Libro Reuso de Aguas de Proceso

7/23/2019 Libro Reuso de Aguas de Proceso

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EN INDUSTRIAS DE LOS SECTORES ALIMENTOS,TEXTIL, CURTIEMBRES Y GALVANOPLASTIA

EVALUACIN TCNICA Y ECONMICA DE TECNOLOGAS PARA

AGUAS DE PROCESO

REUSO DEEUSO DE

GU S DE PROCESO


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EVALUACIN TCNICA Y ECONMICA DE TECNOLOGAS

PARA REUSO DE AGUAS DE PROCESO

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JUNTA METROPOLITANA 2004

Interventorarea Metropolitana del Valle de AburrSubdireccin AmbientalProfesional Universitaria Mara Helena Gmez GalloProfesional Universitaria Margarita Cardona Gallo

Elaboracin del proyecto y publicacinUniversidad Pontificia Bolivariana (UPB)Centro Integrado para el Desarrollo de la Investigacin (CIDI)Grupo de Investigaciones Ambientales (GIA)

Miembros del equipo ejecutorI .Q ., M Sc en Ingen ie ra A mb iental A na Pat ri cia Res tr ep o M ej aI .Q ., M Sc en T ecno loga A mb iental I rm a E lena Gm ez Rold nI. Mec. candidato a MSc en Ing. Ambiental Jos Adrin Ros ArangoIngeniero Ambiental Esteban Jimnez RoldnIngeniera Ambiental Leyla Yamile Jaramillo ZapataIngeniera Qumica Paula Andrea Gutirrez MonsalveIngeniera Qumica Sandra Carolina Agudelo ArbelezI ng en ie ro S an it ari o y Amb ie nt al J uan D av id R od ri gu ez N ie to

Coordinacin publicacinrea Metropolitana del Valle de AburrOficina de Comunicaciones

Compilacin, correccin de estilo y revisin tcnicaGrupo de Investigaciones Ambientales - UPBIng. Amb. Esteban Jimnez Roldn

Diseo: JAIRO ZULUAGA MONTOYA

Impresin: IMPREGN S.A.

Primera EdicinMedelln, marzo de 2005

SERGIO FAJARDO VALDERRAMA

Alcalde Metropolitano

NELSON DARO ESCOBAR MONTOYAAlcalde Municipal de Barbosa

LUIS FERNANDO ORTZ SNCHEZAlcalde Municipal de Girardota

FRANK ERNESTO MONTOYA ARROYAVEAlcalde Municipal de Copacabana

OLGA LUCA SUREZ MIRAAlcaldesa Municipal de Bello

CARLOS ARTURO BETANCUR CASTAOAlcalde Municipal de Itag

CARLOS ALBERTO MUOZ MEJA

Alcalde Municipal de La Estrella

CARLOS MARIO CUARTAS PALACIOAlcalde Municipal de Sabaneta

BEATRZ EUGENIA GONZLEZ VLEZAlcaldesa Municipal de Caldas

PEDRO JUAN GONZLEZ CARVAJALRepresentante del Gobernador de Antioquia

JESUS ANIBAL ECHEVERRY JIMNEZRepresentante del Concejo del Municipio Ncleo

ALVARO BAENA GILRepresentante de los Concejos Municipales del Valle de Aburr

SERGIO BUSTAMANTE PREZDirector del rea Metropolitana

Todos los derechos reservados para el rea Metropolitana del Valle de Aburr

EVALUACIN TCNICA Y ECONMICA DE TECNOLOGAS PARAREUSO DE AGUAS DE PROCESO EN INDUSTRIAS DE LOS SECTORESALIMENTOS, TEXTIL, CURTIEMBRES Y GALVANOPLASTIA


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CONTENIDO



PRESENTACINACERCA DE...

INTRODUCCINCONCEPTOS GENERALES - PRODUCCIN MS LIMPIAMETODOLOGA

CAPTULO 1: SECTOR ALIMENTOS1 INTRODUCCIN2 DESCRIPCION DEL PROCESO3 REVISIN AMBIENTAL INICIAL DEL RECURSO AGUA

3.1 Informacin clave sobre el proceso3.2 Seleccin de las etapas ms contaminantes del proceso

4 GENERACIN DE OPORTUNIDADES DE PRODUCCIN MAS LIMPIA4.1 Optimizacin de caudales en el uso de agua de enfriamiento

4.1.1 Anlisis de factibilidad tcnica4.1.2 Balance de masa y energa4.1.3 Dimensionamiento bsico del sistema de optimizacin de aguas de enfriamiento4.1.4 Anlisis de factibilidad econmica

4.2 Minimizacin del consumo de agua utilizando accesorios de alta presin4.2.1 Factibilidad tcnica4.2.2 Balance de masa4.2.3 Anlisis de factibilidad econmica

4.3 Recuperacin de grasa4.3.1 Anlisis de factibilidad tcnica4.3.2 Balance de masa4.3.3 Resultados a escala piloto

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES6 G LOSA RI O7 BIBLIOGRAFA

CAPTULO 2: SECTOR TEXTIL1 INTRODUCCIN2 DESCRIPCIN DE PROCESOS

2.1 Teido de hilos2.2 Teido de telas

3 REVISIN AMBIENTAL INICIAL DEL RECURSO AGUA3.1Informacin clave sobre el proceso3.2 Seleccin de las etapas ms contaminantes del proceso

4 GENERACIN DE OPORTUNIDADES DE PRODUCCIN MS LIMPIA4.1 Reuso de las aguas de enfriamiento

4.1.1 Anlisis de factibilidad tcnica4.1.2 Anlisis de factibilidad econmica

4.2 Reuso o recirculacin de las aguas de enjuague y teido juntas4.2.1 Electrocoagulacin4.2.2 Tratamiento convencional (coagulacin y floculacin)4.2.3 Tratamiento terciario con membranas


SECTOR CURTIEMBRES1 INTRODUCCIN2 DESCRIPCION DEL PROCESO3 REVISIN AMBIENTAL INICIAL DEL RECURSO AGUA

3.1 Informacin clave sobre el proceso3.2 ndice de consumo de agua

Para mayor informacin, favor contactar alGrupo de Investigaciones Ambientales - Lnea de Produccin Ms Limpia.

Circular 1. No. 70-01 Bloque 11, Piso 2.Universidad Pontificia Bolivariana,

Medelln - Colombia.Telefax: ( 57) 4 4 159082

E-mail: [email protected]

Esta publicacin se bas completamente en los resultadosde un proyecto de investigacin y consultora, desarrolladocon pequeas y medianas industrias dentro del reaMetropolitana del Valle de Aburr, durante el perodo octubrede 2003 - noviembre de 2004.

Fue elaborada por el Grupo de InvestigacionesAmbientales (GIA) de la Universidad Pontificia Bolivariana(UPB) y revisada por la Subdireccin Ambiental del reaMetropolitana del Valle de Aburr. Las alternativas de proceso,metodologas, productos comerciales, tecnologas y

evaluaciones financieras, son ejemplos de estudios de caso yno representan opciones exclusivas. Pueden existir otrasalternativas y ser desarrolladas de igual forma.

Adicionalmente, esta publicacin no corresponde a unmanual de diseo, ni incluye los ltimos conocimientosdesarrollados en cada uno de los procesos industriales a nivelinternacional. Por lo tanto se recomienda consultar otrasfuentes de informacin ms detallada en relacin con criteriosde diseo de sistemas de r euso. As mismo, se debe consultarcon la autoridad local para determinar la regulacin aplicableen reas especficas.

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Hoy en da sin embargo, ms all de unavisin 'romntica' del cuidado y preservacindel entorno frente a los impactos de losdiferentes procesos industriales, se ha logradocrear una plataforma para la evaluacin deldesempeo ambiental de las organizaciones,que implica el desarrollo de alternativastcnicas y tecnolgicas costo-eficientes, queofrezcan ventajas competitivas para quieneslas implementan y el cumplimiento de lalegislacin que les atae.

Adicionalmente, un proceso global degestin debe articular los esfuerzosindividuales de algunas empresas, con el fin dedefinir el esquema de accin que involucre atodo un sector productivo.

Resulta por tanto imprescindible, apoyariniciativas que en mayor o menor medidapromuevan un adecuado manejo de talproblemtica, entendiendo que no existensoluciones nicas ni estticas, debido a lapermanente evolucin y dinamismo de losprocesos productivos y su interaccin con elmedio natural. Es necesario entonces, generaresfuerzos conjuntos entre el sector pblico yprivado, que permitan crear herramientasaplicables en forma exitosa a los diferentessectores de la industria y se traduzcan ensoluciones de impacto a escala regional ynacional.

PRESENTACIN

El trabajo de gestin ambiental en la industria, supone la identificacin de la

problemtica particular que enfrenta una empresa en trminos de lacontaminacin que genera, as como de la eficiencia del proceso que realiza. Enlos ltimos aos, es claro el esfuerzo de diferentes esferas de la sociedadcolombiana, por incorporar criterios ambientales dentro de las decisiones quecompeten a empresas productivas y de servicios, como consecuencia de la granpresin que stas ejercen sobre los recursos naturales que explotan.

Para dar respuesta a tales desafos, ysobretodo, para abordar el gran reto quesupone el traducir el discurso de lasostenibilidad a cifras, el rea Metropolitanadel Valle de Aburr, ha venido trabajandodurante los ltimos aos de la mano con laempresa privada, en el desarrollo demecanismos de Produccin Ms Limpia (PML)que permitan mejorar el desempeoambiental de los diferentes procesosproductivos, y ofrecer mayores ventajas

competitivas en el mercado nacional einternacional para las empresas.

Entre el ao 2003 y 2004, a travs delFondo Regional de Inversin en laDescontaminacin Hdrica del Valle de Aburr

y con el soporte tcnico del Grupo deInvestigaciones Ambientales de la UniversidadPontificia Bolivariana, el rea Metropolitana,con el fin de continuar fortaleciendo el trabajode gestin ambiental en la industria, desarrollun proyecto de Evaluacin Tcnica yEconmica de Tecnologas Limpias dirigido ala pequea y mediana empresa.

Dicha iniciativa, estuvo dirigida hacia elmejor aprovechamiento del recurso agua, y laevaluacin de tecnologas de reuso paradiferentes procesos, las cuales se han utilizadocon xito a nivel internacional, con resultadospositivos en la reduccin de vertimientos y ladisminucin de la carga contaminantepresente en ellos.

Debidoalenfoquedela presentepublicacinhaciala industriamanufacturera,seharmayornfasisen estetipode actividades,aunqueenningnmomentosedesconocenlosimpactosasociadosa laprestacindeservicios.

