térmico, contenido de humedad o método de extracción, entre

otros). Durante el proceso de pelletización la temperatura se eleva superando el punto de transición vítrea de la lignina, lo que reduce la viscosidad y hace que se libere desde el interior de

las partículas de madera hacia la superficie. Una vez ocurrido este procero y cuando las partículas de madera han tomado su forma de pellets, se reduce una vez más la temperatura para

sobrepasar una vez más el punto de transición vítrea de la lignina para que ésta se solidifique nuevamente y se dé la cohesión de las partículas para que conserven la geometría que habían

adoptado en el proceso.

Existen 2 tipos de tecnologías diferentes para el proceso de pelletización que se diferencian por la forma geométrica de la cavidad interior: la pelletizadora de matriz anular y la pelletizadora de matriz plana.

El proceso anular de pelletización se lleva a cabo por medio de un sistema de rodillos cilíndricos que rotan dentro de una matriz de cavidad circular que gira aplicando presión sobre la viruta de madera que hay dentro, forzando la biomasa a través de un orificio con un diámetro específico para que tome esa geometría. Ya estando dentro del cilindro la biomasa se compacta al máximo, lo que genera el incremento en la temperatura debido a la fricción, permitiendo que la lignina

reduzca su viscosidad y haciendo que actúe como aglutinante. La velocidad de rotación de la matriz anular determina la longitud del pellet.

5.2.5 Enfriamiento

26

El proceso de enfriamiento debe realizarse en forma de shock térmico para hacer que la lignina se solidifique rápidamente y así que se asegure la consistencia y geometría del pellet, que son frágiles

y vulnerables en esta etapa del proceso.

Los pellets se enfrían a través de un proceso continuo de intercambio de calor dentro de una

cámara por donde circula aire frío. El aire que entra a temperatura ambiente sale del proceso a una temperatura alrededor de los 90°C.

5.2.6 Almacenamiento

El almacenamiento debe hacerse en condiciones controladas de temperatura y humedad. Si la humedad supera ciertos límites, los pellets podrían deformarse perdiendo su consistencia, y por tanto, su utilidad.

5.2.7 Empaque

Este proceso puede variar de acuerdo a la finalidad del producto terminado. Es decir, cuando el pellet va a ser transportado hacia países europeos para utilizarse en los sistemas de calefacción,

éste debe ser empacado en bolsas plásticas selladas de tamaños estándar. Sin embargo, para una finalidad como la del proyecto en cuestión el empaque puede hacerse en bolsas más grandes en detrimento de la facilidad en el manejo.

Lo importante de esta etapa en el proceso de producción es que una vez empacado y sellado, el pellet está asilado del entorno y protegido, lo que le imposibilita su contacto con la humedad nuevamente, asegurando su estabilidad geométrica y el poder calorífico establecido.

5.2.8 Despacho

El producto terminado se encuentra almacenado en una bodega a la espera de ser despachado hacia el cliente final.

5.2.9 Diagrama de proceso

Ilustración 2 ‐ Diagrama del proceso de pelletización

Almacenamiento materia prima

Secado natural

Secado Triturado

Pelletización

Empaque

TamizadoEnfriamiento

Despacho

Almacenamiento producto terminado

27

5.3 Consideraciones sobre la materia prima

La materia prima para el proceso de producción de pellets proviene de la industria maderera y

puede ser aserrín, viruta y astillas. Es ideal tener un tipo de madera blanda, ya que ésta es más fácil de compactar por su alto contenido de lignina, en comparación con la madera dura. A nivel

económico, el costo de compactar madera blanda (como pino y araucaria) es 30 o 40 % inferior al de compactar madera dura (como cedro y eucalipto).

5.3.1 Residuos industriales

Las plantas de pelletización de madera se han montado en lugares cercanos a los centros de producción de materiales provenientes de plantaciones forestales industriales. Se nutren principalmente de los residuos que producen los aserraderos, entre los que se encuentran el aserrín, el polvo de madera y la viruta, entre otros. Este tipo de industria asegura unos costos de materia prima considerablemente bajos, pero crea una enorme dependencia sobre la industria primaria ya que son sus desperdicios los que van a ser utilizados en un proceso productivo secundario.

5.4 Características del Amazonas

La selva amazónica es un vasto territorio de más de 7 millones de kilómetros cuadrados

perteneciente a nueve países entre los que se encuentran Brasil, Perú, Colombia, Venezuela, Ecuador, Bolivia, Guyana, Surinam y la Guayana francesa. Actualmente, el Amazonas representa

cerca de la mitad del total de selva tropical en el mundo.

El Río Amazonas es el río más largo del mundo con 6.400 km y tiene cerca de un quinto del total

del flujo másico de agua mundial. Durante la temporada lluviosa, la cuenca del río cubre cerca de 350.000 km2 (existen partes en las que el río tiene más de 190 km de lado a lado), mientras en la

temporada seca su cubrimiento es de 110.000 km2.

El Amazonas representa una importante reserva de biodiversidad, ya que contiene la mayor colección de especies vivientes en todo el mundo. Cuenta con más de 3 millones de especies de insectos, decenas de miles de plantas y más de 2 mil especies de pájaros y mamíferos. A la fecha se han clasificado científicamente más de 40.000 plantas, 3.000 peces, 1.294 pájaros, 427 mamíferos, 428 anfibios y 378 reptiles.

Los expertos estiman que un kilómetro cuadrado puede haber más de 75.000 especies de árboles y 150.000 especies de plantas. En total, un kilómetro cuadrado puede contener cerca de 100.000 toneladas de material vegetal vivo. Se ha estimado que en promedio puede haber 400 toneladas de biomasa por hectárea, lo que representa una importante fuente de energía acumulada dentro de la celulosa vegetal.

El área de interés está a una altura comprendida entre los 75 y los 130 msnm. Toda la región está

dominada por un clima húmedo ecuatorial sin oscilaciones climáticas significativas. La temperatura media mensual es de 26°C. Las precipitaciones son abundantes durante todo el año y

28

se superan fácilmente los 2.500 mm anuales. Una parte de esta precipitación proviene de los vientos procedentes del océano atlántico, mientras la mayoría proviene del reciclaje de agua

evaporada y transpirada por la vegetación de la propia cuenca.

La Tabla 7 resume los parámetros más relevantes de la región Amazónica:

Altura sobre el nivel del mar 75 a 130 m Precipitación anual 2500 mm/año Temperatura media 26 °C Territorio 7000000 km^2 Longitud Río Amazonas 6400 km Contenido de biomasa 400 ton/ha

Tabla 7‐ Parámetros de la Amazonía

5.5 Cosecha sostenible del bosque natural

Como se trata de un proceso cuya finalidad es generar energía en una región geográfica de alternativas limitadas, no resulta conveniente que el proceso dependa de los desperdicios de la industria maderera local. Las fluctuaciones de la demanda en los aserradores se extenderían en efecto látigo sobre la producción de pellets, y ésta sobre la generación de energía, con

consecuencias devastadoras sobre el abastecimiento energético local. Por esta razón el proyecto será diseñado inicialmente sin considerar el aprovechamiento de los desperdicios de la industria maderera.

De esta manera se diseñará un esquema de abastecimiento diferente, pensando en la cosecha del bosque natural por medio de plantaciones industriales, tal como se hizo en el proyecto de Honduras descrito anteriormente. Pensando en la implementación de un área dedicada a la siembra y cosecha del bosque, se requiere evaluar las posibles especies que pueden ser candidatas para cultivarse de manera industrial en la región geográfica en cuestión, basándose en términos de productividad y sostenibilidad.

5.6 Estudio sobre las especies a utilizar 5.6.1 Especies utilizadas en el mundo

Actualmente, los pinos y los eucaliptos son las especies que dominan las plantaciones industriales de bosque natural en las zonas tropicales (Pimentel, 2005). La productividad de las plantaciones

forestales tropicales ha crecido sobre manera en el mediano plazo, ya que ha pasado de 10 12m ha año⁄ a 25 30m ha año⁄ . La Tabla 8 muestra una clasificación por

especie y región geográfica tropical (incluyendo el país), incluyendo su productividad y tiempo de rotación:

Especie Región País Rotación (años) MAI* ñ⁄ Eucaliptos Sur América Brasil 8‐10 18‐20 África Burundi 8 1‐2 Congo 7 30 Ruanda 8 8.5 Suráfrica 8‐10 18‐20

29

Coníferas Sur América Brasil 16‐25 15‐25 Venezuela 10‐20 10 Chile 20‐30 24 África Malawi 20‐25 17 Madagascar 15‐18 6‐10 Mozambique 18‐25 11 Teca Asia Bangladesh 60 2.6‐3

India 70 2.5 Indonesia 50‐70 1.3‐2

Tabla 8 ‐ Clasificación y parámetros de especies utilizadas en plantaciones industriales

*MAI: el término MAI proviene del inglés average mean anual increment of tree volume y significa el incremento promedio medio anual del volumen en árboles. Sus unidades están en m ha año⁄

Los valores de rotación y MAI son de esencial importancia en el análisis de las especies a utilizar,

ya que el cálculo de la energía generada en la plantación parte de estos valores. En los datos presentados anteriormente, el MAI está calculado como el volumen de madera comercializable, sobre el periodo de crecimiento (rotación).

A continuación se mostrarán las características de cada especie de árbol y sus cualidades en la cosecha de tipo industrial (Ugalde & Pérez, 2001).

5.6.2 Eucaliptos

Los eucaliptos son las especies con mayor tasa de crecimiento de las utilizadas en plantaciones

industriales. Anteriormente se creía que las especies cultivadas en Australia eran las de mayor tasa de crecimiento ya que tenían valores de MAI que estaban entre los 10 – 15 m ha año⁄ . Sin

embargo, se ha descubierto que hay regiones con mayores niveles de humedad relativa como Suramérica, en donde estos valores pueden llegar a ser considerablemente superiores. En Brasil, en donde hay más de 4 millones de hectáreas se habla de productividades que van desde los 5 a los 35 m ha año⁄ con periodos de rotación de 5 a 21 años.

A continuación se analizarán las especies de eucaliptos que más se utilizan en los trópicos para cultivos de producción industrial

5.6.2.1 Eucalyptus camaldulensis

Esta especie de eucalipto es la más utilizada en Australia. Mientras en regiones secas muestra una

productividad de 5 – 10 m ha año⁄ , en regiones húmedas su crecimiento puede alcanzar los 30 m ha año⁄ . Incluso en Colombia se han reportado productividades de 45 m ha año⁄

con periodos de rotación de 13 años.

5.6.2.2 Eucalyptus grandis

E. grandis es la especie más utilizada para uso industrial en todo el mundo, con plantaciones en Argentina, Australia, Brasil, Suráfrica, India, Zambia y Uruguay.

5.6.2.3 Eucalyptus robusta

30

Este tipo de especie mostrado productividades tanto en Brazil como en Chile de 10 a 35 m ha año⁄ .

5.6.2.4 Eucalyptus saligna

Esta es una especie de enormes productividades y ha sido comúnmente utilizado tanto en África

como en Suramérica, con incrementos de 36 a 53 m ha año⁄ en periodos de rotación de 25 años. Sin embargo estos valores pueden ser considerablemente inferiores en regiones con suelos poco productivos y carentes de nutrientes. En Brasil se han reportado crecimientos de hasta 89 m ha año⁄ en periodos de rotación de tan sólo 7 años.

5.6.2.5 Eucalyptus urophylla

Cuenta con altísima popularidad en países como Brasil, China e Indonesia, dado que sus plantaciones han demostrado altísimas tasas de productividad. Su incidencia es mayor en las zonas tropicales y sub tropicales con climas cálidos.

5.6.3 Coníferas

Las especies de pino han incrementado sustancialmente su popularidad como alternativas en plantaciones industriales en regiones tropicales y hoy por hoy son más utilizadas que antes. Las siguientes son algunas de las características que los han hecho más populares.

• Existe una gran diversidad de especies que se pueden adaptar a las condiciones de cada región geográfica específica.

• Muchas crecen incluso en suelo pobre en nutrientes condiciones adversas.

• Muchas prosperan en un amplio rango de lugares. • Las productividades son muy altas en comparación con otras especies, incluso en

condiciones desfavorables.

• Debido a que son especies nativas en muchas de las plantaciones donde han sido cultivadas, se presenta una gran oportunidad para reforestación y para la cosecha sostenible a largo plazo.

En regiones de Centro y Norte América predominan las coníferas como especies nativas y son muy utilizadas en plantaciones industriales. Mientras tanto el clima temperado y húmedo en Sur América favorece especies de pino como la P. caribea, P. elliotti y la P. tadea, mostrando productividades en Brasil que van desde los 8 a los 30 m ha año⁄ , con periodos de rotación de 20 a 25 años.

5.6.3.1 Pinus caribea var. caribaea

A pesar de que esta especie se ha cultivado en muchas regiones geográficas en todo el mundo, su productividad ha demostrado una variabilidad de consideración. Sin embargo existen regiones sub tropicales en donde esta variación muestra productividades de hasta 21 m ha año⁄ en árboles

31

de no más de 15 años (por debajo de la corteza). Para árboles con edades mayores la corteza puede llegar a ser el 20 o 30% del total del tallo.

