PROPUESTA PARA LA PREVENCIÓN Y CONTROL DE CONTAMINANTES
DESTINADA AL MEJORAMIENTO DE VERTIMIENTOS DENTRO DE UNA
INDUSTRIA DE LÁCTEOS EN UBATÉ, CUNDINAMARCA
JUAN CAMILO GALINDO MORALES
MATEO PINZÓN POLANIA
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTÁ D.C.
2019
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PROPUESTA PARA LA PREVENCIÓN Y CONTROL DE CONTAMINANTES
DESTINADA AL MEJORAMIENTO DE VERTIMIENTOS DENTRO DE UNA
INDUSTRIA DE LÁCTEOS EN UBATÉ, CUNDINAMARCA
JUAN CAMILO GALINDO MORALES
MATEO PINZÓN POLANIA
Proyecto de grado para optar al título de:
INGENIERO AMBIENTAL Y SANITARIO
Director
Julio César Ramírez Rodríguez
Ingeniero Químico
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTÁ D.C.
2019
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Nota de aceptación:
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___________________________________
Director
______________________________
Jurado
Bogotá D.C., Octubre 2019
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Dedicatoria
Dedico este proyecto a cada una de las personas que fueron participes de este proceso, así como
a aquellas que aportaron de alguna manera a hacerme crecer como profesional en cuanto al
ámbito académico y ético. Por otro lado, quiero dedicar esta tesis a mi mamá Adriana Morales
por haber tomado el puesto de padre y madre; transmitiendo grandes enseñanzas, disciplina,
responsabilidad, respeto y por el amor brindado independientemente de las adversidades
presentadas.
A mi abuela por ser parte fundamental en mi vida y apoyarme en cada momento difícil, así como
por los consejos recibidos, su humildad y sencillez.
A mi abuelo por tomar ese lugar de padre y el enseñarme que, aunque las cosas se pongan difíciles
siempre hay un camino para poder seguir adelante.
A mi ahijado Samuel por llegar a mi vida y darme otro motivo para seguir adelante al permitirme
ser un ejemplo de persona para él.
A mis primos Jessica Rodríguez y Oscar Rodríguez por tomar ese lugar de hermanos
convirtiéndose en mis confidentes y consejeros en cualquier momento en que fue necesario.
Y finalmente a Dios porque a pesar de estar al borde de la muerte me ha dado fuerza y valor para
seguir adelante afrontando cada uno de los problemas y para ir en contra de aquellas personas
que pensaron que por mi condición nunca lo iba lograr.
Juan Camilo Galindo Morales
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Dedico este proyecto a mis padres Armando Pinzón Torrente y Melby Polania Palencia, quienes siempre me
acompañaron en mi formación profesional y personal, brindándome todo su apoyo, amor y comprensión de
forma incondicional, siempre creyendo y poniendo sus esperanzas en mí. A mi hermano Nicolás Pinzón
Polania quien me apoyó en diferentes momentos enseñándome siempre la responsabilidad y honestidad para
ser una mejor persona y un excelente profesional. A mi abuela Bertilda Palencia de Polania por sentirse
orgullosa de mí y siempre darme ánimos para solucionar diferentes problemas que se me hayan presentado.
Mateo Pinzón Polania
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Agradecimientos
Agradezco al cuerpo docente de la universidad de LaSalle; especialmente al ingeniero Roberto
Balda Ayala por ser participe en un gran porcentaje de mi formación académica, así como el
convertirse en un amigo incondicional. Así mismo agradezco a mi asesor de tesis Julio Cesar
Ramírez por su apoyo, dedicación y paciencia durante el proceso de investigación y la
elaboración de este documento; finalmente agradezco a mis amigos Felipe P, Felipe D, Cristian,
Manuela, María Adelaida y Jorge por su gran apoyo y lealtad hacia a mi
Juan Camilo Galindo Morales
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Quiero agradecerle a Dios por siempre estar a mi lado y siempre brindarme la energía, carisma
para enfrentar las diferentes situaciones que se me presentan a lo largo de la vida, agradecerle a
la universidad de LaSalle y a todos sus docentes por compartir todos esos conocimientos los
cuales contribuyeron para mi desarrollo profesional. Al ingeniero Julio Cesar Ramírez por
guiarnos y aconsejarnos en el desarrollo de este proyecto.
Mateo Pinzón Polania
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Resumen
En el presente trabajo de grado se plantea una propuesta para la prevención y control de
contaminantes destinada al mejoramiento de vertimientos dentro de una industria de lácteos en
Ubaté, Cundinamarca, cuya principal actividad es la producción y distribución de leche y de
productos alimenticios derivados de la misma como lo son queso campesino pasteurizado, queso
doble crema y el requesón; para así dar cumplimiento a la normatividad vigente. Se realizó un
estudio basado en dos componentes primordiales siendo uno de ellos la evaluación del proceso
productivo, así como la caracterización de vertimientos. Tras haber realizado un diagnóstico
respecto a los mismos se logró identificar grandes falencias en cuanto a las concentraciones de
diferentes componentes tales como fósforo, nitritos, nitratos y cloruros los cuales muestran valores
significativos y que sobrepasan los límites máximos permisibles establecidos en la resolución 0631
del 2015 los cuales fueron relacionados con problemáticas en el sistema de tratamiento de aguas
residuales actual que presenta la empresa que demuestran problemáticas en cuanto al diseño y
mantenimiento del mismo. Es por ello que se plantearon alternativas las cuales están centradas en
dos puntos principales los cuales son el proceso productivo y los vertimientos generados a partir
de este; en cuanto al primero de estos focos se establecieron actividades que permitieran el
disminuir los residuos líquidos generados como por ejemplo el generar nuevos productos a base de
estos elementos como lo son el requesón, mantequilla, jabones, entre otros. Por otro lado, se
estableció el modificar la planta de tratamiento de aguas residuales actual integrando unidades
como lo son rejillas, trampa de grasas, tanque de homogenización, flotación por aire disperso y
lechos de secado los cuales complementándose con la actividad a implementar dentro del proceso
productivo y el humedal artificial de flujo superficial libre con él cuenta ya la planta permita el
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cumplir con los límites máximos permisibles establecidos por la normatividad actual. Al plantear
estas alternativas se realizó un proceso de evaluación para cada una de estas identificando factores
de riesgo por medio del uso de matrices DOFA ( Debilidades, oportunidades, fortalezas, amenazas)
y de selección las cuales permitieron el identificar que la alternativa más adecuada en cuanto al
proceso productivo era el generar como subproducto el requesón a base del lactosuero lo cual
disminuiría en entre un 50 y 60% los valores de grasas y aceites contenidos en los vertimientos de
esta industria ya que este residuo es la principal fuente de estos componentes dentro de los mismos.
Teniendo en cuenta la evaluación de alternativas se estableció que lo más indicado era el plantear
un sistema de tratamiento de aguas residuales “PTAR” que permitirá el evitar sobrepasar los límites
máximos permisibles establecidos para el sector de elaboración de productos alimenticios y bebidas
presentados en la resolución 0631 del 2015; como punto de partida para esta alternativa se realizó
un balance de cargas en el que se contemplaron las unidades mencionadas anteriormente
permitiendo establecer los porcentajes de remoción mostrados igualmente en la normativa y que
se encuentran entre el 60% - 90% con respecto a cada uno de los parámetros que se visualizan de
igual forma en este documento logrando evidenciar la efectividad de implementar este proceso.
Tras realizar esto se procedió a diseñar las unidades de tratamiento (Rejillas, trampa de grasas,
desarenador, tanque de homogenización, DAF y lechos de secado) así como el proceso de
adecuación del humedal artificial de flujo superficial libre ya presenté en la industria. Para realizar
los planos correspondientes a la PTAR diseñada para la industria mostrando su distribución en el
terreno de esta, identificando cada uno de los elementos de la misma.
Palabras clave: Industria de lácteos, proceso productivo, vertimientos, contaminantes,
prevención, Impacto ambiental.
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Tabla de contenido
1.Introducción .......................................................................................................................... 24
2.Objetivos ............................................................................................................................... 27
2.1 Objetivo General ................................................................................................................. 27
2.2 Objetivos Específicos .......................................................................................................... 27
3.Marco de referencia .............................................................................................................. 28
3.1 Marco legal .......................................................................................................................... 28
3.2 Marco Teórico ..................................................................................................................... 30
3.2.1 Industria de alimentos ...................................................................................................... 30
3.2.2 Industria de lácteos en Colombia....................................................................................... 31
3.2.3 Planes de prevención y manejo de contaminantes.............................................................. 32
4. Metodología ......................................................................................................................... 37
4.1 Fase I – Diagnóstico ............................................................................................................ 38
4.2 Fase II – Planteamiento de alternativas ................................................................................ 40
4.3 Fase III – Planteamiento de la propuesta para la prevención de la contaminación y
dimensionamiento del sistema de control de la contaminación ................................................... 40
5. Resultados ............................................................................................................................ 42
5.1 Fase I – Diagnostico ............................................................................................................ 42
5.1.1 Descripción del proceso productivo ................................................................................. 42
5.1.2 Descripción del sistema de tratamiento de aguas residuales actual .................................... 51
5.1.3 Eco balance del proceso productivo .................................................................................. 53
5.1.4 Caracterización fisicoquímica de vertimientos .................................................................. 56
5.1.5 Diagnostico – Normatividad vigente ................................................................................. 60
5.1.6 Identificación de puntos críticos ........................................................................................ 64
5.2 Fase II – Planteamiento de alternativas ................................................................................ 71
5.2.1 Planteamiento de alternativas ........................................................................................... 71
5.2.2 Matriz DOFA.................................................................................................................... 80
5.2.3 Matriz de selección de alternativas ................................................................................... 85
5.3 Fase III– Planteamiento de la propuesta para la prevención de la contaminación y
dimensionamiento del sistema de control de la contaminación .................................................. 89
5.3.1 Descripción alternativa seleccionada ................................................................................ 89
11
5.3.2 Sistema de control de la contaminación - PTAR ............................................................... 97
5.3.2.1 Balance de cargas........................................................................................................... 98
5.3.2.2 Diseño – Unidades de tratamiento ................................................................................ 105
5.3.3 Costos superficiales ....................................................................................................... 125
6. Conclusiones ...................................................................................................................... 127
7. Bibliografía ........................................................................................................................ 129
8. Anexos ............................................................................................................................... 132
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Lista de tablas
Tabla No. 1 – Marco legal ......................................................................................................... 29
Tabla No. 2 – Proceso productivo para la elaboración de queso doble crema ............................. 44
Tabla No. 3 – Proceso productivo para la elaboración de queso campesino pasteurizado ........... 47
Tabla No. 4 – Proceso de lavado y desinfección ........................................................................ 49
Tabla No. 5 – Caracterización inicial correspondiente a los vertimientos ................................... 58
Tabla No. 6 – Segunda caracterización ...................................................................................... 59
Tabla No. 7 – Límites máximos permisibles – resolución 0631 del 2015 ................................... 60
Tabla No. 8 – Simbología estado actual en cuanto a la normatividad vigente ............................. 61
Tabla No. 9 – Diagnostico – Comparación normatividad vigente con los resultados obtenidos . 62
Tabla No. 10 – Matriz de identificación de puntos críticos ......................................................... 64
Tabla No. 11 – Niveles de riesgo – puntos críticos ..................................................................... 66
Tabla No. 12 – Punto crítico 001 - ILR ...................................................................................... 67
Tabla No. 13 – Punto crítico 002 - ILR ...................................................................................... 68
Tabla No. 14 – Punto crítico 003 - ILR ...................................................................................... 68
Tabla No. 15 – Punto crítico 004 - ILR ...................................................................................... 69
Tabla No. 16 – Punto crítico 005 - ILR ...................................................................................... 70
Tabla No. 17 – Matriz DOFA .................................................................................................... 81
Tabla No. 18 – Matriz DOFA No. 1 ........................................................................................... 81
Tabla No. 19 – Matriz DOFA No. 2 ........................................................................................... 82
Tabla No. 20 – Matriz DOFA No. 3 ........................................................................................... 83
Tabla No. 21 – Matriz DOFA No. 4 ........................................................................................... 84
Tabla No. 22 – Matriz DOFA No. 5 ........................................................................................... 84
Tabla No. 23 – Matriz de selección de alternativas .................................................................... 85
Tabla No. 24 – Matriz de selección ............................................................................................ 86
Tabla No. 25 – Viabilidad de alternativas .................................................................................. 87
Tabla No. 26 – Ciclo PHVA ...................................................................................................... 90
Tabla No. 27 – Aprovechamiento de subproductos – Inyección de suero ................................... 91
Tabla No. 28 – Aprovechamiento de subproductos – Producción de mantequilla ....................... 92
Tabla No. 29 – Aprovechamiento de subproductos – Producción de queso ................................ 93
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Tabla No. 30 – Ahorro de energía .............................................................................................. 95
Tabla No. 31 – Ahorro de agua .................................................................................................. 96
Tabla No. 32 – Almacenamiento de sustancias químicas............................................................ 97
Tabla No. 33 – Carga contaminante inicial ................................................................................ 99
Tabla No. 34 – Balance de cargas cribado................................................................................ 100
Tabla No. 35 – Balance de cargas cribado – trampa grasas I .................................................... 101