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3.3 Seleccin de las etapas ms contaminantes del proceso4 GENERACIN DE OPORTUNIDADES DE PRODUCCIN MAS LIMPIA

4.1 Recuperacin de cromo mediante precipitacin4.1.1 Resultados experimentales4.1.2 Evaluacin econmica

4.2 Recirculacin directa de aguas de pelambre4.3 Recirculacin directa de aguas de curtido


SECTOR GALVANOPLASTIASECCIN 1: RECUBRIMIENTOS ELECTROLTICOS1 INTRODUCCIN2 DESCRIPCIN DEL PROCESO3 REVISIN AMBIENTAL INICIAL DEL RECURSO AGUA

3.1 Informacin clave sobre el proceso3.2 ndice de consumo de agua3.3 Seleccin de las etapas ms contaminantes del proceso3.4 Anlisis de costos de los desperdicios3.5 Arrastres

4 GENERACIN DE OPORTUNIDADES DE PRODUCCIN MS LIMPIA4.1 Recuperacin de enjuagues mediante intercambio inico

4.1.1 Aplicacin4.1.2 Seg uimiento de enjuagues

4.2 Diseo de experimentos y ensayos a escala piloto4.2.1 Resultados tcnicos4.2.2 Ciclo de servicio4.2.3 Ciclo de Regeneracin (obtencin de cromato sdico)4.2.4 Obtencin de cido crmico (ciclo de servicio N2)

4.3 Modelacin4.3.1 Aspectos tcnicos4.3.2 Evaluacin tcnico - econmica

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES6 B IBLIOGRAFA

SECCIN 2: ANODIZADO

1 DESCRIPCIN DEL PROCESO2 REVISIN AMBIENTAL INICIAL DEL RECURSO AGUA

2.1 Informacin clave sobre el proceso2.2 Seleccin de las etapas ms contaminantes del proceso

3 GENERACIN DE OPORTUNIDADES DE PRODUCCIN MS LIMPIA3.1 Recuperacin de Hidrxido de Sodio (NaOH) del bao de decapado

3.1.1 Intercambio inico3.1.2 Cristalizacin3.1.3 Precipitacin

3.2 Recuperacin de cido Sulfrico y Aluminio del bao de anodizado mediante intercambio inico3.2.1 Diseo de experimentos y ensayos

3.2.2 Resultados tcnicos3.2.3 Evaluacin econmica

3.3 Mejoramiento del control de baos4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES5 G LOSA RI O6 BIBLIOGRAFA

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Para abordar el estudio, se trabaj en cuatro

de los sectores industriales de mayor impactoambiental en el medio, teniendo en cuenta lascantidades de efluentes lquidos que generan

y la gran demanda del recurso agua enrelacin con su actividad productiva. Por talrazn, se consideran como sectores prioritariosa la hora de promover el mejoramiento de lagestin ambiental y la adopcin det ecn o log a s l im p ia s . E s t os sec t or e scomprenden la produccin de alimentos,textiles, curtido de cueros y procesos degalvanoplastia.

De cada sector se seleccion una empresapiloto, la cual sirvi como plataforma para laobtencin de resultados y conclusionesreproducibles en empresas que operan bajocondiciones similares.

Con el nimo de hacer pblicos losresultados del proyecto, transfer ir elconocimiento adquirido, y promover losprocesos de mejoramiento ambiental en laindustria local, se presenta a la comunidadindustrial y acadmica este libro, que sintetizael trabajo investigativo y experimentalrealizado durante un ao y medio, a partir deestudios de caso reales ajustados a la realidadtecnolgica y econmica del pas.

Con l se pretende ofrecer una gua, a los

diferentes actores involucrados en la inclusinde la perspectiva ambiental dentro de lasdecisiones de produccin en la industria.Representa una aplicacin directa de unametodologa basada en el enfoquepreventivo.

Se debe tener en cuenta que el contenidodel presente material, ms all de redundar enlas diferentes aproximaciones al temaambiental en la industria a partir de modelospedaggicos tericos, pretende abordar lasolucin a problemas especficos desde unavisin tcnica enmarcada en una realidadeconmica.

Por tal razn, representa la etapa siguienteal proceso de diagnstico ambiental,

reconociendo por supuesto, que este ltimoes indispensable como punto de partida, peroinsistiendo al mismo tiempo en que se debetrascender hacia la materializacin deldiscurso.

En este contexto, se aclara que el procesopara llegar a los resultados que se presentan,slo se repasa en trminos generales, puesaun a riesgo de tratar en menos detalleaspectos importantes dentro de la fase dediagnstico, se ha dado predileccin alproducto final: la evaluacin tcnica y

ACERCA DE ...

El rea Metropolitana del Valle de Aburr,

es una entidad administrativa de derechopblico creada mediante Ordenanza No. 34de 1980, con personera jurdica, autonomaadministrativa, patrimonio propio, autoridad yrgimen especial por Constitucin Nacional yorganizada por la Ley, que lidera y coordinalos procesos de planeacin y gestin deldesarrollo integral de la regin, ejercefunciones de Autoridad Ambiental Urbana,contribuye al fortalecimiento de los entesterritoriales locales, y promueve y ejecutaproyectos estratgicos de carcter regional, enel rea urbana de los nueve (9) municipios quela conforman.



Fondo Regional de Inversin para laDescontaminacin Hdrica

Mediante el Acuerdo MetropolitanoNmero 013 de octubre de 2001, el reaMetropolitana del Valle de Aburr crea yreglamenta el Fondo Regional de Inversinpara la Descontaminacin Hdrica, comofondo de gestin ambiental que articulaeficientemente los recursos de tasasretributivas para precaver, minimizar, controlaro retribuir los daos ocasionados al recursohdrico.

Dentro de las actividades financiables seencuentra el realizar proyectos en

investigacin bsica y aplicada de intersregional, sobre los impactos de lacontaminacin hdrica y el mejoramiento dela calidad del recurso. Por tal razn, secomplet el proyecto a partir del cual se hadesarrollado la presente publicacin, cuyoimpacto a nivel regional es de vitalimportancia para el entendimiento de losprocesos y efectos de la contaminacinhdrica en los sectores productivosestudiados.


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En la mayora de los casos, no haysuficientes datos confiables sobre el volumende produccin ni mucho menos sobre elimpacto ambiental que generan, y la ausenciade ndices representativos de la generacin dedesperdicios es un denominador comn.

Precisamente, con respecto a la parteambiental, es un hecho que cuando serequieren estudios sobre el tema, se hacenpruebas puntuales en las descargas al final delproceso (end of pipe) para determinar por

ejemplo, los volmenes y frecuencia de losdesechos o niveles de toxicidad de losvertimientos, suponiendo que con los datosresultantes pueden inferirse las dimensionesdel compromiso ambiental de una u otraactividad como sector.

Sin embargo, este tipo de acciones tiendena ser especulativas ya que excluyen la situacinreal y cotidiana de las empresas, es decir, laadopcin de tecnologas limpias no essimplemente un problema tcnico otecnolgico sino, esencialmente econmico,financiero, organizacional y administrativo, locual debe tenerse presente a la hora de actuarrespecto del sector.

INTRODUCCIN

En el medio local, es bien conocido para el caso de las PYMES, el dficit deinformacin cuantitativa en relacin con las actividades que realizan dentro desus respectivos sectores industriales, debido en parte a la informalidad de lostalleres y plantas de produccin, as como las limitaciones de espacio einfraestructura fsica y tecnolgica.

Justamente, sucede con frecuencia que laevaluacin econmica de las acciones demejoramiento ambiental, siempre quedapendiente de realizacin o en el mejor de loscasos, resulta ser una adaptacin de modelosque no se aplican al contexto nacional.

El trabajo presentado en esta publicacin,rene los resultados de un estudio que logrtrascender la etapa exclusiva del diagnsticoambiental de una empresa, llegando a definirlas condiciones para las cuales resulta

econmicamente viable, la implementacinde una u otra medida tecnolgica deoptimizacin y/o tratamiento para todo unsector.

En cada caso, se seleccion una empresapiloto para desarrollar el estudio completo,partiendo desde lo general hacia lo particular.Posteriormente, se privilegi el enfoque deProduccin Ms Limpia (PML) a nivel sectorial,es decir, con base en los resultadosexperimentales obtenidos en dichasempresas, se han establecido lneas de accinpara organizaciones de caractersticassimilares, expresando el trabajo de gestinambiental en trminos financieros. En estesentido se define un nivel de reproducibilidadsignificativo para cada sector.

El Grupo de Investigaciones Ambientales

(GIA) de la Universidad Pontificia Bolivariana(UPB) en su sede Medelln, tiene su origen enel ao 1974 con la creaci n del Laboratorio deMedicin Ambiental y el surgimiento de lospostgrados en Ciencias del Ambiente en ladcada de los 80s. En los aos noventa, seconsolida como grupo de investigacionesteniendo como objetivo pr incipal, lacontribucin al desarrollo regional y laproteccin del medio ambiente.

El Grupo soporta y orienta la temticaambiental en todas sus dimensiones, a travsde proyectos de investigacin y consultora.Cuenta con un equipo interdisciplinario deinvestigadores, formados al ms alto nivelacadmico y con amplia experiencia, lo cual l epermite asegurar la calidad de los estudios que

realiza, y la pertinencia de las solucionespropuestas para el mejoramiento de la calidadde vida.

Adicionalmente, cuenta con instrumentosde medicin certificados y laboratoriospropios, destinados exclusivamente al trabajode anlisis ambiental.




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De este modo, se establecen una serie deprioridades: evitar para reducir, reutilizar parareciclar y finalmente, valorizar los residuos(slidos y lquidos) de modo que se puedanobtener ahorros econmicos adicionales.

La (PML) proporciona la oportunidad decolocar a las personas y al medio ambiente enel centro de las decisiones de produccin. Esun tema muy amplio, en torno al cual se haelaborado un extenso discurso, pero msimportante an, a partir del cual se hanestablecido lineamientos para el logro deexperiencias exitosas en diferentes procesos.

En la presente publicacin, no se pretendeprofundizar en la filosofa y el alcance de estaherramienta de gestin, en lugar de ello, sedescriben una serie de conceptos simples, quedefinen el punto de partida para el co ntenidotratado con ms detalle, el cual corresponde alanlisis y evaluacin de tecnologas derecuperacin de aguas de proceso en laindustria, ajustadas a la realidad del mediocolombiano. As mismo, se distinguen lasoportunidades de optimizacin de procesos

identificadas en cada caso.Para lograr este objetivo, se incluye una

descripcin de la 'informacin clave' que debetenerse a la mano en el momento de iniciar

PUNTO DE PARTIDA

Desde finales de los aos 80, las polticas ambientales y especialmente las decontrol de la contaminacin a nivel industrial, han venido enfocndose en eltema de la Produccin Ms Limpia (PML), una estrategia de gestin que proponeabordar la problemtica ambiental a partir de un enfoque preventivo. Es decir,generar un producto o servicio final que sea 'amigable' con el ambiente, a travsde procesos que incorporen prcticas de minimizacin de impactos ambientalesen las diferentes etapas que componen el proceso productivo.