5.6.3.2 Pinus caribaea var. hondurensis

Esta variación del P. caribea suele crecer más rápido pero es de una calidad inferior. El MAI de la

variación hondurensis puede oscilar entre los 20 y los 50 m ha año⁄ . Esta variación es muy común en Centroamérica y otros países del Caribe.

5.6.3.3 Pinus patula

Esta especie es nativa de Méjico pero se ha utilizado en plantaciones industriales incluso en África en países como Zambia. Dependiendo de las condiciones intrínsecas del lugar de siembra y factores de cuidado al cultivo, su MAI puede ascender incluso a 40 m ha año⁄ en rotaciones que de 30 a 40 años.

5.6.4 Otras especies

5.6.4.1 Acacia mearnsii

Esta especie se siembra con doble propósito ya que puede utilizarse tanto como para madera

como para recolección de ácido tánico. Ha sido muy común tanto en África como en países como Indonesia, pero también se han llegado a sembrar plantaciones de más de 100,000 hectáreas en

países suramericanos como Brasil.

5.6.4.2 Araucaria angustifolia

Araucaria angustifolia es una especie muy común en las provincias Brasileñas de Paraná, S. Catarina y Rio Grande du Sul. Plantaciones con suelos ricos en nutrientes han reportado un MAI de

hasta 20 m ha año⁄ .

5.6.4.3 Cordia alliadora

Esta especie es común en regiones latinoamericanas, desde lugares como México central, pasando por Honduras hasta la provincia de Misiones en Argentina. Su MAI está entre 10 y 20 m ha año⁄ .

5.7 Proceso de selección de las especies definitivas (autóctonas e introducidas)

A pesar de que en el mundo existen especies que tienen una productividad excepcional, como en el caso del eucalipto, el eje central de este proyecto es la sostenibilidad, manteniendo un trato

amable con la naturaleza. Si bien se piensa poner la mano sobre un área selvática en muchos casos virgen (o reforestar zonas que alguna vez lo fueron), el propósito es tener un impacto mínimo sobre el ecosistema, el ambiente, la biodiversidad y las condiciones del suelo, entre otros. Por esta

razón y a través de un proceso de selección y depuración basado en criterios de sostenibilidad, se han escogido las siguientes especies como candidatas parciales hacia el proceso de selección,

32

impulsadas principalmente por ser especies nativas y autóctonas de la Amazonía, o por tratarse de especies de buen desempeño en cuanto a la regeneración de suelos, alta productividad, empatía

con las condiciones del ecosistema, entre otras. La Tabla 9 resume los datos más importantes de las especies utilizadas en el proceso de selección.

Nombre científico Familia Nombre vulgar Origen MAI Periodo rotación

Densidad

Dicorynia guianensis Caesalpiniaceae Tapaiuna (Brasil) Amazonas, Surinam 8 10 0,79

Enterolobium schomburgkii

Mimosaceae Timborana, Batibatra (Brasil)

Amazonas, Brasil 8 N/A 0,83

Couroupita spp. Lecythidaceae Bala de cañón (Colombia)

Amazonas, Guyana 8 N/A 0,45

Micropholis spp. Sapotaceae Rosadiño (Brasil) Amazonas, Guayana francesa, Guyana

9 10 0,75

Euxylophora paraensis

Rutaceae Amarillo (Brasil) Amazonas, Brasil N/A N/A 0,81

Sclerolobium spp. / Tachigalia spp.

Caesalpiniaceae Guabillo (Ecuador), Guamillo (Venezuela)

Amazonas 10 a 35

12 0,62

Tectona grandis Verbenaceae Teca (Colombia ) Asia 6 a 18

8 0,67

Virola spp. Myristicaceae Sebo, Nuanamo (Colombia)

Centro América, Caribe, Sur América

N/A N/A 0,52

Schefflera marototoni Araliaceae Yarumo (Colombia) Latin América 35 11 0,55

Acacia mangium Mimosaceae Aacia, Black Wattle (UK) Australia, Paupa Nueva Guinea, Indonesia

18 8 0,52

Cedrela odorata Meliceae Cedro acajou América central 22 10 0,46

Bertholletia excelsa Lecythidaceae Castaña de Marañon Sur América 17 12 0,59

Cariniana decandra Lecythidaceae Cachimbo (Perú), Cariniana (Bolivia)

Amazonía N/A N/A N/A

Simarouba amara Simaroubaceae Marupa, Simaruba Sur América N/A N/A 0,45

Couma macrocarpa Apocynaceae Perillo América central y Suramérica

12 10 0,54

Tabla 9 ‐ Características de las especies candidatas

5.7.1 Descripción detallada de las especies

A continuación se muestra una descripción más a fondo sobre algunas de las especies resumidas en la Tabla 9:

5.7.1.1 Cedrela odorata • Familia: Meliceae

• Otros nombres: Cedrela Fissilis

• Nombre vulgar: Cedro hembra

Árbol caducifolio procedente de toda América tropical, distribuido desde el norte de Méjico hasta el norte de Argentina. En Colombia se halla ampliamente distribuido a lo largo de todas las regiones por debajo de los 2000 m. En el Amazonas ha sido registrado en la cuenca del río

Putumayo, Tarapacá y en el caño Porvenir, a 200 m.s.n.m. Puede crecer en rangos de temperatura desde los 23° a los 28° C. Alcanza su mayor prominencia bajo una precipitación anual de 1200 a 3000 mm. Requiere de suelos fértiles y profundos, bien drenados y aireados, con buena presencia

33

de fertilizantes como fósforo, potasio y calcio. El cedro puede alcanzar hasta 40 metros de altura, con diámetros que van desde 60 a 120 cm.

5.7.1.2 Bertholletia excelsa • Familia: Lecythidaceae

• Otros nombres: N/A • Nombre vulgar: Castaña de marañón

Es una especie nativa de sur América, de crecimiento sobre suelos bien drenados y de alta presencia en las cuencas de los ríos Amazonas, Negro y Orinoco. Este árbol puede alcanzar los 50 m de altura, y su diámetro oscila entre los 60 y 120 cm. Se ha reportado su crecimiento entre los 50 y 300 m.s.n.m. Su principal valor económico está dado por la nuez en la que dispersa sus semillas.

5.7.1.3 Cariniana decandra • Familia: Lecythidaceae • Otros nombres: N/A

• Nombre vulgar: Cachimbo

Es un árbol de 20 a 30 m de altura, con un diámetro que oscila entre los 60 y 140 cm y de corteza de color café rojizo. Puede crecer hasta los 1500 m.s.n.m. en ambientes de pluviosidad elevada y constante, con fuerte presencia en bosques primarios, en suelos ácidos pero bien drenados.

5.7.1.4 Couma macrocarpa • Familia: Apocynaceae

• Otros nombres: Couma sapida, Couma capiron, Couma caurensis. • Nombre vulgar: Perillo

Especie nativa de América Central y Suramérica, con presencia desde el sur de Guatemala hasta la cuenca del río Amazonas. Se encuentra en bosques primarios y secundarios de tierra firme, sobre suelos pobres y periódicamente inundados. Puede llegar hasta los 30 m de altura y su diámetro alcancanza los 100 cm.

Puede crecer entre los 0 y 1000 m.s.n.m., con temperaturas desde los 17° a los 25°C, y precipitación anual que va desde los 1020 mm a los 3400 mm.

5.7.1.5 Dicorynia guianensis • Familia: Caesalpiniaceae

• Otros nombres: Dicorynia paraensis (sinónimo) • Nombre vulgar: Tapaiuna (Brasil)

Es un árbol de origen tropical, principalmente del bosque tropical lluvioso. Su duramen es del color

café y es de hilo entrecruzado. Su diámetro oscila entre 50 y 90 cm y puede crecer cerca de 40 metros. Su albura puede ir desde los 2 a los 10 cm y su densidad es cercana a los 790 kg/m3. El

34

color de la madera se torna bronce o un café morado en la medida que se seca con el aire. Crece en ambientes húmedos con temperaturas cercanas a los 30 °C y con precipitaciones anuales

comprendidas entre los 1000 y 3000 mm anuales. Actualmente la especie no se encuentra amenazada ni en peligro medio de extinción.

5.7.1.6 Micropholis spp. • Familia: Sapotaceae

• Otros Nombres: • Nombre vulgar: Rosadiño (Brasil), Caimitillo (Centroamérica)

Aunque es una especie oriunda de Centroamérica y de la cuenca del Caribe, también se da de manera natural en la Amazonía. Es de color café variable entre tonalidades amarillas y grises, con parches rosados y morados. El diámetro de su tronco oscila entre los 50 y 110 cm, y su altura está entre los 10 y los 20 metros. Su densidad promedio a un 12% de contenido de humedad es de 750

km/m3. Es una especie nativa de la cuenca amazónica de gran tamaño, y aunque no cuenta con una productividad desorbitante, es importante en la conservación del ecosistema. Requiere de 2550 mm anuales de precipitación y una temperatura media de 24°C.

5.7.1.7 Schefflera marototoni • Familia: Araliaceae

• Otros Nombres: Schefflera decaphylla, Schefflera paraensis (sinónimo) • Nombre vulgar: Yarumero, Yagrumo macho, Pata de gallina (Colombia)

El Yagrumo macho crece en zonas de vida subtropical húmeda, subtropical muy húmeda, y subtropical pluvial. Los rangos medios de temperatura oscilan entre los 22 y 26°C con

precipitaciones anules requeridas entre los 1500 y 4000 mm anuales. En Colombia se ha reportado su abundante crecimiento en zonas montañosas con precipitaciones anuales de más de 5000 mm.

Puede crecer desde los 100 a los 900 metros de elevación sobre el nivel del mar en pendientes de hasta 45° (En Colombia se puede encontrar desde los 500 a los 1700 m). En conclusión, el Yagrumo crece en gran variedad de suelos y no es un demandante estricto de requisitos. Su diámetro va desde los 60 a los 90 cm y puede alcanzar 30 m de altura.

Aunque no es una especie propiamente nativa de la cuenca amazónica, se ha dado allí de manera natural. Si bien la condiciones adecuadas para su crecimiento difieren de acuerdo a las de la región Amazónica, el Yagrumo macho puede crecer allí con variaciones poco significativas en cuanto a su productividad.

5.7.1.8 Acacia mangium

• Familia: Mimosaceae

• Otros Nombres: Rascoperma mangium (sinónimo) • Nombre vulgar: Acacia, Acacio

Es una especie nativa de Australia, Indonesia, y Papua Nueva Guinea, de rápido crecimiento muy utilizada en los programas de reforestación debido a su tolerancia a todo tipo de suelos y su baja

35

presión sobre el ecosistema. Su albura es de color café cremoso y el duramen es de color cenizo‐café oscuro amarillento. El uso de su madera es muy variado. El rango de altitud óptimo de la

especie va desde el nivel del mar hasta unos 100 metros de altura, con un límite superior de 780 m. Esta especie se encuentra en zonas climáticas de tierras bajas tropicales y húmedas. El promedio anual de precipitación requerido está entre 1500 a 3000 mm anuales, pero podría tolerar una precipitación mínima de 1000 mm. El rango de temperatura va desde un mínimo de 13°C hasta un máximo de 34° C.

Su diámetro oscila entre los 30 y los 60 cm y puede llegar a los 30 m de altura. Es una especie de rápido crecimiento que ha reportado incrementos de 415 m ha⁄ en 9 años, arrojando una MAI de

45 m ha año⁄ .

5.8 Especies definitivas

Los criterios de selección de las especies finales siguen siendo los mismos: la productividad para

lograr hacer de éste proyecto rentable, y la sostenibilidad, que es el pilar fundamental del proyecto. Sin embargo, muchos de las especies expuestas anteriormente carecen de datos técnicos precisos que permitan validar su selección dentro del proceso. No obstante, se contó con

el apoyo de expertos en cultivos forestales con los cuales fue posible determinar las especies a ser cultivadas en el proyecto. A continuación se muestran los criterios utilizados dentro del proceso de

selección de las especies:

• Especies autóctonas: al tratarse de un proyecto de desarrollo sostenible, se quiere garantizar que el impacto sobre el ambiente sea mínimo. Por esta razón, se ha dado prioridad sobre las especies nativas del Amazonas, que garanticen una mejor empatía con el entorno.

• Garantía de biodiversidad: como uno de los objetivo es garantizar la biodiversidad, es imperativo que cada hectárea plantada tenga varias especies. Por esto se ha recurrido al

diseño de una plantación multi‐especie, con un porcentaje mínimo garantizado de cada una dentro de cada plantación.

• Periodo de rotación: por tratarse de un tipo de plantación multi‐especie, se requieren periodos de rotación individuales muy similares entre sí, para que en el momento de la tala, todas las especies hayan llegado a un nivel suficiente de madurez y se aproveche adecuadamente el crecimiento que han logrado hasta ese momento.

• Productividad: para disminuir el área total requerida y optimizar el uso del suelo se necesitan especies de rápido crecimiento en periodos de rotación cortos, que garanticen altos niveles de productividad para el proyecto.

36

Teniendo en cuenta todo lo anterior y con la asesoría de expertos (Polanco, 2010) (Uribe, 2010), se definieron las especies a utilizar en el proyecto. La Tabla 10 resume los aspectos

generales de las especies a ser cultivadas.

