LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, junio, 2023, Volumen IV, Número 2 p 1664.

DOI: https://doi.org/10.56712/latam.v4i2.710
Plan de negocio para la producción de biometano

envasado en tanques, como propuesta de
aprovechamiento para residuos de estiércol

Business plan to produce packaged biomethane in tanks as a proposal
for the utilization of manure waste

Héctor Ramírez Escamilla

hramireze1500@alumno.ipn.mx
https://orcid.org/0000-0001-9440-4644

Instituto Politécnico Nacional UPIBI
Estado de México – México

Diego Domínguez Solís

ddominguez1800@alumno.ipn.mx
https://orcid.org/0000-0001-8402-5157

Instituto Politécnico Nacional
CDMX – México

Alan Ramírez de León

Alanchavo10@gmail.com
https://orcid.org/0009-0000-5571-6039

Instituto Politécnico Nacional UPIBI
CDMX – México

Saúl Hernández Islas

saulhernandezislas@yahoo.com.mx
Instituto Politécnico Nacional UPIBI

CDMX – México

Agustín Altamirano Segovia
agustin_ass@yahoo.com.mx

Instituto Politécnico Nacional UPIBI
CDMX – México

Artículo recibido: 31 de mayo de 2023. Aceptado para publicación: 05 de junio de 2023.

Conflictos de Interés: Ninguno que declarar.

Resumen
En la presente investigación se desarrolló un plan de negocio a partir del análisis del estiércol
bovino en el municipio de Ixtapaluca, Estado de México; con la finalidad de conocer su
factibilidad de ser empleado en la obtención de biometano envasado y su uso en los hogares
del municipio. Para ello se realizó un estudio de mercado a partir de un ejercicio de inferencia
estadística, con la finalidad de conocer datos como la demanda, frecuencia de consumo de gas
y la opinión acerca de usar un biocombustible en sus hogares; para esto se aplicó una encuesta
a una muestra de 383 hogares del municipio, utilizando un nivel de confianza del 95%. En los
resultados el 68.7% de los habitantes manifiestan tener confianza en consumir un producto que
sea elaborado de estiércol bovino, aunado a que el 91.1% de los hogares consumen en promedio
20 kilogramos mensuales de gas LP; por lo cual es el tamaño idóneo para la propuesta.
Técnicamente es posible producir biometano de los residuos de estiércol y su uso como
combustible alterno al gas LP. Lo anterior requiere de la implementación de un sistema de
purificación y para su envasado de un sistema de compresión que permita disponerlo en

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ISSN en línea: 2789-3855, junio, 2023, Volumen IV, Número 2 p 1665.

tanques de 20 kilogramos. El estudio económico dio como resultado ofrecer al mercado un
tanque a un precio de venta de $341.37, el cual se encuentra dentro del rango de aceptación de
los consumidores; en cuanto al estudio financiero la inversión se recupera después del 2do año,
con una VPN de $7,499,337 y una TIR de 52.26%. Lo anterior representa una opción sustentable
para aprovechar un residuo y conseguir biocombustible, desde el punto de vista ambiental,
social y económico.

Palabras clave: biocombustible, purificación, envasado, estiércol, plan de negocio

Abstract
In the present investigation, a business plan was developed from the analysis of bovine manure
in the municipality of Ixtapaluca, State of Mexico; to know its feasibility of being used to obtain
bottled biomethane and its use in the homes of the municipality. For this, a market study was
carried out based on a statistical inference exercise, with the purpose of knowing data such as
demand, frequency of gas consumption and opinion about using a biofuel in their homes; For
this, a survey was applied to a sample of 383 households in the municipality, using a confidence
level of 95%. In the results, 68.7% of the inhabitant’s state that they have confidence in
consuming a product that is made from bovine manure, in addition to the fact that 91.1% of
households consume an average of 20 kilograms of LP gas per month; therefore, it is the ideal
size for the proposal. Technically it is possible to produce biomethane from manure residues
and use it as an alternative fuel to LP gas. This requires the implementation of a purification
system and for its packaging a compression system that allows it to be disposed of in 20-
kilogram tanks. The economic study resulted in offering the market a tank at a sale price of
$341.37, which is within the range of acceptance by consumers; Regarding the financial study,
the investment is recovered after the 2nd year, with a NPV of $7,499,337 and an IRR of 52.26%.
This represents a sustainable option to take advantage of waste and obtain biofuel, from the
environmental, social and economic point of view.

Keywords: biofuel, purification, packaging, manure, business plan

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Como citar: Ramírez Escamilla, H., Domínguez Solís, D., Ramírez de León, A., Hernández Islas, S.,
& Altamirano Segovia, A. (2023). Plan de negocio para la producción de biometano envasado en
tanques, como propuesta de aprovechamiento para residuos de estiércol. LATAM Revista
Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades 4(2), 1664–1688.
https://doi.org/10.56712/latam.v4i2.710

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ISSN en línea: 2789-3855, junio, 2023, Volumen IV, Número 2 p 1666.

INTRODUCCIÓN

El consumo de energía es uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de la sociedad,
una de las problemáticas que cada vez aqueja más a los líderes de cada país es que las fuentes
de energía empiezan agotarse o al menos ya no son la misma cantidad de años atrás; puesto
que las fuentes de energía fósil son finitas. Por lo que el uso de energías renovables comienza a
tener un mayor impacto como solución para cubrir las necesidades de la población, para
propósito del presente artículo solo se enfocara en el consumo de gas LP y natural, que son
aplicados en las cocinas de los hogares.

El gas más relevante que se emite en nuestro país es el bióxido de carbono con 71% de las
emisiones, seguido del metano con 21%. Del total de las emisiones, 64% corresponden al
consumo de combustibles fósiles; 10% se originan por los sistemas de producción pecuaria; 8%
provienen de procesos industriales; 7% se emiten por el mal manejo de residuos; 6% por
emisiones fugitivas por extracción de petróleo, gas y minerías y 5% se generan por actividades
agrícolas (INEEC, 2015). Por lo que se busca establecer una solución para la disminución de
emisiones de metano y bióxido de carbono; como ya se mencionó el mal manejo de residuos
contribuye en cierta forma a las emisiones por lo que a partir de esto se propone una solución
que será dirigida a esta parte.

El biogás obtenido a partir del estiércol de animales de granja pretende reducir la contaminación
que esta genera por la falta de almacenamiento o tratamiento, evitando un impacto ambiental.
Aprovechar este producto como materia prima para elaborar biogás tiene como finalidad reducir
la cantidad de gases de efecto invernadero, la acumulación de micro y macro nutrientes en el
suelo, la contaminación de cuerpos hídricos, así como también, disminuir la exposición a
enfermedades por los patógenos que se encuentran presentes en las heces del ganado. Debido
al creciente aumento de precios en combustibles las personas buscan alternativas para suplir el
uso de gas LP el cual según datos del INEGI aumento 18.7% su precio con respecto a junio del
2021, existen comunidades donde el precio de este gas es insostenible por lo que optan por usar
leña o carbón lo cual es dañino para la salud de las personas y el medio ambiente, el biogás es
un combustible que no emite gases a la atmósfera y sustancias tóxicas al suelo y que puede
suplir a los principales combustibles que más son usados actualmente en México, por ser más
accesible económicamente y menos contaminante.