PRODUCCIN MS LIMPIA

cualquier proceso de autoevaluacin en unaempresa (lista de chequeo o checklist),enfocndose en el mejoramiento de sudesempeo ambiental.

Conceptualizacin:

Los siguientes conceptos indican el caminoa seguir por una empresa que desea iniciar unproceso de anlisis de (PML) y por supuesto,implementarlo. Cada uno representa unaestrategia indispensable para cualquiermetodologa que se plantee.

R e v i s i n a m b i e n t a l i n i c i a l(diagnstico):permite visualizar el estado enque se encuentra la organizacin en relacincon el medio ambiente, proporcionandoinformacin de cmo afectan sus actividadesal entorno, cules son sus fortalezas ydebilidades, cules son los recursos humanos,tcnicos y econmicos de que se dispone, lasprcticas o procedimientos que se llevan acabo, los datos confiables disponibles y eltiempo necesario para iniciar el anlisis.

Se trata de un barrido completo de aquellasactividades al interior de una empresa, queson susceptibles de generar impactosambientales.

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Identificacin de las etapas ms

contaminantes del proceso:es uno de lospuntos ms importantes que debe obtenersede un proceso de autodiagnstico o derevisin por parte de un ente exterior; suponela identificacin de puntos crticos durante elproceso, cuya prioridad de intervencin semaximiza a la hora de mejorar el desempeoambiental.

ndices de desempeo:se definen comola s m ed id a s cu a n t i t a t i v a s y /o la sobservaciones cualitativas, que permitenidentificar el desempeo de una variable enun perodo de tiempo, o compararla con unaactividad similar para identificar qu tan bienest funcionando un sistema.

Para establecer ndices ambientales es

necesario identificar los flujos de materialesdentro del proceso, es decir, similar a unestado financiero en el que se visualiza eldesempeo econmico de una actividad, sedeben realizar balances de masa y energapara identificar claramente los 'ingresos' y'egresos' dentro del proceso.

Balance de masa: antes de iniciar las

iniciativas de minimizacin, es de gran ayudaentender claramente cada proceso entrminos de entradas y salidas. Una forma delograr esto es a travs de un balance de masa,el cual se basa en el principio simple queconsidera que la masa total de materiales queentran en un proceso, debe ser igual a la masatotal que sale, es decir, entradas menosprdidas igual a las salidas.

Balance de agua: lista la cantidad deagua utilizada por cada proceso principal;puede realizarse de manera simple o en formamuy detallada, dependiendo de la situacin ynecesidades.

Muchas empresas saben la cantidad queutilizan, pero pocas aprovechan este

conocimiento para reducir la cantidad queconsumen. El punto de partida paracomenzar un proceso de gestin que permitaa una empresa monitorear sus impactos sobreel recurso, y cumplir con las regulacionesambientales, se basa en la cuantificacin de lospuntos donde el agua entra y sale, y donde esutilizada dentro de la actividad productiva enplanta.




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METODOLOGA

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Dicha metodologa esta compuesta por seisfases que desarrollan a travs de 18actividades, el anlisis de (PML), tal como seindica en la Tabla 1.

El alcance del proyecto contempl hasta lafase No. 4, considerando que de ah enadelante corresponde a la empresa,encargarse de la implementacin de lasoportunidades que le favorecen.

FASES ACTIVIDADES

1.INICIO

2.ANLISIS DE LAS ETAPAS

DEL PROCESO

3.GENERACIN DE OPORTUNIDADES DE PML

4.SELECCIN DE SOLUCIONESDE PML

Seleccin de soluciones a implementar

5. IMPLEMENTACIN DE SOLUCIONES DE PML

6.MANTENIMIENTO DE LA PML

Tabla 1. Anlisis de la PML basado en la metodologa del PNUMA y el IVAM

Conformar un equipo para el anlisis de PMLIdentificar las etapas del proceso productivoSeleccionar las etapas ms contaminantes del proceso

Preparar el diagrama de flujo del proceso

Realizar el balance de masa y energaAnlisis de costos a los desperdicios (residuos)Anlisis e identificacin de las causas de los desperdicios

Identificacin de oportunidades de PMLSeleccin de oportunidades factibles y trabajables de PML

Anlisis de factibilidad tcnicaAnlisis de factibilidad financieraEvaluacin de aspectos ambientales

Preparacin de la implementacin de PML (para los procesosseleccionados en la fase 1)Implementar soluciones de PML (esta implementacin estarsujeta a la disponibilidad financiera de la empresa y delalcance del proyecto)Monitoreo y evaluacin de resultados

Mantener las soluciones de PMLEvaluar las etapas del proceso que continan generandoimpactos significativos.

Para el desarrollo de esta metodologa, se

realiz una revisin ambiental (diagnstico) apartir de la cual se identificaron los aspectosambientales ms significativos del proceso encada una de las empresas evaluadas, y sepriorizaron las etapas ms contaminantes,teniendo en cuenta tres grandes criterios:ambiental, tcnico y econmico.

Para el enfoque considerado en elp r oy ec t o , se t u v ie r on en cu en t aenft icamente aquel las etapas quedemandan un alto consumo de agua enrelacin con las dems o, que generanvertimientos en los que estn presentescompuestos susceptibles de ser recuperadoscomo materia prima, y/o que generanproblemas sanitarios debido a su toxicidad.

El resultado, un proceso sistemtico poretapas, y con alcances graduales en elmediano y largo plazo. Como se ver en cadacaptulo correspondiente a los sectoresevaluados, es importante tener claridad sobredeterminada informacin del proceso, que setraduce en oportunidades de ahorro.

Paralelamente, se identif icaron lasoportunidades de (PML) susceptibles de serimplementadas, y se calificaron en orden deprioridad de acuerdo a su potencial deaplicacin, considerando en este caso que setrata de acciones a implementar y no deprocesos existentes.

Aspectos a evaluar

Anlisis de las etapas del proceso

Se revisa la informacin histrica de la

empresa que permita preparar el diagrama deflujo y determinar los ndices de consumospromedio de materias primas y servicios.

Adicionalmente, se plantean los mtodos yacciones para completar de forma rpida yefectiva, los balances de masa y energa de lasetapas priorizadas y los costos de los residuos,emisiones y vertimientos. Finalmente, serevisan las causas de los desperdicios.

Se identifica el proceso productivo comouna secuencia de etapas, que involucra supriorizacin.

Cada uno de los balances est asociadocon los costos de las materias primas y loscostos de la disposicin final y/o tratamientode los desperdicios; el anlisis de costos de

estos ltimos conlleva a la generacin deoportunidades de PML.

Generacin de oportunidades de PML

Para cada una de las empresasparticipantes en el proyecto, se identificaronu n a se r ie d e opor t u n id a d es cu y aimplementacin supone obtener beneficiosdirectos y/o indirectos para la empresa y elmedio ambiente.

A estas ltimas se evalu en forma detalladasu factibilidad, comenzando en ordendescendente de acuerdo con la calificacinfinal. Las dems, se dejaron comorecomendaciones para la empresa ,incluyendo aquellas que se refieren a buenas

prcticas de manejo de menores costos deinversin.

La metodologa planteada para el proyecto, se desarroll con base en elmodelo propuesto por el Programa de las Naciones Unidas para el MedioAmbiente (PNUMA) y el Instituto de Investigaciones Ambientales adscrito a laUniversidad de Amsterdam (IVAM).




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Seleccin de oportunidades de PML

Una vez seleccionadas las oportunidadesde (PML), se realiz la evaluacin tcnica yfinanciera de las mismas. Para esta evaluacinse completaron pruebas a escala piloto, en lascuales se optimizaron las variables msrelevantes para la implementacin de cadauna. De este modo, se obtuvieron losr e s u l t a d o s d e f i n i t i v o s p a r a e ldimensionamiento bsico de los sistemaspropuestos.

Este dimensionamiento consisti enestablecer las caractersticas de los equipos,determinar la cantidad de materia prima,insumos y servicios requeridos por el sistema,tipo de operacin (baches o continuo),numero de tandas al da, entre otros.

Finalmente, se determinaron los costos deoperacin y de inversin de la oportunidad aimplementar, as como la evaluacinfinanciera definitiva.

Una vez obtenidos los costos base, seprocedi a proyectarlos con una tasa decrecimiento en algunos casos superior a lainflacin, manteniendo un enfoqueconservador, pues en el evento en que lastasas de crecimiento sean inferiores, elloredundar en unos menores costosoperativos, y desde luego, en unos mayoresbeneficios para el proyecto.

A continuacin se describe en formadetallada el diseo metodolgico y el alcancede cada una de las fases compl etadas.

FASE 1: INICIO

Se conforma un grupo de trabajointegrado por personal de la empresa ypersonal externo (consultores). El primer pasoes conocer las diferentes etapas del procesoproductivo, identificando los consumos(materias primas, servicios, insumos) yvertimientos. De este modo, se determinan enforma cualitativa los impactos ambientales y lasetapas ms contaminantes del proceso.

Se deben incluir los aspectos generales dela empresa y los responsables designados parala ejecucin del proyecto, la descripcin decada etapa del proceso y las entradas y salidasasociadas a cada una.

Priorizacin de las etapas del proceso

La seleccin de la etapa ms contaminantedel proceso, se basa en la evaluacin de tresprioridades: econmica, ambiental y tcnica. Amodo de referencia se describen los pasosseguidos durante el desarrollo del proyecto,cuyos resultados se presentan en estapublicacin.

Para evaluar las etapas que componen losdiferentes procesos escogidos, se adapt lametodologa basada en el mtodo Delphi,una calificacin matricial de las variablesinvolucradas, en la que se asigna un peso y unvalor (calificacin) especfico a cada una.

Cada prioridad se evala a partir dediferentes criterios, entre los cuales se

distribuyen diferentes pesos, cuya suma totalconforma el 100% de la calificacin final, as:

Prioridad Ambiental: potencial degeneracin de impactos ambientalesnegativos en una determinada etapa.

Criterios:

Agua: se evala con respecto al consumoy l a co mposicin de l os efluentes residuales(carga orgnica y contaminantes especficoslegislados).

Se deben tener en cuenta parmetroscomo la Demanda Qumica de Oxgeno(DBO), Slidos Suspendidos (SS), grasas yaceites, y sustancias de inters sanitario.

Residuos: se evalan en trminos de lacantidad generada y su toxicidad.

Aire: se evala en trminos de emisiones einmisiones generadas.

Emisiones: transferencia (descarga) decontaminantes a la atmsfera.

Inmisiones: impacto de las emisiones alalcanzar un receptor (operarios).

Se otorga mayor porcentaje del peso totalal criterio de mayor inters. Para el casoparticular al agua, por tratarse del recurso msafectado en trminos de consumo y deteriorode su calidad.

