Analisis-tecnico-economico-del-uso-de-bioetanol-en-el-sector-transporte-en-Mexico

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA 
DE MÉXICO 
 
 
 
 
 
FACULTAD DE QUÍMICA 
 
 
ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL 
USO DE BIOETANOL EN EL SECTOR 
TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
T E S I S 
 
 
 
 
 
Q U E P A R A O B T E N E R E L T Í T U L O D E 
INGENIERO QUÍMICO 
 
 
P R E S E N T A 
JUAN PABLO SIERRA ANGELES 
 
 
 
 
 
M E X I C O, D. F, 2 0 1 1 
 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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JURADO ASIGNADO: 
 
 
 
 
PRESIDENTE: Profesor: ISAÍAS ALEJANDRO ANAYA DURAND 
VOCAL: Profesor: JOSÉ ANTONIO ORTIZ RAMÍREZ 
SECRETARIO: Profesor: HUMBERTO RANGEL DÁVALOS 
1er SUPLENTE: Profesor: JOSÉ AGUSTÍN TEXTA MENA 
2do SUPLENTE Profesor: MANUEL MIGUEL LÓPEZ RAMOS 
 
 
 
SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA: 
 
 
FACULTAD DE QUÍMICA 
CIUDAD UNIVERSITARIA 
COYOACÁN, DISTRITO FEDERAL, 04510 
TEL: 5622 4073 
 
 
 
ASESOR: 
 ____________________________________________ 
M en I. ISAÍAS ALEJANDRO ANAYA DURAND 
 
 
 
 
SUSTENTANTE: 
 
 _____________________________________ 
JUAN PABLO SIERRA ANGELES 
 
 
 
 
 
Agradecimientos 
 
 
Agradezco a mi país por permitirme estudiar en una escuela tan 
grande como lo es la UNAM y a los millones de mexicanos que con sus 
impuestos hacen posible que la escuela aun siga siendo gratuita. 
 
En especial agradezco a Alejandro Anaya por ser mi mentor tanto en 
la escuela como en Delta. Sus consejos y enseñanzas aún las sigo 
utilizando. 
 
A mis padres y hermana les agradezco todo el cariño y amor que me 
tienen. Pasó mucho tiempo para que pudiéramos terminar esta 
carrera pero por fin lo logramos. Este es mi humilde regalo para 
ustedes. 
 
Le agradezco infinitamente a la familia porque cada uno de ustedes a 
su manera, me ayudó para que esto fuera posible. 
 
A mis amigos, a ustedes también les agradezco porque sé que la 
escuela, el trabajo o la vida no sería lo mismo sin ustedes. 
 
Finalmente quiero agradecer a Jennifer por brindarme el apoyo y 
cariño que fueron necesarios para terminar esta tesis. 
 
 
 
 
Esto es sólo un paso del gran camino 
que tenemos que recorrer 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Hay montones de cosas que una persona puede hacer hoy, 
que no habría podido hacer años atrás. 
Esas cosas no cambiaron; 
lo que cambió fue su idea de sí mismo 
 
 
--Carlos Castañeda-- 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
5 
 
Índice 
 
 
 Introducción 7 
 
1. Generalidades 9 
 1.1 Objetivos 10 
 1.2 Hipótesis 10 
 
2. Balance Nacional de Gasolina 11 
 2.1 Producción y consumo de Gasolina 12 
 2.2 Análisis del Panorama actual de la Gasolina 17 
 
3. Análisis Técnico 19 
 3.1 Etanol 20 
 3.1.1 Características Generales del Etanol 20 
 3.1.2 Producción mundial de Etanol 23 
 
 3.2 Tecnologías utilizadas para la elaboración de Etanol 25 
 3.2.1 Etanol a base de caña de azúcar 26 
 3.2.2 Etanol a base de Maíz 30 
 3.2.3 Etanol a base de Trigo 35 
 3.2.4 Etanol a base de Remolacha azucarera 39 
 3.2.5 Tabla de Rendimientos de cada una de las tecnologías 43 
 
 3.3 Ingeniería Conceptual 45 
 3.3.1 Descripción de Proceso 46 
 3.3.2 Diagrama de Flujo de Proceso 50 
 
4. Análisis Económico 51 
 4.1 Producción y consumo de materia prima 52 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
6 
 
 4.1.1 Caña de Azúcar 52 
 4.1.2 Maíz 55 
 4.1.3 Trigo 58 
 4.1.4 Remolacha Azucarera 60 
 4.1.5 Justificación del uso de caña de azúcar 63 
 
 4.2 Inversión para una planta de etanol 66 
 4.2.1 Determinación de la capacidad de la planta 66 
 4.2.2 Inversión inicial 68 
 
 4.3 Análisis de costos de producción del Etanol 72 
 4.3.1 Costo por materia prima 73 
 4.3.2 Costo por Energía eléctrica 76 
 4.3.3 Costo del Vapor 80 
 4.3.4 Costo por transporte 83 
 4.3.5 Costo por mano de obra 85 
 4.3.5 Costo de producción del Etanol 87 
 
 4.4 Determinación del precio del etanol 88 
 4.4.1 Caso 1. Obteniendo 5% de Utilidad 89 
 4.4.2 Caso 2. Precio mínimo para obtener un VPN positivo 92 
 
5. Conclusión 95 
 
6. Bibliografía / Referencias 98 
 
7. Anexos 103 
 Anexo A 104 
 Anexo B 108 
 
 
 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
7 
 
 
Introducción 
 
 
 
La mayoría de los países y en especial México, dependen en gran 
medida de los combustibles fósiles. Según datos de la World Energy 
Council (Consejo mundial de Energía), más del 80% del consumo de la 
energía primaria mundial se basa en energías no renovables y se estima 
que las necesidades de energía crecerán en forma sostenida en los 
próximos años1. Hacia el 2030 se estima en un 34% el aumento en la 
demanda de energía con respecto a la actual; el 65% de este aumento 
provendrá de los países en desarrollo donde el crecimiento económico y 
de la población es mayor1. 
 
Para el caso particular del país, de acuerdo al Balance Nacional de 
Energía 2008, la demanda de energía primaria y específicamente la 
derivada del petróleo, ha sobrepasado la capacidad productiva de 
México. Una prueba de estos hechos es revisando el balance energético 
que tuvo el país desde el año 2000 hasta el 2010, donde se muestra 
claramente que PEMEX está importando alrededor del 40% de los 
combustibles que distribuye2. 
 
De la necesidad de disminuir la importación de combustibles es que 
surge este estudio, el cual pretende brindar un panorama general sobre 
el combustible llamado Bioetanol que sirve para motores de combustión 
interna y que podría permitir en un determinado plazo de tiempo poder 
contrarrestar la demanda de gasolina que tenemos actualmente. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
8 
 
No obstante, aunque el etanol es una opción tecnológicamente viable, 
es necesario que también lo sea desde el punto de vista productivo y 
económico. 
 
De esta manera en los siguientes capítulos se podrá ver las opciones 
tecnológicas que hay para desarrollar etanol tomando como principales 
características la eficiencia del proceso y el costo de producción. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1 
Generalidades 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La verdadera forma de locura 
es dejar las cosas tal y como están y, 
al mismo tiempo esperar que cambien 
 
--Albert Einstein -- 
 
 
 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
10 
 
 
1.1 Objetivos 
 
 
 
 Determinar si el país requiere aumentar la oferta de gasolina 
respecto a la demanda que presenta. 
 
 Determinar la materiaprima más adecuada para la producción de 
etanol, de acuerdo a la producción nacional. 
 
 Determinar si el país puede producir etanol a escala industrial. 
 
 Determinar la capacidad de una planta de etanol en base a la 
producción de materia prima 
 
 Realizar un análisis de costos para determinar si la inversión de 
una planta de etanol representa una inversión rentable. 
 
 Determinar el precio mínimo de venta del etanol 
 
 
1.2 Hipótesis 
 
 
México es capaz de producir etanol a escala industrial obteniendo un 
precio de venta menor al de la gasolina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 
Balance Nacional de 
Gasolina 
 
 
 
 
 
Esperé treinta años a que regresaras, Susana. 
Esperé a tenerlo todo! 
No solamente algo, 
sino todo lo que se pudiera conseguir 
 de modo que no nos quedara ningún deseo 
 
“Pedro Páramo – Juan Rulfo” 
 
 
 
 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
12 
 
 
2.1. Producción y consumo de 
gasolina 
 
Entre los productos que se obtienen de la destilación del petróleo 
crudo, tal vez el más importante es la gasolina debido a que es el 
combustible para transporte más ampliamente usado en el país. 
 
Para la elaboración de gasolina, es necesario utilizar aditivos y 
catalizadores, además de compuestos que no son hidrocarburos tales 
como sal, plomo, cobalto y otros compuestos oxigenados como el 
MTBE (Methyl Terbuthile Eter) y el TAME (Teramile Methyl Eter)1. 
 