El biometano es el gas que se obtiene después de retirar las trazas en la composición del biogás
(dióxido de carbono, ácido sulfhídrico, agua), se convierte en un mejor combustible al aumentar
su contenido de metano, volviéndose una opción para emplearse en los quemadores
domésticos. En esta propuesta de trabajo se busca aprovechar los residuos de estiércol bovino
como materia prima para producir biogás para posteriormente conseguir biometano, buscando
dar una mejor disposición y al mismo tiempo reducir la emisiones de GEI, la acumulación de
micro y macro nutrientes en el suelo, la contaminación de cuerpos hídricos, disminuir la
exposición a enfermedades por patógenos que se encuentran presentes en las heces del ganado,
así como también, ofrecer a los usuarios una alternativa de gas combustible de buena calidad a
precios accesibles, además de buscar reemplazar el uso de leña o carbón como opción de
combustible.

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Objetivos

Objetivo general

Demostrar la viabilidad técnica y económica de producir y envasar biometano a partir de residuos
del estiércol de ganado para su comercialización en el municipio de Ixtapaluca, con el fin de
proponer una alternativa de gas combustible.

Objetivos específicos

● Determinar la demanda potencial insatisfecha de biometano envasado en tanques de
acero de 20 kg capacidad.

● Evaluar las alternativas tecnológicas para la mayor generación de biometano a partir de
menor cantidad de fracción orgánica y lograr la purificación del biogás para su envasado.

● Determinar el precio de venta de un tanque de 20 kg de biometano y comprobar que el
precio se encuentre dentro del rango de mercado.

● Determinar la rentabilidad del proyecto y el tiempo de recuperación de la inversión.
● Analizar las ventajas ambientales que tiene implementar un proyecto de este tipo.

MÉTODO

Para la realización de la presente investigación en primera instancia se realizó una investigación
documental sobre la cantidad de hogares, personas, establos y cabezas de ganado en el
municipio de Ixtapaluca, Estado de México. Se recabo la cantidad de cabezas de ganado bovino
a partir de información del Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera, Sistema de
Información Agroalimentaria de Consulta (SIACON), una vez obtenidos dichos datos se investigó
la cantidad de estiércol por día que produce una cabeza de ganado para de esta forma obtener
los kg de estiércol al día.

En segundo término, se realizó investigación bibliográfica sobre los rendimientos de los distintos
tipos de estiércol encontrados en los establos del municipio de Ixtapaluca. Se investiga la
productividad para encontrar la cantidad de metano que se puede obtener de cada tipo de
materia disponible a emplear (m3/kg de estiércol), los datos de la relación C/N y los sólidos
volátiles.

Posteriormente se realizó una investigación de campo a través del diseño y aplicación de una
encuesta con el objeto de conocer la opinión de los consumidores de gas. Para identificar las
áreas de oportunidad se diseñó un ejercicio de estadística inferencial y se aplicó un cuestionario
en línea en Google, empleando la escala Likert.

Tamaño de la muestra: Se realizó el cálculo de tamaño de muestra, con la finalidad de conocer
el número de individuos que deben estudiarse, determinado a partir de un grado de confianza
deseado. A continuación, se presenta la ecuación empleada para conocer el tamaño de muestra.

�� =
�� ∗ �� ∗ �� ∗ ��2

�� ∗ (�� − 1) + ��2 ∗ �� ∗ ��

n= tamaño de la muestra (población)

N= tamaño de la población total= 542,211 habitantes en Ixtapaluca (INEGI, 2021)

Z= nivel de confianza (95% -1.96) (Baca,2013)

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e= error en %

p= probabilidad de éxito (se maneja como 50%)

q=probabilidad de fracaso (se maneja como 50%)

p+q= 100%

z+e=100%

para un valor de z de 95% de porcentaje de confiabilidad por lo que Z= 1.96 (Baca,2013)
conociendo este valor se obtiene el valor de e=100-95=5%

�� =
�� ∗ �� ∗ �� ∗ ��2

��2 ∗ (�� − 1) + (��2 ∗ �� ∗ ��)

�� =
542211 ∗ 0.5 ∗ 0.5 ∗ 1.962

0.052 ∗ (542211 − 1) + (1.962 ∗ 0.5 ∗ 0.5)

�� = 383 ��

Por lo tanto, para tener un nivel de confianza del 95%, se realizaron 383 encuestas.

Tipo de encuesta

Se realizará la recuperación de información a partir de una encuesta del tipo cuantitativa, con
preguntas del tipo cerrada para facilitar las opciones a los encuestados y será mediante un medio
de captura online.

Escala de Likert

Se realizó la aplicación de la escala de Likert para poder conocer el grado de conformidad de los
encuestados, esta escala se encuentra en las preguntas 2 a la 10 y 15.

Con los resultados de la encuesta se continuó con un estudio y delimitación de la zona apropiada
para el establecimiento del proyecto, considerando aspectos como dimensiones apropiadas del
terreno necesario, transporte de la materia a ocupar, ruta de acceso y salida para distribución del
producto final.

Posteriormente se investigaron los diferentes ofertantes de gas combustible en el municipio, así
como el consumo en los hogares. A través de los datos de la Secretaría de Energía (2021), se
encontró los principales gases combustibles (competidores indirectos) utilizados en casa-
habitación en el municipio de Ixtapaluca.

Se determinó la factibilidad de producir biometano a partir de residuos de estiércol. Con base en
la demanda potencial insatisfecha obtenida a partir de las encuestas realizadas, se determina el
volumen del biodigestor a utilizar para la producción de biogás, el material de construcción se
eligió con base en las características del sitio, el tiempo de retención hidráulica se determinó con
base a los establecidos como ideales para obtener un mejor rendimiento, para producir un biogás
de mayor calidad se propone purificarlo, este proceso se establece a partir de otros estudios y
de los rendimientos encontrados en la bibliografía.

Se determinó el costo de producción, el costo total de operación y el precio de venta para un
tanque de 20 kg con biocombustible, esto se obtuvo a partir de desglosar cada uno de los costos
implicados en el costo total de producción y de conocer el número de piezas mensuales.

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Se determinó la rentabilidad y el tiempo de recuperación de la inversión, mediante la técnica del
punto de equilibrio, el cual nos indica la cantidad mínima de tanques que se deben vender para
lograr igualar las costos y ventas. Así mismo, la rentabilidad del producto se demostró mediante
un análisis de sensibilidad el cual consiste en plantear casos hipotéticos en caso de que
sucedieran incrementos en 3 aspectos importantes (venta, mano de obra y materia prima).

RESULTADOS

Análisis sobre la materia prima en el municipio de Ixtapaluca

A través de una investigación en el Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera, Sistema
de Información Agroalimentaria de Consulta (SIACON) el número de cabezas de ganado (bovino,
porcino, ovino) en el municipio de Ixtapaluca es de 1,830 en los establos.