Prioridad econmica: considera lapresencia de materias primas y residuossusceptibles de recuperacin, para ser

comercializados o bien para reincorporarlosen el proceso original.

Criterios:

Materias pr imas: po t en c ia l d erecuperacin, de acuerdo con la cantidadpresente en los residuos y el costo delproducto original.

Ag ua : ca n t id a d su scep t ib le d erecuperacin por etapa. Es funcin de lacalidad requerida para cada operacin.

Energa:asociada a procesos en caliente,evala las aguas 'residuales' del proceso conpotencial de recuperacin de calor..

A la materia prima se le asigna mayor peso,debido a que por lo general es mucho mscostosa que el agua, y representa una fuentedirecta de ahorro. La energa por su parte,vara como funcin del agua recuperada.

Prioridad tcnica: posibilidad de llevar acabo acciones de (PML) con los mediostecnolgicos existentes.

Criterios:

Existencia de tecnologas: evala laaplicabilidad de las tecnologas existentes en elmedio, teniendo en cuenta su complejidad ycostos.

Facilidad de implementacin debuenas prcticas operativas: evala ladisponibilidad de rea, distribucin fsica de laplanta y las adecuaciones necesarias en elproceso.

Los aspectos mencionados anteriormente

se evalan con pesos iguales, pues respondena las condiciones que supondra laimplementacin de una nueva tecnologa o lamodificacin de una existente.




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18 19

FASE 2: ANLISIS DE LAS E TAPAS

DEL PROCESO

En esta etapa se revisa la informacinhistrica de la empresa, que permite prepararel diagrama de flujo y determinar los ndices deconsumos promedio de insumos y materiasprimas a lo largo del tiempo.

Se plantean los mtodos y acciones paradeterminar de forma rpida y efectiva larecoleccin de informacin, completar losbalances de masa y energa de las etapaspriorizadas, y los costos de los residuos,emisiones y vertimientos.

Se construye el diagrama de flujo y serevisan las causas del desperdicio.

Se debe identificar el proceso productivocomo una secuencia de etapas (incluyendopor supuesto las etapas priorizadas).

Se determinan las entradas de las etapas, ascomo los componentes de stas que puedengenerar un riesgo de contaminacin.

Se identifican las salidas en trminos devolumen y costos asociados, y loscomponentes que pueden generar un riesgode contaminacin.

Se identifican en forma conjunta lasentradas y salidas del proceso para evaluar elgrado de eficiencia del mismo, porcentaje deprdidas y los balances de masa y energa delas etapas priorizadas.

Cada uno de los balances realizados estasociado con los costos de las materias primas

y los costos de la disposicin final y/otratamiento, el anlisis de costos en es ta etapase limita a su identificacin. En la fase s iguientese procede al anlisis detallado que permite lageneracin de oportunidades de PML.

La figura 1 ilustra el proceso de evaluacindel perfil ambiental de la empresa,considerando entradas y salidas para estimarel mayor o menor impacto en cada etapa, conla consecuente priorizacin.

Consumo dematerias primas

Consumo deenerga

Emisiones

Efectos negativosen la salud

Riesgo deaccidentes

Desempeo ambientalParmetros a considerar Impacto ambiental

Estimacin dendices de acuerdo a

la produccin

Estimacin de

impactos ambientales

globales

Bajo

Alto

Efecto relativo en el ambiente

Alternativa 2

Consumo de energa

Materias primas

Riesgo potencial

Emisiones yefluentes

Efectos en la salud

0,0

0,5

1,0

Figura 1. Procedimiento para el anlisis de las etapas del proceso

FASE3: GENERACIN DE

OPORTUNIDADES DE PML

Para cada una de las empresasparticipantes en el proyecto, se identificaronuna serie de oportunidades de ProduccinMs Limpia, cuya implementacin supone unesquema de ahorro con beneficios directos

y/o indirectos para la empresa y el medioambiente.

E l p r o c e s o d e g e n e r a c i n d eoportunidades es el resultado de diversosfactores, entre ellos:

Causas de los desperdicios.Resultados de oportunidades aplicadas

internacionalmente con xito.Recomendaciones de los jefes de

produccin y operarios (quienes mejorconocen la dinmica particular de cadaempresa).

Experiencia previa en proyectos similares.Observaciones de campo.Revisin bibliogrfica.

En forma similar al trabajo que se adelantadurante la fase 1 (priorizacin de etapas), sedeben priorizar las oportunidades propuestas,en trminos ambientales, econmicos ytcnicos.

Para ello, se asigna una escala de valores decalificacin y se seleccionan las de mayorpuntaje. A estas ltimas se evala en detalle sufactibilidad.

Las dems oportunidades quedan sujetas alas decisiones de la organizacin. Respondena una estrategia de mejoramiento continuo.Por lo general, implican menores costos deinversin y generan ahorros variables de unaempresa a otra.

En resumen, el esquema de calificacin se

basa en la definicin de tres prioridadesbsicas que se componen a su vez, de criteriosespecficos que involucran aspectos asociadosa la relevancia cada oportunidad (Figura 2).

PRIORIDAD 1

Criterio 1

Criterio 2

Criterio n ...

Aspecto 1

Aspecto 2

Aspecto n ...

PRIORIDAD 2

PRIORIDAD 3

Figura 2.Elementos bsicos de la matriz de priorizacin de OPML

Alternativa 1




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Prioridad Ambiental se refiere alpotencial de implementar una determinadaaccin con respecto al criterio denominado'agua'.

Criterios:

Agua se defini particularmente para elproyecto desarrollado, teniendo en cuenta elenfoque inicial hacia el reuso y recuperacinde este recurso.

Se basa en la calificacin de dos aspectos:

Reduccin del consumo de aguaMinimizacin de los contaminantespresentes en los efluentes (incluyendoDBO, SS, grasas y aceites, sustancias deinters sanitario y otros).

Prior idad Econmica benef ic ioeconmico potencial que obtendra unaorganizacin con la oportunidad evaluada. Seenfoca en el criterio denominado 'costo deinversin', es decir un estimado cualitativo delcosto de implementar la oportunidad.

Criterios:

Materias primas este criterio secompone de dos aspectos con igual peso: lacantidad de materia prima que se estimarecuperar y el ahorro asociado a surecuperacin.

Agua evala la posibilidad de ahorro en elconsumo de agua, basndose en la

recuperacin potencial esperada.

Energa se compone de dos aspectos: lacantidad de agua residual susceptible de

Esta etapa consiste en establecer lasdimensiones de los equipos, determinar lascantidades de materia prima, insumos yservicios requeridas por el sistema, tiempos deoperacin (o por baches o en continuo), elnmero de tandas por da, en fin, todosaquellos criterios de diseo bsico quepermiten estimar los costos de inversin yoperativos de una determinada oportunidad.

Una vez obtenidos los costos base, sehacen las proyecciones financieras conmrgenes conservativos a fin de estimar laviabilidad econmica de cada oportunidad.

entregar calor para ser recuperado, y el ahorroeconmico que podra obtenerse con surecuperacin.

Costo de Inversin se le asigna el mayorpeso en relacin con los dems criterios paraesta prioridad, pues considera los costos deinversin y operacin que supondra llevarla acabo. Al igual que las dems es un criteriocualitativo, simplemente compara en trminosgenerales los costos de la oportunidadevaluada.

Prioridad tcnica se refiere al potencial yviabilidad desde el punto de vista tcnico deimplementar la oportunidad evaluada. Calificael criterio 'Implementacin', a partir de dosaspectos:

Desempeo de la tecnologa: rendimiento general de satisfaccin de losresultados que arroja.

Complejidad de la tecnologa: estimaqu tan complicada resulta su instalacin yoperacin.

FASE 4: SELECCIN DE

OPORTUNIDADES DE PML

Una vez seleccionadas las oportunidadesde (PML), se realiza la evaluacin tcnicafinanciera de las mismas. Para el caso detecnologas aplicadas a la optimizacin deprocesos, es conveniente desarrollar ensayosa escala piloto e industrial, para optimizar lasvariables que definen su xito.

Una vez ajustadas estas variables, seprocede al dimensionamiento bsico de lossistemas de tratamiento a implementar.

Finalmente se debe desarrollar un plan deinversiones y actividades, para de implementar




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22

SECTOR ALIMENTOS

SUBSECTOR CRNICOS


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SECTOR ALIMENTOS

SUBSECTOR CRNICOS

25

INTRODUCCIN

Dichas actividades, demandan consumosapreciables de agua en etapas como el lavado,coccin y enfriamiento. Desde el punto devista ambiental, los vertimientos resultantes secaracterizan por el aporte de cargacontaminante en DBO , grasas y slidos5suspendidos.

Tales caractersticas, adems del elevadoconsumo, en muchos casos controlado enforma inadecuada, afectan la calidadambiental de las fuentes receptoras, y

posicionan al sector de alimentos como unaactividad susceptible de mejoramiento, entrminos del potencial de minimizacin yreuso de aguas servidas.

No obstante, es importante sealar que lacalidad del agua requerida durante elproceso, necesariamente debe ser potable, af i n d e e v i t a r l a p r o l i f e r a c i n d emicroorganismos en los productosalimenticios. De este modo, el reuso se limitade acuerdo con la calidad del aguarecuperada despus de un tratamiento previo.

Ad ic io na lm en te , ex is te un ap or tesignificativo de contaminacin que se generaen el proceso de lavado de instalaciones yequipos. Se trata de la presencia dedetergentes y desinfectantes en losvertimientos, los cuales, al mezclarse con otrascorrientes dentro de una misma planta,imposibilitan la recuperacin de subproductoscomo las grasas y aceites.

Pese a esto, otras caractersticas de losvertimientos permiten encontrar alternativas

para un mejor aprovechamiento del recurso,con base en estrategias preventivas y deminimizacin.

En este contexto, el presente captulodescribe un estudio de Produccin Ms Limpia

y evaluacin de tecnologas de reuso de agua,desarrollado en el sector de alimentos,subsector crnicos, para los procesos deenfriamiento de producto y lavado deinstalaciones. Para tal propsito se cont conla participacin de una empresa pilotodedicada a la elaboracin de embutidos.

SECTOR ALIMENTOS

1

La produccin de alimentos constituye desde el punto de vista econmico yambiental, un proceso de gran importancia dentro de la actividad industrial del

rea Metropolitana del Valle de Aburr. Especficamente, en lo que se refiere ala elaboracin de productos crnicos, se define una amplia cadena deactividades econmicas, que conducen a la produccin en masa de artculosprocesados como los embutidos. Entre ellas se incluyen la crianza de animales,su sacrificio y la produccin de carne como tal.




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PROCESO DE ELABORACIN DE EMBUTIDOS

A continuacin se describen las etapascaractersticas de un proceso de este tipo. Esimportante resaltar que, de acuerdo con eltipo de producto a elaborar, pueden seguirsetodas o slo parte de las etapas que semencionan. En la Figura 1 se ilustra lasecuencia general para tres tipos deproductos.