Debido a que el proceso de elaboración de Gasolina requiere de 
muchos subprocesos además de equipo especializado como 
“Reformadoras” y Torres de Destilación Atmosféricas y de vacío (por 
mencionas algunos), no todos los complejos petroleros tienen la 
capacidad para producir gasolina a escala nacional. De esta manera, 
en México sólo existen 6 Refinerías ubicadas en los siguientes 
estados: 
 Tula, Hidalgo. 
 Salamanca, Guanajuato 
 Cadereyta, Nuevo León. 
 Ciudad Madero, Tamaulipas. 
 Salina Cruz, Oaxaca. 
 Minatitlán, Veracruz 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
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La capacidad de transformación de estas refinerías varía dependiendo 
del combustible que se esté estudiando. Por un lado, en las refinerías 
con tecnología de última generación como es el caso de Tula, se 
incrementa la producción de gasolina y se obtienen menos 
combustibles secundarios como diesel. Por otra parte, en las refinerías 
que utilizan procesos anteriores a los años 80 (como es el caso de 
Minatitlán) la cantidad de gasolina obtenida es menor aunque la 
producción de otros productos como combustóleo se incrementa1. 
 
De las seis plantas de refinación que hay en México en el 2009 se 
obtuvo una producción promedio de 455,301 barriles/día de gasolina 
(alrededor de 72.4 millones de litros/día), siendo la refinería de Tula 
la que mayor producción obtuvo en el periodo obteniendo un 23% del 
total de la producción2. 
 
 
Figura 2.1.1 Producción Nacional de Gasolina por Refinería 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
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Respecto al balance nacional de Gasolina, México ha incrementado su 
producción en los últimos años (ver tabla 2.1.1), aunque, si se analiza 
que México producía 466 mil barriles diarios en 2004 y en el 2009 
sólo alcanzó 455 mil, el balance resultante es negativo (-2.36%), esto 
concluye que México actualmente produce menos gasolina que hace 
seis años. Con esta demostración queda claro que las estadísticas que 
el gobierno emite deben ser tomadas con reserva, ya que 
dependiendo del punto de partida que se tome, los porcentajes 
pueden ser positivos o negativos. 
 
 
Tabla 2.1.1 Balance Nacional de Gasolina2 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
15 
 
 
Debido a que la demanda nacional de gasolina se ha incrementado de 
manera sensible, no así la producción de combustible, si se utilizan 
nuevamente los datos de la tabla 2.1.1 para el periodo 2009, se 
obtiene que México tuvo una demanda de 784 millones de gasolina, 
mientras que sólo pudo producir 455, esto en términos de porcentaje 
indica que el país importa el 42 % de la gasolina que consume. 
 
 
Figura 2.1.2 Porcentaje de Producción/Importación 
de gasolina en el periodo 2009 
 
A pesar de que es alarmante la cantidad de gasolina que se importa, 
este valor se encuentra alejado de la realidad debido a que en los 
estados fronterizos (frontera norte de México) la mayoría de la 
gasolina consumida proviene de los Estados Unidos. Por tanto, el 
rango real de importación oscila entre los 45% y 47%. A continuación 
en la siguiente figura se puede observar el histórico de importación a 
partir del año 2004 
 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
16 
 
 
Figura 2.1.3 Histórico de Importaciones de Gasolina 
 
Por otra parte, la producción de gasolina en las refinerías mexicanas 
no ha podido ganar terreno y en el balance del periodo 2004-2009 la 
producción quedó con el mismo volumen. 
 
 
Figura 2.1.4 Histórico de Producción de Gasolina. 
 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
17 
 
2.2. Análisis del panorama de la 
Gasolina 
 
Finalmente, en base a la información revisada, se puede afirmar que 
México necesita urgentemente un proyecto que le permita obtener 
más gasolina para minimizar el volumen de importación. Una manera 
de lograr este objetivo es incrementar la capacidad de transformación 
de las refinerías actuales, sin embargo, la mayoría de ellas ya llegaron 
a su tope de producción y expansión. 
 
La siguiente medida es la creación de nuevos centros de refinación, 
aunque de primera mano se pensaría que la limitante es la fuerte 
inversión que representa (entre 7 y 9 mil millones de dolares3), sin 
embargo, cuando se analiza con respecto al PIB del 2009 se puede 
observar que la inversión representa un 2.38%. Además, hay que 
tomar en cuenta que ningún proyecto se paga de contado, esto quiere 
decir que si se divide la inversión en 6 años, en realidad el impacto al 
PIB sería de menos de 0.40%. (Como referencia a la educación se le 
asignó el 6% del PIB en el periodo 201027). 
 
Por otra parte, con una sola refinería apenas se podría evitar la 
importación de alrededor de 250 mil barriles/día y aun así todavía 
sería necesario seguir importando poco más de 100 mil barriles al día. 
Esto quiere decir que es necesario crear al menos dos refinerías, para 
que en principio, se pueda abastecer la demanda nacional de gasolina 
y, por otra parte, al tener un superávit en la producción, se pueda 
remodelar las instalaciones de las otras seis refinerías de manera 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
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gradual para que todas ellas cuenten con tecnología de punta para 
trabajar con petróleo más pesado. 
 
Otra opción viable que no implica una inversión directa, es dejar que 
la industria privada construya sus refinerías y maquile la producción 
de gasolina. Obviamente, la venta de gasolina o cualquier otro 
combustible está prohibido para cualquier empresa que no sea 
PEMEX, sin embargo, no está prohibido que la paraestatal compre los 
combustibles y luego los revenda, de esta manera, es posible la 
creación de refinerías particulares que se dediquen a trabajarle a 
PEMEX exclusivamente. La ventaja de esto, es que el dinero, así como 
los empleos generados se quedanen el país, lo que beneficia a la 
economía mexicana. 
 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 3 
 
Análisis Técnico 
 
 
 
 
 
 
Encomiéndate a Dios de todo corazón, 
que muchas veces suele llover sus misericordias 
en el tiempo que están más secas las esperanzas. 
 
 
“Miguel de Cervantes Saavedra” 
 
 
 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
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3.1. Etanol 
 
3.1.1. Características generales 
del Etanol 
 
El alcohol etílico o etanol es un producto químico obtenido a partir de 
la fermentación de azucares contenidos en productos vegetales, tales 
como cereales, caña de azúcar, maíz o biomasa4. 
 
Dentro de las características más importantes del etanol es que forma 
una mezcla azeotrópica con el agua, esto quiere decir que al mezclar 
agua-etanol, se tendrá una sustancia con propiedades propias y 
definidas. Esta cualidad es utilizada en la industria vinícola, en donde 
el alcohol no es separado del agua, no obstante, en la industria no es 
nada raro ver procesos para separar a estas dos sustancias5. 
 
Otra característica importante del Etanol es que puede utilizarse como 
anticongelante por su capacidad de transferir energía, sin embargo, 
no es rentable utilizarlo con ese fin ya que existen sustancias que 
pueden brindar un rendimiento similar a un precio inferior como es el 
caso del Etilenglicol. 
 
En Medicina el alcohol etílico es utilizado para dos fines, el primero es 
usándolo como hipnótico (produce sueño) gracias a que es menos 
tóxico que otros alcoholes. Aunque el uso más común es como agente 
bactericida, gracias a su actividad anaeróbica. 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
21 
 
 
Como se puede ver, el empleo de etanol en procesos industriales 
tiene aún mucho campo por explotar, no obstante, es en el sector 
transporte donde tiene más futuro el etanol, debido a que puede ser 
utilizado en motores a gasolina. 
 
Para poder usar mezclas de etanol con gasolina, las mezclas no deben 
sobrepasar el 40% de alcohol6. Usar una mezcla mayor requiere una 
adaptación especial en el sistema de combustión. Esto se debe a que 
el poder calorífico del etanol es menor al de la gasolina (para el 
alcohol el valor promedio oscila entre 21,000 kJ/L y 23,000 kJ/L 
mientras que la gasolina esta alrededor de las 32,000 kJ/L6), esto 
ocasionaría una potencia menor en el motor, sin embargo, al utilizar 
mezclas de gasolina-etanol mayores al 60% el cambio es 
imperceptible. Además, existe la ventaja de que al usar mezclas con 
etanol, la gasolina ya no necesita usar el aditivo metil tert-butil éter 
(MTBE) que sirve para tener una combustión estable. 
 
Las mezclas de gasolina con etanol son conocidas como gasohol o 
"alconafta". Debido a que es necesario especificar el contenido de 
alcohol se utiliza como nomenclatura las siglas E10 o E15 para definir 
la mezcla, por ejemplo, E10 significa que la mezcla gasolina-etanol 
cuenta con un porcentaje de 10% de alcohol y 90% de gasolina (el 
porcentaje en la mezcla es en peso)7. 
 