La cantidad de producción de estiércol por cabeza de bovino es de 3.7 kg/día (Doroteo, 2012),
por lo que la cantidad de materia final obtenida es de 6,771 kg/día, lo cual es la requerida para
sobrellevar el proceso. Posteriormente datos de autores como Varnero (1991) a través de una
relación permite conocer la cantidad de biogás que se puede obtener por kilogramo de estiércol,
para el caso se bovinos específica que se produce 0.04 m3/kg de estiércol (tabla 1), poder
convertir este último dato en m3 de biogás por kilogramo de estiércol. Con este dato, para el
presente proyecto se obtendrá un total de 59.2 m3 de biogás por día. La productividad de biogás
depende del tipo de materia y de asegurar las condiciones apropiadas para llevar a cabo la
digestión dentro del biorreactor que posteriormente se describirán cada una.

Tabla 1

Volumen de biogás producido por kilogramos de estiércol

m3 biogás/Kg de estiércol
Bovino Porcino Ovino

0.04 0.06 0.05

Fuente: Varnero, 1991.

A continuación, se describe las variables a considerar para la obtención de un biogás de calidad:
Debe considerarse que las materias primas tengan una relación de C/N en el rango óptimo de
20:1 a 30:1 (Varnero, 2011), para ello se realizó la siguiente revisión bibliografía para conocer
esta relación para cada uno de los tipos de estiércol. La relación C/N se recomienda a este
intervalo, ya que los microorganismos encargados de la fermentación requieren entre 20 a 30
partes de carbono por una de nitrógeno para lograr sintetizar una proteína y producir energía de
manera óptima.

Tabla 2

Relación carbono/nitrógeno para cada tipo de materia prima

Relación C/N
Bovino Porcino Ovino

25:1 20:1 22:1

Fuente: Gómez-Rosales et al., 2022; Varnero, 2011.

Otro de los factores a tomar en cuenta son los porcentajes de sólidos volátiles (SV), este dato es
fundamental ya que nos permite conocer la producción de biogás que tendrán las materias

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primas, ya que una materia con alta concentración de materia volátil (materia orgánica digerible)
produce en un mismo tiempo de retención hidráulico una mayor cantidad de biogás (Gruber &
Hilbert, 2010).

A continuación, se muestran los valores de SV recuperados bibliográficamente:

Tabla 3

Porcentaje de sólidos volátiles por tipo de estiércol

Sólidos volátiles (%)
Bovino Porcino Ovino

80 77 70

Fuente: Durazno, 2018; Gruber & Hilbert, 2010.

Dicho lo anterior, se justifica que la materia prima idónea con base a los criterios anteriores es el
estiércol bovino por lo que será la que se utilizará en el proceso para la producción de biogás y
la obtención del producto final (biometano).

En el cuadro siguiente se presentan un resumen de los datos y el cálculo del volumen de biogás
a obtener del estiércol de los bovinos del municipio de Ixtapaluca.

Tabla 4

Volumen de biogás por día según el tipo de estiércol.

Cabezas de
ganado bovino

Producción de estiércol
por cabeza (kg/día)

m3 biogás/Kg de
estiércol

m3 biogás
Diario Mensual Anual

1830 3.7 0.04 270.84 8,125.2 97,502.4

Fuente: Elaboración propia.

Estudio de mercado

La inferencia estadística obtenida a partir de las 383 encuestas realizadas se muestra a
continuación:

Tabla 5

Inferencia estadística del estudio de mercado

Pregunta Inferencia Pregunta Inferencia

¿Qué tipo de
combustible
utiliza en su

vivienda?

En Ixtapaluca el 90.6%
de los hogares utilizan
gas LP, considerando

que en el municipio hay
146,962 hogares (INEGI,

2021), en total
133,180.57 ocupan gas

LP.

¿Cuál es el
problema que

presenta
frecuentemente al

adquirir gas
combustible?

Un problema
frecuente al que se

enfrenta la población
que consume gas LP

en Ixtapaluca es la
mala calidad del gas
combustible en un

18.8% y un 34.5% está
en desacuerdo con su

precio.

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¿En qué
presentación
adquiere gas
combustible?

El 91.1% de los
133,180.57 hogares

consumen el gas LP en
cilindros de gas

convencionales, un total
de 121,327.5 hogares.

¿Conoce qué es el
biometano?

Según los resultados
obtenidos el 60.3% de
la población conoce

lo que es el
biometano, por lo que
están familiarizados

con el producto.

¿Qué tan
frecuente compra
cilindros de gas
convencionales?

El 67.4% de los hogares
consume una vez al mes
un tanque de gas LP, un

aproximado de
81774.73.

¿Conoce las
ventajas

ambientales que
tiene consumir
este producto
(biometano)?

Según los resultados
obtenidos, el 57.4%

de la gente
encuestada conoce

las ventajas que tiene
el consumo de

biometano como gas
combustible

¿De qué forma los
adquiere?

El 60.8% de los hogares
que consumen cilindros
de gas convencionales

(121,327.5) los
adquieren directamente

en la gasera, un
73,767.12%.

¿Sabía usted que
puede generar gas

combustible a
partir de estiércol

del ganado?

Según los resultados
obtenidos, el 63.2%

de la gente
encuestada conoce

que es posible
generar gas

combustible a partir
de estiércol de

ganado

¿Cuál es la
capacidad de
tanque que
prefieres
comprar?

El 91.1% de los hogares
consumen 20 kg

mensuales de gas LP,
considerando 121,327.5

hogares, un total de
110,529.4 hogares
consumen 20 kg

mensuales, esto nos da
un consumo mensual de

2,210,587.92 kg.

¿Escuchar que el
producto es

generado a partir
de desechos le da

confianza al
consumirlo?

Según con los
resultados de la

encuesta realizada, el
68.7% de los

encuestados tiene
confianza en

consumir el producto

¿Cuánto paga al
mes por el
producto?

El 70.9% de la población
paga al mes en gas LP

entre $300 a $500 y solo
un 23.1% paga más de

$500.
¿Cuánto pagaría

por un producto de
este tipo (tanque
de biometano de

20 kg)?

Con base a los
resultados obtenidos,

se obtuvo que el
67.4% de los

encuestados estaría
dispuesto a pagar por

un tanque de 20 Kg
de biometano entre

$400 a $500

¿Está conforme
con el precio del

producto?

el 58.3% de la población
no está ni de acuerdo ni
desacuerdo por el precio
que pagan, hay un 24.9%

de la población que se
encuentra en

desacuerdo por lo que
podría representar una

opción para nuestro
producto

Fuente: Elaboración propia.

La DPI se determina a partir del estudio de mercado llevado a cabo, la inferencia estadística nos
permitirá obtener resultados confiables de una muestra y aplicados a la población. En Ixtapaluca
se puede estimar que 91.1% de los hogares consumen 20 kg mensuales de gas LP, considerando
121,327.5 hogares, un total de 110,529.4 hogares consumen 20 kg mensuales, esto nos da un
consumo mensual de 2,210,587.92 kg.

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ISSN en línea: 2789-3855, junio, 2023, Volumen IV, Número 2 p 1672.

