Espíritu Emprendedor TES 2018, Vol 2, No. 4, octubre a diciembre 47-61  
Artículo Científico  
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Propuesta para disminuir el alto consumo energético en las industrias dependientes de  
combustible fósiles  
Ingeniero Mecánico: Carlos Ernesto Arias García  
Profesor de Universidad de Holguín (UHO). Cuba.  
Autor para correspondencia: carlose@uho.edu.cu  
Dr. Jaroslav Elievich Shkliarsky  
Universidad de Minería de San Petersburgo de la Federación Rusa. Rusia  
Autor para correspondencia: js-10@mail.ru  
Fecha de recepción: 22 de julio de 2018 / Fecha de aceptación: 20 de octubre de 2018  
Resumen  
El presente trabajo tuvo como objetivo ofrecer una panorámica para valorar la mejora de la  
eficiencia de los sistemas de suministro de energía en industrias con la utilización de fuentes no  
convencionales de energía que proporcionen beneficios económicos y ambientales para el  
desarrollo sostenible de la sociedad en general. En la búsqueda de fuentes de energía para  
disminuir este alto costo, se presentó una propuesta metodológica para impulsar a corto y largo  
plazo la eficiencia energética con el empleo de biogás en la producción de electricidad.  
Incentivados como parte del proyecto de investigación científica de eficiencia energética:  
Introducción de fuentes renovables de energía en el territorio holguinero, del departamento de  
Ingeniería Mecánica de la Universidad de Holguín.  
Palabras-clave: eficiencia, sustentabilidad, suministro de energía, fuentes de energía no  
convencionales  
Abstract: The objective of this work was to offer an overview to assess the improvement of the  
efficiency of energy supply systems in industries with the use of unconventional sources of  
energy that provide economic and environmental benefits for the sustainable development of  
society in general. In the search for energy sources to reduce this high cost, a methodological  
proposal was presented to boost energy efficiency in the short and long term with the use of  
biogas in the production of electricity. Encouraged as part of the scientific project of energy  
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efficiency: Introduction of renewable sources of energy in Holguin territory, from the  
Mechanical Engineering Department of the University of Holguin.  
Key-words: Efficiency, sustainability, energy supply, unconventional energy sources  
Introducción  
La obtención de energía renovable sigue siendo una de las principales preocupaciones en la  
inversión de actividades económicas de muchos países en el mundo, como es el caso de la  
minería y otras industrias con varios productos comerciales como el cobre, oro, níquel y otros de  
sumo interés. En el procesamiento de la energía como la extracción y transporte, se producen  
impactos significativos tanto positivos como negativos que perduran en el tiempo. Por esta razón  
es fundamental utilizar recursos como la energía de manera eficiente e incorporar nuevas fuentes  
de energía, como las renovables no convencionales, dentro de ellas electricidad eólica y solar,  
biomasa e hidráulica.  
Debe ser de sistemática atención el desarrollo de proyectos en la búsqueda de  
incorporación y mejoras del uso de energía, combinando las de actual uso con nuevas propuestas  
de energías renovables no convencionales que se presentan cada día a nivel mundial. Además de  
tener en cuenta el margen de error en su implementación, pues podría traer desfavorables  
resultados económicos y al medio ambiente, cuestiones que se deben evitar a toda costa.  
Se toma en consideración diversos aportes a este escenario de muchas industrias mineras  
que buscan contribuir y facilitar el desarrollo de proyectos de energía renovable no  
convencionales en plantas mineras, disponiendo de una base conceptual, modelamiento y  
herramienta computacional que permita evaluar sistemáticamente la inserción de energías  
renovables no convencionales en estas plantas. Estos aportes son de incuestionable valor, pero  
aún, no existe una toma de conciencia en el ámbito nacional e internacional que se origine de la  
necesidad de hacer un uso cada vez más racional de los recursos existentes en nuestro planeta y  
así acelerar el uso de energía renovable como es la obtenida de biomasas. Aspecto a tener  
presente para trabajar en las actuales y futuras generaciones con base en la comprensión de la  
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sustentabilidad. Como modelo, la sustentabilidad integral para el presente y futuro, exige la  
permanente simbiosis de la sustentabilidad económica, ambiental y social.  