Un inconveniente de usar mezclas gasolina-etanol, es que al disminuir 
la potencia del motor, es necesario aumentar la capacidad de 
almacenamiento de combustible, esto se ve reflejado en los tanques 
de los automóviles de Brasil, los cuales llegan a ser hasta 50% 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
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mayores a los tamaños de vehículos convencionales. Para el caso de 
la sustitución del 5% de la gasolina, el tanque no requiere que se 
incremente la capacidad. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
23 
 
 
3.1.2. Producción de Bioetanol en 
el mundo 
 
La tendencia de producción de Bioetanol a nivel mundial manifiesta 
una tendencia de crecimiento. Cabe pensar que dicho comportamiento 
podría atribuirse a la necesidad internacional de sustituir los 
combustibles tradicionales debido a las sucesivas crisis que se 
experimentan con el aumento del petróleo. 
 
Figura 3.1.2.1 Producción mundial de Etanol8. 
 
 
La Figura 3.1.2.1 revela dos características esenciales de la 
producción mundial de etanol. Lo primero y más importante, se puede 
observar un crecimiento constante para alcanzar una producción de 
37,7 billones de litros en el 20058. En segundo lugar, ha de 
destacarse que el crecimiento en el uso del etanol es más acelerado 
como combustible que para bebidas o usos industriales. La demanda 
de etanol para combustible pasa de 19 millones de litros en el 2000 a 
23 millones de litros en el 2005, y la demanda de etanol industrial 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
24 
 
pasó de 9.8 millones de litros a 11.2 millones de litros en el 20058. 
Estos datos parecen indicar que la demanda mundial del etanol como 
carburante está en aumento. 
 
Quizá el gran responsable del aumento de la producción de etanol es 
Estados Unidos ya que en 1997 estableció que para el año 2003 
debería alcanzar la sustitución del 5% de la gasolina por alcohol 
anhidro9, esta circunstancia originó que el excedente de maíz dejara 
de venderse y se utilizara en la producción de etanol. Ha sido tan 
grande el éxito de Estados Unidos que desde el año 2005 se convirtió 
en el mayor productor de etanol anhidro en el mundo. Para el año 
2007 obtuvo una producción anual de 26 mil millones de litros lo que 
representó el 46.7% de la producción mundial, por otra parte, Brasil 
aportó únicamente 35.9% (22 mil millones de litros). La figura 3.1.2.2 
muestra los principales productores de etanol. 
 
 
Figura 3.1.2.2 Países productores de etanol. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
25 
 
3.2. Tecnologías Utilizadas para 
la elaboración de Etanol 
 
En el presente capítulo se estudiaran y analizaran las diferentes 
tecnologías para la obtención de Bioetanol con más esperanza de 
éxito de acuerdo a las condiciones climáticas de México. Como el 
proceso de obtención de Bioetanol no es el punto central de esta 
tesis, dichas patentes solo se abordarán de un modo ilustrativo. 
 
Para poder analizar las diferentes características de los procesos de 
obtención, las tecnologías son separadas de acuerdo a la materia 
prima utilizada en el proceso. Por una parte, se tiene a las patentes 
para producir etanol a base de caña de azúcar y por otro las que 
utilizan maíz como materia prima; también están las derivadas de 
otros insumos como son el sorgo, remolacha, etc., sin embargo, todos 
ellas son agrupadas en una sola división por no existir información tan 
variada como es el caso de maíz y caña de azúcar. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
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3.2.1. Etanol a base de Caña de 
Azúcar 
 
El método tradicional de obtención de alcohol en realidad es un 
proceso secundario al de obtención de azúcar, ya que se realizan 
todos los pasos, utilizándose las sacarosas sobrantes para la 
producción del Etanol. 
 
El proceso consiste en cribar y tratar químicamente el jugo de caña 
que se ha obtenido previamente en la molienda, esto se realiza con 
el fin de coagular, flocular y precipitar las impurezas presentes en el 
jugo y que son eliminadas por decantación12. 
 
El jugo tratado se concentra, enevaporadores de efecto múltiple 
hasta alcanzar una semi cristalización que comúnmente se le 
denomina melaza (en alusión a su parecido a la miel) 13. A la parte 
cristalizada se le separa y es tratada en otro contenedor donde 
posteriormente se obtiene piloncillo y se le da el proceso de refinación 
para llegar hasta azúcar refinada. 
 
El jugo sobrante del contenedor de melaza es rico en glucosa y 
fructosa que se forma en la descomposición de la sacarosa, como este 
jugo ya no es útil en el proceso de obtención de azúcar se le utiliza 
para obtención de alcohol. Este jugo es llamado “mosto” y es la base 
primaria para la obtención de alcoholes de caña13. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
27 
 
El mosto se fermenta en tanques de maduración, donde se le agregan 
levaduras (hongos unicelulares de la especie Saccharomyces 
cerevisae) y se fermenta durante un período de 8 a 12 horas, dando 
origen al vino (mosto fermentado, con una concentración del 7% al 
10% de alcohol)12. El Proceso de Fermentación más utilizado en las 
destilerías es el de Melle-Boinot, cuya característica principal es la 
recuperación de las levaduras del vino mediante su centrifugación. De 
esta manera, luego de la fermentación, las levaduras se recuperan y 
se guardan para un nuevo uso, y el vino es enviado a las columnas de 
destilación. 
 
Durante la destilación, primero se recupera el Etanol en forma 
hidratada, con aproximadamente 96% en peso, dejando la vinaza 
como residuo12. En este proceso también se apartan otras fracciones 
líquidas, dando origen a los alcoholes de segunda y aceite con 
propiedades similares al Biodiesel. 
 
El Bioetanol hidratado se puede almacenar como producto final o 
bien, puede ser mandado a la columna de deshidratación. Pero, como 
se trata de una mezcla azeotrópica, sus componentes no se pueden 
separar a través de una simple destilación5, sin embargo, la adición 
del ciclohexano permite obtener hasta un alcohol de hasta 99.7°13. 
 
En la producción del etanol es necesario utilizar servicios auxiliares 
como agua, vapor y energía eléctrica. La Tabla 4.2.1 muestra los 
consumos típicos de energía según informaciones de la Unión de 
Cañeros13. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
28 
 
 
Tabla 3.2.1.1 Consumo de energía para la producción de Bioetanol 
 
La tabla considera un consumo de 3,0 a 3,5 kg de vapor por litro de 
bioetanol hidratado, este consumo de vapor influye de manera directa 
en el precio final del etanol, por lo que se han desarrollado sistemas 
combinados de producción de calor y potencia (sistema de 
cogeneración), mediante la quema del bagazo12. De esta manera, no 
solo se puede producir etanol en el proceso, sino también la 
generación de energía eléctrica. 
 
Sobre los rendimientos industriales que brinda esta patente se puede 
decir que una tonelada de caña utilizada exclusivamente para la 
producción de azúcar origina cerca de 110 kg de azúcar13, y existe la 
posibilidad de que se produzcan más de 20 litros de bioetanol con la 
melaza, cabe aclarar que este rendimiento toma como base una caña 
con contenido de sacarosa del 14%12. Por otra parte, si la caña de 
azúcar se utilizara exclusivamente para la producción de Bioetanol, 
con una tonelada de caña es posible obtener hasta 138 litros14. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
29 
 
Como se puede ver, la sinergia de los procesos para producir azúcar y 
alcohol es la mejor forma de aprovechar la caña de azúcar como base 
en la producción de Bioetanol, ya que la fusión de los procesos 
disminuye los costos y mejora la eficiencia de los procesos 
agroindustriales. 
 
El proceso de caña se describe de manera gráfica en la figura 3.2.1.1 
 
 
Figura 3.2.1.1 Proceso de obtención de Etanol usando caña de azúcar 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
30 
 
3.2.2. Etanol a base de Maíz 
 
El maíz (Zea mays spp.) es una planta muy importante en varios 
países y particularmente en el nuestro, debido a que es la base de la 
alimentación mexicana. Estados Unidos es el país líder en la 
producción de maíz a nivel mundial al producir casi la mitad del 
volumen total10. 
 
El Bioetanol de maíz se puede producir por medio de dos procesos, 
denominados molienda seca y molienda. En el proceso húmedo, 
detallado en la Figura 3.2.2.1, se apartan las distintas fracciones del 
grano del maíz, lo que posibilita la recuperación de diversos co-
productos, como proteínas, nutrientes, gas carbónico (CO2, utilizado 
en fábricas de bebidas gaseosas), almidón y aceite de maíz15. 
 
Aunque el aceite de maíz es el producto más valioso, el almidón (y, 
consecuentemente, el bioetanol) es el producido en mayor volumen, 
con rendimientos aproximados de 440 litros de Bioetanol por tonelada 
seca de maíz15, como se detalla en la Tabla 3.2.2.1 
 
Tabla 3.2.2.1 Rendimientos de Molienda Húmeda15. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
31 
 
 
Figura 3.2.2.1 Proceso obtención de Etanol por molienda húmeda14. 
 
Por otra parte, en el caso de molienda seca, el único coproducto del 
Bioetanol es un suplemento proteico para alimentación animal 
conocido como DDGS (distillers dried grains with solubles)15. 
 
En la molienda seca (Figura 3.2.2.2) se comienza el proceso haciendo 
pasar el maíz a través de un triturador, posteriormente, se deposita el 
maíz en silos de almacenamiento. 
 