Tabla No. 36 – Balance de cargas trampa grasas I – trampas grasas II ..................................... 101
Tabla No. 37 – Balance de cargas trampa grasas II - desarenador............................................. 102
Tabla No. 38 – Balance de cargas desarenador – tanque de igualación ..................................... 102
Tabla No. 39 – Balance de cargas tanque de igualación - DAF ................................................ 103
Tabla No. 40 – Balance de cargas DAF – humedal artificial de flujo superficial libre .............. 103
Tabla No. 41 – Valores finales balance de cargas..................................................................... 104
Tabla No. 42 – Diseño cribado - rejillas ................................................................................... 105
Tabla No. 43 – Diseño trampa grasas en serie .......................................................................... 107
Tabla No. 44 – Unidades de conversión ................................................................................... 108
Tabla No. 45 – Diseño desarenador ......................................................................................... 108
Tabla No. 46 – Diseño vertedero sutro ..................................................................................... 108
Tabla No. 47 – Comportamiento vertedero sutro ...................................................................... 108
Tabla No. 48 – Aforo de caudales ............................................................................................ 110
Tabla No. 49 – Cálculo caudal acumulado real ........................................................................ 111
Tabla No. 50 – Caudal acumulado real .................................................................................... 111
Tabla No. 51 – Cálculo caudal acumulado de bombeo ............................................................. 112
Tabla No. 52 – Caudal acumulado de bombeo ......................................................................... 112
Tabla No. 53 – Balance tanque de homogenización ................................................................. 113
Tabla No. 54 – Diseño tanque de homogenización ................................................................... 114
Tabla No. 55 – Diseño DAF .................................................................................................... 115
Tabla No. 56 – Datos test de jarras .......................................................................................... 119
Tabla No. 57 – Calculo de dosis optima ................................................................................... 120
Tabla No. 58 – Diseño de lechos de secado de lodos ................................................................ 122
Tabla No. 59 – Valores estimados de la porosidad ................................................................... 124
Tabla No. 60 – Análisis superficial de costos ........................................................................... 125
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Listado de ilustraciones
Ilustración No. 1 – Trampa de grasas ......................................................................................... 52
Ilustración No. 2 – Lagunas ....................................................................................................... 52
Ilustración No. 3 – Humedal artificial de flujo superficial libre .................................................. 53
Ilustración No. 4 – Tipos de plantas acuáticas ............................................................................ 76
Ilustración No. 5 – Proceso productivo ...................................................................................... 91
Ilustración No. 6 – Sistema de bombeo ...................................................................................... 95
Ilustración No. 7 – Almacenamiento de sustancias químicas ...................................................... 96
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Listado de diagramas
Diagrama No. 1 - Metodología ................................................................................................. 37
Diagrama No. 2 – Diagrama de procesos – producción de queso doble crema ........................... 45
Diagrama No. 3 – Diagrama de procesos – producción de queso campesino pasteurizado ......... 48
Diagrama No. 4 – Diagrama de procesos – lavado y desinfección ............................................. 50
Diagrama No. 5 – Sistema de tratamiento de aguas residuales actual ........................................ 51
Diagrama No. 6 – Ecobalance queso doble crema ..................................................................... 55
Diagrama No. 7 – Ecobalance queso campesino pasteurizado ................................................... 56
Diagrama No. 8 – Planta de tratamiento de aguas residuales ..................................................... 77
Diagrama No. 9 – Producción de mantequilla ........................................................................... 93
Diagrama No. 10 – Producción de queso .................................................................................. 94
Diagrama No. 11 – Esquema DAF ........................................................................................... 118
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Listado de ecuaciones
Ecuación No. 1 – Conversión concentración a carga contaminante ........................................... 98
Ecuación No. 2 – Carga contaminante - DBO ........................................................................... 99
Ecuación No. 3 – Remoción de contaminantes ......................................................................... 100
Ecuación No. 4 – Conversión de unidades de caudal ............................................................... 109
Ecuación No. 5 – Caudal promedio .......................................................................................... 112
Ecuación No. 6 – Balance tanque de homogenización .............................................................. 113
Ecuación No. 7 – Ecuación de equilibrio químico .................................................................... 119
Ecuación No. 8 – Dosis de coagulante ..................................................................................... 121
Ecuación No. 9 – Dosis de floculante ...................................................................................... 121
Ecuación No. 10 – Dosis de coagulante ml/min ...................................................................... 121
Ecuación No. 11 – Dosis de floculante ml/min ........................................................................ 121
Ecuación No. 12 – Cálculo de lodos en base seca ................................................................... 122
Ecuación No. 13 – Lodos en base seca .................................................................................... 122
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GLOSARIO
Aguas residuales industriales: Son las aguas que proceden de cualquier actividad
industrial en cuyo proceso se utilice el agua ya sea de producción, transformación o
manipulación, incluyéndose los líquidos residuales, aguas de proceso y aguas de drenaje.
Cada tipo de actividad industrial, según el proceso, vierte un agua residual caracterizada
por una contaminación tipo determinada. (Codagua, 2017)
Aguas residuales no domésticas - ARnD: Son las procedentes de las actividades
industriales, comerciales, o de servicios distintas a las que constituyen aguas residuales
domésticas - ARD. (Resolución 0631 del 2015).
Análisis de viabilidad: Para las opciones seleccionadas, un estudio de viabilidad
analizará la viabilidad económica, técnica y ecológica. (ONUDI).
Aspecto ambiental: Elemento de las actividades, productos o servicios de una
organización que interactúa o puede interactuar con el medio ambiente (ISO 14001).
Carga contaminante: Es el producto de la concentración másica promedio de una
sustancia por el caudal volumétrico promedio del líquido que la contiene determinado en
el mismo sitio; en un vertimiento se expresa en kilogramos por día (kg/d). (Decreto 3930
del 2010).
Control y continuación: Probablemente el aspecto más significativo y desafiante es el
establecimiento de una forma sistemática de mejoramiento exitoso y continuo. Aquí se
necesita el control ambiental, el establecimiento de nuevas metas y objetivos y la
implementación continua. (ONUDI).
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Eco balance: Método estructurado de recopilación de flujos hacia el interior y exterior,
de recursos, materias primas, energía, productos, subproductos y residuos que ocurren en
una organización y en un periodo. (SDA).
Ecomapa: Herramienta de diagnóstico, sencilla y de fácil aplicación, que permite realizar
un inventario rápido de prácticas y problemas de múltiples variables mediante el uso de
figuras. (SDA).
Generación de opciones: a partir del análisis se generan las opciones de PML. Surgirán
algunas nuevas, creativas y/o ya muy conocidas, teniendo como objetivo una reducción en
la fuente por medio de buenas prácticas, modificación del producto o proceso, cambios
orgánicos, reciclaje interno o externo. (ONUDI).
Grasas y Aceites: Son todas aquellas sustancias de naturaleza lipídica que, al ser
inmiscibles con el agua, van a permanecer en la superficie dando lugar a la aparición de
natas y espumas. (Toapanta).
Herramientas de Diagnóstico: Permiten identificar y cuantificar las partes del proceso o
del ciclo de vida de la producción que afectan el ambiente: Revisión ambiental inicial,
balances de materia, hídrico, y de energía. (SDA).
Impacto ambiental: se entiende el efecto que produce una determinada acción humana
sobre el medio ambiente en sus distintos aspectos. El concepto puede extenderse, con poca
utilidad, a los efectos de un fenómeno natural. (Pollution, 2017)
Implementación: En este paso se implementan las opciones de PML. Ya sea después de
proceder con los pasos 1 a 4, pero muy a menudo se llevan a cabo las opciones
directamente sin el análisis de viabilidad detallado - cuando las ventajas y la viabilidad
19
son obvias - o incluso sin la generación de opciones – toda vez que la colecta y la reflexión
de los datos ya hace visibles las opciones obvias de PML. (ONUDI).
Industria: La Industria es la actividad económica fundamental de sector secundario, que
se encarga de transformar los productos naturales (materias primas) en otros productos
elaborados y semielaborados.
Matriz DOFA: Establece debilidades y fortalezas en la planta y oportunidades y amenazas
del proceso con el entorno. (SDA).
Muestra compuesta. Es la mezcla de varias muestras puntuales de una misma fuente,
tomadas a intervalos programados y por períodos determinados, las cuales pueden tener
volúmenes iguales o ser proporcionales al caudal durante el periodo de muestras. (Decreto
3930 del 2010).
Organización: Persona o grupo de personas que tienen sus propias funciones y
responsabilidades, autoridades y relaciones para el logro de sus objetivos. (ISO 14001).
Política ambiental: Intenciones y dirección de una organización, relacionadas con el
desempeño ambiental, como las expresa formalmente su alta dirección. (ISO 14001).
Prevención de la contaminación: Utilización de procesos, prácticas, técnicas, materiales,
productos, servicios o energía para evitar, reducir o controlar (en forma separada o en
combinación) la generación, emisión o descarga de cualquier tipo de contaminante o
residuo, con el fin de reducir impactos ambientales adversos. (ISO 14001)
Producción Más Limpia: se define como la aplicación continua de una estrategia
ambiental preventiva integrada a los procesos, productos y servicios para aumentar la
eficiencia global y reducir los riesgos para los seres humanos y el medio ambiente
(ONUDI).
20
Reúso: Es la utilización de las aguas residuales tratadas cumpliendo con los criterios de
calidad requeridos para el uso al que se va a destinar. (Resolución 1207 del 2014).
Sistema de gestión: Conjunto de elementos de una organización interrelacionados o que
interactúan para establecer políticas, y objetivos y procesos para el logro de objetivos.
(ISO 14001).
Sistema de gestión ambiental: Parte del sistema de gestión usada para gestionar aspectos
ambientales, cumplir los requisitos legales y otros requisitos, y abordar los riesgos y
oportunidades. (ISO 14001).
Usuario Generador del Agua Residual Tratada: Es la persona natural o jurídica que
genera las aguas residuales. (Resolución 1207 del 2014).
Usuario Receptor del Agua Residual Tratada: Es la persona natural o jurídica que
recibe y usa el agua residual tratada, pudiendo ser el mismo Usuario Generador o diferente
a este. (Resolución 1207 del 2014).
Vertimiento puntual: El que se realiza a partir de un medio de conducción, del cual se
puede precisar el punto exacto de descarga al cuerpo de agua, al alcantarillado o al suelo.
(Decreto 3910 del 2010).
Coagulante: Sustancias químicas que inducen el aglutinamiento de las partículas muy
finas, ocasionando la formación de partículas más grandes y pesada. (RAS, 2000)
Caudal de diseño: Caudal estimado con el cual se diseñan los equipos, dispositivos y estructuras de
un sistema determinado. (RAS, 2000)
Carga contaminante: Es el resultado de multiplicar el caudal promedio por la
concentración de la sustancia contaminante, por el factor de conversión de unidades y por
el tiempo diario de vertimiento del usuario, medido en horas. (Decreto 3930, 2010)
21
Materia orgánica: Representa la parte más importante de la contaminación en aguas
residuales, aquella que agota el oxígeno disuelto, en AR, tiene una composición típica de
70% de sólidos suspendidos totales y el 40-45% de sólidos fijos, La materia orgánica está
compuesta de hidrógeno, oxígeno. (RIGOLA, 1990)
Procesos: Conjunto de actividades mutuamente relacionadas o que interactúan, las cuales
transforman elementos de entrada en resultados. (ISO 9000-2005)
Productos: Resultado de un conjunto de actividades mutuamente relacionadas o que
interactúan, las cuales transforman elementos de entrada en resultados. (ISO 9000-2005)
Tiempo de retención hidráulico: Tiempo medio teórico que se demoran las partículas de
agua en un proceso de tratamiento. Usualmente se expresa como la razón entre el caudal
y el volumen útil. (RAS, 2000)
Demanda biológica de oxigeno DBO: Mide la cantidad de oxígeno consumido en la
eliminación de la materia orgánica del agua, mediante procesos biológicos aerobios. En
general se refiere al oxígeno consumido en 5 días (DBO5) y se mide en ppm de O2. Cuando
el valor contenido es superior al límite, es indicativo de contaminación. (RIGOLA, 1990)
Demanda química de oxigeno DQO: Indica el contenido en materias orgánicas oxidables
en el agua y también se expresa en ppm de O2. Las aguas no contaminadas tienen valores
de la DQO de 1 a 5 ppm, o algo superiores. Las aguas con valores elevados de DQO.,
pueden dar lugar a interferencias en ciertos procesos industriales. (RIGOLA, 1990)
Nitritos: El nitrito es el radical univalente NO2 o un compuesto que lo contenga, tal como
una sal o un éster de ácido nitroso. Cuando el nitrito entra en el flujo sanguíneo, reacciona
con la hemoglobina y forma un compuesto llamado metahemoglobina. Este compuesto
reduce la capacidad de la sangre para transportar oxígeno. El nivel de oxígeno disminuye,
22
y los bebés muestran síntomas de una enfermedad llamada metahemoglobinemia, también
conocida como “la enfermedad de los bebés azules”.
(LENNTECH, 2017)
Nitratos: El nitrato es un compuesto inorgánico compuesto por un átomo de nitrógeno (N)
y tres átomos de oxígeno (O); el símbolo químico del nitrato es NO3. El nitrato no es
normalmente peligroso para la salud a menos que sea reducido a nitrito (NO2). Este
compuesto es uno de los más frecuentes contaminantes de aguas subterráneas en áreas
rurales. Debe ser controlado en el agua potable principalmente porque niveles excesivos
pueden provocar metahemoglobinemia, o “la enfermedad de los bebés azules”.
(LENNTECH, 2017)
Fósforo: El fósforo es un elemento esencial en el crecimiento de plantas y animales.
Actualmente se considera como uno de los nutrientes que controlan el crecimiento de algas,
el fósforo se encuentra en aguas naturales y residuales casi exclusivamente como fosfatos,
los cuales se clasifican en ortofosfatos, fosfatos condensados (piro-, meta-, y otros poli
fosfatos) y fosfatos orgánicos. (AMBIENTAL, 2004)
Cloruros: El ion cloruro es uno de los iones inorgánicos que se encuentran en mayor
cantidad en aguas naturales, residuales y residuales tratadas, su presencia es necesaria en
aguas potables. En agua potable, el sabor salado producido por la concentración de
cloruros es variable. En algunas aguas conteniendo 25 mg Cl- /L se puede detectar el sabor
salado si el catión es sodio. Por otra parte, éste puede estar ausente en aguas conteniendo
hasta 1g Cl- /L cuando los cationes que predominan son calcio y magnesio. (ECONOMIA,
2001)
23
Sólidos totales: Los “sólidos totales” se definen como la materia que permanece como
residuo después de la evaporación y secado a 103 - 105 °C. El valor de los sólidos totales
incluye materias disueltas (sólidos disueltos totales: porción que pasa a través del filtro) y
no disuelto (sólidos suspendidos totales: porción de sólidos totales retenidos por un filtro).