En las Américas, países como Chile, Colombia, Argentina y Perú con avances en este  
empeño de mejora de eficiencia energética de las industrias, elaboran planes de desarrollo,  
software, entrevistas a profesionales, entre otras. Las que han sido seguidas por otros países,  
pero, aun carentes de un basamento teórico y práctico que sustente sus propuestas para ser  
empleados en cualquier empresa minera en correspondencia con la relación del mineral extraído  
y su consumo energético que permita el sustento y perdurabilidad de las ganancias que dichas  
empresas reportan a la economía.  
Es de resaltar un nuevo tipo de tecnología denominada híbrida fotovoltaica-térmica o PVT,  
la que permite generar energía eléctrica y térmica en un solo colector, lo que involucra la  
incorporación del componente híbrido al software propuesto por la empresa energética en Chile.  
El cual plantea como el primer caso de estudio, evaluar el valor práctico de la herramienta  
mediante datos estadísticos y de operación de la central termo solar, lo que permite evaluar los  
datos técnico-económicos reales de cada planta y compararlos con la simulación; el segundo  
caso utiliza el modelo de la tecnología híbrida fotovoltaica-térmica para realizar un análisis  
técnico-económico de un proyecto híbrido, cuyos resultados revelan que los paneles híbrido  
fotovoltaica-térmica amorfos presentan una mejor eficiencia térmica que los poli cristalinos, y  
que estos últimos poseen una mejor eficiencia eléctrica comparado con los amorfos. Esta  
tecnología genera un alto costo de los colectores híbrido fotovoltaica-térmica poli cristalinos y  
hace que sea más beneficioso económicamente realizar un proyecto con híbrido fotovoltaica-  
térmica amorfos. (Merino Lacoste, 2017)  
Se estimó recientemente que en América Latina, una región que produce cobre, hierro,  
petróleo, níquel y carbón, invertirán más de USD 1.000 millones en proyectos de energía  
renovable hasta 2022, frente a USD 37 millones en 2013. (Minería en Chile, 2017)  
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Cuba, país en vías de desarrollo, también traza sus planes y estrategias en los sectores de la  
Explotación de Minas y Canteras así como en el industrial de forma general teniendo en cuenta  
un balance energético representado por indicadores como el consumo y la importación. Para la  
electricidad, se valoran las capacidades instaladas, la eficiencia en plantas térmicas y otros  
indicadores relevantes.  
A partir de los acontecimientos de los primeros años de la década del 70 en Cuba, con la  
reducción de los suministros de petróleo y la duplicación del precio de los crudos, adquiere un  
nuevo interés el desarrollo del análisis energético, con el objetivo de suministrar eficientemente  
energía renovable al Sistema Eléctrico Nacional. (Anuario Estadístico de Cuba 2015. Capítulo  
1
0: Minería y Energía. Edición 2016).  
Se consideran fuentes primarias no renovables de energía, a aquellos recursos fósiles  
agotables en el tiempo, y que tienen un período de formación de muy largo plazo. Las que  
pueden ser sustituidas en un mayor porcentaje por las energías renovables. Las que se consideran  
como energías renovables a aquellos recursos no fósiles, de bajo contenido de carbono y de  
períodos de formación relativamente cortos. (Merino Lacoste, 2017).  
Como portadores energéticos naturales o primarios, se refiere al proceso de extracción,  
captación o producción siempre que no conlleve transformaciones energéticas. Estos son  
aquellos provistos por la naturaleza, ya sea en forma directa, como la energía hidráulica, eólica,  
solar y biomasa, o después de atravesar un proceso minero, como el petróleo, el gas natural, el  
carbón mineral, los minerales fusionables y la geotermia, o a través de la fotosíntesis, como es el  
caso de la leña y los otros combustibles vegetales y de origen animal (Anuario Estadístico de  
Cuba 2015. Capítulo 10: Minería y Energía. Edición 2016).  
Los portadores naturales que se producen en Cuba y de los cuales se dispone de  
información estadística recopilada y sistemática son: petróleo, gas natural hidro energía, leña,  
productos de caña (en lo fundamental bagazo).  