Densidad del gas LP: 540 kg/m3

Consumo mensual de la zona 1,226,060 kg de gas LP

Considerando las respuestas de la encuesta se tiene que un porcentaje del 18.8% está
inconforme con la calidad del producto y un 37.5 % en desacuerdo con el precio. De esta manera
consideramos como un nicho de mercado satisfacer con biogás a esos hogares. La demanda
potencial insatisfecha (DPI) obtenida de esta manera es: 2,210,587.92*56.3%=1,244,561 kg

De esta manera consideramos que la capacidad de producción de nuestra planta de biogás
obtenida de residuos orgánicos (estiércol de ganado) es para abarcar el 100% de la DPI, es decir,
2,305 m3 de biometano al mes.

Tabla 6

Número de tanques para cumplir con la demanda potencial insatisfecha (DPI)

Tanques Valor
Anuales 82,625
Mensuales 6,885
Diarios 275

Fuente: Elaboración propia.

Volumen del biodigestor

Demanda: 77 m3 biogás/día

Tabla 7

Parámetros químicos del estiércol bovino

Estiércol Humedad Masa seca
(MS)

Relación
C/N

Relación
agua

Sólidos volátiles/Masa
seca (MS)

Bovino 86% 14% 25 1:1 80%

Fuente: Elaboración propia con información de Durazno (2018).

Rendimiento de estiércol: 0.4625 m3/kg SV *

*La cantidad de biogás está relacionada con la cantidad de sólidos volátiles (SV)

Si se toma el rendimiento de los sólidos volátiles SV de la muestra quedan desestimadas las
diferencias que puede haber para una misma materia prima por tener más agua o material
orgánico.

La cantidad de SV en estiércol diario se calcula de la siguiente manera:

�� =
��ó�� á��

�� ó�� á��

�� = 166.13 ��

Para determinar la cantidad de estiércol (MC) a partir de los sólidos volátiles necesarios se
realiza lo siguiente:

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�� é�� = 166.13 �� ∗
1 ��

0.8 ��
∗

1 ��
0.14 ��

�� é�� = 1483 �� é��

Durazno (2018) determinó que 65.32 kg de estiércol bovino es igual en volumen a 75.7 L de esta
materia prima, con lo anterior se calcula que el volumen diario de estiércol necesario es de
1718.98 L.

La carga diaria del biodigestor considera el volumen de estiércol bovino y la cantidad de agua
que ingresa, la relación agua es de 1:1 para esta materia prima, es decir, por cada kilogramo de
estiércol que entre al biodigestor se necesita 1 L de agua.

�� = 1719 �� é�� + 1483 ��

�� = 3202
��

��í��
= 3.202

��3

��í��

Para determinar el volumen del biodigestor se considera su carga diaria y el tiempo de retención
hidráulica (TRH).

El tiempo de retención hidráulica para un biodigestor de mezcla completa es de 22.5 días en el
régimen termofílico (Varnero,2011).

�� = �� ∗ ��

�� = 72 ��3

�� =
100 ∗ ��

�� = 90 ��3

Al volumen necesario para la digestión se le agrega un volumen adicional de seguridad del 20%
según las normas API-ASME para el diseño de tanques de almacenamiento.

Se utiliza la siguiente relación:

��

��
=

2
3

�� = 4.3 ��

�� = 6.5 ��

Tipo de agitación

La materia contenida en el biodigestor necesita de una agitación ya sea de tipo mecánica o
neumática, debido a que la segunda tiene un costo mayor debido a la materia prima que demanda
(gas nitrógeno) para su funcionamiento se opta por elegir la primera. La agitación mecánica
puede ser radial o axial esto depende principalmente de lo que se quiera hacer con la materia
dentro del biodigestor. Para la producción de metano es necesario mantener un proceso
anaerobio, para ello las RPM del agitador serán pocas por lo que en realidad no se pretende
mezclar sino dispersar la materia para acelerar el proceso de digestión anaerobia, para dispersar
materia dentro de un biorreactor se recomiendo un flujo radial.

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Considerando el tipo de flujo radial se propone utilizar agitadores de turbina Rushton de 6 paletas
rectas angostas para impulsar la materia radialmente contra las paredes laterales del tanque.

Figura 1

Semejanzas geométricas impulsor tipo turbina

Fuente: (Castillo, 2013).

Considerando que el biodigestor tiene 2.6 m de diámetro total y una altura de 3.01 m de
operación, las dimensiones del agitador utilizando las relaciones de la figura 18 son las
siguientes:

Distancia al fondo de la base del impulsor (E)

��
��

= 0.33

�� = 0.33 ∗ 4.34 �� = 1.45 ��

Diámetro impulsor (Da)

��
��

= 0.33

�� = 0.33 ∗ 4.34 �� = 1.45 ��

Largo de paleta (g)

��
��

= 0.25

�� = 0.25 ∗ 1.45 �� = 0.4 ��

Ancho de paleta (W)

��
��

= 0.2

�� = 0.2 ∗ 1.45 �� = 0.3 ��

Sistema de calentamiento del digestor

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Después de varios estudios se determinó que para poder producir la mayor cantidad de gas se
requiere que dentro del tanque se mantenga una temperatura dentro del rango termofílico, es
decir, de 45 °C (Varnero, 2011).

Para biodigestores de este tipo existen 3 tipos de intercambiadores de calor que más se utilizan:
tubo y carcasa, de placas y de tubo aleteado.

El intercambiador de tubo y carcasa es el más efectivo para el intercambio de calor ya que el
fluido para calentar la tubería pasa por los tubos del intercambiador y el fluido (medio de cultivo)
pasa por la parte externa y hace que el intercambio suceda. El arreglo que se utilizará es el de un
solo tubo doblado en forma de serpentín que rodea al cilindro de la hélice para así ahorrar
espacio, que no se pierda la presión y abarcar la mayor área posible para una mayor efectividad.

Tabla 8

Costos de material de los tubos para el intercambiador de calor

Costos de material por metro
Hierro galvanizado $175
Cobre $155
Acero inoxidable $264

Fuente: Elaboración propia.

El cobre y hierro galvanizado son parecidos en precios, pero el primero tiene la ventaja que no se
oxida fácilmente y va a poder resistir el paso del agua a comparación del segundo que se corroe.
En lo que se refiere al acero, el precio fue más caro que los otros. Dada la poca diferencia entre
el cobre y el hierro galvanizado y como el cobre se puede doblar se decide utilizar este material
para la tubería del intercambiador.

Figura 2

Vista esquemática de corte de un intercambiador de calor de serpentín.

Fuente: (Pérez et al., 2019)

Se necesita diseñar un ICS para llevar a cabo el calentamiento de 20.19 kg/h de estiércol, desde
18 ºC hasta 45 ºC, empleando agua a 70 ºC como medio de calentamiento. Como condición la
temperatura de salida del agua de calentamiento no deberá ser menor que 60 ºC.

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Para el diseño del serpentín se debe tener en cuenta las propiedades termofísicas del medio de
cultivo y el agua de calentamiento, los cuales se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 9

Propiedades termofísicas del medio de cultivo y agua de calentamiento

Propiedades Medio de cultivo Agua de calentamiento Unidades
Calor específico 2.25 4.183 kJ/kg*K
Densidad 993 988.05 kg/m3
Viscosidad 1.00E-03 0.0005 Pa*s
Conductividad térmica 0.35 0.66 W/m*K

Fuente: Tablas y diagramas de propiedades (Çengel y Boles, 2009).