El verdadero proceso de obtención de Bioetanol comienza cuando se 
mezcla el maíz triturado con agua para obtener concentrados ricos en 
carbohidratos. Después de un periodo de reposo, se utiliza una unidad 
de licuefacción para separar el concentrado de los residuos de maíz. 
Parte de los residuos generados por la licuefacción son utilizados 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
32 
 
como base para el siguiente lote y la parte restante es el subproducto 
mencionado anteriormente como DDGS. 
 
Posteriormente, el concentrado es enviado a un reactor donde se le 
agregan los catalizadores alfa-amilasa que servirán para transformar 
el almidón en cadenas menores de azúcar. Este proceso es conocido 
como “sacarificación”. 
 
 
Figura 3.2.2.2 Proceso de obtención de Etanol 
por molienda seca15. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
33 
 
A pesar de que la reacción de sacarificación se desarrolla rápidamente 
al principio, el proceso de liberación de azúcares disminuye su 
velocidad en poco tiempo, lo que puede exigir tiempos de residencia 
en los reactores, de 48 a 72 horas15, para alcanzar la máxima 
sacarificación del almidón. 
 
Una vez que el concentrado sale de los reactores, el proceso continúa 
con la incorporación del jugo en silos de fermentación donde se le 
agregan levaduras de la familia “Saccharomyces cerevisiae”15, para 
favorecer la reacción química que finalmente producirá Etanol. 
 
El alcohol obtenido en los silos de fermentación es llevado a un equipo 
de filtración donde se le retiran todas las impurezas, además de la 
recuperación de las levaduras. Posteriormente, el alcohol es destilado 
para obtener un alcohol concentrado con alrededor de 85% en peso10. 
 
Cuando el etanol es requerido para la industria vinícola, el proceso se 
termina en este punto, sin embargo, cuando el etanol se utilizacomo 
combustible es necesario concentrar aún más el alcohol por lo que es 
tratado con un evaporador para alcanzar concentraciones con 
alrededor del 95% en peso. 
 
En general, los procesos por molienda húmeda y molienda seca se 
fusionan para obtener diferentes productos que mejoran el precio del 
etanol, sin embargo, existen tantas variantes que resulta imposible 
numerarlas todas en este estudio, de esta manera, en la siguiente 
figura se muestra el proceso general para la fusión de molienda 
húmeda y seca. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
34 
 
 
Figura 3.2.2.3 Proceso unificado de obtención de Etanol15. 
 
El proceso unificado da el mejor rendimiento del etanol y maximiza la 
cantidad de productos secundarios lo que al final representa un mejor 
precio de venta del alcohol. El rendimiento por tonelada seca de maíz, 
ofrece cerca de 460 litros de Bioetanol útil como combustible y 380 kg 
de DDGS15. No confundir este rendimiento, ya que se está partiendo 
de maíz seco lo que resta dramáticamente la eficiencia del proceso 
tomando en cuenta una base húmeda. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
35 
 
 
3.2.3. Etanol a base de Trigo 
 
El trigo (Triticum spp.) es otro cultivo rico en almidón, por tener esta 
característica también es utilizado en la producción de Bioetanol en 
algunos países europeos como Inglaterra y Alemania11, mediante un 
proceso industrial bastante similar al de molienda seca utilizado en el 
maíz. 
 
EL proceso del trigo se fundamenta en lo siguiente: 
 
Molienda: El proceso de molienda seca comienza con la limpieza del 
grano de trigo, que ya limpio primero pasa a través de los molinos 
hasta obtener un polvo fino o comúnmente llamada harina de trigo. 
 
Licuefacción: La harina de trigo se sopla en grandes tanques donde se 
la mezcla con agua y las enzimas -amilasa alfa-, y pasa a través de 
las cocinas donde se licue el almidón. A la mezcla se le agregan 
componentes químicos para mantenerla con un pH de 7. En esta 
etapa se aplica calor para permitir la licuefacción, en una primera 
etapa a alta temperatura (120-150 ºC) y luego a temperatura más 
baja (95º C) 11. Estas altas temperaturas reducen niveles de las 
bacterias existentes en el puré o mosto. 
 
Sacarificación: El puré de las cocinas luego es refrescado a una 
temperatura levemente debajo del punto ebullición del agua- y se le 
agrega una enzima secundaria (glucoamylase) para convertir las 
moléculas del almidón licuado a azúcares fermentables (dextrosa), 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
36 
 
mediante el proceso denominado de sacarificación. Estas enzimas 
funcionan como catalizadores para acelerar los cambios químicos. 
 
Fermentación: El etanol es producto de la fermentación. La 
fermentación es consecuencia de las reacciones de las moléculas 
orgánicas en ausencia de oxígeno. Al puré se le agrega levadura para 
fermentar las azúcares. Usando un proceso continuo, el puré fluirá a 
través de varios fermentadores hasta que se fermente 
completamente. En este proceso el puré permanece cerca de 48 
horas17 antes que el proceso de la destilación comience. En la 
fermentación, el etanol conserva mucha de la energía que estaba 
originalmente en el azúcar, lo cual explica que el etanol sea un 
excelente combustible. 
 
Destilación: El puré fermentado, ahora llamado cerveza, contendrá 
alcohol en una proporción del 15%, así como todos los sólidos no-
fermentables del trigo y de la levadura. El puré entonces será 
bombeado a un flujo continuo, en el sistema de la columna de 
destilación, donde la cerveza se hierve, separándose el alcohol etílico 
de los sólidos y del agua. 
 
El alcohol dejará la columna de destilación con una pureza del 90 al 
96%, y el puré de residuo, llamado stillage, será transferido de la 
base de la columna para su procesamiento como co-producto. 
 
Deshidratación: El alcohol entonces pasará a través de un sistema de 
la deshidratación donde se le quitará el agua restante. La mayoría de 
las plantas utilizan un tamiz molecular para capturar las partículas de 
agua que contiene el etanol al momento de salir del sistema de 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
37 
 
destilación. El alcohol puro, sin el agua, se lo denomina etanol 
anhidro17. 
 
A continuación un diagrama de flujo con los subprocesos para la 
obtención de etanol mediante Trigo. 
 
 
Figura 3.2.3.1 Proceso de obtención de etanol mediante Trigo11. 
 
En este caso, la productividad agrícola es capaz de producir alrededor 
de 7,5 toneladas por hectárea y 240 litros de Bioetanol por tonelada 
de granos procesados17. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
38 
 
La ventaja del trigo sobre otras materias primas es que se obtienen 
cerca de 320 kg de subproductos por tonelada de trigo procesada, los 
cuales son muy valiosos para la alimentación animal y disminuyen 
considerablemente el precio final del etanol. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
39 
 
 
3.2.4. Etanol a base de 
Remolacha Azucarera 
 
La remolacha azucarera (Beta vulgaris) ha sido utilizada también para 
la fabricación de Bioetanol, gracias a la formación natural de melaza 
que presenta. En México esta planta también es conocida con el 
nombre de Betabel 16. 
 
El proceso productivo se inicia con la preparación del terreno, etapa 
previa a la siembra de la remolacha. Una vez transcurrida la siembra 
(aproximadamente 14 meses), las personas encargadas del área de 
cosecha se disponen a arrancarla para posteriormente transportarla a 
la molienda o destilería dónde será molida18. 
 
La remolacha antes de ingresar al molino pasa por un picador y por el 
desfibrador tipo martillo para facilitar su molienda. La remolacha llega 
a un conjunto de 4 molinos, compuesto de cuatros mazas y con su 
respectivo rodillo alimentador. Los molinos son movidos por turbinas 
de vapor18. 
 
El bagazo que sale de la última unidad de molienda se conduce a las 
calderas para generación de vapor y el sobrante se dispone a la 
bagacera mediante un sistema de recirculación que permita no sólo 
alimentar la caldera sino manejar los sobrantes de una manera 
práctica. 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
40 
 
El jugo diluido se pasa por los coladores estáticos tipo DSM cuyo 
objetivo es el de retirar partículas de bagazo. 
 
El jugo pasa al pre-evaporador y los productos de la sedimentación se 
procesan en un filtro al vacío para entregar una cachaza muy agotada 
en lo que a sacarosa se refiere. 
 
El jugo filtrado se retorna al proceso de encalado y la cachaza que se 
mezcla con la ceniza de la caldera y la vinaza de la destilería, se usa 
cómo aditivo en los campos. 
 
El jugo clarificado es concentrado en el pre-evaporador hasta 22ºbrix, 
constituyendo el mosto que será fermentado mediante 
microorganismos a través de un proceso Bioquímico Fermentativo, 
que transforma la materia prima (substrato azucarado) en etanol y 
CO2, siendo los agentes de esta fermentación algunas especies de 
levadura industrial del género Saccharomyces16. 
 
Este proceso de fermentación es realizado de forma continua en 
tanques cerrados; transcurridas 6-8 hr las bacterias han alcanzado su 
máximo grado de transformación, por lo que lamezcla alcohol-agua 
se lleva a un tanque de almacenamiento que sirve de alimentación a 
la torre de destilación. 
 