(AMBIENTAL, 2004)
Sólidos sedimentables: Sólidos sedimentables es la cantidad de material que sedimenta
de una muestra en un período de tiempo. Pueden ser determinados y expresados en función
de un volumen (mL/L) o de una masa (mg/L), mediante volumetría y gravimetría
respectivamente. (HIDROLOGÍA, 2007)
24
1. INTRODUCCIÓN
Colombia actualmente ha establecido diferentes directrices con respecto al control de
contaminantes a nivel ambiental con el fin de disminuir los impactos negativos generados por estos
al entorno; Por medio de este estudio se busca el mantener controlada las emisiones de estas
sustancias al entorno por parte de las industrias mediante límites con respecto a diferentes
compuestos específicos que pueden generar problemáticas al medio y a su vez en la salud humana.
En el presente trabajo se lleva a cabo un análisis de diferentes componentes resultantes del proceso
productivo de una industria de lácteos ubicada en Ubaté, Cundinamarca estableciendo una
propuesta de prevención y control de estos en cuanto al mejoramiento de vertimientos buscando
dar cumplimiento de esta manera a la resolución 0631 del 2015 normatividad actual de control de
vertimientos en el país.
La industria para la que se realizó el presente documento corresponde a una industria de productos
lácteos ubicada en el municipio de Ubaté en Cundinamarca en la cual se produce queso campesino
pasteurizado , queso doble crema y requesón, que a su vez cuentan con un sistema de tratamiento
de aguas residuales ineficiente el cual presenta dentro del proceso únicamente una serie de canales
que llevan los residuos a un trampa grasas para terminar en una laguna de oxidación la cual no
cuenta con los componentes adecuados para su funcionamiento. Para la realización de esta
propuesta se verificó el cumplimiento de la normatividad mediante un análisis fisicoquímico en
cuanto a parámetros específicos tales como la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO5), Demanda
Química de Oxígeno (DQO), Sólidos Totales (ST), Sólidos suspendidos totales (SST), Sólidos
Sedimentables (SS), Grasas y Aceites (G&A), Nitritos (NO2), Nitratos (NO3), Fósforo (P) y
Cloruros (Cl).
25
Así mismo basado en los resultados de los parámetros previamente analizados se realizó el
diagnóstico en cuanto al estado actual de la industria con respecto a vertimientos y cumplimiento
de la norma se refiere. Se realizó la descripción del proceso productivo en el cual se identificó a su
vez insumos, materias primas, recursos y residuos generados, permitiendo el establecer un eco
balance para cada una de las fases del sistema de producción; de esta manera se relacionó la
caracterización con el diagrama realizado para así identificar los puntos críticos logrando establecer
un sistema de tratamiento de aguas para los residuos líquidos producto de la industria obteniendo
como resultado la línea base para el desarrollo de este estudio. Partiendo de la línea base se plantean
las diferentes alternativas para disminuir la carga contaminante con respecto a los valores
presentados actualmente destinadas a dar solución a las problemáticas presentadas como lo son la
elaboración de nuevos productos a base del lacto suero el cual es un residuo generado en la etapa
de pasteurización en la fabricación de queso así como alternativas para disminuir la
concentraciones en los vertimientos del proceso productivo; para así establecer una matriz DOFA
en la cual se obtenga la alternativa más adecuada con respecto a las características previamente
analizadas en cuanto al proceso productivo y los vertimientos del mismo. Al establecer la propuesta
más adecuada se procedió al planteamiento del sistema de tratamiento de aguas residuales acorde
para tratar los subproductos de la industria el cual consta de un sistema de cribado , trampa grasas,
tamiz estático, tanque de homogenización, flotación por aire disperso y un humedal artificial con
el que ya cuenta la industria ; estas unidades en conjunto cuentan con su respectivo balance de
cargas el cual permite estimar los porcentajes de remoción de cada una de estas hasta llegar a no
sobrepasar los límites máximos permisibles establecidos por la norma. Tras esto se logra el obtener
un sistema que se acopla a las necesidades de la empresa permitiendo diseñar cada una de unidades
planteadas en está estableciendo de esta forma su dimensionamiento. Se realizó entonces el
programa de producción más limpia que en conjunto con el sistema de tratamiento de aguas
26
residuales y el diagnostico previamente realizado permitió plantear la propuesta para la prevención
y control de contaminantes en cuanto a vertimientos se refiere dentro de esta industria.
27
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL:
Obtener una propuesta destinada la prevención y control de vertimientos en una
industria de lácteos en el municipio de Ubaté, Cundinamarca.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
o Realizar el diagnóstico ambiental de la línea de producción de la industria de lácteos
para la identificación de insumos, materias primas y recursos con sus
correspondientes vertimientos permitiendo así la identificación de sus
características fisicoquímicas, puntos críticos y a su vez los impactos generados al
ambiente.
o Proponer alternativas mediante la utilización de metodologías tales como las
matrices de selección que faciliten la alternativa más acorde con el fin de disminuir
y controlar los vertimientos dentro de la industria.
o Establecer el dimensionamiento para la alternativa seleccionada destinada a el
planteamiento de sistema para el control de la contaminación.
28
3. MARCO DE REFERENCIA
3.1 MARCO LEGAL
A continuación, en la tabla No. 1 se presentar la normatividad vigente con respecto a las industrias
y vertimientos las cuales son utilizadas como referencia para la realización del presente documento
ya que se consideran aspectos tales como valores máximos permisibles en cuanto a diferentes
compuestos, sistemas de gestión ambiental, impactos ambientales, entre otros.
NORMA ALCANCE ARTÍCULO
Ley 9 de 1979
del Congreso de
la república de
Colombia
Por el cual se
dictan medidas
sanitarias
Artículo 1: Para la protección del medio ambiente
se establece: b. Los procedimientos y las medidas
que se deben adoptar para la regulación,
legalización y control de los descargos de residuos
y materiales que afectan o pueden afectar las
condiciones sanitarias del Ambiente
Artículo 10: Todo vertimiento de residuos líquidos
deberá someterse a los requisitos y condiciones que
establezca el Ministerio de Salud, teniendo en
cuenta las características del sistema de
alcantarillado y de la fuente receptora
correspondiente.
Artículo 128: El suministro de alimentos y de agua
para uso humano, el procesamiento de aguas
industriales, excretas y residuos en los lugares de
trabajo, deberán efectuarse de tal manera que
garanticen la salud y el bienestar de los
trabajadores y de la población en general.
Artículo 400: Cuando las plantas elaboradoras de
productos lácteos dispongan de plantas enfriadoras
o pasteurizadoras, éstas deberán cumplir con los
requisitos establecidos para cada una de ellas.
Resolución
1207 del 2014
del Ministerio
de Ambiente y
Por la cual se
adoptan
disposiciones
relacionadas con
Artículo 6: De los usos establecidos para agua
residual tratada.
29
Desarrollo
Sostenible
el uso de aguas
residuales tratadas
Resolución
0631 del 2015
del Ministerio
de Ambiente y
Desarrollo
Sostenible
Por la cual se
establecen los
parámetros y los
valores límites
máximos
permisibles en los
vertimientos
puntuales a
cuerpos de aguas
superficiales y a
los sistemas de
alcantarillado
público y se dictan
otras
disposiciones.
Artículo 2: Aguas Residuales no Domésticas -
ARnD.
Artículo 12: Parámetros fisicoquímicos a
monitorear y sus valores límites máximos
permisibles en los vertimientos puntuales de
aguas residuales no domésticas - ARnD a cuerpos
de aguas superficiales de actividades asociadas
con la elaboración de productos alimenticios y
bebidas.
NTC 750 del
ICONTEC
Productos lácteos.
Queso.
Numeral 4.1: El queso, de acuerdo con su
clasificación, debe cumplir con los requisitos
fisicoquímicos establecidos,
Numeral 4.2: Requisitos microbiológicos.
ISO 14001 de la
Organización
Internacional
de
Normalización
Sistemas de
gestión ambiental
requisitos con
orientación para
su uso.
Numeral 6: Planificación.
Numeral 7: Comunicación
Numeral 8.1: Planificación y control operacional.
Resolución
0330 del 2017
del Ministerio
de Vivienda,
ciudad y
territorio
Reglamento
técnico para el
sector de agua
potable y
saneamiento
básico - RAS
Artículo 184: Eficiencias de los procesos de
tratamiento
Tabla No. 1
Marco legal
30
3.2 MARCO TEÓRICO
3.2.1 Industria de alimentos
Las industrias que están involucradas con la producción de alimentos, en este caso productos
lácteos, posee un gran problema de contaminación ambiental debido a que dependiendo de los
diferentes productos se generan diferentes tipos de contaminación, por lo cual se deben realizar
evaluaciones ambientales con el fin de esclarecer los impactos ambientales generados por este tipo
de industrias. La industria láctea genera diferentes tipos de contaminación como, por ejemplo,
contaminación atmosférica, generación de residuos sólidos y por último contaminación de cuerpos
hídricos debido a generación de efluentes líquidos.
En primera instancia la contaminación atmosférica se presenta debido a los generadores de vapor,
los cuales, por términos de costos, son calderas que trabajan a baja presión y que usan combustibles
como carbón o gas. La contaminación de los cuerpos hídricos se debe a que en este tipo de industria
se producen “diariamente una cantidad considerable de aguas residuales, que suele oscilar entre
4 y 10 litros de agua por cada litro de leche tratada, según el tipo de planta y productos que se
realicen” (Contaminación En La Industria Láctea, s.f.). “La mayor parte de estas aguas proceden
principalmente de la limpieza de aparatos, máquinas y salas de tratamiento, por lo que contienen
restos de productos lácteos y productos químicos (ácidos, álcalis, detergentes, desinfectantes,
etc.)” (Contaminación En La Industria Láctea, s.f.), por ende, los parámetros más importantes, a
medir, en las aguas residuales del sector industrial de lácteos son: presencia de sólidos suspendidos
totales (SST), demanda química de oxígeno (DQO), demanda biológica de oxígeno (DBO), acidez,
conductividad y por último grasas y aceites (GyA).
Teniendo en consideración lo expuesto cualquier tipo de contaminación emitidos hacia el ambiente
ocasiona la degradación de las características originales del suelo, agua o aire, por lo cual perjudica
tanto la biodiversidad presente a los alrededores de la industria láctea o simplemente también a la
31
misma población aledaña, de esta manera siempre con el fin de realizar algún ejercicio de
producción donde se realicen vertimientos, emisiones o disposiciones se deben realizar
previamente un programa de producción más limpia y posteriormente de la parte residual no
aprovechable un tratamiento de los mismos con el fin de disminuir los impactos ambientales y
observar cómo la industria se va a desarrollar en los diferentes ámbitos económicos y ambientales.
La aplicación de estas tecnologías limpias busca contribuir en el proceso de desarrollo de la
industria láctea, logrando disminuir los impactos al medio ambiente por medio de los conceptos y
principios de producción más limpia como estrategia ambiental, social, económica y tecnológica.
Para cumplir con esto es importante realizar una revisión en el sistema de producción para
identificar en dónde se presenta la problemática (punto crítico del proceso) y cómo solucionarlo, a
continuación, se redacta posibles soluciones para la producción más limpia en una industria de
lácteos. Procesos para el aprovechamiento de las grasas: Para este proceso de aprovechamiento de
residuos grasos, se emplean procesos de saponificación, esta es la reacción de hidrólisis en un
medio alcalino, que consiste en la descomposición de un éster en alcohol y la sal alcalina del ácido
carboxílico. La mayor parte de las grasas naturales son ésteres de la glicerina con ácidos
carboxílicos alifáticos de cadena larga, por lo que se le suele llamar ácidos grasos. Por medio del
proceso de saponificación de estas grasas se logra obtener los jabones, que son las sales alcalinas
de los ácidos grasos de cadena larga.
3.2.2 Industria de lácteos en Colombia
Actualmente Colombia es uno los mayores productores de lácteos a nivel Latinoamérica ocupando
el cuarto lugar en cuanto a producción se refiere con un volumen aproximado 6640 millones de
litros anuales de acuerdo con datos suministrados por Procolombia. Así mismo este se caracteriza
y lo hace competir con otros países es su alta calidad con respecto a la leche que produce ya que
sus productos cuentan con porcentajes de proteína y grasa significativos los cuales son superiores
32
a importantes productores como lo son Nueva Zelanda, Alemania, EE. UU, entre otros. Por otro
lado, se han presentado condiciones favorables en el sector, que han permitido que Colombia se
considerado un exportador a nivel mundial, que hasta hoy ha logrado llegar a nueve países y a su
vez exportar alrededor de US$23 millones. (PROCOLOMBIA, 2018).
Por otro lado, de acuerdo con datos suministrados por PROCOLOMBIA para el año 2018 dentro
de los listados de compradores se encuentran Venezuela con US$18,7 millones (80,2 % de
participación), Estados Unidos con US$3,2 millones (13,6 %), Chile con US$566.820 (2,4 %), y
Ecuador con US$286.154 (1,2 %). Así mismo Colombia produce e importa diferentes tipos de
lácteos tales como leche en polvo, leches saborizadas, quesos maduros y frescos, yogurt, leche
condensada y arequipe; los cuales son productos de alta calidad que garantizan un rendimiento
superior de la leche. Lo cual ha permitido al sector de los lácteos colombiano utilizar este insumo
en el tratamiento de una amplia gama de productos derivados del mismo en función de la demanda
del mercado internacional.