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En el caso particular de la hidro energía, sus niveles de producción están estimados a partir  
de la energía eléctrica producida por las centrales hidroeléctricas del país, operadas en la  
actualidad por la Unión Eléctrica. Con relación a la leña, se incluyen solamente los flujos  
comerciales de este portador estando ausentes los volúmenes que por apropiación irregular y sin  
control se originan en la práctica.  
Los productos resultantes de las transformaciones o elaboración a partir de portadores  
energéticos naturales (o en determinados casos a partir de otro portador ya elaborado) se  
denominan portadores elaborados o secundarios. Son portadores energéticos elaborados, la  
electricidad, toda la amplia gama de derivados del petróleo, el carbón vegetal, el alcohol  
desnaturalizado y el gas manufacturado o gas de ciudad. (Anuario Estadístico de Cuba 2015.  
Capítulo 10: Minería y Energía. Edición 2016).  
El grupo de los derivados del petróleo incluye una amplia variedad de productos  
energéticos útiles que se obtienen a partir del procesamiento del petróleo en las refinerías, entre  
los cuales se encuentran las gasolinas, los turbo combustibles y los combustibles diésel  
(gasóleos) de extraordinaria demanda universal.  
Para los recursos energéticos renovables se desarrollan amplios planes hasta el 2030 con el  
respaldo económico de la Unión Europea, evidenciados en la feria "Energías Renovables Cuba",  
celebrada en La Habana por primera vez a inicios del presente año con la participación de 16  
países. Lo que permitirá obtener un incremento de 2.334 megavatios generados por energías  
renovables, procedentes de centrales bioeléctricas, energía solar fotovoltaica, parques eólicos,  
además de pequeñas centrales hidroeléctricas y plantas de biogás industrial.  
De acuerdo a todo este análisis, se hace necesario el trabajo mancomunado del estado y  
especialistas del ramo para la mejora en la obtención de energías no convencionales para el  
desarrollo de la industria en general y la minera, alta consumidora de energéticos no renovables,  
costoso recurso y altos contaminadores de ecosistemas.  
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Materiales y métodos  
Para elaborar la propuesta, se partió del análisis nacional que realiza el Ministerio de  
Energías, debido a que la producción de energía eléctrica en Cuba depende mayoritariamente de  
combustibles fósiles, por lo cual, es de prioridad mejorar la eficiencia energética, incrementar la  
generación con fuentes renovables, incrementar la exploración y extracción de petróleo, así como  
maximizar la generación con el gas acompañante del petróleo nacional.  
Cabe resaltar las especificidades trazadas por este ministerio como metas hasta 2030, al  
garantizar el acceso universal a servicios de energía asequibles, confiables y modernos; aumentar  
sustancialmente el porcentaje de la energía renovable y duplicar la tasa de mejora de la eficiencia  
energética  
En la busque bibliográfica, Rothen Véliz, (2016) realiza un resumen semejante a las que se  
presentan a continuación:  
Hidro energía: energía potencial de un caudal hidráulico.  
Geo energía: energía almacenada bajo la superficie de la tierra en forma de calor, la cual  
puede ser transmitida hacia la superficie por un fluido que esté en contacto con la roca caliente.  
Energía eólica: producida por el viento y que se puede aprovechar en un conjunto turbina  
generador.  
Leña: se obtiene directamente de los recursos forestales. Incluye los troncos y ramas de los  
árboles, pero excluye los desechos de la actividad maderera. Productos de Caña: incluyen los  
productos de caña de azúcar que tienen fines energéticos. Entre ellos se encuentran el bagazo, el  
caldo de caña y la melaza.  
Otras fuentes primarias: se incluye residuos animales, de las actividades agropecuarias y a  
los desechos urbanos. Estos pueden ser utilizados directamente como combustible en forma seca  
o convertidos a biogás, a través de un proceso de fermentación o método de descomposición.  
Biogás: es el gas, principalmente metano, obtenido de la fermentación anaeróbica de  
desechos biomásicos. La producción de los gases debe corresponder a los centros de  
transformación donde cada gas es producido.  
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Como otras fuentes energéticas primarias se incluye la solar.  