La destilación se lleva a cabo en Columnas de Destilación que 
contienen dispositivos conocidos como bandejas. Tradicionalmente, 
las bandejas estaban equipadas con doble tapa que promovía el 
contacto entre las fases de líquido y gaseoso en la columna. De este 
primer tratamiento, se obtiene el alcohol hidratado (porcentaje de 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
41 
 
alcohol de 85% en peso) que es apto para consumo humano, sin 
embargo, cuando el etanol es concebido para su integración a la 
gasolina, es necesario adicionar una etapa más como se describe a 
continuación. 
 
 
Figura 3.2.4.1 Proceso de obtención de etanol mediante 
 Remolacha11. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
42 
 
El alcohol hidratado, pasa primero por un calentador de alcohol y 
luego por un evaporador para lo cual se utiliza vapor a media presión. 
El alcohol evaporado y en fase vapor, pasa a través de los propios 
tamices moleculares en los cuales se retiene la fracción de agua. El 
alcohol deshidratado alcanza una pureza de 99.7% en peso. 
 
De acuerdo a este proceso (ver figura 3.2.4.1), los estudios indican 
que una hectárea de remolacha es capaz de producir entre 50 y 100 
toneladas por hectárea lo que finalmente representa una producción 
de alrededor de 7,500 litros de Bioetanol16. 
 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
43 
 
 
3.2.5. Rendimiento de cada una 
de las materias primas 
 
Si la Tablas siguientes se analizaran de manera superficial, se podría 
caer en el error de decir que alguna materia prima es mejor opción 
que las demás. La respuesta lógica y correcta es que no hay una 
materia prima que sea la mejor en todos los países dado que cada 
región y clima es diferente, por poner un ejemplo, la caña de azúcar 
no crece en regiones heladas como Siberia, mientras que la mandioca 
si lo hace, esto lleva a la conclusión de que la mejor materia prima es 
la que mejor expectativa de producción ofrece. 
 
Materia 
Prima 
Clima 
Requerido 
Cosechas Subproductos 
Caña de 
azúcar 
Tropical 2 periodos/año 
Vinaza 
Gabazo 
Abonos 
Maíz Tropical Húmedo 2 periodos/año 
Aceite 
Fécula 
Almidón 
Alimento Animal 
Abono 
Trigo Cálido 1 periodo 
Cerveza 
Abono 
Alimento Animal 
Remolacha 
Azucarera 
Templado 1 periodo / año 
Alimento Humano 
Alimento Animal 
Azúcar 
Tabla 3.2.5.1 Generalidades de la materia prima. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
44 
 
Materia 
Prima 
Producción 
Ton/ha 
Rendimiento 
L/Ton 
Rendimiento 
L/ha 
Caña de 
azúcar 
40 Ton/ha 138 L/Ton 5520 L/ha 
Maíz 5.5 Ton/ha 
153 L/Ton 
(66% Humedad) 
841 L/ha 
Trigo 7.5 Ton/ha 
 
120 L/Ton 
(66% Humedad) 
 
900 L/ha 
Remolacha 
Azucarera 
60 Ton/ha 94 L/Ton 5640 L/ha 
Tabla 3.2.5.2 Rendimientos de transformación Etanol. 
 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
45 
 
 
3.3. Ingeniería Conceptual 
 
 
En la ingeniería que se desarrolla en un proyecto, la ingeniería 
conceptual es la que se encarga de generar las bases de diseño para 
que el proyecto pueda ser delimitado tanto en alcance como en 
suministro. 
 
Debido a que la ingeniería conceptual requiere de varios documentos 
y especificaciones, su estudio estricto está fuera del alcance de esta 
tesis, sin embargo, a manera de resumen, se pone el diseño de una 
planta de etanol a partir de caña de azúcar que servirá de base para 
el análisis económico. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
46 
 
 
3.3.1. Descripción del Proceso 
 
 
Debido a que es necesaria una alta concentración de carbohidratos, la 
caña debe ser entregada a la planta con un plazo no mayor a tres días 
después de su corte. De manera adicional, el productor entregará el 
reporte con los sellos correspondientes acerca de los tratamientos que 
dio a su cultivo, indicando como mínimo, el tiempo en que se realizó 
la siembra, el número de corte y la fecha de la cosecha. 
 
Para que la caña sea aceptada, el productor entregará su mercancía 
totalmente desojada y libre de tierra y de hierbas secundarias. La 
caña deberá ser entregada en paquetes de cinco piezas (cañas) y 
enrollada por dos cordones de plástico en cada extremo, de manera 
que permita a una persona un movimiento rápido de corte y 
transporte. 
 
Con las especificaciones indicadas, la caña es almacenada en la 
bodega principal por un plazo de alrededor de 2 días, tiempo en el 
cual se consume la materia prima existente (stock). 
 
Después de que transcurre este tiempo, la caña es enviada a una 
plancha móvil de lavado, en la cual se le quita toda clase de objetos 
ajenos a la planta, como son piedras, animales y hierbas. En esta 
misma etapa, la caña pasa a un triturador con lo cual se obtiene el 
jugo rico en carbohidratos y específicamente sacarosa. Para extraer la 
máxima cantidad de jugo, el triturador adiciona agua en la quinta 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
47 
 
etapa de trituración con lo cual se logra retirar todos los azúcares 
contenidos en las paredes de la caña, esto permite la extracción de un 
96% de los carbohidratos. 
 
El gabazo que resulta de la trituración se retira de la máquina y al 
final del turno, se retiran a la nave de secado. Después de 
aproximadamente 4 días, el gabazo puede ser incorporado como 
combustible en los precalentadores de fuego directo. 
 
EL jugo de caña deja el triturador con un rango de 25 a 28 °Bx y 
posteriormente es enviado a un sistema de filtrado por medio de 
mallas de 5micras de abertura. Posteriormente, el jugo es enviado a 
uno de los tanques de almacenamiento donde se le da un tratamiento 
químico para realizar una coagulación y floculación de las impurezas. 
Este proceso toma alrededor de 6hr. 
 
Una vez transcurrido este tiempo, el líquido es llevado a un filtro tipo 
“Toffola” donde se retiran todas las impurezas del jugo. La torta 
generada en los filtros es vendida como abono una vez que ha 
alcanzado un volumen considerable. 
 
Normalmente a toda la serie de pasos después de la extracción, se le 
conoce como proceso de clarificación. 
 
Con el jugo totalmente clarificado, la siguiente etapa consiste en 
calentar el jugo hasta una temperatura alrededor de 37°C, utilizando 
una corriente proveniente de los precalentadores. El aumento de 
temperatura facilitará el mezclado de las levaduras en el disolutor de 
polvos. 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
48 
 
 
La incorporación de la levadura se realizará de manera manual en el 
disolutor en continuo, la relación de disolución deberá ser de 170kg 
por cada lote de producción (20,000L). 
 
Para acelerar el proceso de fermentación, el proceso requiere que el 
jugo o “mosto” sea llevado a una temperatura de 48-53°C, de esta 
manera, es necesario utilizar un segundo sistema de calentamiento, 
debido a que no es posible el uso de los precalentadores, el 
intercambiador deberá trabajar con vapor saturado a una presión de 
6kg/cm2. 
 
Debido a que la fermentación es un proceso biológico anaeróbico, los 
silos donde se almacenael jugo de caña deberán contener un sistema 
de vacío. Con esta condición de temperatura y ausencia de oxígeno, 
los microorganismos que procesan los hidrocarburos (azúcares como 
glucosa, fructosa, sacarosa y el almidón, entre otros) podrán tener un 
máximo de eficiencia, obteniendo alcohol etílico como principal 
producto y dióxido de carbono (CO2) en forma de gas. 
 
Con estas condiciones de proceso, las bacterías Saccharomyces 
Cerevisiae y Zymomonas mobilis tienen una proliferación idónea, lo 
que se ve reflejado en el alto grado de transformación que sufre el 
jugo, ya que al final de esta etapa, se obtiene alcohol con un rango de 
10-12% en peso en agua. Esta etapa tendrá una duración aproximada 
de 8-10hr. 
 
Después de transcurrido el tiempo de fermentación del alcohol, la 
mezcla etanol-agua es conducida a unidad centrifugadora donde se 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
49 
 
realizará la recuperación de las levaduras. Mediante la centrifugadora, 
será posible recuperar el 97% de las levaduras, las cuales tienen un 
tiempo de vida aproximado de hasta 16 ciclos. 
 
El paso más crítico y que consume la mayor parte de la energía en la 
obtención de etanol es la destilación atmosférica, este proceso genera 
que al final se obtenga una concentración de alcohol de 
aproximadamente 94%. 
 
El alcohol destilado es llevado a tanques de almacenamiento donde se 
conserva a condiciones atmosféricas. 
 