1. Presalado:se realiza la seleccin de lacarne de res o de cerdo y el salado (sal ynitritos).

2. Molido:consiste en reducir el tamaode las piezas de carne de c erdo o de res, antesde mezclarlas con el resto de los ingredientes.

3. Cuteado: en esta etapa se utiliza unequipo denominado cutter, el cual se utilizapara hacer masas finas (emulsiones).

4. Mezclado: se mezclan todoscomponentes de la frmula, hasta que seobtiene una masa uniforme que contiene lascaractersticas particulares de cada producto.

5. Embutido: la pasta obtenida en elmezclado se introduce a presin dentro deunas fundas o envolturas (tripas), que l e dan laforma caracterstica a las salchichas ysalchichones.

6. Ahumado: en hornos especiales se

genera humo que impregna el producto y leotorga unas propiedades organolpticascaractersticas.

7. Horneo:el horneo destruye las enzimasy los microorganismos, reduciendo en ciertogrado su actividad en el alimento y alargandola vida til del mismo. El calentamiento rpidoda lugar a la formacin de una costra queretiene la humedad y la grasa, impidiendo ladegradacin de diversos nutrientes ocomponentes aromticos.

8. Tratamiento trmico (coccin): elproducto embutido se somete a un procesotrmico con el que se garantiza lascondiciones sanitarias para el consumoh u m a n o , p u e s s e d e s t r u y e n l o smicroorganismos que puedan generarefectos patgenos.

9. Enfriamiento:esta etapa nicamentese realiza para las salchichas y consiste en lareduccin de la temperatura desde 74C hasta28C, utilizando generalmente un tanque conagua.

10. Refrigeracin: durante todo eltiempo de almacenamiento y hasta elmomento de la preparacin para el consumo,los productos deben permanecer refrigerados(0 - 4 C) para evitar la prdida de suscaractersticas.

11. Almacenamiento y empaque: elproducto terminado se transporta a una zonarefrigerada en donde se envasan al vaco y se

recubren con materiales plsticos altamenteimpermeables al oxgeno, lo que ayuda apreservar las caractersticas del productod u r a n t e s u a l m a c e n a m i e n t o ycomercializacin.

2

12. Lavado y desinfeccin:las industriasd e a l i m e n t o s r e q u i e r e n r e a l i z a r

procedimientos exigentes de lavado ydesinfeccin de equipos, paredes y pisos.

Como referencia, el uso del agua en estaetapa puede alcanzar hasta el 55% del total de

agua consumida en la empresa.

Figura 1. Secuencia de etapas para un proceso de elaboracin de embutidos

PRESALADO

EMBUTIDO

MOLIDO

CUTEADO

HORNEO

AHUMADO

TRATAMIENTOTRMICO

ENFRIAMIENTO

OREO

HORNEO

TRATAMIENTOTRMICO

OREO

MEZCLADO

OREO

HORNEO

EMBUTIDO

REFRIGERACIN

ALMACENAMIENTOY EMPAQUE

SALCHICHAS SALCHICHN CHORIZO

La industria de embutidos crnicos, desarrolla la ltima etapa delprocesamiento de la carne cruda para obtener productos transformados, bien

sea cocidos o curados.



SECTOR ALIMENTOSSECTOR ALIMENTOS


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REVISIN AMBIENTAL INICIAL DEL RECURSO AGUA

El agua que se consume durante elproceso, se utiliza para la preparacin de lamezcla , enfr iamiento del producto,tratamiento trmico y lavado de lasinstalaciones de la planta, siendo en esteultimo proceso en donde se requiere la mayor

3

cantidad, incluso en porcentajes superiores al50% del total consumido. En la Tabla 1 sepresenta un resumen de los principalesconsumos y vertimientos inherentes alproceso.

Consumo Caractersticas Vertimientos

Enfriamiento Agua de acueducto, temperaturade 20C a proximadamente

Reposicin de agua del tanquepara evitar el incremento de latemperatura.

Molido Agua de acueducto utilizada en lapreparacin de la mezcla. ---

Tratamiento Trmico Agua potable (acueducto).Deterioro de la calidad debidoprincipalmente al aporte de grasas.

Reposicin del bao por altacarga contaminante.

Lavado y desinfeccin Agua potable (acueducto) Arrastre de carga contaminanteen materia orgnica, slidos ydetergentes.

Los ndices de consumo de agua para elproceso de enfriamiento para tres diferentesproductos se presentan en la Tabla 2. Losvalores oscilan entre 4,24 y 5,47, sin embargo,pueden presentar valores diferentes deacuerdo con factores como las dimensionesde los tanques, cantidad de producto a enfriar,

tipo de enfriamiento (inmersin o aspersin),entre otros.

Es importante anotar que estos ndicescorresponden a una empresa que produceentre 10 y 12 toneladas por mes de productoque requiere enfriamiento.

Tabla 1.Consumos y vertimientos en un proceso de produccin de embutidos

TIPO DE SALCHICHA NDICE DE CONSUMO(L/kg de producto)

PRODUCTO 1 5,47

PRODUCTO 2 4,24

PRODUCTO 3 4,77

Tabla 2.ndices de consumo de agua en enfriamiento

En la Tabla 3 se muestran los ndices deconsumo determinados para una empresa,tomando como base de clculo la relacinentre los consumos de entrada de los servicios

y la produccin mensual.

El valor obtenido para el ndice deconsumo de agua de 5,08 L/kg de productoterminado, concuerda con los valoresencontrados en la bibliografa, en donde seespecifican valores del orden de 5,2 L/kg.

Los valores de los ndices de consumo deenerga elctrica y gas natural se presentan amanera de informacin, ya que estapublicacin est enfocada al reuso de aguas.

Es importante aclarar que estos valorescorresponden a una empresa que produceentre 47 a 50 toneladas de diferentes tip os deembutidos al mes.

1

1 Demanda y usos delagua, ndices deconsumo y planesde accinpara laimplementacin dela ley373 de1.997en lajurisdiccin deCORANTIOQUIA.CORANTIOQUIA,Informe Final.Medellin,2004, pg125.

Tabla 3.ndices de consumo globales - Estudio de caso

CONSUMO NDICES DE CONSUMOTIPO DE SERVICIO

VALOR UNIDAD VALOR UNIDAD

Consumo de agua 237 3m /mes 5,08 L/kg producto terminado

Consumo de energa promedio 10.794 kWh/mes 0,23 KWh/kg producto terminado

Consumo de gas promedio 2.206 0,05 3m / kg producto terminado3m /mes

Toda el agua utilizada en el proceso de elaboracin de crnicos (embutidos)debe ser potable, por lo tanto, en la gran mayora de los casos la fuente de

abastecimiento corresponde a la empresa de servicios pblicos.





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3.1 Informacin clave sobre el proceso

La mayor dificultad que se presenta conrespecto al control y aprovechamiento delrecurso agua en el sector alimentos, radica enque en la mayora de las empresas no existenreportes de consumo ni de vertimiento, nidispositivos que permitan cuantificarlos, esdecir, no se distinguen las cantidades deinsumos (recursos naturales) consumidas porproceso.

Con el fin de establecer indicadores ydesarrollar un balance completo de masa parauna empresa determinada, se deben realizarmediciones de caudal en las reas de mayorcon su m o, in c lu y en d o t a n qu es d eenfriamiento y vlvulas de lavado deinstalaciones.

Adems, se deben co nocer los co nsumosde energa, combustibles y temperaturas delos sistemas de enfriamiento de tal manera quese puedan realizar los balances de energa.

Una vez son seleccionadas las etapasprioritarias, se deben cuantificar las entradas y

salidas de materia prima, agua y energa. Dichobalance se basa en la medicin de caudales deagua a la entrada del proceso de enfriamiento,verificacin de datos del contador de agua, laproduccin de la planta y el monitoreo de lasaguas residuales del proceso de tratamientotrmico y enfriamiento.

Como punto de referencia, en la Tabla 4 sep r e s e n t a n l o s r e s u l t a d o s d e l a scaracterizaciones del agua de enfriamientopara una empresa tpica del sector. Se puedeconcluir que el agua residual de proceso tienebaja carga de material orgnico, grasas ysl idos. S in embargo, se ev idenciacontaminacin de tipo bacteriana. Lo anterior,conlleva a la optimizacin en el consumo deagua, logrando ndices de 4,83 L/Kg embutido

para este proceso.

2 Guaparaelcontroly prevencindela contaminacinindustrial.IndustriaprocesadoradecarneCONAMA Santiagode Chile,Marzo1998,pg 13.

Tabla 4.Caracterizacin del agua residual de enfriamiento

Parmetro Concentracin (mg/L)

DQO

Slidos Totales

Slidos Suspendidos

Grasas y aceites

Bacterias MesfilasColiformes Totales

Coliformes Fecales

61,22

361

Menor a 10

Menor a 0,5

83 x 103

4 x 10 3

2 x 10 3

En la Tabla 5 se presentan los contenidosde grasas del agua residual del tratamiento

t r m ico , ob se r v n d ose v a r ia c ion essignificativas de este parmetro, las cualesdependen del tipo de material que est siendosometido al proceso.

Nmero de muestraConcentracin de Grasas

y aceites (mg/L)

Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Muestra 4

Promedio

27.760

10.415

4.333

661,3

10.792

Tabla 5.Caracterizacin de grasas y aceites para el proceso de tratamiento trmico

De acuerdo con el estudio realizado, sedetermin que las cantidades de losv e r t i m i e n t o s d e a g u a g e n e r a d a sprincipalmente en el proceso de tratamientotrmico, enfr iamiento y lavado deinstalaciones y equipos, ascienden al 97% delagua total consumida, y corresponden alconsumo de las etapas mencionadas en un15%, 24% y 53% respectivamente.

3.2 Seleccin de las etapas mscontaminantes del proceso

Las etapas prioritarias para el anlisis deProduccin Ms Limpia para una empresa deestas caractersticas son:

Lavado. Desinfeccin. Tratamiento trmico. Enfriamiento.

Para el caso evaluado, se observa un altocontenido de grasas en el vertimiento del

tanque de tratamiento trmico, que en casode recuperarse, tendra un costo $600 a $700pesos por kilogramo de grasa.




Bsicamente la prioridad ambiental seestablece teniendo en cuenta el consumo deagua y la carga contaminante presente en losvertimientos generados. Para ello puedeutilizarse la carga global que aportan estosprocesos en el agua, representada por lapresencia de DBO, Slidos suspendidos ygrasas.

Adicionalmente debe tenerse en cuenta elconsumo de agua con respecto a las otrasetapas del proceso. La prioridad econmicaconsidera principalmente dos factores: elprimero y ms importante, la posibilidad derecuperar y/o minimizar el agua consumida ye l s e g u n d o , l a f a c t i b i l i d a d d e laprovechamiento de subproductos presentesen las aguas residuales.