Nombre científico Nombre vulgar MAIñ⁄

Periodo rotación (años)

Densidad ton/m3

Diámetro (cm)

Altura (m)

Dicorynia guianensis Tapaiuna (Brasil) 8 9 0,79 50 a 90 hasta 40

Micropholis spp. Rosadiño (Brasil) 9 10 0,75 50 a 110 10 a 20

Schefflera marototoni Yagrumo (Colombia) 35 8 0,55 60 a 90 hasta 30 Cedrela odorata Cedro acajou 22 10 0,46 60 a 120 30 a 40

Couma macrocarpa Perillo 12 10 0,54 100 hasta 30

Tabla 10 ‐ Aspectos generales de las especies finales

Las especies que aparecen en la Tabla 10 fueron escogidas con la ayuda de los expertos, teniendo en cuenta que en su mayoría son autóctonas de la región y conociendo información

válida sobre su productividad y rotación. Como se puede observar, los periodos de rotación son muy similares y cercanos a los 10 años, lo que posibilita que la plantación tenga la misma rotación. Aunque se observa un amplio rango de productividad (de 8 a 35 m ha año⁄ ), se espera que las especies más productivas compensen las especies que no lo son. Sería ideal en términos de sostenibilidad tener una plantación con más especies, ya que se podría satisfacer el criterio de la biodiversidad en una mayor medida. Sin embargo esto genera complicaciones en cuanto al establecimiento, mantenimiento y explotación de la plantación. Asimismo se carece de información confiable sobre las características de las otras especies.

37

6 CÁLCULOS

En esta sección se presenta el procedimiento de cálculo para determinar el área a sembrar de cada

especie en cada periodo de tiempo, con el fin de satisfacer una demanda de energía de 10 MW. A continuación se muestra la nomenclatura utilizada en todo el capítulo.

6.1 Nomenclatura

: é

: é ó

: ó í é í é

: í

: í

:

:

: ñ

: á ó

: 12%

: 12 %

:

:

: ñ

: ñ

: ,

, :

: ú ,

:

: ó

: ó

, : á ñ

: á

38

: á ó

6.2 Parámetros

La Tabla 11 muestra los valores de los parámetros utilizados en el proceso de cálculo.

Parámetro Nomenclatura Valor Unidades

Potencia eléctrica requerida 10 MW Eficiencia conversión 33,00% adimensional

Energía d e pellets 16400000 Btu/ton

Equivalencia (kJ/Btu) 1,06 kJ/Btu Densidad pellets 1,4 ton/m3

Porcentaje útil del volumen del árbol (tronco) 75% ‐ Densidad pellets/Densidad madera verde 2,05 ‐

Tabla 11 ‐ Valores de los parámetros a utilizar

6.3 Procedimiento

6.3.1 Cálculo del requerimiento de volumen

Para una planta generadora de 10 MW de energía eléctrica, con una eficiencia en la conversión de 33.00%, la potencia térmica requerida es

30303,03 / Ecuación 1

La masa de pellets en toneladas requerida por segundo será entonces

0,0017 /

Ecuación 2

Luego es necesario calcular la masa de pellets requerida por año

3600 1

24 1 í

365.25 í1 ñ 55009,83 / ñ Ecuación 3

Para determinar el volumen de madera requerido por año para suplir el requerimiento anual de masa de pellets, se recurre a un proceso iterativo de cálculo (ver Ilustración 3). El parámetro de entrada es la masa de pellets requerida por año, calculada en el punto anterior (Ecuación 3).

39

Calculando la densidad promedio inicial de las especies ( , ) se determina un volumen inicial de biomasa requerido por año, asumiendo desperdicios ( ). Este dato se ingresa en el modelo de optimización cuya respuesta es el área a cultivar por especie en cada año ( , ), con lo que se

determina el porcentaje del total de cada especie ( ). Una vez calculado este porcentaje se

procede a recalcular la densidad, esta vez ponderada con . Así se recalcula el volumen requerido y el proceso continúa hasta que los valores de convergen.

Ilustración 3 ‐ Dinámica del proceso de cálculo

Para iniciar el proceso iterativo se asignaron fracciones iguales a cada especie. En la Tabla 12 se muestran los valores iniciales asignados.

No. Especie Nombre científico Densidad Porcentaje a cultivar en área inicial

1 Dicorynia guianensis 0,79 20% 0,2 2 Micropholis spp. 0,75 20% 0,2 3 Schefflera marototoni 0,55 20% 0,2 4 Cedrela odorata 0,46 20% 0,2

5 Couma macrocarpa 0,54 20% 0,2

Tabla 12 ‐ Valores iniciales del proceso iterativo

Entonces la densidad ponderada inicial (densidad promedio) será

Calcular volumen anual de madera

,

Modelo de optimización

,

Converge?

Si

No

Terminar

Recalcular .

,

40

, , 0,618 Ecuación 4

Con la densidad ponderada inicial se procede a calcular el volumen de madera requerido.

En términos prácticos, la masa de la madera seca (a un 12% de contenido de humedad) es aproximadamente igual al requerimiento de masa de pellets. La diferencia está en la densidad, ya

que los pellets son en sí madera altamente comprimida.

Ecuación 5

Con esta aproximación entonces la Ecuación 5 se convierte en

Ecuación 6

Donde nuevamente el volumen de los pellets es

Ecuación 7

Reemplazando la Ecuación 7 en la Ecuación 6

Ecuación 8

Este volumen es la relación entre la masa del pellet requerida por año y la densidad promedio de

la madera.

,,

89012,67 ñ Ecuación 9

Como no todo el volumen de la biomasa va a ser utilizado es necesario descontar el porcentaje de residuos correspondiente a las hojas, la corteza y las ramas pequeñas, entre otros. Así entonces, teniendo en cuenta el volumen de biomasa requerido anualmente y el porcentaje de residuos que no se va a aprovechar, el volumen neto requerido anualmente será

41

118683,56 ñ Ecuación 10

6.3.2 Cálculo del área óptima por especie en cada periodo (Problema de Optimización)

Ya teniendo el volumen total de biomasa requerido por año con el cual se puede producir la cantidad determinada de pellets, se procede a calcular el área a sembrar por especie en cada periodo. Para esto se utiliza un modelo de optimización el cual se explica en detalle a continuación:

6.3.2.1 CONJUNTOS

El modelo tiene únicamente 2 conjuntos: un conjunto de especies y uno de tiempo. El conjunto de tiempo está asociado a 2 periodos específicos: un periodo de siembra, en donde por un espacio de 10 años se dedica únicamente al establecimiento de las diferentes plantaciones (sólo una

plantación por año); y un periodo de explotación, en donde se aprovecha la biomasa que ha sido sembrada 10 años atrás.

: Conjunto de especies, indexado con e.

: Conjunto de tiempo, indexado con t.

Lo que hace el modelo de optimización es determinar el número de hectáreas a sembrar durante

un periodo de siembra inicial, para que posteriormente sean explotadas en un segundo periodo luego de un espacio de crecimiento. La Ilustración 4 ayuda a comprender la dinámica del proceso

de siembra y explotación:

Ilustración 4 ‐ Dinámica del proceso de siembra y explotación

Inicialmente se pensaba disponer de tierras con selva virgen para explotar su madera y poner en funcionamiento el programa de pelletización. Sin embargo la legislación colombiana protege estas tierras y no se permite bajo ninguna circunstancia que sean vulneradas. Por esta razón se ha decidido replantear el esquema del proyecto, comprando tierras bajo el contexto de un programa de reforestación para acondicionarlas y sembrarlas con las especies determinadas, para que luego sean explotadas tras un periodo de crecimiento.

42

El modelo recibe como parámetros la demanda de madera en volumen a suplir durante los años comprendidos dentro del periodo de explotación ( ), los incrementos en volumen de cada

especie por año (MAIe), y el periodo de rotación del bloque o plantación.

Asimismo se tienen en cuenta los costos de siembra, mantenimiento, transporte, explotación y de

la tierra, entre otros. Finalmente el modelo de optimización determina el área a sembrar de cada especie en cada periodo, minimizando una función de costos sujeto a diversas restricciones.

• Periodo de rotación

Como cada plantación tendrá 5 especies y el tiempo de tala va ser el mismo en cada plantación, el periodo de rotación será determinado por el promedio de los periodos de rotación de las especies, redondeado hacia arriba.

∑

10 ñ Ecuación 11

• Crecimiento

El crecimiento en volumen de una especie sembrada en cada periodo está dado por el producto de incremento volumétrico anual ( ), el área sembrada de la especie ( , ), y el periodo de

rotación de la plantación calculado en la Ecuación 11.

, , 10 , Ecuación 12

• Costos1

En el modelo se tienen en cuenta los costos más representativos para los periodos correspondientes a la siembra y la explotación. Estos costos son:

• Costo de compra de la tierra: es la inversión a realizar en la tierra que va ser destinada a la siembra de madera.

• Costo de siembra: es el costo de sembrar una hectárea con una especie autóctona o introducida, teniendo en cuenta el incentivo forestal que otorga el gobierno para promover programas de reforestación.

• Costos de mantenimiento: contabiliza el costo que tiene mantener una plantación en los primeros 5 años desde que es sembrada (desde el año 2 al año 5 en cada plantación). Este

costo varía año tras año hasta el quinto periodo después de la siembra e incluye el subsidio que da el gobierno por concepto de incentivo forestal.

1 La determinación de los valores para los costos es explicada en detalle en las páginas 32 ‐ 35.

43

• Costo de explotación: es el costo del proceso de talar, preparar la parte útil del árbol (75% en volumen, excluyendo hojas y ramas pequeñas), y organizar en lotes para que sean transportados.

• Costo de transporte: Costo del transporte animal a través de la selva por distancias cortas, desde el lugar de tala hasta un centro de acopio en donde se hace una conexión multimodal dando paso al transporte fluvial.

Como uno de los pilares del proyecto es la sostenibilidad, es importante asegurar la conservación

de la biodiversidad (flora y fauna) dentro de las plantaciones. Por esto se quiere restringir el modelo para que disponga un mínimo de área a sembrar de cada especie, en detrimento de la productividad y el favorecimiento financiero.

6.3.2.2 RESUMEN DE LOS PARÁMETROS DEL MODELO

: Crecimiento anual medio (mean anual increment) de la especie e. ñ

: Demanda de volumen de biomasa para el año t, 11.

: Porcentaje mínimo a sembrar de la especie e dentro del total del área de ese periodo.

: Precio de venta de una hectárea. $

: Costos de sembrar una hectárea en el tiempo t. $

: Costo de mantenimiento por hectárea sembrada para el año : 2. .5 después del año de

siembra. Este costo se contabiliza en cada periodo para los bloques que han sido sembrados en

periodos anteriores. $

: Costo de explotación/producción por m3 en el periodo t. $

: Costo de trasportar un kg de madera mediante el transporte animal $

: Densidad de la madera verde (en pie) de la especie e.

6.3.2.3 VARIABLE DE DECISIÓN

, : Área a sembrar de la especie e en el periodo t.

6.3.2.4 FUNCIÓN OBJETIVO (minimizar)

44

ó / ó

, ,

10 ,

10 ,

Ecuación 13

Donde:

,

, ,

,

Ecuación 14

Sujeto a:

6.3.2.5 RESTRICCIONES

, ∑ , PME , Ecuación 15

Esta restricción establece que debe haber un mínimo de área a plantar de cada especie, en cada periodo. Esto con el fin de incrementar la biodiversidad.

10∑ , 11 Ecuación 16

Satisfacción de la demanda de biomasa en volumen. La sumatoria de todos los volúmenes generados independientemente por cada especie en 10 años de crecimiento debe ser igual a la demanda a partir del año 11.

Fin del modelo

45

Una vez obtenido este valor se procede a continuar el proceso iterativo, recalculando la densidad ponderada con los nuevos valores correspondientes a las áreas obtenidas en la primera iteración

Ecuación 17

Este proceso se repite únicamente por 3 pasos ya que el modelo converge rápidamente.

Finalmente se tienen los valores que parecen en la Tabla 13.

No. Especie Nombre científico Densidad Porcentaje a cultivar en área inicial

1 Dicorynia guianensis 0,79 10% 15% 2 Micropholis spp. 0,75 10% 15% 3 Schefflera marototoni 0,55 60% 40% 4 Cedrela odorata 0,46 10% 15% 5 Couma macrocarpa 0,54 10% 15%

Tabla 13 ‐ Porcentajes de área por especie finales

Utilizando nuevamente la Ecuación 17, finalmente la densidad ponderada será

, 0,60099 Ecuación 18

El área total requerida anualmente será igual a la sumatoria de todas las áreas individualmente

, 563,7 Ecuación 19

Finalmente, el área total requerida para la realización del proyecto será la sumatoria de todas las áreas requeridas anualmente sobre los 10 años del periodo de siembra.

5.637,1 Ecuación 20

46

7 ESTUDIO DE FACTIBILIDAD

7.1 Costos 7.1.1 Costo de la tierra

El Amazonas en Colombia es el departamento más grande del país en territorio (109.665 km2), y

está cubierto por una selva densa interrumpida por ríos anchos y caudalosos, entre los que se encuentran el Caquetá, el Putumayo, el Apaporis y por supuesto, el Amazonas. Asimismo presenta regiones con numerosas lagunas y pantanos que dificultan el de acceso.