Además, se necesita considerar los siguientes datos para el serpentín y los cilindros interior y
exterior:

● Diámetro total del biodigestor (Dt): 5.89 m
● Diámetro exterior del cilindro (B):1.52 m
● Diámetro interior del cilindro (Di): 5.84 m
● Diámetro interior del serpentín (di): 0.025 m
● Diámetro exterior del serpentín (de): 0.029 m
● Diámetro promedio de la hélice (Dh): 1.96 m

A continuación, se muestran los resultados de los cálculos del paso (p), el diámetro interior de la
hélice (Dih) y el diámetro exterior de la hélice (Deh):

Tabla 10

Resultados del paso (p), el diámetro interior de la hélice (Dih) y el diámetro exterior de la hélice (Deh)

Parámetro Valor Unidades
Paso (p) 0.044 m
Diámetro interior de la hélice (Dih) 1.549 m
Diámetro exterior de la hélice (Deh) 2.371 m

Fuente: Elaboración propia

El agua de calentamiento pasará a una velocidad de 2 m/s en la tubería de cobre, esto debido a
que el código de plomería limita el paso de agua caliente y fría que pasa en tuberías de este
material en un rango de 1.5-2.5 m/s, además, se considera que la conductividad térmica del cobre
es de 385 W/m*K. A partir del diámetro nominal de la tubería y la velocidad de flujo, se obtiene el
caudal y flujo másico con el que posteriormente se calcula Q, el calor intercambiado en el
sistema.

Tabla 11

Variables del agua de calentamiento

Parámetro Valor Unidades
Caudal 0.0010 m3/s
Densidad 988.05 kg/m3
Flujo másico 0.9700 kg/s

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Fuente: Elaboración propia.

Una vez que se conoce el flujo másico, la temperatura de entrada y de salida del agua de
calentamiento se calcula el calor intercambiado en el sistema.

�� = �̇� ∗ �� ∗ (��2 − ��1) = 0.97
��
��

∗ 4.18
��

�� ∗ ��
∗ (70 °�� − 60°��)

�� = 40.58 ��

Se calcula el coeficiente global de transferencia de calor (U) en el sistema, para ello, primero se
necesita determinar el número de Reynolds, número de Prandlt, el número de Nusselt y el
coeficiente pelicular de transferencia de calor (h0), de los cuales sus resultados fueron los
siguientes:

Tabla 12

Propiedades

Parámetro Valor Unidades
Número de Reynolds 1946280 Adimensional
Número de Prandlt 6.43 Adimensional
Número de Nusselt 14135.52 Adimensional
Coeficiente pelicular de transferencia de calor (h0) 840.03 W/m2*K

Fuente: Elaboración propia.

El cálculo de U se muestra a continuación:

�� =
1

��0 ∗ �� (
��0
��

)
��

+
1

ℎ0

��0: �� í��

��: �� í��

��: �� é��

�� = 836.10
��

��2 ∗ ��

El cálculo de la temperatura media logarítmica se muestra a continuación:

�� =
(70 °�� − 18 °��) − (60 ° − 45 °��)

�� [
(70 °�� − 18 °��)
(60 ° − 45 °��)

]
= 29.76 °��

Una vez obtenida U y la temperatura media logarítmica se puede calcular el área de transferencia
de calor necesaria del serpentín.

��í�� = 1.63 ��2

La longitud es de:

��í�� = 17.90 ��

El número de vueltas del serpentín (N) es de:

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�� =
��í��

√(2 ∗ �� ∗
��ℎ
2

) + ��2

�� = 7 ��

El agua a 70°C que se hará pasar por el serpentín provendrá de un calentador comercial con una
capacidad de 360 L.

Sensores en el biodigestor

El control de variables en el proceso de producción de biogás es fundamental por lo que se debe
ser cuidadoso con mantener un chequeo constante para obtener un producto de calidad. A
continuación, se muestran los sensores que se emplearán para el control de las distintas
variables.

Tabla 13

Descripción de instrumentos de control en el proceso de producción de biogás

Parámetro Descripción Imagen

Medidor de flujo
de biogás

Para medir la producción de biogás y la
concentración de metano (m3 biogás/año y %
presencia de metano en el biogás)

Temperatura
(RTD)

El material más utilizado por sus características de
comportamiento lineal es el platino. Tiene un rango
de medición entre 0 y 400 °C

Presión Manómetro: Para medir la presión de biogás (atm),
si no está incluido en el medidor de flujo de biogás

pH Electrodo tipo analógico industrial, la sonda opera
en un voltaje de entrada de 5 ± 0.2 Vac y una
corriente de 5-10 mA y los rangos de concentración
de detección de 0 – 14

Espuma Sensor de espuma: Se aplica para la detección de
espuma con o sin medida simultánea de nivel en el
reactor.

Antiespumante: Mazu

Fuente: Instituto Internacional de Recursos Renovables, 2014; Bermúdez y Díaz, 2010.

Propuesta de Envasado

Se envasa en cilindros de alta presión los cuales son envases de acero de calidad especial,
fabricados sin uniones soldadas y tratados térmicamente para optimizar sus propiedades de
resistencia y elasticidad, dichos cilindros son cargados a alta presión, comprimiendo el
biometano en el reducido espacio interior del cilindro, el cilindro tiene un diámetro externo de 31

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cm, 50 cm de altura y una pared con espesor de 1.98 mm para una capacidad estimada de 20 kg
de biometano.

Las pruebas indispensables para la corroboración de la calidad de los tanques empleados serán
los siguientes; prueba de capacidad volumétrica, prueba de hermeticidad, prueba de resistencia
de alta presión, prueba de espesor de lámina, prueba de exposición a temperatura elevada, cada
una de las pruebas anteriores basadas en lo establecido por la norma NOM-008-SESH/SCFI-
2010, Recipientes transportables para contener Gas L.P, aunque lo que se envasara no será este
tipo de gas, se ha reconocido que el biometano que se obtendrá puede ser envasado en este tipo
de dispositivos por lo que será importante realizar las pruebas anteriormente mencionadas, para
garantizar la calidad de estos.

Con base a la NRF-009-PEMEX-2001.Identificación de productos transportados por tuberías o
contenidos en tanques de almacenamiento, el color del tanque envasado será amarillo.

Descripción del proceso

El proceso realizado se llevará a cabo en un biodigestor de volumen de 90 m3 el cual está
construido de polietileno, en el cual se llevará a cabo todo el proceso de la digestión para lograr
la obtención de biogás, para ello se deberá realizar lo siguiente:

Previo a ingresar el estiércol bovino al biodigestor, se llevará a cabo un triturado de los sólidos
para de esta forma garantizar una homogeneización del sustrato, este paso es fundamental para
facilitar la etapa de hidrólisis logrando una mayor área superficial para los microorganismos
(Díaz, 2019). Posterior a tener la materia triturada se agrega una cantidad de agua que cumpla la
relación 1:1 que demanda el estiércol bovino, es decir, por 1 kg de esta materia se agrega 1 L de
agua.