Un aspecto primordial lo constituye el balance energético, que es el conjunto de relaciones  
de equilibrio que contabiliza los flujos físicos por los cuales la energía se produce, se intercambia  
con el exterior, se transforma, se consume, etc., calculado en una unidad común, dentro de un  
país dado y para un período determinado. (Metodología para la elaboración de los balances de  
energía, 2004). Este constituye una herramienta que facilita la planificación global energética  
considerada junto con otros elementos del sistema económico. Es decir, tomado aisladamente el  
balance de una imagen de las relaciones físicas del sistema energético en un determinado período  
histórico.  
El balance visualiza como se produce la energía, se exporta o importa, se transforma y se  
consume. Permite calcular ciertas relaciones de eficiencia y hacer un diagnóstico de la situación  
energética de una determinada industria o empresa, donde se incluye la minera. En este sentido,  
es una condición necesaria para la planificación energética. Los objetivos fundamentales del  
balance energético radican en evaluar la dinámica del sistema energético en concordancia con la  
economía de cada empresa, determinando las principales relaciones económico-energéticas entre  
los diferentes momentos de productividad de dicha empresa, lo que servir de instrumento para la  
planificación energética al conocer la estructura de cada una de ellas para determinar cada fuente  
de energía y los usos competitivos y no competitivos que permitan impulsar cuando sea posible  
los procesos de sustitución.  
Todo esto permite crear las bases apropiadas que conlleven a la sistematización de la  
información energética y así proyectar su producción y perspectivas a corto mediano y largo  
plazo en correspondencia con la disponibilidad en dependencia de la ubicación geográfica en que  
se encuentre cada industria y que esta disponibilidad pueda ser empleada de acuerdo al tipo de  
energía renovables desarrollada en cada territorio.  
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Para el estudio de este complejo tema, el elemento fundamental es la sostenibilidad  
económica, ambiental y social desde una dimensión espacial y temporal para el desarrollo de un  
plan sólido que reduzca el consumo de energía en la industria y empresas mineras para que  
contribuya a su mejora.  
Todo esto conlleva para su implementación un equipamiento en correspondencia con el  
tipo de energía renovable a obtener y, acometer estas labores con grupos especializados y  
suficientemente calificados que analicen los proyectos de cada empresa y los materiales  
necesarios.  
Recolección de datos  
Se muestra en la figura 1.1 un resumen del balance energético contenido del Anuario  
Estadístico de Cuba 2015. Capítulo 10: Minería y Energía. Edición 2016. Este sirve de base para  
la propuesta de la metodología y así impulsar la mejora de la obtención de energía renovable  
debido a la necesidad imperante de su uso y aplicación de nuevas tecnologías para su creciente  
explotación.  
Figura. 1 Datos estadísticos de la generación bruta eléctrica  
La explotación y uso de energías renovables se resumen de la siguiente forma:  
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Fig. 2 Generación bruta de electricidad por tipo de planta productora.  
Aún los datos revelados, no satisfacen las crecientes demandas energéticas de forma  
general en nuestro país, por lo que se trabaja en nuevas propuestas de aplicación de energía  
renovable que pueda de alguna manera reducir estos costos.  
La propuesta se implementa en la provincia de Holguín, ubica geográficamente en la costa  
norte del oriente de Cuba. La cual cuenta con una alta densidad poblacional y de industrias  
consumidoras de energía fósil como es la KTP 26 de Julio y otras industrias locales que se  
favorecerían con la energía proveniente del biogás.  
Resultados y Discusión  
Cuando hablamos de biomasa, en este caso del biogás, vemos que esta se diferencia por el  
recurso primario utilizado en otros sistemas energéticos con el fin de obtención de energía  
renovable. El origen diverso de composición, recolección, tratamiento y distribución geográfica,  
distingue su complejidad de otros recursos energéticos primarios. (Barrena et al., 2016).  
Tener presente tanto las ventajas como las limitaciones del balance energético, es de suma  
importancia, pues esta es una herramienta que facilita la planificación global energética de la  
zona o territorio que se propone poner en marcha este sistema de obtención de energía,  
considerado junto con otros elementos económicos. Permite visualizar como se produce la  
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energía, se transforma y se consume por sectores económicos y poblacionales, lo que propicia  
calcular ciertas relaciones de eficiencia y hacer un diagnóstico de la situación energética de la  
región en un período determinado una vez materializada en el terreno. Se toma como referentes,  
investigaciones realizadas en el Perú acerca del empleo de recursos energéticos renovables  
provenientes de recursos biomásicos forestales, lo que presenta cierta similitud por la existencia  
de material primario, como parte de esta experiencia.  