La zona se encuentra fuertemente protegida en contra de la explotación ilegal del bosque natural, ya que no se permite la deforestación del bosque primario (que no ha sido intervenido por el

hombre). Asimismo, el departamento cuenta con 3 Parques Nacionales Naturales que están amparados y protegidos por la constitución nacional:

• Parque Nacional Natural Río Puré.

• Parque Nacional Natural Amacayacu. • Parque Nacional Natural Cahuinarí.

Sin embargo, la explotación ilegal de madera y la tala indiscriminada de árboles ha traído consigo un problema de deforestación descomedido, con consecuencias devastadoras sobre el medio

ambiente. No obstante, este problema representa una gran oportunidad para este proyecto, ya que es posible acceder a la tierra dentro de un programa de reforestación, bajo un precio por hectárea muy bajo, ante la eventualidad del difícil acceso y aprovechando la reforestación como

alternativa.

A través de la Lonja de Propiedad Raíz del departamento del Amazonas fue posible consultar el costo por hectárea de la tierra (FEDELONJAS). Dentro de este contexto se ha podido fijar el precio promedio por hectárea en $70.000, teniendo en cuenta únicamente áreas de difícil acceso

completamente alejadas de cualquier casco urbano o zona rural. Es necesario tener en cuenta que el costo por hectárea en una zona beneficiada por el fácil acceso puede superar los $200.000 (ver

Tabla 14).

Precio de la tierra en el Amazonas $ COP/ha Difícil acceso $ 70.000,00 Beneficiada $ 200.000,00

Tabla 14 ‐ Precio de la tierra en el Amazonas

El costo de la tierra se contabiliza en el año 0, es decir, en este periodo se realiza la compra de todas las tierras que se van a requerir para el proyecto.

7.1.2 Costo de siembra

Sembrar árboles en cantidades industriales es un factor que representa un alto costo para un proyecto de estas características. Sin embargo, el costo por árbol sembrado disminuye con el

47

aprovechamiento de las economías de escala. Asimismo, el gobierno nacional otorga ciertos incentivos al sector privado para estimular la reforestación en todo el territorio nacional. El

Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural expide anualmente un comunicado conocido como el Certificado de Incentivo Forestal (CIF) en donde determina el valor promedio nacional de los costos de establecimiento y mantenimiento por cada hectárea reforestada (Minagricultura, 2009), y fija el monto máximo de subsidio por hectárea (para densidades superiores a los 1000 árboles por hectárea) o por árbol sembrado (para densidades menores), como se muestra en la Tabla 15.

Tipo de especie Promedio nacional Ajuste Amazonas Incentivo (%) Descuento Costo Neto Especie autóctona $ 1.655.653 $ 2.069.566 75% $ 1.241.740 $ 827.827 Especie introducida $ 1.655.653 $ 2.069.566 50% $ 827.827 $ 1.241.740

Tabla 15 ‐ Costos de siembra por especie incluyendo ajustes e incentivos

A través del CIF se determina que el promedio nacional del costo de establecimiento por hectárea es de $ 1.655.653. Sin embargo, por tratarse del Amazonas se debe hacer un ajuste para sobre estimar un poco este valor, dadas las dificultades propias de desarrollo de la zona. Algunos expertos afirman que este monto pude ser del 20% mientras otros más conservadores dicen que

podría ascender a un 35%. Para este caso se ha fijado un sobre costo del 25%, dando como resultado un costo de establecimiento por hectárea para esta región geográfica de $ 2.069.566.

El gobierno reconoce hasta un 75% y un 50% del valor promedio nacional para las especies autóctonas e introducidas, respectivamente. Para conocer si se trata de una especie autóctona o

introducida se debe consultar la Resolución 711 del 31 de octubre de 1994, en donde en el Artículo Primero se fija el listado de las especies reconocidas como autóctonas. En este caso, todas

las especies son autóctonas, por tanto cuentan con el máximo incentivo (75%), arrojando un costo neto de $ 827.827, que es aproximadamente la mitad del costo promedio nacional, como se muestra en la Tabla 15.

Para efectos del modelo de optimización se ha fijado este valor como variable en el tiempo, incrementándose un 5% cada año principalmente por el efecto inflacionario.

7.1.3 Costo de mantenimiento

Al igual que en el costo de establecimiento, el CIF ha fijado el valor promedio nacional de los costos totales netos de mantenimiento por hectárea. Estos costos varían dependiendo del año de mantenimiento, en donde el monto máximo se paga el año siguiente al periodo de siembra (año 2). Para calcular el valor neto a pagar correspondiente a cada año de mantenimiento se sigue el mismo procedimiento explicado en el costo de siembra. La Tabla 16 muestra los costos de mantenimiento con sus respectivos ajustes por región e incentivos.

Mantenimiento Promedio Nacional Ajuste Incentivo Descuento Total a pagar Año 2 $ 443.791 $ 554.739 50% $ 221.896 $ 332.843 Año 3 $ 313.710 $ 392.138 50% $ 156.855 $ 235.283

48

Año 4 $ 199.722 $ 249.653 50% $ 99.861 $ 149.792 Año 5 $ 376.597 $ 470.746 50% $ 188.299 $ 282.448

Tabla 16 ‐ Costos de mantenimiento por año incluyendo ajustes e incentivos

7.1.4 Costo de producción (explotación de la cosecha maderera)

La determinación de un costo de explotación por hectárea ha sido quizás uno de los parámetros más difíciles de determinar. Existe mucha literatura que expone modelos complicados en donde se

determinan los costos conjuntos de explotación y transporte. Sin embargo resultado imposible aplicar dichos modelos a la realidad de este proyecto, principalmente por las características geográficas del mismo.

Por esta razón se precedió a consultar diversos expertos en el manejo y la administración de la explotación maderera industrial. Entre ellos se encuentran empresarios y administradores de

plantaciones forestales con destino comercial, quienes por su experiencia han podido establecer un costo de explotación por metro cúbico o por tonelada de madera verde.

Entre los consultados se encuentra el Ingeniero Diego Uribe, administrador de múltiples plantaciones madereras, con más de 15 mil hectáreas en cercanías al Parque Nacional Natural de

los Nevados en Caldas. Según Uribe, el costo de explotación está ligado principalmente a 2 factores determinantes a la hora de facilitar la tala y organización: la densidad arbórea por

hectárea, es decir, la cantidad de árboles presentes en la plantación representada a través de la relación árboles/hectárea; y la geografía del terreno de explotación, ya que resulta más complicado el acceso en terrenos con laderas y geografía quebrada que en planicies con pendientes menores. La Tabla 17 resume el costo (en pesos colombianos) por metro cúbico de madera verde explotada, en dependencia de la densidad por hectárea y del tipo de geografía.

Densidad Tipo de geografía Quebrada Pendientes menores Planicies

< 1000 árboles/ha $ 22.000,00 $ 20.000,00 $ 17.500,00 1000 árboles/ ha $ 25.000,00 $ 22.000,00 $ 20.000,00 > 1000 árboles/ ha $ 28.000,00 $ 24.000,00 $ 22.500,00

Tabla 17 ‐ Costos de explotación ($COP/m3) por densidad y tipo de geografía

Evaluando los valores de la tabla y determinando que los posibles tipos de geografía para las plantaciones del proyecto serán principalmente planicies y pendientes menores, se determina un costo para densidades superiores a los 1000 árboles/ha. Este valor se ajusta por el sobrecosto que

tiene el tratarse de un proyecto en el Amazonas, extrapolando los valores obtenidos. El ajuste es el mismo que el utilizado en los cálculos anteriores. Finalmente, la Tabla 18 resume los cálculos

realizados en la determinación del valor neto.

Costo explotación $ 23.250,00 Ajuste amazonas 25% Valor Neto $ 29.062,50

Tabla 18 ‐ Valor neto del costo de explotación

49

Para ser más conservadores aun, el valor se fija en $ 30.000 por m3 de madera verde explotada, para densidades superiores a los 1000 árboles por hectárea. Determinar el costo por volumen y no

por peso elimina la incertidumbre del contenido de humedad de la madera en el momento de la tala. Si bien la densidad de la madera seca oscila alrededor de los 600 kg/m3, la densidad de la madera en pie puede ascender hasta los 1100 kg/m3 por la cantidad de agua presente en el momento de la tala. Este contenido de humedad varía de acuerdo a la época del año, las condiciones ambientales del tiempo de la tala, y las características propias del lugar en donde se encuentra la plantación. El obtener estos cotos en volumen y no peso omite las fluctuaciones en el peso por el contenido de humedad y simplifica los cálculos.

7.1.5 Costo de transporte

Existen diversas alternativas de transporte para un proyecto de estas características en una región

como es el Amazonas. A continuación se presentan algunas alternativas junto con su descripción respectiva:

• Maquinaria pesada por carreteras: esta alternativa incurre en varios costos incentivos en capital que requieren una alta inversión pero que aseguran un aprovechamiento de las economías de escala. Sin embargo el desarrollo y la construcción de carreteras es un impacto adicional sobre el ambiente, lo que hace que la inclusión de maquinaria pesada como alternativa de transporte para el proyecto sea omitida.

• Cable aéreo: Esta alternativa ha sido muy popular en plantaciones de madera pequeñas, con serias dificultades de acceso y con grandes y empinadas laderas. Consiste en la construcción de un sistema de transporte de madera por cable entre 2 puntos específicos. Cada punto debe tener un mástil unido al cable en ambos puntos y debe ser suficientemente grande para superar en altura las copas de los árboles de la plantación. Lo

anterior indica que para plantaciones como las del proyecto se requeriría un mástil de más de 40 metros, lo que anula la posibilidad definitivamente.

• Transporte animal: el transporte animal es una alternativa con diversas cualidades y

defectos. En primer lugar es una posibilidad poco intensiva en capital, con nulo aprovechamiento sobre las economías de escala. Esto limita el beneficio por unidad

adicional transportada. Sin embargo, es la alternativa de menor inversión, con mayor adaptabilidad a las condiciones del terreno y con menor impacto sobre las condiciones del medio ambiente. Esto último quiere decir que favorece uno de los principales objetivos del proyecto: la sostenibilidad.

Dada la adaptabilidad de la alternativa del transporte animal sobre las condiciones propias del proyecto, y ante su superioridad sobre las otras alternativas de transporte, se ha decidido utilizar esta posibilidad.

50

Sin embargo es imperativo que la plantación esté cerca a un río que posibilite un tránsito de transporte multimodal para continuar el transporte de la madera por medio fluvial, ya que no es

factible su transporte por largas distancias. La Tabla 19 presenta los costos del transporte animal por unidad de peso transportada.

$ COP/ton $ COP/kg Transporte animal 2 km máx. $ 15.000,00 $ 15,00

Tabla 19 ‐ Costo del transporte animal

Como es posible observar, este costo depende directamente de la masa de la madera verde que ha sido cortada. Como se dijo anteriormente, la densidad de la madera seca es cercana a los 600 kg/m3, pero la madera en pie tiene un contenido de humedad superior incluso al 100%, lo que incrementa su densidad hasta los 1100 kg/m3.

Para determinar el peso de cada metro cúbico de la madera en pie es necesario determinar su densidad. Ésta es diferente para cada especie, ya que depende de factores como el coeficiente de contracción volumétrica, el punto de saturación de las fibras y de valores conocidos para densidad y volumen en un mismo estado.

Para las especies en cuestión se dispone de cartillas de información técnica que cuentan con los datos mencionados anteriormente para un contenido de humedad del 12% (Gerard, Guibal, Thibaut, & Vernay, 2009). La Tabla 20 muestra un resumen de los resultados obtenidos a partir de los datos conseguidos para las especies a sembrar y su correspondiente densidad en pie.

Especie Dicorynia guianensis

Micropholis spp.

Schefflera marototoni

Cedrela odorata

Couma macrocarpa

Coeficiente de contracción volumétrica

0,55 0,51 0,56 0,38 0,5

Punto de saturación de fibras

0,29 0,3 0,35 0,29 0,3075

Densidad (ton/m3) 0,79 0,75 0,55 0,46 0,54 Contenido de humedad 12,00% 12,00% 12,00% 12,00% 12,00% Densidad en pie / Densidad @ 12%

1,533 1,601 2,073 2,450 2,119

Densidad en pie (kg/m3) 1210,92 1200,78 1140,42 1127,18 1144,09 Tabla 20 ‐ Densidad de la madera recién cortada por especie

Nótese que 1 m3 de madera seca de Cedrela odorata tiene una masa de 460 kg, mientras ése mismo m3 de madera recién cortada tendría 1127 kg de masa, principalmente representados en

agua. Éste es un factor de suma importancia y por lo tanto debe ser considerado a la hora de calcular el costo de transporte.

7.2 Planta de pelletización

La planta de pelletización debe satisfacer una demanda de más de 55 mil toneladas por año. En Colombia se trabaja en promedio 295 días al año, excluyendo domingos y días festivos. Trabajando

únicamente estos días se deben producir cerca de 190 toneladas diarias. La legislación Colombiana permite trabajar únicamente 48 horas semanales, razón por la cual se ha decidido establecer 2

51

turnos diarios de 8 horas, que teniendo en cuenta tiempos perdidos y descansos se convierten en 15.5 horas reales de trabajo por día, como se muestra en Tabla 21.