3.2.3 PLANES DE PREVENCIÓN Y MANEJO DE CONTAMINANTES
En los últimos años se han realizado gran cantidad de proyectos e investigaciones sobre el control
y prevención de contaminantes para así mejorar la calidad respecto a los residuos que son vertidos
al ambiente por parte de las industrias en especial las productoras de lácteos que se encuentran
presentes en algunos municipios; Estos proyectos se han presentado tanto a nivel nacional como
internacional un ejemplo claro de ellos es el proyecto de grado realizado en la Escuela politécnica
nacional en la ciudad de Quito, Ecuador titulado PROPUESTA DE UNA PLANTA DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE UNA EMPRESA ENVASADORA DE LECHE
DEL CANTÓN RIMUÑAHUI, PARA QUE CUMPLA CON LA NORMA TÉCNICA AMBIENTAL
(T.U.L.A.S.) la cual describe el proyecto de la siguiente manera;
33
“Actualmente, en el municipio de Rumiñahui, todo tipo de actividad industrial está
presidida por leyes ambientales rigurosas que obligan a las industrias a cumplir ciertos
requerimientos, de acuerdo con el tipo de actividad industria, planteados en el Plan de
Manejo Ambiental de cada empresa. La fábrica envasadora de leche, por encontrarse
dentro del perímetro urbano del Municipio de Rumiñahui, está sujeta al acatamiento de la
norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes (Norma de Ecuador) por lo cual,
al observar que la empresa vierte directamente al alcantarillado público sus aguas
residuales, provenientes del lavado de los equipos, se considera que la empresa
envasadora de leche tiene la obligación de realizar un tratamiento adecuado a sus
descargas líquidas mediante una planta de tratamiento, que actualmente no dispone. Así
mismo se realizará un análisis del efluente contaminado en parámetros y concentraciones,
seguido del estudio del sistema de tratamiento para los vertimientos, en su totalidad,
mediante los resultados obtenidos en una simulación realizada a nivel de laboratorio; de
esta manera proponer la alternativa más adecuada para la implementación de dicho
sistema de tratamiento, ayudando de esta manera a que los parámetros del vertimiento se
encuentre por dejando de los máximos permisibles establecidos por la norma vigente.”
(Bueñado, 2015)
De acuerdo a lo mencionado se puede notar como el proyecto encaja directamente con el enfoque
que se le quiere dar al proyecto el cual es el controlar y disminuir la cantidad de contaminantes que
son vertidos al ambiente donde para este caso buscan el controlar los vertimientos mediante la
implementación de una planta de tratamiento de aguas residuales; para establecer estas alternativas
se debieron realizar estudios dentro del proceso productivo para identificar puntos críticos
34
contaminantes y así mismo evaluar los impactos ambientales generados por los mismos. Estudios
realizados a su vez en la Corporación Autónoma Regional de Bolívar en otro proyecto de grado
titulado APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA EN EL
SECTOR METALMECÁNICO DE LA CIUDAD DE CARTAGENA el cual busca el implementar
diferentes métodos con el fin de disminuir la cantidad de contaminantes que son transmitidos al
ambiente mediante la producción más limpia proyecto en el cual se describe una metodología para
establecer estos programas dentro de las industrias metalmecánicas donde se describe por fases el
mismo de la siguiente forma “El recorrido inicia en la concepción de la idea del estudio a realizar
así como las razones que motivaron su elaboración. A continuación, se realizó un diagnóstico del
sector metalmecánico de la ciudad de Cartagena para evaluar el grado de homogeneidad entre
las empresas que lo conforman y los problemas que la atacan; de esta evaluación se escogió una
empresa para ser empleada como prueba piloto. Luego se realizó un análisis de los procesos
productivos con el fin de identificar los puntos críticos contaminantes y determinar su impacto
ambiental. Una vez identificados estos puntos se llevó a cabo un análisis detallado de los procesos
involucrados en ellos mediante de diagramas de recorrido, cursogramas analíticos, balances de
materia, entre otros, con el fin de generar un portafolio de posibles soluciones para los problemas
del sector metalmecánico.” (Sánchez, 2003). Mediante este proyecto se puede inferir como al
implementar este tipo de metodologías en el planteamiento de propuestas destinadas a la
producción más limpia se pueden generar una menor cantidad de residuos y destinándolo al fin de
este proyecto se podría el llegar a la realización de un planteamiento que permita el disminuir la
cantidad de vertimientos generados dentro del proceso productivo permitiendo así que luego de los
pertinentes estudios a realizar la cantidad de vertimientos a tratar sea menor disminuyendo de esta
manera los costos de operación con respecto al tratamiento de los mismos y a su vez también podría
35
generar ganancias si los residuos tratados pueden ser luego incluidos de nuevo en el proceso
productivo bajo sistemas de recirculación.
Por otro lado, a nivel nacional también se ha trabajado con las industrias de lácteos sobre temáticas
de gestión ambiental englobando un conjunto de actividades o estrategias destinadas a prevenir
problemas ambientales; en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas se planteó un proyecto
de grado titulado PROGRAMA DE GESTIÓN AMBIENTAL PARA LA EMPRESA DE
LÁCTEOS EL PORTILLO LTDA el cual se planteó de la siguiente manera:
“Se desarrollaron mediante una investigación de los diferentes aspectos ambientales que genera
la empresa. Dichos aspectos se identificaron mediante una metodología de estudio de caso
obteniendo información de documentos internos de la empresa complementándose con programas
de uso eficiente y ahorro de agua, programa y uso eficiente de la energía, programa de manejo
integral de residuos sólidos, programa de control de vertimientos, programa de control de
emisiones atmosféricas, programa de prácticas sostenibles y el programa de seguridad y salud en
el trabajo; Buscando así el disminuir las afectaciones que se puedan presentar en el medio
ambiente” (PRIETO, 2016). Al establecer un compilado de las temáticas mencionadas se pueden
proponer diferentes tipos de alternativas las cuales pueden estar centradas en modificar el proceso
productivo o en tratar los residuos que se producen como resultado del mismo; una alternativa que
se ha tenido en cuenta en varias industrias de lácteos es la instalación de una planta de tratamiento
de agua residual las cuales varían una de otras en cuanto a los procesos que estas manejan ya que
para este sector las industrias son muy variadas tanto como los productos resultado de las mismas
teniendo a su vez diferentes tipos de contaminantes tales como atmosféricos, residuos sólidos,
residuos tóxicos y peligrosos y vertimientos. La mayor parte de estas aguas proceden
fundamentalmente de la limpieza de tanques, maquinaria y salas de tratamiento, por lo que
contienen restos de productos lácteos y productos químicos utilizados dentro del proceso
36
productivo; así mismo los parámetros con mayor importancia a analizar de acuerdo a el proceso
de elaboración de lácteos como lo son la DBO5, DQO, Fósforo, nitritos, nitratos y cloruros debido
a que la contaminación generada habitualmente es de origen organizo lo cual es fundamental para
establecer un sistema para el control de la contaminación.
37
4. METODOLOGÍA
La ejecución de este trabajo se realizó en tres (3) fases, las cuales permiten el cumplimiento de los
objetivos específicos mencionados anteriormente los cuales a su vez darán respuesta a el objetivo
general planteado en este documento.
Diagrama 1:
Metodología
38
4.1 Fase 1. DIAGNÓSTICO
En esta etapa se realizaron tres (3) visitas preliminares a la empresa de lácteos, En cada una de
estas se ejecutaron diferentes actividades, las cuales fueron divididas de la siguiente manera: en la
primera visita, se identificaron todos los insumos, materias primas y recursos utilizados en el
proceso de producción mediante información suministrada por el gerente de la industria y de
operarios de la misma, además de esto, se observó detenidamente y se elaboró un ecobalance de
cada una de las fases del mismo, esto considera la fase inicial de proceso, es decir desde la
recepción de la leche hasta la fase final que es el empaquetado del producto, en este caso queso así
como la primera toma de muestras para la caracterización inicial; en la segunda visita se realizó
una cuantificación de las aguas residuales generadas durante el proceso de producción y en cada
una de las etapas del mismo por medio de aforo de caudal al final de este, con el fin de conocer los
caudales de los vertimientos generados durante un día de producción y a su vez el segundo
muestreo para la segunda caracterización; en la tercera visita se identificaron los puntos críticos
del proceso de producción y de los mecanismos de tratamiento de aguas residuales. Toda esta
información fue recopilada con el fin de formular una línea base la cual fue guía para la realización
de la propuesta de producción más limpia y control de la contaminación. Es de aclarar que en la
visita número tres (3) también se realizó la evaluación de la zona en la cual se encuentra ubicada
la industria así como la obtención de información ligada al proceso productivo y actividades
previamente implementadas dentro de la empresa.
En el transcurso de las visitas dos (2) y tres (3) se realizó el análisis ciertos parámetros
fisicoquímicos en el Centro Tecnológico de Ambiente y Sostenibilidad (CTAS), tales como DBO5,
DQO, pH, grasas y aceites, nitratos, nitritos, turbiedad, fósforo, sólidos suspendidos totales y
sólidos sedimentables pruebas pensadas debido a que la contaminación generada por esta industria
habitualmente es de carácter orgánico y así evaluar si esta industria cumple o no de la normatividad
39
vigente para el sector de elaboración de productos alimenticios y bebidas así como los posibles
impactos ambientales generados basándonos en los puntos críticos identificados. A continuación,
se describen el orden en el que se realizaron las actividades:
1. Visita técnica uno (1): Identificación del proceso productivo (Insumos, materias primas,
recursos, residuos, etc.) y toma de la primera muestra de tipo puntual en la descarga del
proceso productivo.
2. Elaboración de un ecobalance: Elaboración de un ecobalance para un caudal de 2 l/s en un
periodo de descarga de dos horas diarias de cada una de las fases del sistema de producción.
3. Realización de la primera caracterización de los vertimientos de la industria de lácteos
(DBO5, DQO, grasas y aceites, nitritos, nitratos, fósforo, sólidos suspendidos totales, y
sólidos sedimentables, pH y turbiedad) en el laboratorio “Centro Tecnológico de Ambiente
y Sostenibilidad” – CTAS.
4. Visita técnica dos (2): Cuantificación de residuos líquidos generados (caudales) mediante
aforo en los periodos de descargas suministrados por el área administrativa de la industria
y toma de muestras de tipo puntual para la segunda caracterización.
5. Realización de la segunda caracterización de los vertimientos de la industria de lácteos
(DBO5, DQO, grasas y aceites, nitritos, nitratos, fósforo, sólidos suspendidos totales, y
sólidos sedimentables, pH y turbiedad) en el laboratorio “Centro Tecnológico de Ambiente
y Sostenibilidad” – CTAS.
6. Visita técnica tres (3): Identificación de puntos críticos e identificación de mecanismos de
tratamiento de aguas residuales.
7. Formulación de la línea base mediante la recopilación de información.
8. Análisis con respecto a la normatividad y análisis de posibles impactos generados de
acuerdo con los puntos críticos establecidos.
40
4.2 Fase 2. PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS
Considerando la línea base anteriormente formulada se procedió a plantear diferentes alternativas
para la formulación de la propuesta de producción más limpia (PML) y de control de la
contaminación en cuanto a vertimientos, por lo cual, se elaborará una Matriz DOFA para establecer
las debilidades, fortalezas y amenazas ambientales del proceso de producción y de los mecanismos
de tratamiento de aguas residuales, siguiente a esto, teniendo en cuenta los puntos críticos
anteriormente identificados se procedió a realizar un ecomapa con el objetivo de establecer
acciones que se establezcan de acuerdo tanto a las necesidades de la industria como a los beneficios
al medio ambiente en el que se desarrolla. Para finalizar esta etapa se elaboró una matriz de
selección teniendo en cuenta que el fin de esta propuesta es el disminuir y controlar la
contaminación de los vertimientos generados dentro de la empresa de lácteos. Las actividades
explicadas anteriormente se realizaron en el siguiente orden:
1. Planteamiento de alternativas a partir de los datos obtenidos de la línea base.
2. Elaboración de matriz DOFA (Establecimiento de fortalezas, debilidades y amenazas
ambientales) y elaboración de ecomapas.
3. Elaboración matriz de selección de alternativas.
4.3 Fase 3. PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA PARA LA PREVENCIÓN DE
CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE
CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN
En esta fase se seleccionó la alternativa con mayor viabilidad basándose en los criterios
previamente abordados y a su vez dar solución a la problemática ambiental actual que afronta la
41
industria; adicional a esto se utilizaron metodologías como el ciclo Planear, Hacer, Verificar,
Actuar “PHVA” y balances de cargas con respecto a los parámetros analizados para así determinar
la cantidad removida teóricamente de contaminantes por el sistema de control de la contaminación
a implementar y a su vez por cada unidad de tratamiento que lo compone complementándose
también con diagramas de flujo con los cuales se busca el completar la información previamente
obtenida; seguido a esto se realizó todo el dimensionamiento de cada una de las unidades de
tratamiento mediante la utilización de bases de cálculo que a su vez permitieron el desarrollar
esquemas dimensionar los datos previamente obtenidos para realizar posterior a ello pruebas de
laboratorio tales como el test de jarras para así determinar dosis óptima para complementar el
tratamiento dado por las unidades. Así mismo con la información obtenida hasta esta fase y el
sistema de control de la contaminación establecido se procedió presentar la propuesta definitiva
para la prevención y control de contaminantes. Las actividades antes descritas se organizan de la
siguiente manera:
1. Selección de la alternativa más adecuada para la industria de acuerdo con la línea base
elaborada.