Como el alcohol tiene características hidrófilas, la planta tendrá como 
límite de baterías entregar el alcohol a PEMEX con este nivel de 
humedad, de tal manera que cuando sea mezclada con gasolina se 
haga la destilación correspondiente. 
 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
50 
 
 
3.3.2. Diagrama de Flujo de 
Proceso 
 
El siguiente diagrama está basado en la descripción del subcapítulo 
anterior. Debido a que es parte de la ingeniería conceptual no se 
integra el balance de materia correspondiente. 
 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
51 
 
 
 
 
Capítulo 4 
 
Análisis Económico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Si te quedas, 
te arrepentirás de no haberte marchado 
y si te vas… 
 te arrepentirás de no haberte quedado 
 
--Pasaje de “El evangelio según Jesucristo” 
de José Saramago-- 
 
 
 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
52 
 
 
 
4.1. Producción y consumo de 
materia prima 
 
4.1.1. Caña de azúcar 
 
La caña de azúcar es una planta que no muere al ser cortada, pero 
que disminuye su rendimiento de crecimiento al pasar los años14. La 
parte aérea de la planta se compone, esencialmente, por los tallos, en 
los que se concentra la sacarosa, y por las puntas y hojas, que 
constituyen la paja de la caña de azúcar. 
 
El ciclo completo de la caña de azúcar varía según el clima local, las 
variedades y las prácticas culturales. En México, el ciclo es 
generalmente de seis años, en el cual hay cinco cortes y una reforma, 
como se explica a continuación. 
 
De manera general, la caña de azúcar tarda un promedio de 12 a 15 
meses para poder tener la primera cosecha, sin embargo, a este 
primer corte no se le utiliza para venta por ser ocupado para sembrar 
nuevos cañaverales y/o reforestar los existentes13. Los demás cortes 
que se le hacen al cañaveral se realizan una vez por año, a lo largo de 
cinco años consecutivos, con disminución gradual de la productividad, 
hasta que llega un momento que económicamente conviene más 
reemplazar el cañaveral que efectuar un nuevo corte. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
53 
 
Durante la renovación del cañaveral el área cultivada permanece en 
reposo por algunos meses y puede recibir otros cultivos de ciclo corto, 
como el de las leguminosas para disminuir la erosión causada. 
 
El período de cosecha de la caña varía según el régimen de lluvias, en 
la región centro sur de México, la cosecha sucede entre Abril y 
Diciembre, mientras que en la región sur se realiza de Agosto a 
Abril13. El sistema tradicional de cosecha, aún utilizado en casi el 70% 
de las áreas cultivadas con caña de azúcar, consiste en la quema 
previa del cañaveral y el corte manual de la caña entera. Ese modelo, 
sin embargo, se está reemplazando por la cosecha mecanizada por 
medio de tractores, debido a las restricciones ambientales a las 
prácticas de quema. 
 
Luego del corte, la caña se transporta lo antes posible hacia la planta, 
a fin de evitar pérdidas de sacarosa. Vale la pena mencionar que la 
logística de la caña, relacionada a todo lo que implican las 
operaciones de corte, cargamento y transporte, está evolucionando 
continuamente, con la finalidad de reducir los costos y disminuir el 
nivel de compactación del suelo. 
 
Una vez en la planta, la caña se lava y se pasa al sistema de 
preparación y extracción. En México las plantas donde se realiza la 
separación del jugo se les conoce normalmente como “Moliendas”. 
 
En promedio, la productividad anual del país se calcula entre 50 t/ha 
y 75 t/ha, siendo el promedio mexicano alrededor de 60 t/ha, un 
valor pobre si se compara con Brasil, Perú o Colombia (países que 
promedian 85 t/ha)13. Sin embargo, no hay que dejarse engañar por 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
54 
 
los números, ya que los países mencionados tienen un clima con 
mayor humedad, condición que aumenta considerablemente el peso al 
momento del corte. 
 
Por otra parte, en el balance económico14, México cayó un 13% con 
respecto a la zafra anterior, esto significó que la cosecha del periodo 
2008/2009 fuera de solo 42.5 millones de toneladas de caña, lo que lo 
colocó a México como el 5° productor de caña de azúcar en el mundo. 
De la cantidad cosechada se produjo un total de 5 millones de 
toneladas de azúcar, lo que resultó en que México apenas pudiera 
abastecer la demanda nacional que se ubicó de igual manera en 5 
millones13. Cabe destacarse que el país también consumió 800 
millones de toneladas de alta fructosa (HFCS) sobre todo en la 
industria refresquera, esto quiere decir que la demanda real de azúcar 
está por encima de las 5 millones de toneladas. 
 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
55 
 
 
4.1.2. Maíz 
 
El maíz es el cultivo más importante de la agricultura mexicana, no 
sólo por la relevancia que en materia de alimentación representa para 
la población, sino por sus múltiples usos como materia prima en la 
industria, ya sea como insumo directo o los subproductos de éste. 
 
El maíz pertenece a la familia de las Gramíneas y su nombre científico 
es Zea Mays, misma que agrupa algunas subespecies entre las que se 
encuentra la Everta, que es el maíz para palomitas18. 
 
El maíz es una planta que se ha venido cultivando desde hace unos 
10,000 años, destacando su importancia como alimento en casi todas 
las comunidades indígenas americanas desde Canadá hasta la 
Patagonia. A partir de la llegada de los españoles a América, el maíz 
se dio a conocer a Europa y de ahí a todo el mundo, por lo que en la 
actualidad es cosmopolita. 
 
Respecto al ciclo vegetativo del maíz, este varía entre 100 y 160 días 
desde la siembra hasta la cosecha10. Es una planta monoica, es decir, 
tiene flores masculinas y femeninas. Al realizar la cosecha, el fruto 
puede ser amarillo,púrpura o blanco. 
 
Bajo condiciones climáticas adecuadas o mediante el aporte del riego, 
el maíz es muy productivo, y aunque la planta es originaria de zonas 
semiáridas, las variedades mejoradas actuales permiten la siembra en 
casi cualquier parte. 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
56 
 
 
Existen variedades de maíz para forraje y para producción de grano. 
El maíz para grano se puede clasificar como: granos de color blanco 
para la elaboración de cereales; granos con alto contenido de azúcar 
para la alimentación humana; granos con alto contenido de aceite 
para la industria aceitera y granos con alto contenido de proteína y 
lisina para la industria alimentaria en suplementos alimenticios. 
 
Por todas las razones expuestas anteriormente, el maíz es el cultivo 
más importante y más sembrado en el país, haciendo a México el 
cuarto productor de maíz en el mundo. Aunque se cubre 
prácticamente la totalidad de la demanda del maíz blanco con la 
producción nacional, es el maíz amarillo el que se usa en la Molienda 
de Nixtamal y Tortilla, así como en la elaboración de botanas y otros 
productos. Esto tiene como consecuencia que el país importe 
alrededor de 11 millones de toneladas por año10. 
 
En México los principales estados productores de maíz en el 2009 son: 
Sinaloa, que aporta el 23% del total; Jalisco, 13%; Michoacán, 
Chiapas y Guerrero contribuyen con el 7% cada uno. Otros 
importantes estados en la producción de este grano son el Estado de 
México y Guanajuato con 6% cada uno; Veracruz, 5% y Puebla con 
4%2. En conjunto estos estados ofrecieron una oferta de 21.5 
millones de toneladas de maíz para consumo humano, mientras que 
la demanda anual es de 32 millones de toneladas. 
 
En el mundo los principales países productores de maíz son: Estados 
Unidos, que contribuyó con el 40% de la producción total, seguido de 
lejos por China con el 19%, Brasil con 6% y México con un 3%2. 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
57 
 
 
Sin embargo, dejando de lado la producción de maíz, hay un tema 
que ha generado mucha polémica en México y es el tema del maíz 
transgénico. 
 
El maíz transgénico es denominado así, debido a que ha sido 
modificado genéticamente para obtener mayor rendimiento al hacerlo 
resistente a plagas, enfermedades y pesticidas10. Las modificaciones 
al maíz van desde la incorporación de genes de otros tipos de maíz 
para hacer la raza más fuerte o simplemente para que la planta de 
buenos rendimientos en climas poco prósperos. 
 
Lo anterior representa ventajas al productor, pues en primer lugar 
obtiene un ahorro al no adquirir mayor cantidad de plaguicidas, lo que 
significa también un impacto benéfico sobre el medio ambiente. En 
segundo, la planta del maíz no sufrirá daños con la utilización de 
herbicidas para atacar malezas, lo cual sí puede ocurrir con una 
variedad natural. Sin embargo, es importante analizar que el maíz 
transgénico no debe sustituir la producción de maíz natural, debido a 
que alteraría el ecosistema natural del medio. Ante esta situación, los 
Gobiernos de diferentes países han propuesto estrategias para que el 
maíz transgénico no sea mezclado con el maíz natural, de esta 
manera el consumidor final podrá elegir si adquiere o no los productos 
transgénicos. 
 
Como se puede ver, México tiene la necesidad de invertir y estimular 
la producción de maíz, no solo para su uso en la producción de Etanol, 
sino, principalmente por ser base la alimentación del país. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
58 
 
 
4.1.3. Trigo 
 
 
El trigo, es el término que designa al conjunto de cereales que 
pertenecen al género Triticum. El trigo es uno de los tres granos más 
producidos mundialmente siendo la base para la alimentación en la 
civilización occidental. El grano de trigo es utilizado para hacer harina, 
harina integral, cerveza y una gran variedad de productos 
alimenticios17. 
 