Se propone desarrollar la metodología en tres etapas hasta el momento: de preparación, de  
coordinación y de ejecución.  
En la primera etapa, de preparación, se requiere de condiciones previas, donde se analiza  
la efectividad del desarrollo tecnológico basado en los Sistemas de Información Geográfica  
(SIG) que representa una herramienta de gran ayuda para abordar el contexto geográfico y el  
amplio rango de los aspectos pertinentes al tema de la producción de energía a partir de biomasa,  
en especial en lo que concierne a la demanda de energía y al suministro de biomasa. La mayor  
ventaja de la utilización de estos sistemas, es determinar un marco geo-referenciado y  
cuantificado de los factores que pueden influir en la oferta de biomasa y en la aparición de  
problemas sociales y ambientales. La integración de la información en un SIG permite llevar a  
cabo el análisis de los datos geográficos; lo que cierta manera brinda soluciones a problemas que  
se puedan presentar en el terreno. (Gianella, J.C. 2016).  
Se trabaja en otros aspectos a tener en cuenta de acuerdo a las actualizaciones de datos de  
consumo y mapas geográficos que serán introducidos en el de cursar de la implementación de la  
propuesta. Pues estos son considerados, hasta el momento, los pasos iniciales en la búsqueda de  
aprovechamiento de recursos de valor energético como es el caso del biogás, obtenido de una  
biomasa determinada.  
En la segunda etapa, de coordinación, se traza la aplicación del programa ARC GIS, uno  
de los programas de SIG más populares en la actualidad lo que asegura que sea usada parte de la  
metodología WISDOM. La metodología aplicada para el análisis de biomasa a partir de residuos  
fue el, Mapeo de Oferta y Demanda Integrada de Dendrocombustibles (Woodfuel Integrated  
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Supply/ Demand Overview Mapping - WISDOM) desarrollada por el Programa de  
Dendroenergía de la FAO. La metodología WISDOM originalmente estaba enfocada solamente a  
la evaluación de la biomasa leñosa, aunque recientemente esta visión se ha ampliado para  
comprender también otros tipos de biomasa no leñosa, tales como la de origen agrícola y  
agroindustrial. Lo que permite incorporar otra información geográfica relativa a la oferta y al  
consumo de otras fuentes de biomasa, en este caso para obtención de biogás provenientes del gas  
metano que emiten los vertederos y/o vertedero principal que existen en el territorio. En este  
análisis, se integra el balance entre la biomasa disponible y accesible y la demanda total de la  
misma, aun no calculados ni recogidos en base de datos, elementos a tener en cuenta para ser  
calculados como eslabón esencial de análisis.  
En la siguiente etapa, de ejecución, implica cuatro pasos como parte de la metodología  
WISDOM (FAO, 2003):  
1
. Definición de la unidad administrativa de análisis: Este tipo de análisis tiene un carácter  
intrínsecamente geográfico y se adapta a las características específicas del territorio. Una de las  
limitantes más importantes en este tipo de análisis es la calidad de la información. Es necesario  
obtener datos de confiabilidad de las fuentes de información utilizadas del resultado de un primer  
balance oferta demanda. La división político-administrativa seleccionada para el análisis es la  
división provincial, pues por el momento no es posible obtener todos los datos que incorporen un  
análisis de forma homogénea a nivel municipal y es necesario obtener distintas variables  
socioeconómicas y productivas relacionadas con la oferta y el consumo de biomasa en el  
contexto geográfico propuesto. Los mapas físicos y administrativos de la Provincia y Municipio  
Holguín utilizados fueron elaborado por el Instituto Geodesia y Cartografía Nacional en 2005.  
Esta oriental provincia está dividida administrativamente en 14 municipios, dentro de estos el  
municipio de igual nombre, donde será aplicada la propuesta.  