2. Realización de balances de cargas para la selección de unidades de tratamiento.
3. Elaboración de hojas de cálculo para el dimensionamiento de las unidades de tratamiento.
4. Realización de pruebas de laboratorio – Test de jarras.
5. Realización de planos de vista en planta de la PTAR planteada como sistema de control de
la contaminación.
6. Presentación de la propuesta para la prevención y control de contaminantes dentro de la
industria de lácteos.
42
5. RESULTADOS
A continuación, se muestran cada uno de los resultados obtenidos en el transcurso de la realización
de este proyecto los cuales corresponden a el producto de cada una de las actividades planteadas
en la metodología previamente propuesta.
5.1 Fase I – Diagnóstico
La fase de diagnóstico corresponde a la línea base del proyecto la cual permitió el establecer un
punto de partida para el visualizar las diferentes actividades a tener en cuenta para esta industria;
A continuación, se describe cada uno de los componentes y los resultados obtenidos por cada uno
de los mismos.
5.1.1 Descripción del proceso productivo
5.1.1.1 Proceso productivo para la preparación de queso doble crema
El proceso del que se obtiene el queso doble crema; el cual es el principal producto que se lleva a
cabo en esta industria. Esta actividad inicia con la recolección diaria de 4000 litros (L) de leche
almacenados en tinas de 1000 litros (L) cada una a temperatura ambiente (Alrededor de 20 oC) para
posteriormente ser procesados en lotes de 1000 litros (L) para completar la totalidad recolectada
en el transcurso de un (1) día, posterior a esto por medio de una bomba se lleva la leche a un tanque
de pasteurización donde primero se le agrega por cada 1000 litros (L) de materia prima 0,5 litros
(L) de ácido acético con el fin de acidificar la leche hasta unos 43° grados thorner (forma en la
que se expresa la acidez en la industria láctea), Esta se mezcla con el fin de generar una
homogeneidad para posteriormente ser calentada hasta que esta llega a una temperatura de 33°C
monitoreados cada minuto con el fin de sobrepasar la misma y cumplir con los estándares de
43
calidad (consistencia, frescura y sabor) propuestos en esta industria; al alcanzar este valor se
procede a agregar el cuajo donde para prepararlo se agregan 15 g del mismo en un (1) litro (L) de
agua para finalmente ser mezclado con el producto previamente preparado. Al finalizar esta fase
del proceso productivo la cual dura alrededor de 45 minutos la mezcla es llevada a un cortador en
donde se procede a cortar la cuajada en pequeños trozos que serán introducidos posteriormente en
un tanque hilador el cual está sometido a una temperatura de 64 oC con el fin de que junto con unas
manijas ubicadas dentro del tanque mantengan en constante movimiento la cuajada hasta que esta
obtenga la textura del queso doble crema. Terminada esta etapa del proceso se pasa a la fase de
moldeo donde se colocan las piezas resultantes de la actividad anterior en cincuenta (50) moldes
donde cada bloque de queso resultante pesa alrededor de 2,5 kg cada uno; este proceso se realiza
de forma manual para luego de dejar reposar (1) una hora en un cuarto de frio para su posterior
empaquetado el cual se realiza al vacío.
En la tabla No. 2 se muestra de forma detallada el proceso productivo para la elaboración del queso
doble crema, así como los subproductos derivados de cada una de las fases del mismo.
QUESO DOBLE CREMA
Proceso Materias
Primas Insumos Productos Residuo
Tanque de
Almacenamiento
Leche
Cantidad:
1000 L
Mano de Obra
Energía
Eléctrica
Leche
Cantidad: 1000 L N/A
Caldera
Carbón
Cantidad: 0,24
Ton / día
Mano de Obra
Calor
Temperatura:
Variable
Cenizas
Gases de
Combustión
Tanque de
Pasteurización
Leche
Cantidad:
1000 L
Ácido Acético
Cantidad: 0,5
L
Mano de Obra
Calor
Temperatura:
37 oC
Cuajada
Cantidad: 150 kg
Suero
Cantidad: 50 L
44
Agua
Cantidad:
Variable
Cuajo
Cantidad: 15 g
Cortador
Cuajada
Cantidad: 150
Kg
Mano de Obra Cuajada
Cantidad: 150 kg
Hilador
Cuajada
Cantidad: 150
Kg
Calor
Temperatura:
64 oC
Energía
Eléctrica
Mano de Obra
Queso Doble
Crema
Cantidad: 50
bloques de 2,5 Kg
c/u
Residuos solidos
Cantidad: 25 Kg
Bandeja de Moldeo
Queso Doble
Crema
Cantidad: 50
bloques de 2,5
Kg c/u
Moldes
Mano de Obra
Queso Doble
Crema
Cantidad: 50
bloques de 2,5 Kg
c/u
Queso Doble
Crema 50 bloques
de 2,5 Kg
Cuarto Frío
Queso Doble
Crema
Cantidad: 50
bloques de 2,5
Kg c/u
Mano de Obra
Energía
Eléctrica
Queso Doble
Crema
Cantidad: 50
bloques de 2,5 Kg
c/u
Zona de Empaque
Queso Doble
Crema
Cantidad: 50
bloques de 2,5
Kg c/u
Mano de Obra
Energía
Eléctrica
Plástico
Queso Doble
Crema
Cantidad: 50
bloques de 2,5 Kg
c/u
Residuos Sólidos
Cantidad: 0,5 Kg
Tabla No. 2
Proceso productivo para la elaboración de queso doble crema
Se presenta el diagrama de procesos correspondiente al proceso productivo para la elaboración de
queso doble crema.
45
Diagrama No. 2
Diagrama de procesos de la producción del queso doble crema.
5.1.1.2 Proceso productivo para la preparación de queso campesino
La preparación de este producto es inconstante ya que este es únicamente cuando hay pedidos y
los valores en cuanto a materias primas varían de acuerdo con los mismos donde utilizando como
base pedidos anteriores se logró obtener la proporción de que por cada cien (100) litros (L) de leche
se obtienen 35 libras (lb) de queso campesino pasteurizado; el proceso productivo para la
preparación del queso campesino pasteurizado inicia desde el almacenamiento de la leche en un
tanque de 1000 litros (L) el cual mantiene está a temperatura ambiente aproximadamente 20 oC.
46
Posterior a ello por medio de una bomba se pasa la leche a un tanque de pasteurización donde por
medio del vapor que emite una caldera gracias a la combustión de carbón se eleva la temperatura
a 82 grados centígrados (°C); tras alcanzar esta temperatura se agrega 475 gramos (g) de salmuera
por cada 40 L de leche la cual es una mezcla de 8 gramos (g) cloruro de calcio (CaCl2) y 40 litros
(L) de agua posterior a ello se disminuye la temperatura a unos 62 grados centígrados (°C) mediante
la circulación de agua fría por el tanque de pasteurización para así agregar un (1) gramo (g) de
cuajo por cada 100 L de leche. Se deja reposar para luego realizar el proceso de moldeo el cual se
lleva a cabo mediante lienzos los cuales darán estructura y consistencia a la masa del queso
campesino para finalmente realizar la acción del empaquetado la cual se realiza al vacío.
En la tabla No. 3 se muestra de forma detallada el proceso productivo para la elaboración del queso
campesino pasteurizado, así como los subproductos derivados de cada una de las fases del mismo.
QUESO CAMPESINO PASTEURIZADO
Proceso Materias Primas Insumos Productos Residuos
Tanque de
Almacenamiento
Leche
Cantidad: 1000 L
Mano de Obra
Energía
Eléctrica
Leche
Cantidad: 1000 L N/A
Caldera Carbón
Cantidad: 0, 24 kg Mano de Obra
Calor
Temperatura:
Variable
Cenizas
Gases de
Combustión
Tanque de
Pasteurización
Leche
Cantidad: 1000 L
Salmuera Cantidad
Cloruro de calcio:
200 g
𝐶𝑎𝐶𝑙2 =8𝑔 𝑥 1000 𝐿
40 𝐿= 200 𝑔
Agua
Cantidad: 40 L
Mano de Obra
Calor
Temperatura
Inicial: 82 oC
Temperatura
Final: 62 oC
Queso
Cantidad: 350 lb
Suero
Cantidad
47
Cuajo
Cantidad: 10 g
𝐶𝑢𝑎𝑗𝑜 =1𝑔 𝑥 1000 𝐿
100 𝐿= 10 𝑔
Bandeja de Moldeo Queso
Cantidad: 350 lb
Moldes
Lienzo
Mano de Obra
Queso campesino
Cantidad: 350 lb
Cuarto Frío Queso Campesino
Cantidad: 350 lb
Mano de Obra
Energía
Eléctrica
Queso campesino
Cantidad: 350 lb
Zona de Empaque Queso campesino
Cantidad: 350 lb
Mano de Obra
Energía
Eléctrica
Plástico
Queso
Campesino
pasteurizado
Cantidad: 350 lb
Residuos
Sólidos
Cantidad: 30
L Suero
Tabla No. 3
Proceso productivo para la elaboración de queso campesino pasteurizado
Por otro lado, se presenta el diagrama de procesos correspondiente al proceso productivo para la
elaboración de queso campesino pasteurizado.
48
Diagrama No. 3
Diagrama de procesos de la producción del queso campesino pasteurizado.
5.1.1.3 Proceso de lavado y desinfección
El proceso de lavado de los equipos y de las áreas en donde se realiza el proceso de producción
esta industria establece un riguroso proceso de limpieza el cual varía dependiendo del punto en el
cual se realiza. Comenzando el proceso de lavado y desinfección se realiza iniciando la jornada y
finalizando la misma el cual consiste en realizar una purga del tanque de pasteurización utilizando
agua caliente a 80 grados centígrados (°C) con el fin de eliminar todos los residuos que puedan
acumularse en esquinas dentro de esta operación. Posterior a ello se realiza enjuague de los demás
49
equipos utilizando agua a temperatura ambiente (20 °C) para luego utilizar agua tibia la cual se
encuentra alrededor de 50 °C para limpiar cada uno de estos, así como paredes, techos, puertas,
accesorios, etc. Así mismo tras haber realizado este proceso se procede a realizar un nuevo
enjuague para eliminar posibles elementos que hayan quedado como resultado de las fases
anteriores.
LAVADO Y DESINFECCIÓN
Proceso Materias Primas
Insumos Productos Residuos
Tanque de
Almacenamiento
Agua
Variable
Mano de Obra
Temperatura:
Inicial: 20 °C
Final: 50 °C
Energía
Elementos de
limpieza
N/A
Vertimientos
2 L/s durante 1 hora en la mañana y 1,8
L/s en la tarde
Tanque de
Pasteurización
Agua
Variable
Mano de Obra
Temperatura:
80 °C
Energía
Elementos de
limpieza
N/A
Vertimientos
2 L/s durante 1 hora en la mañana y 1,8
L/s en la tarde
Bandeja de Moldeo Agua
Variable
Mano de Obra
Temperatura:
Inicial: 20 °C
Final: 50 °C
Energía
N/A
Vertimientos
2 L/s durante 1 hora en la mañana y 1,8
L/s
50
Elementos de
limpieza
Cuarto Frío Agua
Variable
Mano de Obra
Temperatura:
Inicial: 20 °C
Final: 50 °C
Energía
Elementos de
limpieza
N/A
Vertimientos
2 L/s durante 1 hora en la mañana y 1,8
L/s en la tarde
Zona de Empaque Agua
Variable
Mano de Obra
Temperatura:
Inicial: 20 °C
Final: 50 °C
Energía
Elementos de
limpieza
N/A
Vertimientos
2 L/s durante 1 hora en la mañana y 1,8
L/s en la tarde
Tabla No. 4
Proceso lavado y desinfección
Por otro lado, se presenta el diagrama de flujo correspondiente al proceso productivo para la
actividad de lavado y desinfección.
Diagrama No. 4
Diagrama de procesos de lavado y desinfección
51
5.1.2 Descripción del sistema de tratamiento de aguas residuales actual
La industria de lácteos cuenta actualmente con un sistema de tratamiento de aguas residuales el
cual no presenta un adecuado funcionamiento debido a que no tiene las condiciones sépticas y de
diseño con las que debería contar cada una de las unidades que lo conforman como lo son el tiempo
de retención, caudal de diseño y los componentes que las conforman; generando así impactos
ambientales tales como olores ofensivos, afectación del suelo, alteración del paisaje, entre otros.
Diagrama No. 5
Sistema de tratamiento de aguas residuales actual de la industria de lácteos
Este sistema de tratamiento de aguas residuales comienza con el recibimiento de los vertimientos
por medio de canales, proceso que se realiza de forma manual mediante la recolección de los
mismos en baldes que posteriormente son enviados a este punto. Luego de ello todos los residuos
pasan a una trampa ubicada a pocos metros del proceso productivo al cual no se le realiza ningún
tipo de mantenimiento permitiendo que las grasas se pasen al siguiente proceso afectando el
correcto funcionamiento del sistema y así mismo también se generen malos olores en la zona en
donde se encuentra tanto la mano de obra que se encarga de la fabricación del queso así como la
vivienda del gerente de la empresa de lácteos.
52
Ilustración No. 1
Trampa de grasas
Seguido a esto los residuos pasan a unas lagunas las cuales no cumplen con los estándares de diseño
ya que no cuenta con componentes tales com una geomembrana que proteja al suelo de los residuos,
sino que encuentran en contacto con este directamente permitiendo la infiltración de los mismos
generando afectaciones al suelo debido al contenido de algunas sustancias utilizadas en el proceso
productivo para la elaboración de los diferentes productos de esta empresa.
Ilustración No. 2
Lagunas
53
Los residuos pasan a un humedal artificial de flujo superficial ubicado a pocos metros de las
lagunas; el cual no cuenta con las características de diseño tales como una barrera impermeable
conformada por una capa de arcilla, arena y grava contando esta con una profundidad de entre 10
y 45 cm y no existe un control de las plantas dentro del humedal mediante el análisis de la rizosfera
(zona de interacción única y dinámica entre las raíces y los microorganismos presentes).