El trigo crece en ambientes con temperaturas templadas, siendo una 
temperatura óptima entre 15 y 25 °C17. Por su naturaleza no requiere 
de sitios con gran cantidad de humedad. Los mejores suelos para su 
crecimiento deben ser sueltos, profundos, fértiles y libres de 
inundaciones, ya que la humedad en exceso pudre la raíz. 
 
Para tener una idea de la importancia que tiene el trigo, basta con 
decir que a nivel mundial es el cereal más consumido con un 
promedio de 67 kilogramos por persona por año. Lo que significó 
que al final del ciclo 2008/2009 el consumo alcanzara los 668.1 
millones de toneladas17. Entre los ciclos 2000/01 y 2008/09 la 
producción mundial de trigo creció a una tasa media anual de 2.0%. 
 
El 67.7% de la producción mundial en el ciclo 2008/2009 se concentró 
en cinco regiones: Unión Europea (20.8%), China (17.1%), India 
(12.1%), Estados Unidos (9.0%) y Rusia (8.6%)17. Es importante 
considerar que al igual que en la mayoría de los cereales, los 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
59 
 
principales países productores son también los mayores 
consumidores. Así, la Unión Europea es el principal consumidor de 
trigo a nivel mundial, participando con el 19.9% del volumen 
demandado. Cabe puntualizar que ésta región consume el 54.2% del 
trigo forrajero en el mundo. En orden de importancia en el 
consumo, destacan también China, India, Rusia y Estados Unidos, 
mismos que participan con un porcentaje amplio según se muestra en 
la figura siguiente17. 
 
 
Figura 4.1.3.1 Principales consumidores de Trigo17 
 
Con respecto a México, El cultivo del trigo ocupa el segundo lugar en 
importancia después del maíz en cuanto a la superficie cosechada y 
por la producción obtenida dentro del grupo de los cereales. Esto en 
número representó una producción en el periodo 2008/2009 de 4.3 
millones de toneladas de Trigo17. Por otra parte, la demanda nacional 
en el mismo periodo fue de 6.3 millones de toneladas, lo que motivó 
que México importara 3.2 toneladas de trigo procedentes de 
principalmente de Estados Unidos y Canadá. 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
60 
 
 
4.1.4. Remolacha azucarera 
 
 
La remolacha (Beta vulgaris L.) tiene alrededor de 30 variedades 
diferentes. Esta planta aunque originaria de la zona templada de 
Eurasia, fue principalmente adoptada por los franceses para la 
producción de Azúcar. Hoy día se cultiva en todas partes 
principalmente por sus grandes y suculentas raíces, que se emplean 
en alimentación humana y para la producción de azúcar y 
secundariamente Bioetanol. Las variedades más conocidas en México 
son la acelga, o acelga suiza por ser utilizada en alimentos y el 
Betabel púrpura16. 
 
 
Figura 4.1.4.1 Betabel, una variedad de remolacha azucarera16 
 
De todas las variedades existentes, la remolacha azucarera (Beta 
Vulgaris Var Altissima) es la más cosechada por tener grandes 
concentraciones de sacarosa9. Esta variedad posee raíces blancas, 
cónicas y de gran tamaño que contienen un alto porcentaje de azúcar, 
por lo que el jugo obtenido de la trituración se emplea en varias 
industrias vinícolas. 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
61 
 
Otra gran ventaja que tiene la remolacha azucarera es que es una 
planta que puede ser aprovechada en un 100% debido a que las hojas 
y cabezas de la remolacha son de alto valornutritivo para el ganado 
vacuno9. Como consecuencia, varios países han optado por alimentar 
a su ganado con esta planta y de forma secundaria obtener una 
producción de azúcar que finalmente es comprada por el estado. 
 
Con respecto al clima, la remolacha azucarera presenta gran 
resistencia a las bajas temperaturas, aunque se ha determinado que 
la temperatura ideal oscila entre los 11 y 20°C7, por otra parte, la 
planta no requiere de climas húmedos para desarrollarse, sin 
embargo, el contenido de sacarosa varía dependiendo de la región. 
Siendo los climas templados donde se obtienen el valor más alto de 
azúcar. 
 
PAÍSES 
PRODUCCIÓN 
(AÑO 2006) 
(toneladas) 
Francia 29,504.00 
Alemania 24,397.89 
Estados Unidos 23,363.64 
Ucrania 15,489.00 
Federación de Rusia 14,239.00 
Polonia 13,000.00 
Italia 12,500.00 
China 8,900.00 
Reino Unido 7,250.00 
España 6,899.10 
Países Bajos 5,300.00 
Bélgica-Luxemburgo 6,500.00 
 
Tabla 4.1.4.1 Países productores de Remolacha Azucarera9 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
62 
 
Debido a que América contiene climas tropicales, la mayor parte del 
continente utiliza caña para producir azúcar, sin embargo, en otros 
continentes y particularmente en Europa, las condiciones para el 
crecimiento de la caña de azúcar no son tan favorables como en 
América, de esta manera, es la remolacha azucarera la encargada de 
proveer al continente europeo la mayoría del azúcar. Esta 
circunstancia se ve reflejada en la Tabla 4.1.4.1 en la cual se puede 
observar la escasa participación de países americanos o africanos, 
mientras que la zona central de Europa es la principal productora. 
 
Con respecto a la producción de remolacha azucarera, el país aun no 
cuenta con una producción apreciable, aunque se estima que la 
producción oscila alrededor de las 500 toneladas por año9. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
63 
 
 
4.1.5. Justificación del uso de 
caña de azúcar 
 
Antes de justificar el uso de caña de azúcar es preciso que se 
mencione las posibilidades y retos que ofrecieron las demás materias 
primas analizando totalmente desde el punto de vista productivo. 
 
Por una parte, en todos los casos se encontró que México no posee un 
plan de desarrollo que le permita año con año mejorar la cantidad y 
calidad de la materia prima. 
 
Dentro de las opciones analizadas quizá el caso más crítico sea el del 
maíz, ya que de este insumo se importan alrededor de 11 millones de 
toneladas al año, si se toma en cuenta que la demanda anual en el 
periodo 2009 fue de 32 millones de toneladas se puede decir que de 
cada 100 kilogramos de maíz 34kg son importados. 
 
 
Figura 4.1.5.1 Porcentaje Importación/Producción de maíz 2009 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
64 
 
Como sabemos, el maíz es base de la alimentación mexicana así que 
en caso de que se pudiera trabajar en un plan de desarrollo para 
poder dejar de importar el maíz, seguramente esta producción se 
ocuparía para consumo humano. Hay que destacar que por el 
momento, el gobierno sólo permite la elaboración de etanol a base de 
maíz si la demanda de maíz para consumo humano se ha obtenido10. 
Sin embargo, en más de 20 años México jamás ha sido capaz de 
obtener una producción mayor a la demanda que presenta. Por esta 
razón se puede determinar que el etanol a base de maíz no 
representa una buena inversión. 
 
En el caso del Trigo es aún más desafortunado que el del maíz, ya que 
se determinó que México tuvo una demanda de 6.3 millones de 
toneladas para el año 2008/200917 lo que representó una mejora en 
cuanto al consumo con respecto a los años anteriores, esto, sin 
embargo, no fue suficiente ya que en el Balance Nacional de Trigo del 
mismo periodo (2008/2009) se determinó que México importó 
alrededor de 3.2 millones de toneladas, lo que representó un 51% de 
la demanda anual. 
 
Figura 4.1.5.2 Porcentaje de Importación/producción de azúcar 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
65 
 
 
Sobra decir que una producción de etanol con trigo no es viable 
debido a que se importa más de la mitad del trigo que consumimos. 
 
La dos anteriores materias primas presentan la ventaja de que en 
México existen terrenos exclusivamente dedicados a su cultivo, sin 
embargo, para el caso de la Remolacha Azucarera, Mandioca u otros 
insumos posibles, el panorama es aún más incierto debido a que en 
los reportes de producción no existe una producción que pueda ser 
cuantificable. 
 
Finalmente, de todas las materias primas la que presenta el 
panorama menos crítico es la caña de azúcar, ya que es la única que 
cubre totalmente la producción de alcohol actual y casi abarca el 
mercado nacional de endulzantes con una producción anual de 42.5 
millones de toneladas de caña para el periodo 2008/200914. 
 
Otra gran ventaja que presenta el usar caña de azúcar, es que se 
puede integrar la biomasa generada en proyectos de cogeneración de 
energía, lo que evitaría usar energía eléctrica y/o combustibles 
derivados de petróleo. 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
66 
 
 
4.2. Inversión de una planta de 
Etanol 
 
4.2.1. Capacidad y ubicación de 
la planta. 
 
Para poder determinar la capacidad de producción que tendrá la 
planta se recurre a la información que publican “la unión de cañeros” 
en su página de internet http://www.caneros.org.mx/13 para la 
ZAFRA 2009/2010. 
 