Esta cantidad se cargará de forma continua hasta conseguir llegar al volumen de producción del
biodigestor. Una vez cargada la materia se deberá controlar los siguientes parámetros

La temperatura que se requiere dentro del tanque debe encontrarse por arriba de los 45°C
(Montesinos, 2009), se recomienda que sea en este rango ya que afirman que bajo condiciones
mesofílicas la digestión anaeróbica tiene buen rendimiento de producción de metano. En
condiciones termofílicas, si bien el rendimiento aumenta, el control del proceso se vuelve
sumamente complejo. Así mismo, se asegura que a temperaturas iguales o mayores a 57 º C, se
produce degradación de la biomasa, disminuyendo el rendimiento de metano (Díaz, 2019).

Para lograr conseguir que estas temperaturas se mantengan en todo momento en el biodigestor,
se opta por utilizar un serpentín de cobre el cual tendrá la función de mantener la temperatura a
un promedio de 45°C, el agua a 70°C para el calentamiento proviene de una caldera.

Ligado a lo anterior se tienen dos aspectos importantes en el proceso como lo son el tiempo de
retención (TR) y el volumen de carga (VC), ambos ligados con el volumen del digestor y a su vez
con la temperatura a la que se llevará la digestión anaeróbica. Para el caso del TR será de 22.5
días, esto debido a que de acuerdo con la materia prima empleada y a al régimen que se trabaja
(termofílico) se recomienda un lapso de 20-30 días, por lo que el VR será de 1/22.5 del volumen
de biodigestor por día (Díaz, 2019).

Otro parámetro para controlar en el proceso es asegurar las condiciones anaerobias dentro del
biodigestor, lo cual se logrará a través de la inyección de nitrógeno para desplazar el mayor
porcentaje de oxígeno y de esta forma poder asegurar que las bacterias que quedan son
anaeróbicas que serán las encargadas de la producción de biogás. Mencionado lo anterior el que
se obtengan este tipo de bacterias también dependerá a su vez del control de pH por ello en este
proceso se contralora mediante un sensor para que en todo momento se asegure que este valor

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se encontrará lo más próximo a la neutralidad (7.8 y 8.2 para metanogénicos), en caso de no
cumplirse ya sea que sea más ácido o básico, se regulará la cantidad de materia que ingrese al
proceso o se implementara algún químico para ajustar el pH.

La agitación-mezclado es otro punto importante a considerar en el proceso, para esto se utilizara
un sistema de mezcla completa que permita la homogeneización de la materia prima y de la
temperatura de la misma, ya que al ser un biodigestor con una fuente de calor que permita
alcanzar la temperatura deseada se necesita que esta sea lo más homologa en todo el sistema,
además de conseguir que el sustrato fresco que ingrese sea encuentre disponible para los
microorganismos metanogénicos para lograr una uniformidad de densidad bacteriana y evitar
espacios sin actividad biológica, la formación de costra, espuma y la sedimentación en el
biodigestor (Varnero, 2011; Díaz, 2019).

La materia contenida en el biodigestor necesita de una agitación para dispersar la materia y
acelerar el proceso de digestión anaerobia, se propone utilizar agitadores de turbina Rushton de
6 paletas rectas angostas para impulsar la materia radialmente contra las paredes laterales del
tanque.

De esta forma se podrá obtener un biogás de calidad para fines del producto que ofrecerá este
modelo de negocio, se aplicará una purificación al producto obtenido, con el propósito de retirar
impurezas como lo es el ácido sulfhídrico que es un compuesto corrosivo y que puede tener
afectaciones al tanque y tuberías si no se realiza una purificación (Olumide et al., 2017), así
mismo se buscará retirar el segundo gas con mayor presencia que es el dióxido de carbono, para
esto se emplea una columna de absorción que con Diglicolamina la cual tendrá la función de
eliminar las trazas y poder obtener un mayor porcentaje de metano, para de esta forma pasar de
obtener un biogás de calidad a un biometano de calidad que pueda ser aprovechado como gas
combustible.

Figura 3

Diagrama de flujo

Tabla 14

Diagrama de flujo para la producción de biometano.

Proceso de producción de biogás Proceso de purificación de biogás
D-110 Biodigestor D-210 Columna de absorción

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Tabla 15

Costo precio

Costos Costos
Mes Pieza Fijos Variables

+ Mano de obra $ 217,731.56 $ 31.62 2do 60% $ 130,638.93 40% $ 87,092.62
+ Materia prima $ 63,686.25 $ 9.25 3ero 100% $ 63,686.25
+ Insumos $ 34,400.00 $ 5.00 100% $ 34,400.00
+ Indirectos $ 75,536.67 $ 10.97 100% $ 75,536.67
+ Calidad $ 150,762.78 $ 21.90 100% $ 150,762.78
+ Mantenimiento $ 113,670.00 $ 16.51 100% $ 113,670.00
+ Depreciación $ 48,405.50 $ 7.03 100% $ 48,405.50
+ Amortización $ 3,875.00 $ 0.56 100% $ 3,875.00
= Costo de producción $ 708,067.75 $ 102.84

+ Costo de administración $ 143,040.97 $ 20.78 100% $ 143,040.97
+ Costo de venta $ 420,830.74 $ 61.12 1er 100% $ 420,830.74
= Costo total operación $1,271,939.47 $ 184.74

+
Costo de

financiamiento
$ 60,858.99 $ 8.84 Imp fijos $ 1,086,760.59 Imp. variable $ 185,178.87

35% Impuestos (33%a 40%) $ 445,178.81 $ 64.66 Mes $ 1,271,939.47
45% Utilidad que permita $ 572,372.76 $ 83.13 Piezas mes 6,885

Importe de ventas

$2,350,350.04 $ 341.37 Por tanque Costo variable unitario $ 26.90

Fuente: Elaboración propia.

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Estado de resultados pro-forma

Se le conoce como pro-forma ya que se realizan proyecciones a 5 años, y esto nos permite
conocer los resultados económicos que tendrá la empresa (Baca, 2013).

A partir de un análisis de este tipo se puede conocer las ganancias siempre que se conozca la
utilidad y los flujos netos de efectivo, estos últimos son importantes ya que son empleados en la
evaluación económica, mientras mayor son los FNE mejor es la rentabilidad económica del
proyecto.

En el cuadro siguiente se pueden observar cada uno de estos datos, para el presente proyecto
existe un incremento de estos por lo que se demuestra que producir y envasar biometano es
rentable, posteriormente se mostrarán otros métodos que confirman esta idea. De igual forma
en el cuadro se presentan las condiciones empleadas para el proyecto.

Tabla 16

Estado de resultados pro-forma

Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5
Capacidad 40% 70% 80% 90% 100%
Meses de
trabajo

5 12 12 12 12

Incremento de
precio

$ - $ 1.03 $ 1.03 $ 1.04 $ 1.04

Precio venta $ 341.37 $351.61 $ 362.16 $ 376.65 $ 391.71
Utilidad
marginal

$3,284,564.57 $14,090,070.95 $ 16,443,279.92 $ 19,154,327.88 $ 22,035,528.76

Utilidad bruta $1,426,513.20 $ 8,501,372.05 $ 9,988,663.79 $ 11,762,211.23 $13,629,965.63

Utilidad neta $927,233.58 $5,525,891.83 $5,493,765.09 $ 6,469,216.17 $ 7,496,481.10
Flujo neto de
efectivo

$ 596,619.78 $5,080,320.45 $ 4,919,441.22 $ 5,718,785.52 $ 6,256,091.33

Fuente: Elaboración propia.