Ilustración No. 3
Humedal artificial de flujo superficial libre
5.1.3 Ecobalance del proceso productivo
A continuación, se presenta el ecobalance realizado para cada uno de los procesos productivos de
esta industria que fueron separados por producto debido a la diferencia en cuanto a materias primas
e insumos que se tienen para cada uno de ellos pudiendo influir en la cantidad de residuos generados
en diferentes puntos del proceso. En los esquemas mostrados posteriormente puede observar la
cuantificación mensual de las diferentes materias primas (entradas) y subproductos o productos
(salidas) en dicho proceso; considerando que el objeto del proyecto es disminuir los vertimientos
generado se realizó el balance de masas con respecto a este componente.
54
En el diagrama No. 6 se observa el ecobalance para la producción de queso doble crema este
proceso se lleva a cabo cinco (5) días a la semana, considerando que es el queso con mayor
demanda, por ende, existe gran cantidad de residuos que salen del proceso. Primero se encontró un
elevado caudal de aguas residuales no domésticas (ARnD) y de residuos sólidos orgánicos, estas
ARnD poseen un pH ácido, debido a la adición de ácido acético y cuajo, que son indispensables
para la formación de la cuajada. Ya cuando pasa a la máquina hiladora y se forma el queso doble
crema, se disminuye en peso el queso, debido a que se le retira gran cantidad de humedad a la
cuajada la cual junto con diferentes residuos orgánicos son mezclados y salen por canaletas (zanjas)
de la empresa sin tratamiento alguno, contaminando por infiltración el suelo y finalmente los
cuerpos de agua receptores, debido a que la empresa no cuenta con ningún tipo de tratamiento para
la degradación de materia orgánica. En cuanto a los residuos aprovechables, estos corresponden a
diferentes trozos de plásticos que quedan de realizar el empacado del producto y no poseen un gran
tamaño, evitando que se pueda presentar algún tipo de reúso, de esta forma, no se realiza una
correcta disposición final de los mismos. Así mismo se realizan descargas de vertimiento diarias
durante dos horas de 2,0 L/s siendo el caudal máximo medido durante el proceso productivo las
cuales se evidencio en las horas de la mañana y en las horas de la tarde y que corresponden a la
actividad de lavado y desinfección de los diferentes equipo, espacios e implementos utilizados en
la fabricación de estos productos.
En comparación la producción de queso campesino pasteurizado (diagrama No. 7), este proceso
solo se lleva a cabo un (1) día a la semana y al ser un proceso productivo totalmente diferentes, el
caudal mensual de ARnD es menor, aunque la composición de este tipo de ARnD es un poco
diferente, considerando que posee una composición mayormente de salmuera. Por otro lado, este
tipo de producto debe estar debida conservado, de esta forma aprovecha los fluidos que desprende
el queso para su misma conservación. En cuanto a los residuos sólidos aprovechables, se repite la
55
misma situación que con el queso doble crema, a diferencia que luego de cierto tiempo, pasado
tipo seis (6) meses, se deben cambiar uno lienzos de tela los cuales son utilizados para darle forma
al queso campesino pasteurizado.
Diagrama No. 6
Ecobalance producción de queso doble crema
56
Diagrama No. 7
Ecobalance producción de queso campesino
5.1.4 Caracterización fisicoquímica de vertimientos
Para realizar el diagnóstico en cuanto a los vertimientos generados por la industria se realizaron
dos tomas de muestras una el mes de febrero y la siguiente el mes de mayo respectivamente con el
fin de establecer si en estos periodos se ven afectados de una u otra forma los resultados en cuanto
a la caracterización fisicoquímica se refiere. Posterior a ello para cada una de las muestras se realizó
una serie de mediciones de acuerdo con los principales componentes que se encuentran en los
vertimientos de una industria de lácteos de acuerdo al sector de elaboración de productos
alimenticios y bebidas dentro de la resolución 0631 del año 2015 tales como pH, conductividad,
57
temperatura, oxígeno disuelto, turbidez DBO, DQO, grasas y aceites, nitratos, nitritos, fósforo,
sólidos suspendidos totales, sólidos disueltos totales y por último sólidos sedimentables.
Para establecer los lugares de muestreo se tuvo en cuenta aquellos puntos que podrían generar picos
más altos en cuanto a contaminación los cuales fueron:
Trampa de grasas: Este punto de muestreo corresponde a la salida de los vertimientos
generado por el proceso productivo, así como la entrada al sistema de tratamiento de aguas
residuales actual; el cual fue seleccionado de acuerdo con las características previamente
mencionadas en la descripción de este.
Piscinas o lagunas de estabilización: Este punto de muestreo corresponde a la salida de la
trampa de grasas, así como la entrada a las piscinas o lagunas de estabilización; este punto
fue seleccionado debido a las problemáticas en cuanto a diseño se refiere ya que se produce
una infiltración de los vertimientos al suelto debido a la ausencia de una geomembrana que
proteja a este.
Entrada al humedal artificial de flujo superficial libre: Este punto de muestreo
corresponde a la salida de las piscinas o lagunas de estabilización, así como la entrada a el
humedal artificial de flujo superficial libre; este punto fue seleccionado debido a las
problemáticas de diseño que esté presente y a la evidente infiltración de contaminantes en
el suelo debido a la ausencia de un geotextil que proteja el mismo.
Salida del humedal artificial de flujo superficial libre: Este punto de muestreo
corresponde a la salida del humedal artificial de flujo superficial libre y a sí mismo a los
vertimientos resultantes del sistema de tratamiento de aguas residuales actuales; este punto
fue seleccionado debido a que son los residuos que finalmente se vierten al cuerpo de agua.
58
En la tabla No. 5, se muestran los resultados correspondientes a la primera caracterización de
vertimientos para cada uno de los puntos previamente descritos:
Puntos de muestreo
Parámetro Unidades Trampa de
grasas Piscinas
Entrada
Humedal
artificial de
flujo superficial
libre
Salida
Humedal
artificial de
flujo
superficial
libre
pH Unidades
de pH 6,64 3,4 4,5 5,08
Conductividad mS / cm 3,91 5 0,18 0,18
Temperatura oC 22,2 23,4 16,8 16,5
Oxígeno disuelto mg/L O2 4,92 1,37 1,65 1,42
Turbidez NTU 2170 1510 35,1 33,4
DBO mg/L O2 1540 1132 134,3 84,5
DQO mg/L O2 3850 3371 458 200
Grasas y aceites mg/L 2390 1350 120 83,2
Nitritos mg/L NO2 40 34,3 35,3 30,2
Nitratos mg/L NO3 35 32,4 33,1 29,4
Cloruros mg/L Cl- 1432 1239 845,4 844,7
Fósforos mg/L P 508 386 259 141
Solidos
suspendidos
totales
mg/L 1530 1420 173,4 168,3
Solidos
sedimentables ml/L 950 930 4,1 3,7
Tabla No. 5
Caracterización inicial correspondiente a los vertimientos de la industria de lácteos
Posteriormente se muestran los resultados obtenidos para la segunda caracterización la cual fue
realizada un mes después con el fin de observar si se mostraban variaciones significativas para cada
uno de los parámetros previamente mencionados permitiendo así el establecer acciones de mejora
en el proceso los cuales serán descritos más adelante.
59
Puntos de muestreo
Parámetro Unidades Trampa de
grasas Piscinas
Entrada
Humedal
artificial de
flujo superficial
libre
Salida
Humedal
artificial de
flujo
superficial
libre
pH Unidades
de pH 6,43 3,9 4,7 5,6
Conductividad mS / cm 4,01 4,92 0,21 0,2
Temperatura oC 21,4 22,4 15,3 15,4
Oxígeno disuelto mg/L O2 5,01 1,54 1,83 1,74
Turbidez NTU 1983 1434 33,6 33,5
DBO mg/L O2 1734 1243 146,8 102,4
DQO mg/L O2 4335 3984 532 403,2
Grasas y aceites mg/L 2540 1634 152,4 74,3
Nitritos mg/L NO2 44,3 36,4 35,5 32,3
Nitratos mg/L NO3 37,2 35,5 33,7 30,4
Cloruros mg/L Cl- 1537 1344 934,6 898,9
Fósforos mg/L P 512,2 376,4 232,8 133,6
Solidos
suspendidos
totales
mg/L 1640 1520 183,4 178,6
Solidos
sedimentables ml/L 834 844,5 6,3 4,2
Tabla No. 6
Segunda caracterización correspondiente a los vertimientos de la industria de lácteos.
Tras haber realizados las dos caracterizaciones de laboratorio para la industria de lácteos se procede
a realizar el análisis con respecto a cada una de estas mediciones permitiendo posteriormente
plantear las alternativas necesarias para mejorar o en el peor de los casos corregir diferentes
problemáticas que se presenten en el proceso.
60
5.1.5 Diagnóstico – Normatividad vigente
Para realizar la evaluación del proceso productivo en cuanto a las dos caracterizaciones realizadas
se tuvo en cuenta la normatividad colombiana vigente en cuanto a vertimientos se refiere que para
este caso se encuentra plasmada en la resolución 0631 del 2015 en la cual se establecen los
parámetros y límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de agua
superficiales y a los sistemas alcantarillado público con respecto a varios sectores donde para este
caso se centra en la elaboración de productos alimenticios y bebidas.
Así mismo de acuerdo con esta norma se presentan los límites máximos permisibles para cada uno
de los parámetros a analizados en cada una de las caracterizaciones realizadas para su correcto
conocimiento.
Resolución 0631 del 2015 Elaboración de productos
lácteos Parámetro Unidades
pH Unidades de
pH 6,00 a 9,00
DBO mg/L O2 250
DQO mg/L O2 450
Grasas y aceites mg/L 20
Nitritos mg/L NO2 Análisis y reporte
Nitratos mg/L NO3 Análisis y reporte
Cloruros mg/L Cl- 500
Fósforo mg/L P Análisis y reporte
Solidos suspendidos
totales mg/L 150
Solidos sedimentables mg/L 2
Tabla No. 7
Límites máximos permisibles – Resolución 0631 del 2015
61
Posterior al haber presentado estos valores se procede a realizar el análisis de los resultados
obtenidos para cada una de las caracterizaciones realizadas con respecto a esta norma.
Para la primera caracterización en primer lugar se compararon los valores de la resolución 0631
del 2015 con los valores de salida del sistema de tratamiento de aguas residuales actual ya que es
el producto que se vierte directamente al cuerpo de agua. A continuación, se presentan los
parámetros que se encuentran dentro de los estándares de la norma, así como aquellos que
sobrepasan los límites máximos permisibles propuestos por esta.
Estado
actual Simbología Significado
Cumple Los valores se encuentran dentro del
rango normal establecido por la
normatividad vigente
No cumple Los valores sobrepasan el límite
máximo permisible establecido por
la normatividad vigente
Análisis y
reporte
No presentan límites máximos
permisibles dentro de la norma,
pero se solicita análisis y reporte del
mismo por presentar un riesgo
moderado al cuerpo de agua y por
ende al ambiente
Tabla No. 8
Simbología estado actual en cuanto a la normatividad vigente
62
Resolución 0631
del 2015
Estado
actual Parámetro Unidades Caracterización
inicial
Segunda
caracterización
pH Unidades
de pH 6,1 6,4 6,00 a 9,00
DBO mg/L O2 102,4 84,5 250
DQO mg/L O2 403,2 200 450
Grasas y
aceites mg/L 74,3 83,2 20
Nitritos mg/L NO2 115 110 Análisis y reporte
Nitratos mg/L NO3 15,6 13 Análisis y reporte
Cloruros mg/L Cl- 898,9 844,7 500
Fósforos mg/L P 133,6 141 Análisis y reporte
Solidos
suspendidos
totales
mg/L 178,6 168,3 150
Solidos
sedimentables mg/L 4,2 3,7 2
Tabla No. 9
Diagnóstico – Comparación normatividad vigente con los resultados obtenidos
De acuerdo con la tabla No. 9 correspondiente a la comparación entre la normatividad y la primera
caracterización realizada se puede evidenciar el estado en el cual en el que se encuentra el sistema
de tratamiento de aguas residuales con el que cuenta esta industria, así como las problemáticas en
cuanto a los vertimientos que esta presenta; en este esquema se presentan los valores que
sobrepasan los límites máximos permisibles tales como los sólidos suspendidos totales , solidos
sedimentables Y grasas y aceites; los cuales evidencian problemáticas en el en el tratamiento
preliminar ya que debido a que no cuentan con algunas unidades tales como rejillas, desarenador,
pozo de bombeo que permita obtener un caudal constante que ingrese a la trampa grasas el cual a
su vez presenta problemáticas en cuanto a diseño ya que gran cantidad de grasas y sólidos pasan al
63
tratamiento secundario con el que cuentan actualmente ya que tanto en las piscinas como en el
humedal artificial de flujo superficial libre los niveles para estos parámetros se encuentran
demasiado elevados con respecto a los valores que exige la norma.
Las problemáticas que se muestran en el tratamiento preliminar a su vez llevan a que en el
tratamiento secundario no se cumplan las funciones de remoción de diferentes parámetros como
cloruros los cuales se encuentran dados por el cloruro de calcio (CaCl2) agregado en la salmuera
los cuales se concentran en las piscinas las cuales al no tener parámetros de diseño establecidos no
se presenta una correcta remoción de este componente. Por otro lado, se presentan altos niveles en
cuanto a los valores de nitritos y nitratos los cuales se pueden encontrar dados por la infiltración
de contaminantes al suelo debido a que esto favorece a que se presente el ciclo biogeoquímico del
nitrógeno permitiendo oxidar este componente de forma más fácil logrando elevar la cantidad de
los mismos dentro de los vertimientos.