De acuerdo a esta página, actualmente se destinan alrededor de 673 
mil hectáreas para la caña de azúcar. De esta producción, se obtuvo 
una producción de casi 48 millones de toneladas de caña de azúcar, lo 
que significa un rendimiento de 71 toneladas por hectárea sembrada. 
 
Producción de Caña de Azúcar en México 
(Zafra 2009-2010) 
Superficie cultivada 673,105 Ha 
Caña de azúcar 47,988,855 Ton 
Rendimiento Promedio 71.29 Ton/ha 
Tabla 4.2.1.1 Zafra 2009-2010 
 
Por otra parte dado que este es un estudio teórico no se puede 
determinar la cantidad de ingenios cañeros que se unirán al proyecto, 
sin embargo, suponiendo que se trabaje únicamente con la región de 
http://www.caneros.org.mx/
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
67 
 
Veracruz (recordar que Veracruz es el principal productor de caña) y 
que sólo el 3% de la superficie actual la brinden para la producción de 
caña de azúcar. Esto arrojaría una capacidad de producción de 63 
millones de litros por año, tomando un rendimiento de 120L25 de 
etanol por cada tonelada de caña procesada. 
 
Posible producción de Etanol 
Superficie cultivada en Veracruz 247,030 Ha 
Apoyo cañeros (3% superficie) 7,411 Ha 
Caña de azúcar 528,357 Ton 
Rendimiento de caña 120 L/ton caña 
Capacidad de producción 63,402,875 L/año 
Tabla 4.2.1.2 Producción esperada de Etanol 
 
Finalmente, no resulta tan increíble pensar en una planta con una 
capacidad de 60 millones de litros al año. 
 
 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
68 
 
 
4.2.2. Inversión inicial 
 
Existen métodos para el cálculo del costo de inversión para plantas 
industriales tales como: método de los porcentajes, método de Lang, 
método de Guthrie28, por mencionar algunos. Sin embargo a 
continuación se presenta un método combinado de cálculo propuesto 
por Turton et al29, que nosservirá para presentar un análisis 
económico. 
 
Para determinar la inversión bruta, se utiliza el método de costos 
modulares de Guthrie29 y se fundamenta en la relación que existe 
entre el costo capital de una planta química y el costo de adquisición 
de sus equipos. De esta manera, los equipos principales son los 
siguientes: 
 
Item Equipo Tipo Material Precio (USD) 
1 
Triturador de 5 pasos (4 
unidades) 
Molino de 
aspa 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 620,000.00 
2 Sistema de Filtración Toffola Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 176,000.00 
3 Bomba de transferencia Centrifuga Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 5,500.00 
4 Tanque preparación Toricónico Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 75,000.00 
5 Mezclador en línea Disolutor 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 28,000.00 
6 Bomba de transferencia Centrifuga Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 5,500.00 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
69 
 
7 Intercambiador de calor Placas 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 15,000.00 
8 Tanque de Cocimiento 1 Toricónico Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 82,000.00 
9 Tanque de Cocimiento 2 Toricónico Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 82,000.00 
10 Tanque de Cocimiento 3 Toricónico Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 82,000.00 
11 Tanque de Cocimiento 4 Toricónico Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 82,000.00 
12 Bomba de transferencia Centrifuga Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 5,500.00 
13 
Sistema de inyección de 
CO2 para tanque 1 
Compresor 
Centrifugo 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 18,000.00 
14 
Sistema de inyección de 
CO2 para tanque 2 
Compresor 
Centrifugo 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 18,000.00 
15 
Sistema de inyección de 
CO2 para tanque 3 
Compresor 
Centrifugo 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 18,000.00 
16 
Sistema de inyección de 
CO2 para tanque 4 
Compresor 
Centrifugo 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 18,000.00 
17 
Bomba de transferencia 
tanque 1 
Centrifuga Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 5,500.00 
18 
Bomba de transferencia 
tanque 2 
Centrifuga Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 5,500.00 
19 
Bomba de transferencia 
tanque 3 
Centrifuga Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 5,500.00 
20 
Bomba de transferencia 
tanque 4 
Centrifuga Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 5,500.00 
21 Sistema de Filtración Toffola Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 176,000.00 
22 Intercambiador de calor Placas 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 15,000.00 
23 Torre de Destilación Platos 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 1,200,000.00 
 
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BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
70 
 
24 
Torre de Rectificación 
Etanol-Agua 
Platos 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 850,000.00 
25 
Bomba de envío de 
producto 
Centrifuga Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 5,500.00 
26 
Tanque de 
almacenamiento 
Toricónico Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 97,000.00 
27 
Bomba de Tanque de 
almacenamiento 
Centrifuga Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 5,500.00 
28 Válvulas principales Varios tipos 
Todas con cuerpo de Acero al carbón 
A-53B, Internos en Acero inoxidable 
SS-316 
$ 40,000.00 
29 Caldera 
Tubo de 
humos 
Acero al carbón A-53B, Internos en 
Acero inoxidable SS-316 
$ 458,000.00 
30 
Sistema de agua 
Deionizada 
Intercambio 
iónico 
Acero Inoxidable tipo SS-304 $ 170,000.00 
Total $ 4,369,500.00 
 
Debido a que el equipo se cotizó directamente con proveedores, no 
fue necesaria la utilización de la “regla de los seis decimos”, sin 
embargo, si en el futuro es necesaria la extrapolación de los precios, 
se puede utilizar la siguiente metodología de cálculo. 
 
 
 
El punto más importante de esta ecuación, es la incorporación del 
índice de Nelsón-Ferrara “n”, el cual contempla costos de depreciación 
y amortización, lo cual permite extrapolar el precio a una fecha 
actual. 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
71 
 
 
Debido a que hay otros equipos o instalaciones de proceso que no son 
tomados en cuenta, pero que en suma representan un costo adicional 
importante, Guthrie estima que pueden ser estimados con un factor 
del 73% del costo de los equipos principales29. 
 
Aplicando el factor al costo de los equipos: 
 
Costo total de equipos = $ 4,369,500.00 * 1.73 = $7,559,235 
 
Ahora, de acuerdo al método de Guthrie, el siguiente paso es obtener 
el costo de la inversión mediante la incorporación de los factores 
siguientes: 
 
 Factor de 
Guthrier 
Costo 
(USD) 
Costo total de Equipo $ 7,559,235.00 
Instalación de equipo y tubería 0.39 $ 2,948,101.65 
Instrumentación y control 0.13 $ 982,700.55 
Tubería 0.31 $ 2,343,362.85 
Sistema Eléctrico 0.1 $ 755,923.50 
Construcción 0.29 $ 2,192,178.15 
Terreno 0.06 $ 453,554.10 
Costo Bruto $ 17,235,055.80 
Contingencias y honorarios 18% Costo Bruto $ 3,102,310 
Capital de trabajo 10% Costo bruto $ 1,723,505 
Costo Total de Inversión $ 22,060,860 
Tabla 4.2.2.1 Inversión para una planta de Etanol29 
 
El costo total de la inversión representa el costo por poner en marcha 
la planta y contempla las contingencias provenientes por el 
incremento de los equipos, servicios y/o precio del terreno 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
72 
 
 
 
 
4.3. Análisis de Costos de 
producción del Etanol 
 
Los costos de producción de un bien o servicio siempre van 
acompañados de un análisis de cada uno de los subprocesos que 
requiere el producto. 
 
Dependiendo del grado de exactitud que se requiera se pueden 
ingresar datos a los costos de producción, sin embargo, un análisis 
más fino requiere que los datos y diseños de equipos estén 
desarrollados por completo. 
 
Para este estudio se contemplan los costos de producción más 
comunes y de mayor peso en el costo del producto como son el costo 
de la materia prima, el costo por la energía y servicios, costo de mano 
de obra, etcétera. 
 
 
 
Juan Pablo Sierra Angeles ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO DEL USO DE 
BIOETANOL EN EL SECTOR TRANSPORTE EN MÉXICO 
 
73 
 
 
4.3.1. Costo materia prima 
 
Determinar el precio de la materia prima para producir etanol es 
relativamente sencillo, debido principalmente a que únicamente son 
cuatro las materias utilizadas. 
 
La materia prima esencial es la caña de azúcar ya que es la que 
proveerá el jugo que posteriormente se transformará en alcohol. Para 
obtener el costo es necesario tomar los datos de la última ZAFRA, los 
cuales arrojan un precio por tonelada de $729 pesos por tonelada de 
caña de azúcar estándar (59 USD/ton)13. 
 
El concepto de caña de azúcar estándar se refiere a que la cosecha se 
obtendrá a los 180 días de que se cortó el cañaveral, esto asegura 
que la caña contendrá al menos un porcentaje de azúcares mayor al 
17% en peso. 
 
Al multiplicar el precio de la caña por el porcentaje de conversión, se 
obtiene el costo de la caña de azúcar por litro producido. 
 
 
 
 
(
 
 
) ⁄ 
 
Para el caso de las levaduras, de acuerdo a los datos de los 
proveedores, por cada 10,000L de etanol producido se requieren 
aproximadamente 170 kg de levadura25, siendo