Punto de equilibrio

Conocer el punto de equilibrio es relevante para identificar la cantidad de tanques que el proyecto
debe vender para igualar las pérdidas con las ganancias.

Para conocer el punto de equilibrio se empleó la siguiente ecuación a partir de datos que se
presentan en la tabla costo precio.

�� (��) =
�� ∗ 12 ��

�� − ��

�� (��) =
$1,086,760.59 ∗ 12 ��

$341.37 − $ 26.90

�� (��) = 41,469

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ISSN en línea: 2789-3855, junio, 2023, Volumen IV, Número 2 p 1684.

En el cuadro siguiente se presentan los datos requeridos para graficar el punto de equilibrio, este
gráfico es de utilidad ya que permite apreciar a lo que se refiere el término. Una vez realizado los
cálculos, se grafica los ingresos de ventas y el costo total con respecto al número de tanques,
tal como se muestra en la figura siguiente.

Tabla 17

Datos para punto de equilibrio

Tanques

Ingreso ventas Costo fijo anual Costo variable Costo total
Diferencia

10,000 $3,413,725.54 $13,041,127.14 $ 268,959.87 $13,310,087.01 -$ 9,896,361.47
25,000 $8,534,313.85 $13,041,127.14 $ 672,399.68 $13,713,526.82 -$ 5,179,212.97
41,469 $14,156,485.25 $13,041,127.14 $1,115,358.11 $14,156,485.25 $ -
60,000 $20,482,353.25 $13,041,127.14 $1,613,759.24 $14,654,886.37 $ 5,827,466.88
82,620 $28,204,200.43 $13,041,127.14 $2,222,146.47 $15,263,273.61 $12,940,926.82

Figura 4

Punto de equilibrio

Fuente: Elaboración propia.

En el gráfico anterior se puede apreciar que el punto de equilibrio (41,469 tanques) es la cantidad
en donde las ganancias y pérdidas se igualan, así mismo lo que está por debajo del punto de
equilibrio son perdidas, y lo que está por arriba de este se distribuye en utilidad, impuesto y
financiamiento.

Tasa Mínima Aceptable de Rendimiento (TMAR), Valor Presente Neto (VPN) y Tasa Interna de
Retorno (TIR).

El cálculo de la TMAR, VPN y TIR, son datos relevantes para los inversionistas, ya que con estos
puedan conocer la rentabilidad de cualquier proyecto. En el siguiente cuadro se presentan los
valores obtenidos.

Tabla 18

Valores de TMAR, VPN y TIR para el proyecto

TMAR VPN TIR

$5.000.000,00

$10.000.000,00

$15.000.000,00

$20.000.000,00

$25.000.000,00

$30.000.000,00

10.000 25.000 41.469 60.000 82.620

Número de tanques

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18.65 % $7,499,337.69 52.26%

Fuente: Elaboración propia.

Análisis de Sensibilidad

Consiste en hacer una serie de simulaciones para ver qué tan sensible es el proyecto a aumentos
de 50% en los siguientes aspectos; costos de materia prima, mano de obra y costo de venta,
también se realiza un caso en donde se incrementen los tres un 50%. Para la realización de este
análisis se mantiene el valor original del importe de venta por mes y por tanque (tabla 17).

A continuación, se muestran los resultados del valor de la TIR Y VPN para estas simulaciones.

Tabla 19

Análisis de sensibilidad

Análisis de sensibilidad
Caso VPN TIR

Original $7,499,337.69 52.26%
Incremento de 50% al

Costo de venta
$ 3,805,263.53 36.40%

Incremento de 50% al
Costo de mano obra

$ 5,697,934.05 44.88%

Incremento de 50% al
Costo de materia Prima

$ 6,940,073.04 49.90%

Incremento de 50% a los 3 costos $ 1,445,121.81 25.70%

Fuente: Elaboración propia.

El análisis de sensibilidad tiene como objetivo observar el comportamiento de la rentabilidad
económica bajo ciertos parámetros cambiantes, con esto vemos cuán sensible es la TIR ante
cambios en determinadas variables del proyecto (Baca, 2013), con este ejercicio notamos que
para nuestro proyecto en cualquiera de los 4 casos no se ve afectada de forma significativa la
TIR por lo que no es sensible a un aumento en los costos de venta, mano de obra y materia prima,
además de mantenerse la VPN siempre positiva y mayor a cero, lo que nos indica de cierta forma
ingresos para la microempresa.

Beneficios ambientales

La producción de biogás a partir de excremento bovino tiene múltiples beneficios ambientales.
En primer lugar, el proceso de digestión anaerobia que se utiliza para producir biogás a partir de
excrementos de animales reduce significativamente la cantidad de residuos orgánicos que se
descargan en los vertederos, disminuyendo así la contaminación del suelo y la emisión de gases
de efecto invernadero.

Además, el biogás producido puede ser utilizado como una fuente de energía renovable, lo que
disminuye la dependencia de combustibles fósiles y reduce la emisión de gases de efecto
invernadero relacionados con la producción y consumo de estos combustibles.

Otro beneficio ambiental importante es la reducción de olores y la mejora de la calidad del aire
en las zonas cercanas a las explotaciones ganaderas, ya que el proceso de digestión anaerobia
disminuye la emisión de gases de olor desagradable como el sulfuro de hidrógeno y el amoníaco.

DISCUSIÓN

Implementar una propuesta de este tipo contribuiría a alcanzar algunas de las metas de los
objetivos de desarrollo sostenible que marca la Agenda 2030.

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Puesto que, se promueve el uso de proceso industriales limpios, se eliminan las condiciones que
propician enfermedades o la infiltración de contaminantes al agua subsuperficial por el mal
manejo de estiércol bovino y se disminuyen los GEI emitidos a la atmósfera. Los siguientes son
estimaciones que se realizaron a partir del cálculo con fórmulas del INECC (2022) del curso
acciones de mitigación de emisiones de gases de efecto invernadero.

Línea base (emisión general sin aprovechamiento de estiércol): 4,727.18 tCO2/año.

Potencial de mitigación (emisión implementada el proyecto): 1,033.20 tCO2/año.

Es decir, producir gas combustible a partir de estiércol bovino ayuda a dejar de emitir más de mil
toneladas de CO2 en el municipio de Ixtapaluca, como consecuencia de la incorrecta disposición
final de estos residuos.