Parámetro Valor Unidades

Días hábiles al año en Colombia 295 días

Horas por turno 8 horas Horas por turno reales 7,75 horas Número de turnos 2 turnos

Horas diarias reales 15,5 horas

Tabla 21 ‐ Parámetros de la jornada laboral

Teniendo en cuenta lo anterior, se procede a calcular la capacidad de la planta para determinar la capacidad individual de la maquinaria. De esta manera, teniendo en cuenta el tiempo máximo de trabajo, los descansos y la disponibilidad de horas reales de trabajo por día, se determina que la

capacidad requerida de la planta, y por tanto de su maquinaria, debe ser de 12 toneladas por hora.

Requerimiento de producción anual de la planta 55009,83 ton/año

Requerimiento de producción diaria de la planta 186,47 ton/día Requerimiento de producción por hora (15.5 horas/día) 12,03 ton/hora

Tabla 22 ‐ Requerimiento de la capacidad de producción

Ya teniendo este resultado se procede a evaluar los posibles proveedores de maquinaria para

pelletización. A continuación en la Tabla 23 se muestran los mejores fabricantes de maquinaria para plantas de pelletización en el mundo. Se encuentran fabricantes de China y Alemania únicamente.

Fabricante Origen

Decheng Company China

Liyang Rongda Equipment Co. Ltd. China Henan Kingman M&E Complete Plant Co., Ltd. China AGICO Group ‐ Anyang General International CO. Ltd. China LEHMANN Maschinenbau GmbH Alemania AMANDUS KAHL GmbH & Co. KG Alemania

Tabla 23 ‐ Principales fabricantes de maquinaria para plantas de pelletización

De los fabricantes mencionados se hizo contacto con la firma China Henan Kingman M&E Complete Plant Co., Ltd., ya que es una marca reconocida en el sector de maquinaria de pelletización y manejo de residuos madereros y además cuenta con la maquinaria de mayor capacidad de producción (Plant, 2010). A continuación se hará un resumen de los equipos requeridos.

7.2.1 Maquinaria

7.2.1.1 Astillador (Wood chimper)

52

Las partículas de madera con longitudes superiores a los 10mm o con áreas mayores a los 50 x 50 mm deben pasar primero por el proceso de astillado. Para esto se usa esta máquina, ya que

convierte la materia prima en partículas pequeñas. Este equipo es común en la industria de producción de papel, aglomerados y fibras.

Ilustración 5 ‐ Astillador (Wood chimper)

Ilustración 6 ‐ Especificaciones técnicas de los diferentes modelos de Astilladores

Para cumplir con el requerimiento de capacidad, se ha seleccionado el modelo BX216, con capacidad de producción de 12 toneladas por hora.

7.2.1.2 Trituradora (Water Shape Vibrate Hammer Mill)

Esta máquina se encarga de convertir las partículas pequeñas provenientes del astillador en partículas más finas (semejantes al polvo) logrando un tamaño inferior a los 3 mm.

Esta máquina es en esencia un tambor de acero en donde giran 2 rotores (vertical y horizontal) dotados de martillos que impactan el material a gran velocidad.

Model BX213 BX215 BX216

Rotor Diameter(mm) 300 500 650

Number of rotor knives(piec es) 2 2 2

Feed opening(mm) 120x300 180x400 240x540

Rotor Speed(Rpm) 730 592 590 Feed Speed(m/min) 38 38 38

Stock proc essed max diameter(mm) 90 160 200

Chip length(mm) 26 35 35

Capac ity(m3/h) 3-5 4-5 12

Main drive motor power(KW) 30 45 55

Feed roller motor power(KW) 1.1x2 2.2x2 3x4 4x1

Weight(t) 1.2 2.9 4.07 O verall dimensions(LxWxH)(mm) 3680x870x900 1540x1240x1020 1980x1950x1250

53

Ilustración 7 – Trituradora

Ilustración 8 ‐ Especificaciones técnicas de los diferentes modelos de trituradoras

Se ha seleccionado el modelo SFS PZ130*75 ya que su rango de capacidad cumple nuestro requerimiento.

7.2.1.3 Secador de tambor rotatorio (Rotary drum dryer)

El objetivo del secador es reducir el contenido de humedad desde un 60% a un 13‐15%, ya que éste es el nivel óptimo de humedad para pelletizar.

El secador de tambor rotatorio es un equipo que incluye una estufa y un secador rotatorio principal, que mezcla aire a contracorriente desde un lado con el material húmedo que se dosifica

por el lado opuesto. Se puede abastecer con cualquier tipo de combustible, desde carbón, gas y aceite, hasta madera o aserrín.

Ilustración 9 ‐ Secador de tambor rotatorio

7.2.1.4 Molino de pelletización (Pellet Mill With Ring Die)

Model SFSPZ70*75 SFSPZ112*75 SFSPZ130*75 999I 999II 999III 998I 998II 998III Powder(KW) 75/90 110/132 160/200 75/90 110/132 160/200 18.5/22 30/37 55 Capacity(T/H) 5.5-6.5 8-10 11-15 12~15 25~35 38~50 1~4 5~6 6~10

54

Es la máquina responsable de la etapa más importante del proceso. Para impulsarla su utiliza un motor de doble correa en V que alimenta un eje donde van montados un los rodillos cilíndricos

que presionan el material contra la cavidad anular, forzándolo a adquirir la forma requerida.

Ilustración 10 ‐ Molino de pelletización

Ilustración 11 ‐ Especificaciones técnicas de los diferentes modelos de molinos de pelletización

El modelo con mayor capacidad es el KMPM 520, por lo que se requiere 5 unidades para tener un capacidad global de 10 – 12.5 toneladas/hora.

7.2.1.5 Enfriador (Cooler)

Después del proceso de pelletización, el pellet tiene una temperatura de 60‐80° C y su contenido de humedad está a un 15%. El enfriador se utiliza en esta etapa para reducir el contenido de humedad en la medida en que se reduce la temperatura.

TYPE POWER(KW) CAPACITY(T/H) DIMENSION L×W×H（CM） NET WEIGHT (KGS)

KMPM 35

Feeder 0.75 Conditioner 5.5 Force feeder 0.55 Main engine 55

0.5-0.7 245×100×230 1990

KMPM 42

Feeder 0.75 Conditioner 5.5 Force feeder 0.55 Main engine 90

0.8-1.2 320×110×285 2430

KMPM 520

Feeder 0.75 Conditioner 5.5 Force feeder 0.55 Main engine 75*2

2.0-2.5 330×125×255 3500

55

Ilustración 12 ‐ Diferentes vistas del enfriador

A continuación se muestran las cartillas de especificaciones técnicas de las Serie SLNF (Tipping Counterflow Cooler), Serie SKLN (Counterflow Cooler) y Serie SSLG (Crumbler)

Ilustración 13 ‐ Especificaciones técnicas de los diferentes modelos de enfriadores

De las especificaciones anteriores se determina que por el criterio de capacidad los modelos que cumples son: SLNF19x24, SKLN1.9x2.4, y SSLG20x170. Se elije el SLNF19x24 ya que posee la tecnología de contracorriente inclinada que proporciona la mayor eficiencia en el enfriamiento (según el fabricante).

7.2.1.6 Empacadora (Small scale Pellet Bagging Machine)

Model SLNF15x15 SLNF19x19 SLNF19x24 SLNF24x24 SLNF24x28 SLNF28x28 Capacity(t/h) 5 10 15 20 25 30 Power(KW) 0.75+0.75 1.5+1.5 1.5+1.5 2.2+2.2 2.2+2.2 2.2+3

Model SKLN1.1x1.1 SKLN1.5x1.5 SKLN1.9x1.9 SKLN1.9x2.4 SKLN2.4x2.4 SKLN2.4x2.8 Capacity(t/h) 3 5 10 15 20 25 Power(KW) 0.75+0.75 0.75+0.75 1.5+1.5 1.5+1.5 2.2+2.2 2.2+2.2

Model SSLG22x40 SSLG15x60 SSLG15x80 SSLG15x100 SSLG15x150 SSLG20x170 Power(KW) 3 4 4 5.5 7.5 11 Capacity(t/h) 1-2.5 2-4 3-5 4-6 5-8 10-18

56

Para el proceso de empaque, necesario para proteger el producto terminado del alto contenido de humedad de la región, se ha seleccionado una máquina empacadora de escala baja, con capacidad

para empacar 500 bolsas de 25 kg cada hora. Esta máquina será suficiente para suplir el requerimiento de capacidad, tal como se muestra en la Tabla 24.

Ilustración 14 – Empacadora

Valor Unidad 25 kg

500 bolsas/h 12500 kg/h 12,5 ton/h

Tabla 24 ‐ Val idación de la capacidad de la empac adora

También se ha determinando el volumen (tamaño) de cada bolsa, asumiendo un 20% de contenido de aire dentro de la misma y una densidad de 1.4 kg/m3 en los pellets (ver Tabla 25).

Variable Valor Unidad

Peso bolsa 25 kg Densidad (pellets) 1400 kg/m3 Volumen neto 0,02 m3 Volumen neto 17,86 Lit.. Contenido de aire 20% Volumen real 21,43 Lit.

Tabla 25 ‐ Volumen real por bolsa empacada

7.2.2 Resumen de la maquinaria requerida

En la tabla aparece toda la maquinaria requerida, con su respectivo nombre, modelo y cantidad.

Proceso Etapa Equipo (inglés) Equipo Cantidad Marca Modelo

57

(español)

Triturado 1 Wood chimper Astillador 1 Henan Kingman M&E

BX216

Triturado 2 Water Shape Vibrate Hammer Mill

Molino (trituradora)

1 Henan Kingman M&E

SFSPZ130*75

Secado 3 Rotary drum dryer

Secador de tambor rotatorio

1 Henan Kingman M&E

HZGXX item f2.415‐20

Pelletizado 4 Pellet Mill With Ring Die

Molino pelletizador

5 Henan Kingman M&E

KMPM 520

Enfriamiento 5 Coller Enfriador 1 Henan Kingman M&E

SSLG20x170

Empaque 6 Small scale Pellet Bagging Machine

Empacadora 1 Henan Kingman M&E

25kg/bag; 500 bag/hr

Tabla 26 – Resumen de la maquinaria requerida (cantidad, marca y modelo)

7.3 Inversión

El montaje de una planta de estas características cerca al casco urbano de Leticia, con la maquinaria especificada previamente, cuya capacidad de producción sea superior a las 12

ton/hora, se ha estimado en $COP 3,000 millones, de acuerdo a una tabla de estimación de costo de maquinaria suministrada por el fabricante.

7.4 Cálculo de la tasa de descuento

Para el cálculo de la tasa de descuento se utilizó el método del CAPM para la determinación del

costo del equity, y la fórmula del WACC (costo de capital ponderado) para determinar así una tasa de descuento o costo de oportunidad con el cual descontar los flujos de caja en los años del proyecto hasta el presente, dependiendo de la estructura de capital seleccionada.

Para la determinación de los diferentes parámetros se recurrió a la base de datos de Damodaran para el sector de Productos Forestales (Domdaran, 2010). A continuación en la Tabla 27 se muestran los datos utilizados.

Parámetro Nomenclatura Valor Tasa libre de r iesgo Rf 4,50% Rendimiento del mercado Rm 12,50% Prima por riesgo de mercado Rm‐Rf 8,00% Estructura de capital del sector D/E 86,48% Tasa de impuestos del sector τ 7,70% Beta del EQU ITY βe 1,69 Riesgo País Rp 4,50%

58

Costo de intermediación SPREAD 2% Tabla 27 ‐ Parámetros utilizados en el cálculo del WACC

• Tasa libre de riesgo (Rf): Tomada del SPREAD de los bonos soberanos del tesoro del

gobierno de EEUU a largo plazo (30 años).

• Rendimiento del mercado (Rm): Rendimiento histórico del mercado estadounidense fijado

en 12.5%.

• Prima por riesgo: Es el premio que tiene un inversionista por invertir en el mercado de renta variable. Es la diferencia entre el riesgo de mercado (Rm) y la tasa libre de riesgo

(Rf).

• Estructura de capital: Es la relación D/E (estructura de capital) de la empresa y/o canasta de empresas utilizadas en el cálculo del Beta estimado de la acción (βe).

• Tasa de impuestos ( ): Tasa impositiva de la empresa y/o canasta de empresas de la cual se obtuvo la estimación estadística del βe.

• Beta del EQUITY (βe): indica la correlación de la canasta de compañías del sector con el

mercado. Es una medida del riesgo del sector o de una empresa específica con relación al

mercado.

• Riesgo país (Rp): riesgo inherente al país en donde se va a realizar la inversión. Para el caso colombiano, el riesgo país es actualmente del 3.00% (Damodaran, 2010). No obstante es necesario tener en cuenta que realizar una inversión en un departamento como el Amazonas no tiene el mismo riesgo que hacerlo en una ciudad como Bogotá (a la que el riesgo país hace referencia). Por esta razón se ha incluido una prima adicional del 1.5% teniendo en cuenta el riesgo asociado a la región en donde se va a realizar la inversión.

• Costo de intermediación: es una prima adicional que se tiene en cuenta a la hora de calcular el costo de la deuda y está asociada a la calificación de riesgo. En este caso es B++

y por tanto corresponde a 2.00%.