2


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1.Optimizacin de caudales en el uso deagua de enfriamiento.

2. Reduccin del consumo de agua en losprocesos de lavado utilizando agua apresin y accesorios de bajo consumo.

3. R e c u p e r a c i n d e g r a s a p o rcentrifugacin hmeda o seca, porflotacin por gravedad y por airedisuelto (celda DAF).

4.1 Optimizacin de caudales en el usode agua de enfriamiento

Esta alternativa es aplicable para las aguasde enfriamiento de producto, teniendo encuenta el lmite de temperatura permitida porla legislacin para vertimientos (40C). Para elcaso de estudio, se evaluaron los c audales delsistema entre 4,24 y 5,47 L/kg de producto,con temperaturas de salida del orden de 30C.

De acuerdo con lo anterior y, teniendo encuenta que el agua se mezcla con otrascorrientes de lavado, y que en el paso por lared de alcantarillado pierde energa, seconsidera la posibilidad de evaluar un sistemade enfriamiento en cascada. En este caso, seplantea tener en lugar de un tanque, dos paraalcanzar temperaturas de salida alrededor de44C.

4.1.1 Anlisis de factibilidad tcnica

Para el anlisis de sensibilidad de laoptimizacin del agua de enfriamiento se

GENERACIN DE OPORTUNIDADES DE PRODUCCIN MS LIMPIA

4

consideran cuatro escenarios, los cuales sedescriben a continuacin:

Caso 1: tanque de enfriamiento concapacidad de 100 L de agua y 25 Kg deproducto por tanda.Caso 2: tanque de enfriamiento concapacidad de 200 L de agua y 50 Kg deproducto por tanda.Caso 3: tanque de enfriamiento concapacidad de 300 L de agua y 75 Kg deproducto por tanda.Caso 4: Tanque de enfriamiento concapacidad de 400 L de agua y 100 Kg deproducto por tanda.

Se aplica un modelo que evala el caudalde enfriamiento, a partir del balance deenerga que se esquematiza en el Diagramade Sankey para el proceso (Figura 4). Dichocaudal vara de acuerdo con la cantidad deproducto, el tiempo de enfriamiento y lasdimensiones del tanque seleccionado.

Para determinar el calor especfico delproducto, se establecieron las condiciones detemperatura del mismo, tanto a la entrada delenfriamiento (74C aproximadamente), comoa la salida (que debe ser de 30C).

Adicionalmente, se consider la temperaturapromedio de entrada del agua de suministro.En la Figura 2 se muestran los valores de la

temperatura en todos los puntos de inters enun sistema de enfriamiento compuesto pordos inmersiones.

Entrada del aguaT = 22C

Salida del aguaT = 44C

Salida del aguaT = 33C

Sentido de flujodel producto

Sentido de flujo delagua de enfriamiento

Figura 2.Condiciones de operacin del sistema de enfriamiento propuesto

TIN = 74CTOUT = Variable

Primera Inmersindel Producto

Segunda Inmersindel ProductoTIN = 52CTOUT = 30 C

4.1.2 Balance de masa y energa

Para poder determinar los flujos de aguarequeridos por el sistema de enfriamiento, sedeben conocer no slo las temperaturas deoperacin del sistema (Figura 2), sino el calorque debe ser retirado del producto. Para esto,se calcula el calor especfico (C ) del mismopmediante mediciones de las condiciones detemperatura y caudal del proceso.

Se encontraron valores de C en embutidospque oscilan entre 0,4 y 1,2 kcal/(kg*K). Paraefectos de clculo se tom el valor promediode las mediciones (0,69 kcal/kg*K).

A partir de los datos resultantes, se formulaun nuevo balance de masa y energa,teniendo en cuenta la disposicin de lostanques en cascada y las condiciones deoperacin que se presentan en la Figura 2.

El balance considera tanto las propiedades

termodinmicas como las temperaturas y

calores especficos del agua y embutidos, asc o m o a l g u n a s v a r i a b l e s d e ldimensionamiento de los tanques, incluyendoel rea superficial para determinar las prdidasa travs de las paredes.

Una vez se determinan estas variables, secalcula la temperatura a la cual se debe pasarel embutido al siguiente tanque (primerainmersin) y el consumo de agua para elenfriamiento.

El efecto de la variacin del volumen deltanque sobre el consumo total de agua deenfriamiento, es poco representativo cuandola produccin es elevada. Por ejemplo, paraproducir 50 toneladas, se presenta unincremento del consumo de agua del 1,4%entre cada caso evaluado, mientras que paraproducir 5 toneladas se presentaronvariaciones del orden del 9%.

La mayora de las oportunidades de Produccin Ms Limpia (PML)identificadas, involucran buenas prcticas de manejo que no tienen altos costos

y que son de fcil implementacin por parte de las empresas. Entre ellas cabesealar:





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La temperatura del embutido en el momentodel cambio de tanque, presenta una leve

variacin, debido el incremento de las prdidasa travs de las paredes. En la Figura 3 sepresenta el comportamiento del consumo deagua y la temperatura del embutido para loscuatro casos evaluados.

En el caso del consumo de agua se presenta3una diferencia entre 4 a 6 m /mes cuando el

volumen de tanque de enfriamiento pasa de100L a 400L. Este incremento en el consumode agua, puede representar un 33%aproximadamente para enfriamientos de 5toneladas mensuales y del 5% cuando lacantidad de producto enfriado es del ordende 50 ton/mes.

Consumo de agua de enfriamiento de acuerdoal volumen del tanque

13,4 14,8 16,2 17,625,4 26,9 28,3 29,837,4 39,0 40,5 41,949,5 51,2 52,7 54,173,5 75,4 77,0 78,597,6 99,6 101,3 102,9121,7 123,9 125,6 127,3

0

50

100

150

100 L 200 L 300 L 400 L

Volumen Tanque (L)

m3/mes

5 ton 10 ton 15 ton 20 ton 30 ton40 ton 50 ton

Figura 3.Resultados del modelo. Comportamiento del consumo de agua y la Temperatura.

En la Figura 4 se presenta el Diagrama deSankey considerado para la formulacin delmodelo, a fin de determinar el consumo deagua para enfriamiento, la temperatura delembutido despus de la primera inmersin, yel ahorro en el consumo de agua conrespecto al sistema actual.

La energa del producto una vez enfriadoes la misma, debido a que la temperatura delembutido siempre debe ser de 30Caproximadamente. Por el contrario, la energa

entregada al agua de enfriamiento y lasprdidas a travs de las paredes, varan deacuerdo con el tamao de los tanquesutilizados en el proceso.

En la Tabla 6 se presentan las variablesconsideradas en el modelo de optimizacin decaudales de agua de enfriamiento y elresultado de ste. A partir de dichos resultadosse construy el diagrama que se presenta en laFigura 4.

Tabla 6.Variables del modelo de optimizacin de caudales del agua de enfriamiento

VARIABLES DEL MODELO

Temperatura de Entrada del productoTemperatura de Salida del productoProduccin de embutido para enfriamiento

Calores especficos (Cp embutidoy Cp agua)

Tiempo de enfriamiento

Dimensiones del Tanque

Temperatura de entrada agua de enfriamiento

Temperatura de salida agua de enfriamiento

RESULTADOS

Consumo de aguay Temperatura

del embutido paracambio de tanque.

Energa del producto

antes de enfriamiento

100%

Energa del productodespus de enfriamiento 4%

Prdidas por pared 33% - 11%

Energa entregada al agua de enfriamiento. 63% - 85%

Figura 4.Diagrama de Sankey

Temperatura del embutido despusde 1a. Inmersin

TemperaturaC

100 L 200 L 300 L 400 L 500 LVolumen Tanque (L)





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4.1.3 Dimensionamiento bsico delsistema de optimizacin de aguas de

enfriamiento

La seleccin del tamao del tanque tieneun efecto directo en el nmero de baches, eltiempo de enfriamiento y los caudales que sedeben manejar. Por lo tanto, es importanteque se evale este parmetro de tal maneraque la empresa tenga un tanque que no seatan pequeo como para implicar muchosbaches, ni tan grande que sea subutilizado lamayor parte de la jornada laboral.

En la Figura 5 se muestran los consumos deagua para los cuatro casos planteados,variando la cantidad de producto mensual aenfriar entre 5 y 50 toneladas/mes. Dichosconsumos no varan significativamente elvolumen de agua de enfriamiento requeridacuando se utilizan tanques de volmenes

Indice de consumo de agua de enfriamiento

Caso1 Caso2 Caso3 Caso4Indicedeconsumo(L/kg)

5 ton 10 ton 15 ton 20 ton 30 ton40 ton 50 ton

Figura 5. Reduccin del ndice de consumo de agua de enfriamiento




diferentes, debido a que la tasa de prdidas atravs de las paredes es baja respecto al calor

extrado por el agua.

Caso contrario sucede con el tiempo deenfriamiento por bache, el cual se incrementaa medida que el volumen del tanque es menor

.En relacin con los resultados anteriores,tambin se concluye que el porcentaje dereduccin de consumo de agua deenfriamiento, comparado con el consumorequerido en la condicin inicial (un solotanque), presenta una baja variabilidad enenfriamientos superiores a 30 ton/mes, esdecir, que al incrementar el volumen deltanque en un 300%, la reduccin en elconsumo de agua es de nicamente un 3,5%.Para enfriamientos del orden de 5 ton/mes,con estas mismas condiciones se reduce elporcentaje de consumo en un 18% , tal ycomo se observa en la Figura 5.

4.1.4 Anlisis de factibilidadeconmica

La oportunidad de optimizacin decaudales mediante enfriamiento en cascada,requiere nicamente de la instalacin de dostanques, tal y como se mostr en la Figura 2,por lo que la mayor inversin estrepresentada por los costos de los equipos.

Para la evaluacin econmica seconstruyeron grficas para relacionar el costodel metro cuadrado de tanque, de acuerdo

con el volumen del mismo. En la Figura 6, sepresenta la ecuacin que relaciona el rea del

tanque en funcin de su volumen y en laFigura 7, los costos unitarios por metrocuadrado de rea del tanque.

Otro parmetro importante de estaevaluacin, es el incremento de la mano deobra, ya que al tener un tanque adicional,resulta una nueva operacin en el proceso:pasar el embutido del primer al segundotanque.

Figura 6.rea aproximada del tanque de acuerdo con su volumen

Incremento del rea del tanque con respecto al volumen

0

Volumen Tanque (L)

readelTanque(m)2

0,5

1

1,5

2

2,5

33,5

4

0 100 200 300 400 500 600

2y = -3E-06x + 0,0076x + 0,43312R = 0,9998

3,80

3,603,40

3,20

3,002,80

2,60

2,402,20


20/77

3938

Relacin de costos de tanques de enfriamiento

de acuerdo con el rea

2rea Tanque (m )

Costosunitariosdetanques

$/m2

0 1 2 3 4275000

280000

285000

290000

295000

300000

305000

Figura 7. Costo del tanque

Las variables consideradas para la evaluacin financiera se presentan en la Tabla 7.