Posterior a ello se logra evidenciar como los valores de la demanda biológica de oxigeno (DBO5)
así como la demanda química de oxigeno (DQO) se encuentran dentro de los estándares
establecidos por la norma lo cual a su vez permite el mostrar que el tratamiento secundario es decir
las piscinas y el humedal artificial de flujo superficial libre funcionan respecto a la remoción de
estos dos componentes teniendo el primero de ellos (Piscinas) una remoción del 88% con respecto
a la DBO y del 86,6% con la DQO; así mismo el segundo (Humedal) aunque sus porcentajes de
remoción no son elevados permitieron disminuir los valores de estos componentes con 24,21 % de
remoción con la DQO y del 30,24% con la DBO.
Tras tener en cuenta los parámetros analizados se pueden evidenciar las falencias que presenta esta
industria principalmente en cuanto a los vertimientos ya que no cumplen en su gran mayoría con
los establecidos por la resolución 0631 del 2015 lo cual a su vez trae una serie de problemáticas
tanto a nivel normativo como a nivel ambiental debido a las altas cargas que sus residuos líquidos
64
presentan generando así afectaciones significativas al cuerpo de agua (rio Ubaté), al recurso suelo
y a su vez por la generación de vectores sanitarios tales como malos olores y proliferación de
insectos.
En la segunda caracterización se logra evidenciar como los parámetros analizados son similares a
los obtenidos en la primera caracterización mostrando a su vez las problemáticas previamente
mostradas; es como se logra ver como los valores con respecto al pH, DBO y DQO se encuentran
dentro de los límites máximos permisibles establecidos por la norma pero los demás parámetros
contemplados para evaluar el estado actual de esta industria sobrepasan de sobremanera los valores
permitidos por lo cual se confirma que se deben tomar medidas que logren minimizar aquellos
componentes que no cumplan con los estándares con respecto a los vertimientos para lograr cumplir
con los mismos evitando problemáticas legales así como ambientales en el cuerpo de agua es decir
el rio Ubaté.
5.1.6 Identificación de puntos críticos
A continuación, se establecen los puntos críticos los cuales hacen alusión a aquellos puntos dentro
del proceso productivo, así como en el sistema de tratamiento de aguas residuales en los cuales se
generan una mayor cantidad de residuos y a su vez un mayor riesgo con respecto a los impactos
que estos podrían generar al ambiente; es por ello que se establece la siguiente matriz con el fin de
identificar cada uno de ellos de forma y detallada para la industria.
Código del punto
1. Características del punto critico
Departamento Zona
Clase de desecho Ubicación del
punto critico
Medio Afectado
Vectores identificados Nivel de riesgo
2. Causas
65
Tabla No. 10
Matriz de identificación de puntos críticos
Cada uno de los ítems que componen esta matriz fueron establecidos de acuerdo con los resultados
obtenidos en la caracterización realizada a los vertimientos, así como al ecobalance mostrado de la
industria de lácteos; de esta forma se plantearon los siguientes puntos para la identificación de los
puntos críticos.
Código del punto: Como su nombre lo dice es un código dado al punto crítico el cual permite
diferenciar cada una de las matrices correspondientes; el cual está dado por un número y las siglas
ILR (Industria lácteos).
Departamento y zona: Este ítem hace referencia a la ubicación de la industria de lácteos, así como
la posible zona afectada por los diferentes puntos críticos.
Clase de desecho: Describe el tipo de residuo tanto generado o tratado dentro del punto crítico ya
sea vertimientos, emisiones, residuos sólidos, etc.
Ubicación del punto crítico: Hace alusión a la ubicación del punto crítico dentro del proceso
productivo o del sistema de tratamiento de aguas residuales con el que cuenta la industria
actualmente.
Medio afectado: Hace referencia al medio ya sea un cuerpo de agua, suelo, aire, paisaje, etc. que
se ve afectado directamente por los residuos generados y/o tratados dentro del punto crítico.
Vectores identificados: Describe aquellos vectores sanitarios, así como la incidencia que puede
traer al medio afectado por el punto crítico.
Causas: En este ítem se muestran cada una de las causas del porqué del punto crítico.
Nivel de riesgo: En este ítem se identifica el nivel de riesgo del punto crítico por medio de una
serie de colores los cuales se describen en la tabla No. 11
66
Nivel de
riesgo Color Significado
Alto
Son aquellos puntos críticos en los
cuales se presentan una mayor
generación de residuos, así como
afectaciones considerables a al
ambiente y a su vez al proceso
productivo dentro de la industria
Medio
Son aquellos puntos críticos en los
cuales se producen de manera
moderada cierta cantidad de residuos
que pueden generar probablemente
afectaciones al ambiente, así como al
proceso productivo de la industria.
Bajo
Son aquellos puntos críticos en los
cuales, aunque se generan cierta
cantidad de residuos las afectaciones
al ambiente como al proceso
productivo son muy bajas, pero aun
así requieren seguimiento por parte de
la industria.
Tabla No. 11
Niveles de riesgo de los puntos críticos
Tras haber explicado cada uno de los ítems se procedió a realizar la revisión de cada uno de los
elementos presentados anteriormente para así dar la formulación de cada uno de los puntos críticos
tanto del proceso productivo de esta industria de lácteos como del sistema de tratamiento de agua
residual permitiendo a su vez el análisis de los mismos para plantear alternativas de control y
prevención de los mismos dentro de un plan de producción más limpia.
A continuación, se presentan cada uno de los puntos críticos planteados de acuerdo con los puntos
previamente mencionados.
67
Código del punto 001-ILR
1. Características del punto critico
Departamento Cundinamarca Zona Ubaté
Clase de desecho
Vertimientos /
Residuos
sólidos Ubicación del
punto critico
Tanque de
pasteurización
Medio Afectado Recurso agua
Vectores identificados
Proliferación
de insectos,
contaminación
del recurso
hídrico,
afectación del
paisaje Nivel de
riesgo
2. Causas
a. Disposición errónea de los residuos generados a partir del tanque de
pasteurización tales como el lacto suero ya que estos están obstruyendo los
canales por los cuales se disponen dichos vertimientos.
b. Al aglomerarse gran cantidad de sólidos en los canales que dirigen a la trampa
grasas se están produciendo malos olores, así como la proliferación de insectos
cerca al área en la cual se produce el queso y donde se encuentra la mano de
obra.
c. Gran cantidad de producto es desperdiciado en esta etapa del proceso
productivo lo cual hace que gran cantidad de sólidos vayan a las rejillas del
canal generándome así inconvenientes mayores tanto en el proceso productivo
como en el sistema de tratamiento de aguas residuales.
Tabla No. 12
Punto crítico 001-ILR
68
Código del punto 002-ILR
1. Características del punto critico
Departamento Cundinamarca Zona Ubaté
Clase de desecho
Residuos
Sólidos
Ubicación del
punto critico Corte / Empaque
Medio Afectado Recurso hídrico
Vectores identificados
Proliferación
de insectos,
obstrucción de
canales
Nivel de
riesgo
2. Causas
Ausencia de una metodología que permita la correcta disposición de los residuos
generados en esta zona.
Desperdicio de queso que podría ser utilizado para la realización de otros productos.
Tabla No. 13
Punto crítico 002-ILR Código del punto 003-ILR
1. Características del punto critico
Departamento Cundinamarca Zona Ubaté
Clase de desecho Vertimientos Ubicación del
punto critico
Sistema de
tratamiento de
aguas residuales/
trampa grasa
Medio Afectado Recurso hídrico
Vectores identificados
Proliferación
de insectos,
obstrucción de
tuberías, malos
olores,
afectación del
sistema de
tratamiento de
agua. Nivel de
riesgo
2. Causas
Problemáticas en cuanto al diseño de la trampa grasas.
69
Ausencia de una unidad de tratamiento previo que evite que gran cantidad de solidos
vayan a la trampa grasa.
Falta de mantenimiento de la unidad por parte de la industria.
Ausencia de un tanque de homogenización que permita que se tenga un caudal
constante.
Tabla No. 14
Punto crítico 003-ILR
Código del punto 004-ILR
1. Características del punto critico
Departamento Cundinamarca Zona Ubaté
Clase de desecho Vertimientos
Ubicación del
punto critico
Sistema de
tratamiento de
aguas residuales /
Piscinas
Medio Afectado Suelo, recurso hídrico, paisaje
Vectores identificados
Proliferación
de insectos,
infiltración de
contaminantes
al suelo,
afectación del
sistema de
tratamiento de
aguas, malos
olores,
afectación del
paisaje Nivel de
riesgo
2. Causas
Problemáticas en cuanto al diseño de las piscinas.
Ausencia de una unidad de tratamiento previo que evite que gran cantidad de solidos
vayan a estas piscinas.
Falta de mantenimiento de la unidad por parte de la industria.
70
Ausencia de un medio que evite el contacto directo entre el suelo y lo vertimientos
tales como arcilla, grava y una geomembrana.
Tabla No. 15
Punto crítico 004-ILR
Código del punto 005-ILR
1. Características del punto critico
Departamento Cundinamarca Zona Ubaté
Clase de desecho Vertimientos
Ubicación del
punto critico
Sistema de
tratamiento de
aguas residuales /
Humedal
artificial de flujo
superficial libre
Medio Afectado Suelo, recurso hídrico, paisaje
Vectores identificados
Proliferación
de insectos,
infiltración de
contaminantes
al suelo,
afectación del
sistema de
tratamiento de
aguas, malos
olores,
afectación del
paisaje Nivel de
riesgo
2. Causas
Problemáticas en cuanto al diseño del humedal
Problemáticas en la unidad de tratamiento previa al humedal ya que no evitan que
grasas y otros contaminantes vayan al mismo afectando su funcionamiento,
Falta de mantenimiento de la unidad por parte de la industria.
71
Ausencia de un medio que evite el contacto directo entre el suelo y lo vertimientos
tales como arcilla, grava y una geomembrana.
Tabla No. 16
Punto crítico 005-ILR
5.2 Fase II – Planteamiento de alternativas
Tras haberse realizado las pruebas diagnósticas correspondiente a la caracterización de los
vertimientos, así como el estudio del proceso productivo con el cual cuenta la industria de lácteos
se procede a realizar el planteamiento de alternativas; punto en el que se describirá cada una de las
posibles propuestas de corrección y/o mejora tanto para dentro del proceso productivo como para
el tratamiento de los vertimientos generados por el mismo las cuales serán evaluadas con el fin de
determinar cuál de estas son las más apropiadas para evitar impactos ambientales significativos y
a su vez pensando en las capacidades de la industria.
5.2.1 Planteamiento de alternativas
A continuación se presentan cada una de las alternativas planteadas de acuerdo al diagnóstico
previamente realizado las cuales se encuentran sub divididas en dos grupos; el primero de ellos
está destinado a alternativas que mejoren o corrijan actividades que generen vertimientos dentro
del proceso productivo y el segundo corresponde a alternativas para corregir, mejorar o
implementar nuevos componentes al sistema de tratamiento de aguas residuales que permita
garantizar el cumplimiento de la normatividad vigente.
72
5.2.1.1 Alternativas – Proceso productivo
a) Inyección de suero para conservación del producto final.
Durante el proceso productivo para la fabricación de queso doble crema y queso campesino
pasteurizado, se ejecuta un proceso el cual es la pasteurización donde mediante unos aditivos como
lo son el cloruro de sodio o el ácido acético y a temperaturas especificas se obtiene la cuajada,
producto intermedio que luego es procesado para la formación final del queso; al formarse este a
su vez también se produce el lacto suero. Este componente es considerado como un residuo que no
tiene funcionalidad alguna y por ende es vertido yendo directamente al desagüe y al sistema de
tratamiento de aguas residuales. Con la finalidad de reducir los volúmenes de suero que son
desechados se plantea una actividad de conservación para el queso la cual consiste en inyectar los
empaques del queso con este líquido para que de esta forma sea aprovechado este subproducto y a
su vez el disminuir los vertimientos generados por esta industria debido a que la gran mayoría de
ellos son dados por el lacto suero. Además, también se mejora el producto para este caso el queso,
ya que este contará con jugos los cuales poseen gran cantidad de proteínas y grasas que permiten
la conservación del mismo por un tiempo prolongado mejorando así mismo las propiedades del
producto como lo son su textura, olor y sabor.
b) Procesar el lacto suero para la fabricación de diferentes productos.
Actualmente existen muchas industrias que aprovechan aquellos componentes que posee el
lactosuero, ya que de este subproducto que para muchos es catalogado como residuo, se pueden
obtener diferentes compuestos tales como proteínas, grasas, lactosa, entre otros. Aunque al pasar
este por diferentes operaciones unitarias se pueden obtener diferentes productos como “lactosuero
en polvo; aislados proteicos de suero, proteínas concentradas de suero, suero deslactosado; suero
reducido en lactosa, desmineralizado y deslactosado; lactalbumina; suero permeado, lactosa en
73
polvo, entre otros; este proceso es bastante costoso, debido a que se deben implementar
operaciones tales como “ultrafiltración, microfiltración, osmosis inversa, diafiltración, entre
otros”. (Ramírez, 2011)
c) Producción de mantequilla a base de lactosuero.