El costo de capital ponderado se calcula de la siguiente manera:

1 Ecuación 21

Donde:

1 : es el costo del equity

59

: es el costo de la deuda

: es el peso de la deuda en la estructura de capital

: es el peso del equity en la estructura de capital (aportes de capital).

Para el cálculo del WACC se ha hecho un análisis de sensibilidad para las distintas estructuras de capital, teniendo en cuenta múltiples alternativas de financiación. Los resultados se muestran en la Tabla 28.

Estructura de financiación (Relación D/E)

Beta Apalancado*

WACC

30% 1,183 14,34% 40% 1,274 14,87% 50% 1,365 15,41% 60% 1,456 15,94% 70% 1,547 16,48% 80% 1,638 17,01% 86% 1,697 17,32% 90% 1,729 17,55% 100% 1,82 18,09%

Tabla 28 ‐ WACC para d iferentes estructuras de financiación

*NOTA: el beta apalancado es el βe que corresponde a cada estructura de financiación.

Para este caso se ha utilizado la estructura de financiación óptima, que corresponde al promedio de las estructuras de financiación de las 39 empresas estudiadas en el análisis (86,4%).

7.5 Ingresos

Precio de venta por tonelada de pellets

Actualmente en el mercado estadounidense una tonelada de pellets de buena calidad se vende por un precio mínimo de US$ 200, y a un máximo de US$ 240. Se ha establecido un precio de venta promedio en los EEUU de US$ 220. De este valor, se estima que un 75% corresponde a costos de transporte y de importación, por lo que se considera que el 25% restante sería el precio

de venta local, es decir, el precio de una tonelada de pellets puesta en el Amazonas.

Precio de venta pellet en EEUU $ USD/ton

Precio inferior $ 200,00 Precio superior $ 240,00

Promedio $ 220,00

Transporte 75% Precio de venta local $ 55,00

Precio de venta ($COP) $ 110.000,00

Tabla 29 ‐ Cálculo del precio de venta por tonelada

60

Bajo un escenario muy optimista, considerando que el precio del barril de petróleo se incremente anualmente en cifras de 2 dígitos, se espera que el precio de las energías renovables también lo

haga. De esta manera se ha seleccionado un incremento anual del 8,00%.

7.6 Costo de producción de pellets

Actualmente se estima que el costo unitario por tonelada de pellets en una planta que funciona con residuos madereros es de $65.000, sin considerar los costos de la materia prima.

7.7 Ventas

Como se dijo anteriormente, para suplir la demanda de energía de una planta de 10 MW se requieren cerca de 55.000 toneladas de pellets anuales. Asimismo, se considera que toda la

producción se venderá.

Los resultados en detalle se muestran en el ANEXO 3.

7.8 Valor Presente Neto del Proyecto

Utilizando la estructura de capital óptima (86.4%), se utiliza una tasa de descuento (WACC) del 17.33% con la cual se descuentan estos flujos hasta el presente. El valor presente neto de los flujos de caja que genera el proyecto es:

VPN ($ 4.444.769.635,79)

Este valor se calcula bajo escenarios muy optimistas, teniendo en cuenta un precio de venta alto,

costos de producción (pelletización) razonables. Sin embargo el proyecto muestra una gran aversión a ser rentable.

61

8 ANÁLISIS DE RESULTADOS

8.1 Razonamiento del valor del proyecto

En toda la literatura analizada se ha hablado de plantas de pelletización en el mundo que

funcionan únicamente como apéndices o entes productivos secundarios, dependientes del sector primario que utilizan la madera para la producción de muebles, papel, aglomerados, etc. La

materia prima de estas plantas de pelletización es el residuo que queda en forma de polvo, aserrín y viruta de la industria primaria que se dedica exclusivamente a la producción maderera. Es importante recordar que de cada metro cúbico de madera utilizada, un 45% de éste queda en

desperdicio.

Asimismo, y según lo indicado en el Capítulo 2, todas las plantas de generación de energía a partir

de la biomasa se surten de residuos de la agricultura, particularmente de bagazo de caña, residuos forestales, ramas y cortezas. Pero poco se habla de la utilización exclusiva de pellets en plantas

generadoras de gran tamaño (más de 5 MW), e incluso existe poca información sobre la utilización de madera útil en la generación de energía.

La demanda de pellets está representada comúnmente en los países del hemisferio norte con estaciones, en donde utilizan los pellets en los sistemas de calefacción durante el invierno. Los pellets son adquiridos en presentaciones pequeñas (bolsas selladas de hasta 25 kg) en centros de distribución e incluso hasta en centros comerciales y supermercados, para abastecer los sistemas de calefacción de sus hogares.

Por esta razón se considera que no es rentable cultivar madera únicamente para satisfacer una demanda energética, previo un proceso de pelletización. Esto se debe a que hay que incurrir en costos de compra de tierras, establecimiento y siembra, mantenimiento, explotación y transporte, para luego procesar la madera mediante un proceso de pelletización, que lleva una serie de pasos de alto costo, que requieren una alta inversión en maquinaria y equipos.

Estas razones explican el porqué de las grandes pérdidas obtenidas en el cálculo del VPN en el capítulo anterior. Sin embargo se plantearán escenarios diferentes y alternativas paralelas en las

que resulte posible adelantar el proyecto.

8.2 Escenarios alternos

Como se explicó anteriormente, bajo el entorno actual, con los precios de los combustibles vigentes y con la tecnología disponible a la fecha, resulta completamente infactible desarrollar un

proyecto de generación de energía a partir de la biomasa, con madera cosechada exclusivamente para este fin.

Sin embargo estamos en una época en la que el cambio ocurre a pasos agigantados, en donde las

condiciones pueden variar o cambiar de manera acelerada. Esto puede llevar a escenarios diferentes en los que posiblemente las condiciones hagan que el proyecto resulte factible.

62

8.2.1 Escalonada del precio del petróleo

El precio del petróleo es altamente volátil y depende de diversas condiciones entre las que se

encuentran la demanda, la disponibilidad (reservas probadas en el mundo), el manejo, la eficiencia, su correlación con el entorno económico, las decisiones políticas, etc.

Hechos como la guerra en Irak o la reciente crisis económica mundial son una fuerte evidencia de la volatilidad del precio del crudo y su reacción frente a las condiciones propias del entorno. Sin

embargo, éstas han sido escalonadas repentinas producto de la especulación en los mercados internacionales.

Un gran incremento en el precio puede darse por el agotamiento de las reservas internacionales, lo que reduciría la oferta incrementando el precio, de no contar con otras alternativas de energía con características similares.

Bajo un incremento en el precio del crudo en donde su cotización se ponga por encima de los US$ 200 el barril, el costo de la energía en Leticia dependiendo únicamente de esta fuente sería inmanejable, ya que los precios de los otros combustibles (carbón, gas, etc.) se incrementarían en igual medida.

En este escenario sería completamente necesario un recurso alterno de energía. Teniendo en

cuenta la abundancia en tierras y recursos naturales, y valorando alternativas de transporte más eficientes, el proyecto de la utilización de la madera cultivada industrialmente se haría sumamente

atractivo.

Para cuantificar el impacto de este escenario sobre el proyecto fue necesario calcular la inversión

requerida para generar 10 MW de energía usando diesel exclusivamente. Este procedimiento se llevó a cabo siguiendo la misma metodología empleada para calcular la cantidad de madera a

cultivar para generar este nivel de potencia eléctrica. Teniendo en cuenta que el diesel tiene una eficiencia en la conversión del 40% y un poder calorífico de 428.000 kJ/kg, se pudo determinar que para generar 10 MW de energía se deben utilizar cerca de 624.000 galones al año. Actualmente un galón de diesel en Leticia cuesta alrededor de $ 7.000, lo que representa un gasto anual de $ 4.370.090.474 (ver Tabla 30).

Variable Valor Unidades Potencia eléctrica requerida 10,00 MW Eficiencia DIESEL 40% Potencia térmica requerida 25000 kJ/s LHV Diesel (kJ/kg) 428000 kJ/kg Densidad (kg/L) 0,78 kg/lt Litros de Diesel / segundo 0,0749 lt/s Litros de Diesel / día 6470,17 lt/día Litros de Diesel / año 2.363.227,89 lt/año Equivalencia (Gal/li tro) 0,2642 Galones de Diesel / año 624.298,64 gal/año Precio del Galón de DIESEL en Leticia $ 7.000,00 $ COP/gal Inversión anual en DIESEL $ 4.370.090.474 $ COP/año

Tabla 30 ‐ Cálculo de la inversión en diesel para generar 10 MW

63

Suponiendo un incremento acelerado en el precio de este combustible, con un mínimo anual del 13%, para el año 2030 estaría por encima de $70.000, es decir, 10 veces su valor actual. Bajo estas

condiciones, el proyecto sería rentable como lo muestra el VPN.

VPN $ 1.353.549.887,03

8.2.2 Imposición de un decreto gubernamental

Otra alternativa puede ser que el gobierno nacional, motivado por la generación de empleo en la

zona y queriendo promover el desarrollo de la región, imponga un decreto en el que se prohíba la importación de combustibles y obligue a la región a obtener su propia energía de las fuentes y recursos disponibles localmente.

Esto obligaría al gobierno a subsidiar el costo en el cultivo de madera (establecimiento,

mantenimiento y explotación) y del proceso de pelletización, asumiendo las pérdidas que se han mostrado en el estudio de factibilidad.

La única motivación que puede tener el gobierno para tomar esta decisión está basada en la generación de empleo y la autosuficiencia de la región en términos energéticos (no económicos), al eliminar totalmente la importación de hidrocarburos.

Las condiciones del entorno bajo este escenario serían prácticamente las mismas. Para calcular los ingresos se sigue el mismo procedimiento utilizado en el punto anterior, pero se supone un incremento en el precio del combustible más razonable (8,00%). El valor del proyecto continuará siendo negativo, lo que demanda directamente el subsidio del gobierno.

VPN ($ 5.632.986.223,27)

8.2.3 Enfoque tradicional del uso de desperdicios de la industria maderera

Ésta es quizás la alternativa más sensata en cuanto a la realización de un proyecto de estas características. Como se dijo al principio de este análisis, las plantas de pelletización que hay en el

mundo funcionan como apéndices de un sector primario que se encarga de cultivar y explotar madera para la producción de bienes hechos de carpintería maderera, y vendidos en un mercado

que paga un precio justo, considerando la inversión, el costo de producción y un margen de ganancia.

En este orden de ideas se podría pensar en un proyecto de producción maderera a gran escala con fines comerciales, es decir, que se dedique a cultivar, explotar, acondicionar y aserrar madera para

venderla de la manera comercial tradicional. Teniendo en cuenta que cerca de un 45% en volumen de la madera procesada queda en forma de desperdicios (como aserrín y viruta), se recurriría a la manera tradicional de producción de pellets, en donde la materia prima es el desecho de un

proceso productivo primario, lo que en términos económicos significaría la viabilidad del proyecto.

64

Como se muestra en el estudio de factibilidad, los principales costos del proyecto están representados en la obtención de la materia prima, y son los responsables de que éste sea

inviable. Mientras producir una tonelada de pellets a partir de residuos forestales cuesta $ 65.000, explotar una tonelada de madera seca supera los $200.000, teniendo en cuenta la compra de la tierra, la siembra y establecimiento de la plantación, el mantenimiento, la tala y el transporte hasta la planta de producción.

El mercado de la venta de madera realmente paga un buen precio por cada metro cúbico de madera procesada. El reporte de mercado para maderas tropicales del mes de abril de la Organización Internacional de Maderas Tropicales (ITTO, por sus sigla en inglés), fija el precio

actual de diversos tipos de maderas comerciales (ITTO, 2010). En la Ilustración 15 se muestran los precios de distintas maderas brasileras para crear una idea de su precio de venta.

Ilustración 15 ‐ Precio de venta por m3 de diferentes maderas brasileras

Como se puede observar, el precio de un metro cúbico de madera puede sobre pasar los US$ 600.

Siguiendo el esquema tradicional de producción, la madera explotada en el primer eslabón de la cadena de suministró deberá ser procesada dentro de un aserradero. Adjunto a este aserradero

estará una planta de pelletización que tomará los residuos generados en la producción de madera y fabricará pellets, eliminando el costo de la materia prima casi en su totalidad. Aunque algunas de las maderas utilizadas en el proyecto no tienen un precio de venta tan alto, sí se pueden vender inicialmente como madera útil. A continuación en la Tabla 31 se muestran los precios de venta FOB actuales para las especies utilizadas en el proyecto.

Precio Dicorynia guianensis

Micropholis spp.


Cedrela odorata

Couma macrocarpa

US $ $ 120 $ 150 $ 70 $ 130 $ 155 COP $ $ 235.680 $ 294.600 $ 137.480 $ 255.320 $ 304.420

Tabla 31‐ Precio de venta de las maderas utilizadas en el proyecto

Pensando en la forma tradicional de producción de pellets como apéndices de un aserradero, se puede pensar en los siguientes escenarios:

8.2.3.1 Proyecto de generación de 10MW de energía

65

Este proyecto cubriría completamente la demanda original establecida en el proyecto. Para lograr lo anterior se debe disponer de 12.530 hectáreas para producir 203.000 m3 de madera

anualmente, de los cuales cerca de 92.000 m3 quedarán en forma de desperdicios, produciendo las 55.000 toneladas requeridas para generar los 10 MW de energía eléctrica. La Tabla 32 muestra un resumen de las cifras del nuevo proyecto.