Tabla 7.Variables financieras consideradas

Variable

Tasa de crecimiento de la demanda

TIR inversionistaVida til proyecto

Tasa de imporrenta

Valor

4% anual

18%5 aos

38,5%




Se realiz una proyeccin financiera a cincoaos, cuyos resultados aparecen en la Tabla 8.

La rentabilidad de la instalacin es positiva,cuando la produccin de embutido (querequiere enfriamiento) supera las 20toneladas/mes y los tanques tienen un

volumen superior a los 300 L. Adems, amedida que se incrementa la produccin, las

variables financieras son mejores, a excepcindel enfriamiento con tanques de 100 L, endonde el VPN disminuye a medida queincrementa la produccin.

VARIABLES FINANCIERAS

Escenario 5 ton 20 ton 30 ton 50 ton

Caso 1100L

Caso 2200L

Caso 3

300LCaso 4400L

VPN

TIR

VPN

TIR

VPN

TIRVPN

TIR

-1.434.107

N.E

-1.099.562

N.E

-1.203.703

N.E-1.271.357

N.E

-3.523.651

N.E

-753.424

-11,9%

-50.675

16,6 %284.270

25,0%

-4.916.680

N.E

-522.666

-0,2%

718.010

35,7%1.321.355

47,4%

-7.702.738

N.E

-61.148

16,2%

2.255.380

67,1%3.395.524

85,7%

N.E.No existe TIRque cumpla con el flujo de caja obtenido.

Tabla 8.Evaluacin econmica - sistema de enfriamiento en cascada

4.2 Minimizacin del consumo deagua utilizando accesorios de altapresin

Con respecto al consumo de agua,especialmente en el sector de alimentos, endonde los lavados de las instalaciones ymaquinarias debe ser exhaustivo, se pueden

obtener ahorros que oscilan entre el 5 y el 70%en dichas operaciones. Obviamente, unmayor o menor porcentaje de ahorro de aguaest asociado al costo del dispositivo, el cual asu vez, determina la viabilidad de instalarlo o

no. Los resultados que se presentan acont inuacin , estn ca lcu lados cond i s p o s i t i v o s q u e s e e n c u e n t r a ncomercialmente.

4.2.1 Factibilidad tcnica.

En la Tabla 9 se presenta un resumen de los

ahorros en consumo de agua, que ofrecenalgunos dispositivos que se comercializan enel medio. De acuerdo con la evaluacin de lascondiciones de presin y potencia de estosequipos, se encontr que en el caso de las


21/77

4140

hidrolavadoras se puede obtener hasta un400% ms de energa, con un 14% menos del

caudal promedio de otros dispositivos. Loanterior implica la reduccin de hasta el 78%

en el consumo de agua, consecuencia delavados con menor caudal durante menos

tiempo.

D is pos it iv o P res in (b ar ) Caudal(L/min) HP % Ahorrro

Hidrolavadora 1 90 6 1,5 75,0%Hidrolavadora 2 100 6,5 1,5 77,5%

Hidrolavadora 3 100 6 1,5 77,5%

Pistolas en Spray 15 6 0 15%

Tabla 9.Ahorro de agua con algunos dispositivos

4.2.2 Balance de masa

Para determinar los ahorros de cadaaccesorio, es indispensable cuantificar el

caudal en cada una de los sitios donde seconsume agua para el lavado. A partir de estos

datos se calculan los porcentajes de reduccincon respecto a los dispositivos que se evalen.En la Tabla 10 se presentan a modo i lustrativo,los caudales y el tiempo aproximado de lavado

para un estudio de caso.

Ubicacin vlvula Caudal (L/s) Tiempo operacin

(h/mes)

Zona de cutter, molido, embutido 8,1 130

Zona tanque horno, enfriamiento 7,2 49

Lavamanos, accionada con pedal 10 61

Tabla 10. Caudal de accesorios de lavado

aEl tiempo de lavado aproximado, se calcul apartir del consumo de agua en la etapa de

lavado de la empresa, que para este caso es de3 e121 m /mes. As mismo, se distribuy en cada

punto un porcentaje de la siguiente manera:




Zona de cutter, molido, embutido 52 % del consumo total

Zona tanque horno, enfriamiento 18 % del consumo total

Lavamanos, accionado con pedal 30% del consumo total

Esta distribucin porcentual depende deluso a lo largo del da de cada vlvula, de la

cantidad de equipos, y del rea de lavado,puede variar para una planta en particular.

Por otro lado, se estima que la cantidad deagua utilizada en los lavados de maquinaria,p i s o s , p a r e d e s y a c c e s o r i o s , e saproximadamente el 70% del consumo deagua de lavado. El 30% restante, estrepresentado por el agua que se utiliza enlavamanos cercanos al rea de produccin.

Adicionalmente, para efectos del anlisis desensibilidad se consider que el ndice deconsumo actual del proceso de lavado es 2,6L/kg de embutido, el cual debe ser evaluadopara cada empresa, ya que vara de acuerdocon prcticas operativas y a la distribucin deplanta.

Con esta informacin se determina tanto elconsumo de agua como el tiempo requeridode lavado para cualquier produccin de laempresa.

Para los accesorios sugeridos en estaoportunidad, se tuvo en cuenta el caudal del

equipo, la potencia hidrulica y la presin a laque trabaja, considerando que una mayor

presin supone un menor tiempo de lavado,sin importar que el caudal de suministro seasimilar con respecto al sistema actual.

De acuerdo con lo anterior, para cadaaccesorio se determina el tiempo requeridopara el lavado, considerando un factor deseguridad que compensa la incertidumbregenerada por la concentracin de saturacinde los contaminantes en el modelo planteado.

4.2.3 Anlisis de factibilidad econmica

Con base en la informacin que aparece enla Tabla 11, se realiza la evaluacin financieraconsiderando var ios escenar ios deproduccin, tal y como lo muestra la Tabla 12.Se encontr que es rentable instalar este tipode tecnologas en empresas que produzcanms de 10 toneladas de productos crnicos, ycuyo ndice de consumo sea superior a 2,6L/kg embutido.

Las variables consideradas para laevaluacin financiera corresponden a lasmismas enumeradas en la Tabla 7.


22/77

4342

Tabla 11.Consumo de agua y porcentaje de ahorro para accesorios

Hidrolavadora1 Hidrolavadora2 Hidrolavadora3

Potencia hidrulica(HP)

1,22 1,47 1,36 0,20 0,24

Potencia consumida(KW)

1,30 1,57 1,45 0,00 0,00

Energa hidrulica paralavado (Kwh)

35,9 35,9 35,9 35,9 35,89

Tiempo (h) 39,3 32,7 35,4 202,4 202,4

Factor de seguridad 1,5 1,5 1,5 1 1

Tiempo total (h) 59,0 49,0 53,1 202,4 202,43Consumo de agua (m ) 21,25 19,12 19,12 72,85 84,99

Ahorro (%) 75,0 77,5 77,5 14,3 0,0

Energa Consumida(Kwh)

76,9 76,9 76,9 0 0

VARIABLES ECONMICAS

Escenario 10 ton 30 ton 50 ton 70 ton

VPN 424.699 2.439.237 4.453.775 6.468.313Hidrolavadora 1

TIR 38,8% 117,3% 187,8% 256,6%


TIR 20,3% 74,9% 121,2% 165,2%


TIR 36,4% 111,5% 178,5% 243,8%

VPN 152.376 521.858 956.069 1.390.281Pistola en SprayTIR 78,0% 114,4% 183,3% 250,4%

Tabla 12.Evaluacin econmica - implementacin de accesorios




SistemaactualPistolas

en Spray

4.3 Recuperacin de grasa

Existen principalmente tres alternativaspara la recuperacin de grasas, tal y como seexplica a continuacin:

Flotacin: este tipo de tratamiento esaplicado para aquellas partculas de menordensidad que el agua. Se distinguen laflotacin natural, que puede ser o no ayudadamediante algn mtodo externo y la flotacininducida, en la que la densidad inicial de laspar t cu las es mayor y es reducidaartificialmente.

Flotacin por aire disuelto: un efluenteque por lo general es pretratado conqumicos, se presuriza con aire disuelto y setransfiere al clarificador. Ah, burbujas de aireson liberadas, adhirindose a los slidos

suspendidos y otros contaminantes, hastaelevarse a la superficie. El material flotante y elsedimentado, es removido por brazosdesnatadores en la superficie, y rastra en elfondo para su desalojo.

Estos sistemas son 100% presurizados o derecirculacin. Los clarificadores DAF se utilizannormalmente para remover sl idossuspendidos, grasas, aceites y partculasflotantes en el agua de desecho.

Centrifugacin:la centrifugacin, al igualque la f i l t rac in es una operacin

ampliamente utilizada en la industria. Se aplicaa la separacin slido - lquido y a la separacinde dos lquidos inmiscibles con o sin presenciade slidos.

La separacin slido - lquido puedebasarse en la retencin de las partculas en unmedio filtrante, proceso denominadofiltracin centrifuga, no siendo necesaria laexistencia de una diferencia de densidadesentre el slido y el lquido. La separacintambin puede basarse en la diferencia dedensidades, operacin denominadasedimentacin centrifuga.

4.3.1 Anlisis de factibilidad tcnica.

La variable que se debe conocer para

determinar la viabilidad tcnica de losprocesos de separacin de grasas propuestos,es la obtencin de la fraccin de grasa total nosoluble presente en las aguas residuales, cuyosvalores tpicos se encuentran en un rango queoscila entre 6.000 a 27.000 mg/L.

Dicha fraccin se obtiene a partir depruebas piloto, con las que se determina elvalor real de grasa susceptible de ser separadapor los mtodos fsicos propuestos. Para ello,se pueden utilizar los protocolos que sepresentan en la Figura 8.

Anlisisde Laboratorio efectuados parael estudio dec aja3

3


23/77

4544

Figura 8.Protocolo para ensayospiloto de recuperacin de grasas

Flotacin por GravedadEquipo: recipiente de

volumen definido

Determinacin de parmetros deoperacin: volumen, tiempo

Determinacin de parmetrosde operacin: volumen,

tiempo, RPM

Recoleccin de grasassuperficiales

Recoleccin de agua detratamiento trmico

Seleccin del tipo deensayo piloto

Flotacin por aire disueltoEquipo: celda DAF

Determinacin de parmetros deoperacin: volumen,

tiempo, presin

Anlisis de la calidad de agua detratamiento trmico (ST, y

Grasa y aceites)

Medicin de variable respuesta en el efluente:(Slidos Totales)

CentrifugacinEquipo: Centrifuga de laboratorio

Medicin de humedad e ndice msico de lodosal material recuperado

Dimensionamiento de los sistemas derecuperacin de grasas




4.3.2 Balance de masa

Flotacin por gravedad

La remocin en concentracin obtenida apartir de ensayos de flotacin po r gravedad nosupera el 14% de la concentracin inicial. Loanterior implica que se puede extraer 1,2

gramos de grasas por cada litro de aguatratada. Tambin es posible determinar el

volumen del sobrenadante extrado, que eneste caso es de aspecto acuoso, lo queimposibilita su comercializaci n. En la Tabla 13se muestran resultados para efluentestratados.