Para el presente proyecto se obtuvo un valor de la VPN de $7,499,337.69, por lo que la VPN al ser
mayor que cero, implica que implementar este modelo de negocio tendrá un crecimiento en 5
años por arriba de la TMAR, con un retorno de la inversión ($6,085,899) en menos de 3 años.
Aunado a lo anterior se obtuvo un valor de la TIR de 52.26 % siendo mayor que el valor de la TMAR
que es de 18.65 %, por lo que al ser mayor el valor de la TIR nos indica que el rendimiento de la
empresa es mayor que el mínimo fijado como aceptable y por lo tanto la inversión es
económicamente rentable. Así mismo, para el proyecto se obtuvo un punto de equilibrio de
41,469 tanques, este dato indica el momento en que los ingresos de la empresa cubren sus
gastos fijos y variables, es decir, cuando se logra vender lo mismo que se gasta, no existen
ganancias ni pérdidas, demostrándose que para que la empresa comience a generar ganancias
debe rebasar el número de tanques encontrados en el punto de equilibrio, dicho de otra forma y
observando la figura 4, todo lo que esté por debajo del punto de equilibrio serán pérdidas y todo
lo que esté por arriba del punto serán ganancias repartidas en financiamiento, impuestos y
utilidades.

Se obtuvo un precio de tanque de 20 kg de biometano es de $341.37 es decir que por kg de
biometano su precio es de $17.06, el cual comparado con el precio del gas LP que actualmente
maneja la Comisión Reguladora de Energía para su venta en el municipio de Ixtapaluca es de
$18.62 por lo que es mucho menor el precio con el cual se pondrá a la venta los tanques de
biometano.

Con base en el estudio de mercado realizado se determinó que un tanque de 20 kg de gas LP
dura un mes en los hogares de Ixtapaluca, esto significa que la cantidad de calor combustible
que consumen al día es de 7917 kcal, por lo que, un tanque con biometano de 20 kg les duraría
en sus hogares 22.7 días, es decir, para suplir los 20 kg de gas LP al mes (30 días) se necesitan
26.43 kg de biometano en el mismo periodo. El costo será menor considerando que el precio de
un tanque de 20 kg de gas LP oscila entre los $400-$500 en el municipio de Ixtapaluca, además,
que este precio suele aumentar por la demanda, competencia e inversión.

LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, junio, 2023, Volumen IV, Número 2 p 1687.

REFERENCIAS

Baca, U. G. (2013, 14 enero). Evaluación de proyectos (7.a ed.). McGraw-Hill Interamericana de
España S.L. 40-41.

Bermúdez, C. y Díaz, M. (2010). Diseño de una planta de producción de biogás. [Tesis, Ingeniería
Electrónica, Universidad Industrial De Santander]. Repositorio
http://www.enjambre.gov.co/enjambre/file/download/136805

Castillo, V. (2013). Diseño y cálculo de un agitador de fluidos. [Tesis de licenciatura, Universidad
del Bío-Bío].
http://repobib.ubiobio.cl/jspui/bitstream/123456789/412/1/Castillo_Uribe_Vladimir.pdf

Çengel, Y. A., y Boles, M. A. (2009). Termodinámica / (7a. ed.). México: MCGRAW-HILL

Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. NRF-009-PEMEX-
2001, identificación de productos transportados por tuberías o contenidos en tanques de
almacenamiento. 16 de abril de 2001

Díaz, A. (2019). Diseño de una planta de producción de biogás. [Tesis, Ingeniería Química,
Universidad Nacional de Mar del Plata UNMDP]. Repositorio Institucional de la UNMDP.
http://rinfi.fi.mdp.edu.ar/bitstream/handle/123456789/345/ADiaz-TFG-IQ-
2019.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Doroteo, J. C. (2012). Aprovechamiento de biogás proveniente del abono de ganado vacuno de
un establo ubicado en Ixtapaluca Estado de México. Repositorio digital IPN, 1–9.
http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/5606

Durazno, A., D. (2018). Valoración de estiércol bovino y porcino en la producción de biogás en un
biodigestor de producción por etapas [Tesis Licenciatura, Universidad Politécnica Salesiana].
https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/15445/1/UPS-CT007585.pdf

Gómez-Rosales, S., Angeles, M., Mariscal-Landín, G., López-Hernández, L.H. y Hernández-
Andrade, L. (2022). Cambios químicos, microbiológicos y en resistencia antimicrobiana en
lombricompostas de estiércol de cerdo por efecto de la relación carbono: nitrógeno inicial.
Revista Latinoamericana de Recursos Naturales 18(2):56-67.
https://doi.org.1033154/rlrn.2022.02.02

Gruber, S., Hilbert, J. y Sheimberg, S. (2010). Estudio de caso preliminar de generación eléctrica
de 1 MWel con una planta de biogás de alta eficiencia. Buenos Aires: INTA N Doc BC-INF-16-10.

INECC. ( 20 de Junio -9 de Diciembre de 2022). Curso acciones de mitigación de emisiones de
gases de efecto invernadero. SEMARNAT, México.

INEEC. (2015). Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero 2015.
https://www.gob.mx/inecc/acciones-y-programas/inventario-nacional-de-emisiones-de-gases-
y-compuestos-de-efecto-invernadero

INEGI. (2021). División municipal. Estado de México.
https://www.cuentame.inegi.org.mx/monografias/informacion/mex/territorio/div_municipal.as
px

Instituto Internacional de Recursos Renovables. (2014). Manual para la implementación de
proyectos de captura de metano emitido por la agricultura y ganadería en México. Versión 1.2. 1-
157

LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, junio, 2023, Volumen IV, Número 2 p 1688.

Montesinos, J.J. (2009). Diseño y Construcción de un Intercambiador de Calor para el Biodigestor
a Escala Piloto y Control de las Condiciones de Temperatura. [Tesis licenciatura, Universidad San
Francisco de Quito]. https://repositorio.usfq.edu.ec/bitstream/23000/1117/1/93529.pdf

Olumide, W.A., Yaqian, Z., Ange, N., Doan, P.H. & Nathalie, L. (2017). A Review of Biogas Utilisation,
Purification and Upgrading Technologies: Review. Waste and Biomass Valorization, HAL open
science, 8 (2), 267-283. 10.1007/s12649-016-9826-4

Pérez, A., Pérez, E. J., Heredia, A. & Pazos, L. (2019). Diseño de un intercambiador de calor de
serpentín para el enfriamiento de acetona. NEXO. 32 (1), 61-74.
https://doi.org/10.5377/nexo.v32i01.7988

Secretaría de Energía (SENER). (2021). Datos Abiertos del Gobierno de la República.
https://datos.gob.mx/busca/organization/304f3054-b09e-488c-87d7-
902cb705e53c?res_format=CSV&organization=sener

Secretaría de Energía. (SENER). Norma Oficial Mexicana NOM-008-SESH/SCFI-2010, Recipientes
transportables para contener Gas L.P. Especificaciones de fabricación, materiales y métodos de
prueba. 24 de diciembre de 2009.

Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera, Sistema de Información Agroalimentaria de
Consulta (SIACON). (2020). Ganado registrado en producción.
https://apps1.semarnat.gob.mx:8443/dgeia/compendio_2020/archivos/02_agrigan/d2_agrigan
04_10.pdf

Varnero, M.M.T. (2011). Manual de biogás. Gobierno de chile, Programa de las Naciones Unidas
para el Desarrollo, Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y Agricultura.
Santiago de Chile. 1-119.

Varnero, M.T. (1991). Manual de Reciclaje Orgánico y Biogás. Ministerio de Agricultura (FIA) –
Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales, Santiago, Chile, 48p.

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