Micropholis spp.


Cedrela odorata

Couma macrocarpa

TOTAL

Área sembrada (ha) 188 188 501 188 188 1253 Volumen útil generado (m3) 11274 12683 131528 31003 16911 203398 Volumen producido (m3) 6201 6976 72340 17052 9301 111869 Desperdicios generados (m3) 5073 5707 59187 13951 7610 91529

Tabla 32 ‐ Volumen útil de madera y desperdicios (1)

Proyectando a futuro este precio de venta con una tasa del 8%, y teniendo en cuenta que el costo de aserrar un metro cúbico de madera es de aproximadamente $ 200.000 (con un incremento

anual del 5 %), el proyecto supera con creces las otras alternativas y se torna altamente rentable:

VPN $ 6.301.853.274,93

8.2.3.2 Proyecto de explotación de la misma cantidad de biomasa

En este proyecto se mantendría constante el requerimiento anual de volumen de biomasa, pero se vendería como madera, de la forma tradicional. Una vez más el 45% de este volumen se utilizaría como materia prima en la producción de pellets, es decir, se dispondría únicamente de cerca de 41,000 m3 de residuos por año. Esto sólo reemplazaría una parte del abastecimiento energético actual de Leticia, ya que con este volumen se producirían únicamente 24.750 toneladas, menos de la mitad de la cantidad requerida para generar los 10 MW.

No obstante se cuenta con 50.000 m3 de madera útil para venderse como tal, lo que en la actualidad representaría ingresos anuales por $ 9.291.186.236, teniendo en cuenta los precios de venta presentados en la Tabla 31.


Micropholis spp.


Cedrela odorata

Couma macrocarpa

TOTAL

Área anual sembrada (ha) 85 85 225 85 85 564 Volumen útil generado (m3) 5.073 5.707 59.189 13.952 7.610 91.531 Volumen producido (m3) 2.790 3.139 32.554 7.673 4.185 50.342 Desperdicios generados (m3) 2.283 2.568 26.635 6.278 3.424 41.189

Tabla 33 ‐ Volumen útil de madera y desperdicios (2)

Realizando las mismas proyecciones que en el punto anterior, el proyecto se torna factible como se muestra a continuación.

VPN $ 1.066.306.839,74

66

9 CONCLUSIONES

9.1 Análisis del fracaso del proyecto bajo las condiciones actuales

Cultivar madera para quemarla como combustible no es rentable en términos económicos. Todo el

esfuerzo económico hecho para obtener una tonelada de madera verde y posteriormente incinerarla generando electricidad, no se compensa queriendo reemplazar las fuentes actuales de

generación de energía.

Si bien es cierto que la temática que gira en torno a las energías renovables crea un enorme interés sobre las diferentes alternativas existentes, la biomasa destinada exclusivamente para tal fin está muy lejos de ser la respuesta, dado que en términos económicos es completamente infactible bajo las condiciones actuales.

Por esta razón es necesario plantear el proyecto desde el enfoque de la utilización y el aprovechamiento de desperdicios, permitiendo que la materia prima empleada tenga un costo considerablemente bajo, mientras se le da uso a los residuos que generan las diferentes actividades agrícolas.

9.2 Consideraciones sobre los escenarios alternos planteados

En el Cuadro 6 se muestra un resumen de los diferentes escenarios bajo los que fue planteado el proyecto.

Escenario Descripción VPN Condiciones actuales Este escenario muestra el resultado de l proyecto

bajo las condiciones actuales, sin busca r otras alternativas y sin suponer condiciones alternas. ($ 4.444.769.635,79)

Incremento en el precio del petróleo

Los ingresos se calculan con base a la invers ión requerida pa ra generar la misma energía (10 MW) con diesel. Se supone un incremento anual en el precio del diesel del 13%, partiendo de los $7.000 que cues ta actualmente en Leticia.

$ 1.353.549.887,03

Imposición de un decreto gubernamental

El gobierno impone un decre to mediante e l cual se obliga a genera r la energía a partir de la utilización de la biomasa, motivado por la autosufic iencia energética de la región y por la generación de empleo. Los ingresos se calculan con la misma base del punto anterior, pero esta vez se fija un incremento anual más razonable (8%) para el precio del combustible.

($ 5.632.986.223,27)

67

Comercialización de madera y utilización de desperdicios (Área 12.500 ha)

Se da el enfoque tradicional de la comercia lización maderera utilizando el doble del área de l proyecto original, con lo cual se producirían las 55 mil toneladas de biomasa requeridas en forma de desperdicio.

$ 6.301.853.274,93


Se da el mismo enfoque tradicional de la comercia lización maderera utilizando la misma área del proyecto original, aprovechando e l 45% de desperdicios en volumen.

$ 1.066.306.839,74

Cuadro 6 ‐ Descripción y VPN de los diferentes escenarios

Después de ver el resumen, es necesario observar las condiciones a favor y en contra que cada escenario presenta. El Cuadro 7 muestra los resultados a continuación.

Escenario A favor En contra Condiciones actuales Muestra el resultado real del

proyecto bajo las condiciones actuales. Según esto el proyecto no se debe a adelantar, ya que generaría enromes pérdidas para el inversionista y un g ran riesgo para la fuente de financiación.

Su VPN es negativo, y no se debe adelantar.

Incremento en el precio del petróleo

Le permite a la región estar preparada ante un incremento en el precio del crudo. Elimina la dependencia sobre la importación de hidroca rburos.

Se calcula bajo un escenario muy optimis ta, asumiendo un enorme incremento en el precio de l petróleo. Su favorabilidad depende de la volatilidad del precio del petróleo.

Imposición de un decreto gubernamental

Promueve la generación de empleo y la autosuficiencia energética de la región.

Tiene un VPN negativo lo que obligaría a l gobie rno a asumir las pérdidas que éste genera. También incrementa la dependencia económica de la región sobre e l gobierno central.


Es la alternativa que mayor valor crea. Elimina totalmente la dependencia energética de la región. Su eje central es la comercia lización de madera mientras aprovecha los desperdicios generados.

Es un proyecto de dimensiones desproporcionadas. La planta de producción es tan grande que puede l legar a consumir toda la energía generada. Requiere de una mayor invers ión y tiene un mayor riesgo asociado.

68


Es la mejor alternativa bajo las condiciones actuales. Crea valor y su validez está completamente asociada a lo desarrollado en e l proyecto. Balancea la producción de madera con la utilización de desperdicios.

No elimina la dependencia energética sobre los hidrocarburos ya que genera menos de 5 MW.

Cuadro 7 ‐ Consideraciones positivas y negativas de los diferentes escenarios

9.3 Recomendación final sobre el proyecto a adelantar

Como se dijo en el numeral anterior, se recomienda adelantar el proyecto bajo el escenario de comercialización de madera y utilización de desperdicios, únicamente con un área de 5.630 ha. Si

bien la otra alternativa crea mucho más valor, éste es un proyecto más pequeño y sin tanto riesgo. Por tanto, no implica la utilización de tanto territorio y la magnitud de su producción sería manejable.

Como se dijo anteriormente, el proyecto de 12.000 hectáreas requeriría una planta de tal

magnitud que prácticamente consumiría toda la energía generada en la planta de pelletización. Además, bajo las condiciones actuales es muy difícil adelantar un proyecto de esta magnitud en la Amazonia, ya que no se cuenta con la infraestructura suficiente para hacerlo.

Por esta razón es necesario pensar en un proyecto de dimensiones más pequeñas. Así entonces, el proyecto de utilización de desperdicios planteado con la explotación de la misma área del

proyecto original, es la alternativa más conveniente no sólo porque crea valor para el inversionista, sino también porque se puede adelantar bajo las condiciones actuales. Aquí no sólo

se estaría explotando adecuadamente una plantación maderera industrial, sino que se daría un manejo adecuado a los desperdicios que se generan.

9.4 Consideraciones sobre las especies a cultivar

Durante la realización del proyecto se pudo observar que existe muy poca información documentada sobre los valores de crecimiento y rotación de las especies estudiadas. Es posible

que muchas de las especies descartadas posean características que las hagan más favorables que las que fueron seleccionadas para el proyecto. Sin embargo, al no tener información legítima sobre valores como la productividad resultaba imposible parametrizar adecuadamente el modelo, lo que invalidaría completamente los resultados. Por esta razón fue necesario descartar las especies de las que no se contaba con información válida y precisa.

Por esta razón y como recomendación para futuros proyectos, se hace pertinente que se considere la investigación sobre el crecimiento y la productividad de las especies arbóreas, lo que permita documentar información útil para su posterior uso en proyectos de estas características.

69

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71

ANEXOS

72

1. ANEXO 1 ‐ REVISIÓN DE LOS ASPECTOS LEGALES

Entre los aspectos más importantes a la hora de desarrollar un proyecto o diseñar un producto

está la revisión cuidadosa de los aspectos legales que atañen e influencian su entorno. Más aun al tratarse de un proyecto de siembra y explotación forestal, donde de alguna forma se tendrá un

impacto ambiental sobresaliente, en donde las condiciones legales de la legislación colombiana juegan un papel importante.

A continuación se hace un resumen de los decretos y las leyes más relevantes o que más influyen en la realización de un proyecto de estas características.

1.1 Decreto 1791 de 1996

En este decreto básicamente se establece el régimen de aprovechamiento forestal.

El artículo 5° decreta que este tipo de proyecto es de clase de aprovechamiento forestal

persistente, ya que se efectúa con criterios de sostenibilidad y con la obligación de conservar el rendimiento normal del bosque permitiendo su renovación. Por rendimiento normal del bosque se

entiende su desarrollo o producción sostenible, de manera tal que se garantice la permanencia del bosque.

El artículo 6° indica los trámites burocráticos a adelantar para presentar un proyecto de estas características. Entre ellas se encuentran:

a) Una solicitud formal. b) Una acreditación de la capacidad para garantizar el manejo silvicultural, la investigación y

la eficiencia en el aprovechamiento y en la transformación. c) Un plan de manejo forestal.

En el artículo 7° se establece que los aprovechamientos forestales persistentes de bosques naturales ubicados en terrenos de dominio público se adquieren mediante concesión, asociación o permiso. El artículo 9° dice que los aprovechamientos forestales persistentes de bosques naturales ubicados en terrenos de propiedad privada se adquieren mediante autorización.

El artículo 10° dice que para los aprovechamientos iguales o superiores a 20 hectáreas se debe presentar un inventario de las especies que pretende aprovechar sobre la primera unidad de corta

anual y así sucesivamente hasta la culminación del aprovechamiento.

Se debe garantizar la presencia de individuos remanentes en las diferentes clases del bosque

objeto de aprovechamiento, con el propósito de contribuir a la sostenibilidad del recurso.

El artículo 30° menciona que la solicitud debe contener como mínimo los siguientes documentos:

a) Nombre e identificación del usuario. b) Ubicación geográfica del predio, determinando sus linderos mediante límites arcifinios o

mediante azimutes y distancias.

73

c) Extensión de la superficie a aprovechar. d) Especies a aprovechar, número de individuos, volúmenes, peso o cantidad y diámetros de

cortas establecidos. e) Sistemas de aprovechamiento y manejo, derivados de los estudios presentados y

aprobados. f) Obligaciones a las cuales queda sujeto el titular del aprovechamiento forestal. g) Medidas de mitigación, compensación y restauración de los impactos y efectos

ambientales. h) Derechos y tasas.

i) Vigencia del aprovechamiento. j) Informes semestrales.

El artículo 64° afirma que las empresas forestales deberán realizar sus actividades teniendo en cuenta, además de las políticas de desarrollo sostenible que para el efecto se definan, los

siguientes elementos:

a) Aprovechamiento técnico de los productos del bosque, conforme a las normas legales vigentes.

b) Utilización óptima y mayor grado de transformación de dichos productos. c) Capacitación de mano de obra.

d) Protección de los recursos naturales renovables y del ambiente, conforme a las normas legales vigentes.

e) Propiciar el desarrollo tecnológico de los procesos de transformación de productos forestales.

En el capítulo XII se establecen las condiciones para la movilización de recursos forestales, entre las cuales se mencionan los trámites que implican el transporte de mercancías amparadas con salvoconductos cuyos trámites burocráticos se especifican en los Artículos 74° a 78°.

1.2 Decreto 2811 de 1974

En el artículo 206° se denomina área de reserva forestal la zona de propiedad pública o privada reservada para destinarla exclusivamente al establecimiento o mantenimiento y utilización

racional de áreas forestales productoras, protectoras o productoras‐protectoras.

A continuación se presentan apartes de los artículos pertinentes del decreto:

En el artículo 207 se afirma que el área de reserva forestal solo podrá destinarse al aprovechamiento racional permanente de los bosques que se establezcan y deberá garantizarse la recuperación y supervivencia de los bosques (se entiende por aprovechamiento forestal la

extracción de productos de un bosque (Artículo 211).

74

El artículo 229 define la reforestación como la práctica que consiste en el establecimiento artificial de árboles para formar bosques. Se denomina plantación forestal el bosque originado por la

reforestación y puede ser:

Plantación forestal industrial, la establecida en área forestal productora con el exclusivo propósito

de destinarla a la producción directa o indirecta.