Flotacin por aire disuelto

En el caso de la flotacin por aire disuelto,los resultados muestran que cuando el caudaldel agua con aire disuelto se disminuye, laremocin de slidos es mejor. La presin a laque se realizaron los ensayos fue de 60 psi.

Se debe evaluar no slo la calidad del aguaantes del tratamiento, sino tambin, la calidad

del agua utilizada en el cilindro a presin, la

cual puede ser como en este caso, aguadestilada o en su defecto, agua ya tratadamediante DAF. Lo anterior, con el fin dedeterminar mediante un balance de masa laconcentracin de slidos despus deltratamiento. En la Tabla 14 se presentan comoreferencia, los resultados obtenidos en losensayos para la concentracin final de slidos .

Volumenagua (L)

Volumenadicional en el

cilindro (L)Tiempo (s)

Volumengrasa (mL)

Concentracindespus del

tratamiento (mg/L)

Ensayo 1 1 0,5 60,8 20 7444,5

Ensayo 2 1 0,5 205 30 6529,5

Tabla 14.Remocin de slidos mediante flotacin por aire disuelto (DAF)

Tabla 13.Remocin de slidos mediante flotacin

Slidos totales(mg/L)

% Remocin enconcentracin

Tanque de coccin sin ratamiento 8506 -Flotacin natural 2 h 7335 13,8%

Flotacin natural 24 h 8218 3,4%


24/77

4746

Separacin Centrfuga

Para determinar la posibilidad de separargrasas mediante centrifugacin, se tuvo encuenta, adems de los anlisis de laboratoriode cada uno de los ensayos, el peso en basehmeda del material extrado.

La remocin de grasas no presenta unatendencia determinada, sin embargo, sepuede afirmarr que cuando el tiempo en la

centrifuga es mayor a 10 minutos, la remocinde slidos no es la ptima. Con base en lo

anterior, se concluye que el proceso decentrifugacin tiene un tiempo ptimo en elcual se presenta la mxima recuperacin degrasa, cuando el tiempo es mayor o menor aeste valor, las grasas an se encuentran enestado soluble. Para los ensayos realizados seobtuvieron los mejores resultados con untiempo de 5 minutos. Tal y como se puedeobservar en la Figura 9.

Cantidad de Grasa removida por centrifugacin

0,00%

0,10%0,20%0,30%

0,40%0,50%

0,60%

0,70%0,80%

0,90%

1 2 3 4 5 6

No. Ensayo

%p

esoremovido/pesototalagua

20 mL, 10 minutos

10 mL, 10 minutos

20 mL, 15 minutos

10 mL, 5 minutos

Figura 9. Resultados de los ensayos de remocin de grasa

4.3.3 Resultados a escala piloto

Con los resultados de los parmetros deoperacin, y de las variables respuesta en elefluente, as como en el material recuperado,se logran remociones en slidos del orden del9 al 16% del contenido inicial. Sin embargo, los

contenidos de humedad varan mucho deacuerdo con la tecnologa.

Para los dos primeros casos se obtienenlodos extremadamente acuosos, en donde elporcentaje de humedad supera el 90%,mientras que con la centrifugacin, seproduce un lodo de mejor consistencia conporcentajes de humedad entre el 70% y el25%. En las Tablas 15 a 17, se presentan los

resultados obtenidos a escala pil oto.




Peso Baseseca (g)

Peso Basehmeda (g)

% slidoslodo extrado

%humedad

Flotacion 2 h 0,659 10 7 % 93 %

Flotacin 24 h 0,226 10 2 % 98 %

Tabla 15.Recuperacin de grasas mediante flotacin no forzada

Peso Baseseca (g)

Peso Basehmeda (g)


%humedad

Celda de FlotacinEnsayo 1

1,10 20,00 5 % 95 %

Celda de FlotacinEnsayo 2 2,01 30,00 7 % 93 %

Tabla 16. Recuperacin de grasas mediante flotacin por aire disuelto

Peso Baseseca (g)

Peso Basehmeda (g)


%humedad

Centrifuga 10 mL - 5 min 0,017 0,062 28 % 72 %




Tabla 17. Recuperacin de grasas mediante centrifugacin

Los resultados muestran altos contenidosde humedad en las grasas extradas durantelos ensayos de flotacin por gravedad ymediante aire disuelto (DAF), por lo que su

comercializacin no resulta viable.

Las empresas que aprovechan este tipo degrasas para la produccin de harinas de seboo jabones, requieren mejores condicionesfsicas para su procesamiento.


25/77

4948

Las pruebas a escala de laboratoriopermitieron determinar que la separacin degrasas, mediante mtodos fsicos como laflotacin natural y flotacin por aire disueltopara agua con contenidos de grasa animal,nicamente permiten una remocin en baseseca del orden del 8 - 12%. La centrifugacin,arroj porcentajes levemente superiores (9 -16%), pero con una menor humedad.

La recuperacin de grasas como alternativa

de aprovechamiento de este subproducto noes viable econmicamente, slo se obtuvieronporcentajes de recuperacin del orden de0,8% en base hmeda con respecto a latotalidad de agua generada. Lo anteriorquiere decir, que para una empresa en dondese generan 600 L/da de agua de proceso deenfriamiento, se recupera aproximadamente85 kg de grasa seca mensuales que tiene uncosto en el mercado entre $52.000 y $56.000.Lo anterior implica que para una inversinaproximada de 70 millones de pesos, no existeun tiempo razonable de retorno de lainversin.

El alto contenido de material en suspensinrequiere implementar tratamiento de tipoprimario y secundario, cuya finalidad sea laadecuacin de los efluentes finales y no elreuso del agua. Por las caractersticas de lasaguas de los procesos utilizados en el sector dealimentos, no hay posibilidad en el mediano

Esta viabilidad est supeditada a laproduccin de la empresa, por lo tanto,cualquier anlisis requiere valorar la cantidadneta de reduccin de consumo.

Las empresas deben optimizar el uso de lo srecursos mediante el aprovechamiento de las

jornadas laborables, lo cual garantiza unamayor produccin sin necesidad deincrementar los costos de capital o costos deinversin. Obviamente, el incremento de las

jornadas de trabajo requiere que se ample elmercado.

Para empresas del subsector de embutidosque trabajan a una sola jornada, con unaproduccin mensual de 30 a 40 toneladas y

3consumos de agua alrededor de 200 m /mes,las alternativas evaluadas presentan pocaviabilidad econmica.

Es importante evaluar la composicin de lasgrasas, considerando grasas solubles y nosolubles con anterioridad a la ejecucin depruebas piloto, ya que las grasas totales noaportan informacin relevante que permitadeterminar el potencial de separacin pormtodos fsicos. Lo anterior es aplicable noslo al caso de las grasas, sino a cualquierproducto que se quiera recuperar y que porsus caractersticas, pueda estar presente en lasdos formas mencionadas.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5

Los anlisis de sensibilidad efectuados, ofrecen para el sector dealimentos algunas alternativas en el marco de la Produccin Mas Limpia

(PML), representadas por buenas prcticas operativas que incluyen larefrigeracin en cascada y la implementacin de accesorios de bajoconsumo. Su viabilidad tcnica y econmica, est demostrada con elpropsito de minimizar las aguas residuales de los procesos deenfriamiento y lavado.




plazo, para la aplicacin de tecnologasterciarias.

La rentabilidad de la instalacin de accesoriosy tecnologas que minimizan el consumo deagua, es mayor que la obtenida mediantecambios de proceso, lo anterior, se asociaprincipalmente al costo del agua que hace

que tecnologas con altos costos de inversinno sean rentables en nuestro medio.

Es as como la aplicacin de accesorio s para laminimizacin de agua empieza a ser atractivapara empresas que tienen una produccinsuperior a 9 ton/mes, mientras que laimplementacin de enfriamiento en cascadalo es a partir de 30 ton/mes.

GLOSARIO

6

Calor especfico: es la cantidad de calor que se requiere para el evar la temperatura

de un gramo de una sustancia un grado centgrado. El calor especfic o del agua esuna calora por grado, es decir, una calora de calor debe ser sustituida para que ungramo de agua eleve su temperatura en un grado centgrado.

Diagrama de Sankey: representacin grfica del consumo de energa en unecosistema natural o artificial, a manera de franjas que representan segn suanchura, la cantidad de energa correspondiente y segn su direccin, el destinofinal de esa energa.

Enfriamiento en cascada:tcnica de enfriamiento utilizada para el ahorro deenerga, en donde existen varios niveles de calor, y la cual se aprovecha el calorresidual del nivel ms bajo de calor en el siguiente, disminuyendo el caudal del fluidoque enfra el producto.

Peso base seca:hace referencia al peso de una sustancia o porcentaje de la misma,cuando no se considera la humedad que esta co ntiene.

Peso base hmeda:corresponde al peso de una sustancia o porcentaje de lamisma, cuando se considera el contenido de humedad.


26/77

50 51

2

Tanque de tratamiento trmico.Contiene agua a 74C para lapasteurizacin de embutidos.

Planta de produccin de embutidos.Esta rea requiere lavado continuode paredes y equipos.

Tanque de enfriamiento de salchichas.Proceso por inmersin.

Proceso de lavado de pisos.Cada operario desarrolla

esta actividad diariamenteen su zona de trabajo.




BIBLIOGRAFA

7

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CORANTIOQUIA. Informe Final: Demanda y usos del agua, ndices de consumo yplanes de accin para la implementacin de la ley 373 de 1.997 en la jurisdiccin deCORANTIOQUIA. Medellin, 2004, 125p.

CUBA, MINISTERIO DE CIENCIA, TECNOLOGIA Y MEDIO AMBIENTE AGENCIA DE MEDIOAMBIENTE. Documento de trabajo: Elementos metodolgicos para la introduccin depracticas de produccin mas limpia. alternativas para el aprovechamientoeconmico de residuales.Junio 1998

EPA, Agencia de Proteccin Ambiental de los Estados Unidos. Documento: Usando el AguaEficientemente: Ideas para la Industria. 2p

GTZ. Uso de Tecnologas Limpias: Experiencias Prcticas en Chile. Santiago de Chile,

2000, 41 p.

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