2
. Desarrollo del módulo de la demanda: Los datos obtenidos para el módulo de demanda  
se centraron en la estructura del consumo energético en las industrias cercanas al centro de  
obtención de la materia prima para generar la energía primaria, así como de hogares que  
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pudieran beneficiarse de la energía obtenida para la cocción de alimentos, entre otras, altos  
consumidores de energía convencional. Se considera la estimación de la demanda residencial y la  
estimación de la demanda comercial e industrial. Se obtienen del Balance de Energía Útil del  
Ministerio de Energía del año 2016.  
3
. Desarrollo del módulo de la oferta: se debe obtener información de base sobre las  
existencias volumétricas de residuos agroindustriales y poblacional que se empleen en la  
producción de biogás, los que se aportan por la empresa de servicios comunales del municipio  
sobre la cantidad de toneladas que se depositan en este local localizado a las afueras de la ciudad,  
lo que permite también la protección del medioambiente urbano por la distancia de la ciudad.  
Este se simplifica en:  
-
Estimación y distribución geográfica de las existencias de biomasa en los depósitos de  
deshechos: representa un requisito previo importante, ya que los valores de la biomasa disponible  
y accesible para fines energéticos son calculados a partir de los valores de las existencias y  
productividad.  
-
Estimación y distribución geográfica de la productividad sustentable y cálculo de la  
cantidad anual disponible para usos energéticos: se requiere contar con los incrementos medio  
anuales de los depósitos residuales. Luego de determinar los valores promedio de cobertura, se  
procede a calcular los valores de coeficientes de reducción que permitirán determinar tanto la  
biomasa disponible como la productividad disponible para usos energéticos.  
-
Estimación de la biomasa accesible física sobre la productividad sustentable y disponible  
de los depósitos: parámetro espacial que define la accesibilidad de un determinado recurso  
biomásico en relación a la distancia del lugar más cercano y de fácil acceso y a un factor de costo  
basado en características del terreno para determinar la biomasa disponible que es físicamente  
3
accesible. Estos datos deben expresar el contenido volumétrico (m /ha) de esta clase (biogás  
obtenido de la fermentación anaeróbica de desechos biomásicos). Para expresarlos en valores de  
3
biomasa, en t/ha, los valores se expresan en m y se multiplica por el factor de obtención de la  
biomasa según WISDOM Argentina (FAO, 2009) por la densidad básica promedio.  
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. Desarrollo del módulo integración demanda oferta: consiste en la elaboración del  
balance entre la oferta potencial de biomasa disponible y accesible desde el punto de vista legal y  
físico y el consumo de biomasa con fines energéticos. El balance puede orientarse de distintas  
formas según los análisis que se quieran realizar. En primero, dada la importancia del consumo  
de biomasa con fines energéticos en el municipio en correspondencia con él por ciento de la  
producción de productos residuales, en segundo término, un balance entre la oferta total de  
biomasa que comprende además los residuos potenciales de cultivos y los residuos procedentes  
de las actividades agroindustriales y forestales-industriales, con la demanda total de biomasa.  
Para la mejor comprensión, los balances se procesan mediante el cálculo del valor medio entre la  
oferta y la demanda en un radio determinado de 5 km.  
Conclusiones  
Los estudios bioenergéticos son complejos y específicos para un sitio específico. La  
heterogeneidad tanto de la materia prima para el abastecimiento de combustibles como en los  
sectores de demanda de biomasa, demuestra la necesidad de encarar un estudio pormenorizado  
acerca de los patrones de consumo y sus fuentes de abastecimiento. Lamentablemente, en muchas  
ocasiones las estadísticas relevadas no contemplan todas las fuentes de abastecimiento, ni la  
totalidad de los distintos consumos de biomasa con fines energéticos.  
A nivel de provincia es posible obtener distintas variables socioeconómicas y productivas  
relacionadas con la oferta y el consumo de biomasa proveniente del biogás como recurso  
renovable.  
En lo tecnológico, con la propuesta, se obtendrán mayores beneficios económicos de  
conformidad con técnicos, tecnólogos y régimen de restricciones de las empresas de suministro  
de energía para poner en práctica el uso del biogás en la producción de electricidad, una  
aproximación en el territorio holguinero, Cuba. La que se continuará perfeccionando y  
enriqueciendo en el terreno, una vez que concluya su ejecución.  
Referencias Bibliográficas  
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International (CC BY-NC 4.0)  
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