Plantación forestal protectora‐productora, la que se establece en área forestal protectora en que

el aprovechamiento directo o indirecto de la plantación está condicionado al mantenimiento de su efecto de protección del recurso.

1.3 Ley 99 de 1993

En el artículo 23 denominado la Naturaleza Jurídica se definen las Corporaciones Autónomas Regionales como “entes corporativos de carácter público, creados por la ley, integrados por las

entidades territoriales que por sus características constituyen geográficamente un mismo ecosistema o conforman una unidad geopolítica, biogeográfica o hidrogeográfica, dotados de autonomía administrativa y financiera, patrimonio propio y personería jurídica, encargados por la ley de administrar, dentro del área de su jurisdicción, el medio ambiente y los recursos naturales renovables y propender por su desarrollo sostenible, de conformidad con las disposiciones legales

y las políticas del Ministerio del Medio Ambiente”.

Dentro de este contexto, la Corporación Autónoma Regional correspondiente al Amazonas es el

ente encargado de supervisar todos los aspectos legales relacionados con este proyecto. A continuación en el artículo 35 se crea y define esta entidad como CORPOAMAZONÍA:

Artículo 35º.‐ De la corporación para el desarrollo sostenible del sur de la Amazonía, CORPOAMAZONÍA. Créase la Corporación para el Desarrollo Sostenible del Sur de la Amazonía,

CORPOAMAZONÍA, como una Corporación Autónoma Regional, la cual estará organizada como una Corporación Autónoma Regional sujeta al régimen de que trata el presente artículo.

Esta jurisdicción comprenderá el territorio de los departamentos de Amazonas, Putumayo y Caquetá. La sede principal de CORPOAMAZONÍA será en la ciudad de Mocoa en el Departamento del Putumayo y establecerá subsedes en las ciudades de Leticia y Florencia.

CORPOAMAZONÍA, además de las funciones propias de las Corporaciones Autónomas Regionales, tendrá como encargo principal promover el conocimiento de los recursos naturales renovables y del medio ambiente, fomentar el uso de tecnología apropiada y dictar disposiciones para el manejo adecuado del ecosistema y el aprovechamiento sostenible de sus recursos naturales. La Corporación también debe “proteger el medio ambiente del Sur de la Amazonía colombiana como área especial de reserva ecológica de Colombia, de interés mundial y como recipiente singular de la mega‐biodiversidad del trópico húmedo”.

Según lo anterior, todos los trámites y permisos de explotación deben tratarse directamente con esta corporación.

75

2. ANEXO 2 ‐ RESULTADOS DEL MODELO DE OPTIMIZACIÓN

A continuación se muestra el resultado que arroja el modelo de optimización utilizando el

Software Xpress‐IVE. Los resultados muestran el área en hectáreas a sembrar de cada especie en cada periodo.

Año Dicorynia guianensis

Micropholis spp.


Cedrela odorata

Couma macrocarpa

TOTAL

1 84,555 84,555 225,48 84,555 84,555 563,7 2 84,555 84,555 225,48 84,555 84,555 563,7 3 84,555 84,555 225,48 84,555 84,555 563,7 4 84,555 84,555 225,48 84,555 84,555 563,7 5 84,555 84,555 225,48 84,555 84,555 563,7 6 84,555 84,555 225,48 84,555 84,555 563,7 7 84,555 84,555 225,48 84,555 84,555 563,7 8 84,555 84,555 225,48 84,555 84,555 563,7 9 84,555 84,555 225,48 84,555 84,555 563,7 10 84,555 84,555 225,48 84,555 84,555 563,7

Tabla 34 ‐ Área a cultivar por especie por periodo

76

3. ANEXO 3 ‐ ESTUDIO DE FACTIBILIDAD

3.1 Costo de la tierra

Periodo Costo tierra 0 $ 394.590.000

3.2 Costo de establecimiento y siembra

Periodo Unitario Costo Total 1 $ 827.827 $ 466.646.080 2 $ 869.218 $ 489.978.187 3 $ 912.679 $ 514.477.152 4 $ 958.313 $ 540.201.038 5 $ 1.006.228 $ 567.210.724 6 $ 1.056.540 $ 595.571.598 7 $ 1.109.367 $ 625.350.178 8 $ 1.164.835 $ 656.617.490 9 $ 1.223.077 $ 689.448.505 10 $ 1.284.231 $ 723.921.015

Tabla 35 ‐ Costos de establecimiento y siembra por periodo

3.3 Costo de explotación

Periodo Unitario Costo Total 1 $ 30.000 ‐ 2 $ 31.500 ‐ 3 $ 33.075 ‐ 4 $ 34.729 ‐ 5 $ 36.465 ‐ 6 $ 38.288 ‐ 7 $ 40.203 ‐ 8 $ 42.213 ‐ 9 $ 44.324 ‐ 10 $ 46.540 ‐ 11 $ 48.867 $ 5.963.760.318 12 $ 51.310 $ 6.261.948.334 13 $ 53.876 $ 6.575.045.750 14 $ 56.569 $ 6.903.798.038 15 $ 59.398 $ 7.248.987.940 16 $ 62.368 $ 7.611.437.337 17 $ 65.486 $ 7.992.009.204 18 $ 68.761 $ 8.391.609.664 19 $ 72.199 $ 8.811.190.147 20 $ 75.809 $ 9.251.749.654

Tabla 36 ‐ Costo de explotación

77

3.4 Costo de mantenimiento 3.4.1 Años 2 y 3

año 2 año 3 Periodo Unitario Costo Total Unitario Costo Total

1 $ 332.843 ‐ $ 235.283 ‐ 2 $ 349.485 $ 197.004.927 $ 247.047 ‐ 3 $ 366.960 $ 206.855.173 $ 259.399 $ 146.223.192 4 $ 385.308 $ 217.197.932 $ 272.369 $ 153.534.351 5 $ 404.573 $ 228.057.829 $ 285.987 $ 161.211.069 6 $ 424.802 $ 239.460.720 $ 300.287 $ 169.271.622 7 $ 446.042 $ 251.433.756 $ 315.301 $ 177.735.203 8 $ 468.344 $ 264.005.444 $ 331.066 $ 186.621.963 9 $ 491.761 $ 277.205.716 $ 347.619 $ 195.953.062 10 $ 516.349 $ 291.066.002 $ 365.000 $ 205.750.715 11 $ 542.167 $ 305.619.302 $ 383.250 $ 216.038.250 12 $ 569.275 ‐ $ 402.413 $ 226.840.163 13 $ 597.739 ‐ $ 422.534 ‐ 14 $ 627.626 ‐ $ 443.660 ‐ 15 $ 659.007 ‐ $ 465.843 ‐ 16 $ 691.957 ‐ $ 489.135 ‐ 17 $ 726.555 ‐ $ 513.592 ‐ 18 $ 762.883 ‐ $ 539.272 ‐ 19 $ 801.027 ‐ $ 566.235 ‐ 20 $ 841.078 ‐ $ 594.547 ‐

Tabla 37 ‐ Costo de mantenimiento para los años 2 y 3

3.4.2 Años 4 y 5

año 4 año 5

Periodo Unitario Costo Total Unitario Costo Total 1 $ 149.792 ‐ $ 282.448 ‐ 2 $ 157.281 ‐ $ 296.570 ‐ 3 $ 165.145 ‐ $ 311.399 ‐ 4 $ 173.402 $ 97.746.925 $ 326.969 ‐

5 $ 182.073 $ 102.634.271 $ 343.317 $ 193.527.796 6 $ 191.176 $ 107.765.984 $ 360.483 $ 203.204.186 7 $ 200.735 $ 113.154.284 $ 378.507 $ 213.364.395 8 $ 210.772 $ 118.811.998 $ 397.432 $ 224.032.615 9 $ 221.310 $ 124.752.598 $ 417.304 $ 235.234.246 10 $ 232.376 $ 130.990.227 $ 438.169 $ 246.995.958 11 $ 243.995 $ 137.539.739 $ 460.078 $ 259.345.756 12 $ 256.194 $ 144.416.726 $ 483.082 $ 272.313.043 13 $ 269.004 $ 151.637.562 $ 507.236 $ 285.928.696 14 $ 282.454 ‐ $ 532.597 $ 300.225.130 15 $ 296.577 ‐ $ 559.227 ‐ 16 $ 311.406 ‐ $ 587.189 ‐ 17 $ 326.976 ‐ $ 616.548 ‐ 18 $ 343.325 ‐ $ 647.375 ‐ 19 $ 360.491 ‐ $ 679.744 ‐

20 $ 378.516 ‐ $ 713.731 ‐

Tabla 38 ‐ Costo de mantenimiento para los años 4 y 5

78

3.5 Costo de transporte

Periodo Unitario Costo total 1 $ 15,00 ‐ 2 $ 15,75 ‐ 3 $ 16,54 ‐ 4 $ 17,36 ‐ 5 $ 18,23 ‐ 6 $ 19,14 ‐ 7 $ 20,10 ‐ 8 $ 21,11 ‐ 9 $ 22,16 ‐ 10 $ 23,27 ‐ 11 $ 24,43 $ 3.417.444.576 12 $ 25,66 $ 3.588.365.759 13 $ 26,94 $ 3.767.819.015 14 $ 28,29 $ 3.956.223.953 15 $ 29,70 $ 4.154.000.183 16 $ 31,18 $ 4.361.707.185 17 $ 32,74 $ 4.579.764.571 18 $ 34,38 $ 4.808.731.819 19 $ 36,10 $ 5.049.168.410 20 $ 37,90 $ 5.301.633.824

Tabla 39 ‐ Costo de transporte

3.6 Flujo de costos total

Tiempo Flujo de Costos Total (Cosecha de Madera) 0 $ 394.590.000 1 $ 466.646.080 2 $ 686.983.114 3 $ 867.555.517 4 $ 1.008.680.246 5 $ 1.252.641.688 6 $ 1.315.274.110 7 $ 1.381.037.816 8 $ 1.450.089.509 9 $ 1.522.594.126 10 $ 1.598.723.917 11 $ 10.299.747.941 12 $ 10.493.884.025 13 $ 10.780.431.023 14 $ 11.160.247.121 15 $ 11.402.988.123 16 $ 11.973.144.522 17 $ 12.571.773.774 18 $ 13.200.341.482 19 $ 13.860.358.557 20 $ 14.553.383.478

Tabla 40 ‐ Flujo de costos total

79

3.7 Ventas

Tiempo P. venta pellets $ COP/ton

C. prod. pellets $ COP/ton

Producción Pellets (ton) Ingresos Totales

0 $ 110.000 $ 65.000 ‐ ‐ 1 $ 122.364 $ 68.250 ‐ ‐ 2 $ 132.153 $ 71.663 ‐ ‐ 3 $ 142.725 $ 75.246 ‐ ‐ 4 $ 154.143 $ 79.008 ‐ ‐ 5 $ 166.475 $ 82.958 ‐ ‐ 6 $ 179.793 $ 87.106 ‐ ‐ 7 $ 194.176 $ 91.462 ‐ ‐ 8 $ 209.710 $ 96.035 ‐ ‐ 9 $ 226.487 $ 100.836 ‐ ‐ 10 $ 244.606 $ 105.878 ‐ ‐ 11 $ 264.175 $ 111.172 55010 $ 8.416.649.435 12 $ 285.309 $ 116.731 55010 $ 9.273.448.076 13 $ 308.133 $ 122.567 55010 $ 10.207.963.941 14 $ 332.784 $ 128.696 55010 $ 11.226.873.077 15 $ 359.407 $ 135.130 55010 $ 12.337.408.545 16 $ 388.159 $ 141.887 55010 $ 13.547.406.132 17 $ 419.212 $ 148.981 55010 $ 14.865.353.770 18 $ 452.749 $ 156.430 55010 $ 16.300.444.978 19 $ 488.969 $ 164.252 55010 $ 17.862.636.626 20 $ 528.086 $ 172.464 55010 $ 19.562.711.410

Tabla 41 ‐ Descripción de los ingresos

3.8 Flujo de caja (final )

Teniendo en cuenta la inversión realizada en el año 10 en la planta de pelletización.

Tiempo Flujo Total 0 $ (394.590.000) 1 $ (466.646.080) 2 $ (686.983.114) 3 $ (867.555.517) 4 $ (1.008.680.246) 5 $ (1.252.641.688) 6 $ (1.315.274.110) 7 $ (1.381.037.816) 8 $ (1.450.089.509) 9 $ (1.522.594.126) 10 $ (4.598.723.917) 11 $ (1.883.098.506) 12 $ (1.220.435.950) 13 $ (572.467.082) 14 $ 66.625.957 15 $ 934.420.423 16 $ 1.574.261.610 17 $ 2.293.579.996 18 $ 3.100.103.495 19 $ 4.002.278.070

80

20 $ 5.009.327.932 Tabla 42 ‐ Flujo de caja por periodo

3.9 Valor presente neto (VPN) del proyecto

Utilizando la estructura de capital óptima (86.4%), se utiliza una tasa de descuento (WACC) del 17.33% con la cual se descuentan estos flujos hasta el presente. El valor presente neto de los flujos

de caja que genera el proyecto es:

VPN ($ 4.444.769.635,79)

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IIND - Proyecto de Grado