La producción de mantequilla a partir de la reutilización del lactosuero es una alternativa
importante a considerar teniendo en cuenta que para llevar a cabo este producto no es necesario el
implementar algún tipo de operación unitaria compleja o que necesite de muchos recursos,
simplemente al obtener este componente se pasa por operaciones de normalización en la cual este
subproducto al ser muy graso se baja hasta que este tenga un porcentaje de grasa del
aproximadamente 40% agregando leche. Posterior a ello se pasa a un proceso de pasteurización
para eliminar enzimas como las peroxidasas y lipasas que perjudican la conservación de las grasas;
Este pasa al proceso de maduración en el cual por medio de un batido previo que permitirá que se
lleven a cabo dos acciones importantes en la fabricación de este producto que son el: desarrollo de
aroma y la cristalización. El proceso de cristalización se realiza enfriando de manera rápida la masa
con el fin de que se generen pequeños cristales que logren establecer una textura cremosa ya que
si se realiza un enfriado lento se produciría una arenosa la cual no sería grata para el consumidor;
luego a través de un nuevo proceso de mezcla se rompen los glóbulos grasos contenidos en la masa
para luego lograr separar el agua contenida en esta masa por medio de un tamiz para así lograr ya
obtener la mantequilla. Esta es una alternativa muy fácil de implementar considerando que además
de que se van a reducir los vertimientos de suero al alcantarillado, se va a producir un nuevo
producto el cual puede ser comercializado y contribuir con el crecimiento económico de esta
industria.
74
5.2.1.2 Alternativas – Sistema de tratamiento de aguas residuales
a) Adecuamiento del sistema de tratamiento de aguas residuales existente
El sistema de tratamiento de aguas residuales con el que cuenta actualmente esta industria se
encuentra en un estado no apto; lo cual se ve evidenciado en el diagnóstico realizado a la misma
ya que no cumple con la norma 0631 del 2015 con respecto al sector de elaboración de productos
alimenticios y bebidas en cuanto a los límites máximos permisibles que vierte la industrial rio
Ubaté y a las problemáticas de en cuanto al diseño de las tres unidades de tratamiento con las que
cuenta este sistema. Es por ello que una de las alternativas a considerar es el realizar un plan de
mejora y mantenimiento del mismo con respecto a cada uno de los componentes con el que esta
cuenta buscando así el intentar controlar los contaminantes que son vertidos al cuerpo de agua; a
continuación, se describen las propuestas de mejora para este sistema de tratamiento.
Rejillas canales de recolección de residuos: Actualmente la industria de lácteos cuenta
con un sistema de rejillas el cual no es efectivo ya que gran cantidad de sólidos provenientes
del proceso productivo obstruyen las mismas; es por ello que el recolectar todos estos
residuos líquidos en tanques para posteriormente ser vertidos dentro de los canales los
cuales ya cuentan con estas rejillas. Así mismo implementar horarios de limpieza constante
de estas para evitar que estas se obstruyan y generen diferentes problemáticas en el entorno
y posteriormente en el sistema de tratamiento.
Trampa de grasas: Esta unidad actualmente cuenta con problemáticas en cuanto al diseño
por lo cual una de las alternativas basándonos en el estado en el que se encuentra como se
evidencia en la ilustración No. 1 es el realizarle un mantenimiento exhaustivo a esta
incluyendo la limpieza y cambiando las tuberías que conectan de las rejillas a la trampa de
grasas, así como de la trampa de grasas a la siguiente unidad; por otro lado también al igual
75
que en las rejillas implementar horarios de limpieza semanales con el fin de evitar que
grasas se vayan a través de las tuberías obstruyéndolas.
Piscinas: En esta unidad se debe realizar una limpieza exhaustiva de la misma; retirando la
mayoría de los residuos que estén sobre el suelo como suero, queso, etc. Posterior a ello
colocar una base de arcilla sobre el suelo gracias a la baja absorbancia de este pudiendo
evitar así que posibles infiltraciones de residuos líquidos lleguen al suelo. Por otro lado,
colocar una base de grava con el fin de darle firmeza y a su vez permita el retener sólidos
gruesos en tal caso que existan escapes los cuales se adhieran a esta capa Y finalmente
sobre ella instalar una geomembrana la cual permita el evitar que los vertimientos se
infiltren y puedan generarme serias problemáticas ambientales como las que se presentan
actualmente al tener contacto directo con el suelo.
Humedal artificial de flujo superficial libre: En esta unidad se realizará al igual que en
las piscinas la instalación de una capa de arcilla, grava y de una geomembrana para evitar
infiltraciones de contaminantes. Por otro lado, se recomienda realizar bioensayos utilizando
diferentes tipos de plantas propias para un humedal que favorezcan la depuración de
contaminantes tales como los cloruros y el fósforo como el lirio de venus o el ombligo de
venus (Hydrocotile vulgaris) que son plantas que pueden ser encontradas en la zona y a su
vez pueden ser conseguidas con facilidad en el mercado; teniendo en cuenta los diferentes
tipos de plantas acuáticas existentes.
76
Ilustración No. 4
Tipos de plantas acuáticas
Medidas de control y mantenimiento: Así mismo se debe realizar la formulación de un plan
de manejo y mantenimiento del sistema en el cual se establezcan horarios, medidas de
protección y disposición de los residuos obtenidos previniendo la generación de otros
problemas. Por otro lado, el establecer análisis de laboratorio periódicos con el fin de
verificar el estado en el cual se encuentra el sistema de tratamiento de aguas residuales con
respecto a la resolución 0631 del 2015 evitando problemáticas con la entidad competente.
b) Diseño, construcción y puesta en marcha de una planta de tratamiento de aguas residuales
Analizando los resultados obtenidos en la etapa diagnostica otra de las alternativas más acordes
para las necesidades de la industria seria el diseño e instalación de una planta de tratamiento de
aguas residuales “PTAR” la cual logre disminuir en gran cantidad utilizando métodos nuevos
combinados con algunas de las operaciones unitarias ya utilizadas por la misma industria
actualmente para así cumplir con la normatividad y a su vez el lograr soportar cargas contaminantes
mayores a futuro en el caso de que la empresa decida aumentar su tamaño y por ende se produzcan
más productos de los que se producen ahora.
77
A continuación se plantean las posibles unidades de tratamiento a diseñar así como las ya existentes
que harían parte del nuevo sistema de tratamiento de aguas residuales para esta industria; para ello
se tuvo en cuenta el diseñar un tratamiento preliminar con el fin de disminuir las altas cantidades
de solidos gruesos con los que cuenta el agua y me puedan afectar las unidades posteriores a estos;
por otro lado también se plantea la implementación de un tratamiento primario con el fin de
disminuir las grasas, solidos sedimentables y solidos sedimentables con los que está también
cuenta. A su vez se diseñará un tanque de bombeo el cual a su vez funcionará como tanque de
igualación para así tener un caudal constante para facilitar y permitir el correcto funcionamiento
de las unidades posteriores a este; para finalmente continuar con un tratamiento secundario el cual
será compuesto por un tratamiento aerobio y un tratamiento biológico con el que ya cuenta la
industria en este momento. La PTAR a diseñar establecida de acuerdo con las pruebas realizadas
anteriormente se establece en el diagrama No.8.
Diagrama No. 8
Planta de tratamiento de aguas residuales
78
Cribado
Considerando que del proceso de pasteurización del queso campesino y del queso doble crema
se generan un subproducto llamado cuajo el cual es retirado de forma manual del tanque
destinado para dicha labor; muchos sólidos gruesos quedan en el mismo, de forma que cuando
se abren las válvulas para dar paso a los vertimientos principalmente compuestos por
lactosuero, por lo que estas aguas residuales salen con sólidos provenientes de la cuajada y a
su vez del proceso de limpieza de cada uno de las unidades de producción por lo cual la
instalación de esta proceso preliminar ayudara a eliminar sólidos gruesos que puedan más
adelante generarme problemáticas en las unidades de tratamiento posteriores así como llegar a
generar daños en el sistema de bombeo.
Trampa de grasas en serie
Los productos lácteos poseen gran cantidad de nutrientes proteicos que se obtienen o se
encuentran principalmente en la grasa que contiene la leche, de esta forma, al procesar la leche
para fabricación de queso, el suero, como residuo, posee una gran cantidad de este componente
las cuales deben ser retiradas del efluente para que no interfieran con el sistema de tratamiento
posterior al mismo, considerando que este tipo de parámetro interfiere en la degradación de
materia orgánica debido a que estas “recubren las superficies con las cuales entran en contacto,
causando iridiscencia, problemas en el mantenimiento e interfieren con la actividad biológica
ya que son difíciles de degradar” (ROMERO). Es por ello que al instalar este sistema el cual
cuenta con dos trampas grasas permitirá el disminuir la concentración de GYA en los
vertimientos generados por parte de la industria.
79
Desarenador:
Esta unidad se define como una estructura hidráulica que tiene como principal función remover
las partículas de cierto tamaño no se retienen en las unidades anteriores como lo son el cribado
y el trampa grasa. Esta es una estructura diseñada para retener los sólidos suspendidos que traen
los vertimientos por medio de un proceso de sedimentación; dentro de este sistema se plantea
la instalación de este sistema debido a la cantidad de solidos ajenos al sistema que se
desprenden aumentando los valores con respecto a solidos sedimentables y no tienen un
diámetro mayor a 0,21 mm.
Tanque de igualación
Durante el proceso de producción no se están realizando vertimientos continuos, ya que, estos
se realizan en diferentes horarios cuando se dan las descargas de suero al alcantarillado o
cuando se lavan los equipos, por lo cual, implementar un tanque de igualación así como un
sistema de bombeo dentro de el con la finalidad de regular cargas contaminantes así como
establecer un caudal constante a tratar para el correcto funcionamiento de las unidades del
sistema de tratamiento de aguas residuales posteriores.
DAF
Partiendo de que el parámetro de grasas posee dos (2) clases, que son las grasas emulsionadas
y las no emulsionadas. La implementación de este tipo de tratamiento de flotación por aire
disperso permite que las grasas emulsionadas salgan a flote en la superficie del fluido con la
finalidad de poder ser retiradas donde a su vez mediante un sistema de dosificación se
suministran químicos tales como coagulantes para facilitar la remoción de estas. De esta forma
junto con la trampa de grasas se retiraría la mayor cantidad posible de grasas las cuales pueden
80
afectar el sistema de tratamiento de aguas residuales mejorando la calidad de las mimas y
cumpliendo con la normatividad actual.
Humedal artificial de flujo superficial
En esta unidad se realizará un proceso de adecuación con el fin de mejorar el funcionamiento
de la misma mediante la instalación de una capa de arcilla, grava y de una geomembrana para
evitar infiltraciones de contaminantes al suelo. Por otro lado, posterior a el mantenimiento de
la unidad se realizarán bioensayos utilizando diferentes tipos de plantas propias para un
humedal que favorezcan la depuración de contaminantes tales como los cloruros y el fósforo
como el lirio de venus o el ombligo acuático teniendo en cuenta los diferentes tipos de plantas
acuáticas existentes.
5.2.2 Matriz DOFA
Con el fin de evaluar cada una de las alternativas propuestas se establece el uso de una matriz
DOFA (Debilidades, oportunidades, Fortalezas, Amenazas); A continuación, se define cada uno
de los aspectos a tener en cuenta dentro de esta matriz:
Debilidades: Hace referencia a aquellos aspectos internos que de alguna u otra manera no
permitan el cumplimiento de los objetivos planteados dentro de la industria en cuanto a
aspectos legales, técnicos, económicos y sociales.
Oportunidades: Se refiere a diferentes aspectos o características externas a la industria que
puedan ser utilizadas a favor de la misma para garantizar el cumplimiento de objetivos, así
como el crecimiento de la misma.
Fortalezas: Son las características o aspectos internos de la industria enfocados a impulsar
la misma y a su vez el poder cumplir las objetivos planteados.
81
Amenazas: Son aquellos acontecimientos externos de la industria en la mayoría de las veces
incontrolables por la misma y personal de la empresa analizada.
Así mismo se desarrolló la matriz de la tabla No. 17 con el fin de identificar cada uno de estos
puntos de manera más adecuada y concisa.
Alternativa
Aspectos Positivos Negativos
Internos Fortalezas Debilidades
Externos Oportunidades Amenazas
Tabla No. 17
Matriz de debilidades, oportunidades, fortalezas y amenazas - DOFA
A continuación, se muestra la matriz DOFA para cada una de las alternativas planteadas en este
documento.
Alternativas – Proceso productivo
a) Inyección de suero para la conservación del producto final
Aspectos Positivos Negativos
Internos
La mayoría de los residuos
producidos por esta industria
es el lactosuero. Material que
puede ser utilizado como
conservante del producto
final sin la necesidad de
externos que suministren
este material. Así mismo se
disminuirían la cantidad de
vertimientos generados ya
que estos “residuos” serian
redestinados a otra fase del
proceso productivo.
Se deberían realizar
adecuaciones en cuanto a cómo
se obtiene este producto ya que
debe pasar por un proceso de
refrigerado especial para evitar
que este se dañe.
Externos
Mejorar la calidad del
producto en cuanto a sabor y
textura; lo cual le permitirá a
futuro establecerse en un Ninguno
82
mercado más amplio de la
industria de lácteos.
Dependiendo del
crecimiento podría
convertirse a su vez un
productor de lacto suero y de
derivados del mismo.
Tabla No. 18
Matriz DOFA No. 1
b) Procesar el lacto suero para la fabricación de diferentes productos
Aspectos Positivos Negativos
Internos
Disminución en cuanto a los
residuos generados ya que
estos irían destinados a
nuevos procesos productivos
como por ejemplo para la
producción de jabón; lo cual
traería una oportunidad de
crecimiento para la
industria, así como la
disminución de impactos
ambientales generados.
El proceso productivo se hace
más extenso ya que se debe
adecuar la infraestructura del
lugar para poder establecer un
nuevo proceso productivo; por
otro lado, se generarían otros
residuos que posiblemente no
podrían ser tratados por el las
unidades de tratamiento de
aguas residuales presentes
actualmente.
Externos
Ampliación en cuanto al
mercado en el que se
encuentra actualmente la
industria
Nuevos estándares de calidad
en cuanto al producto;
dependencia de entidades
externas para la producción del
nuevo producto en este caso el
jabón.
Tabla No. 19
Matriz DOFA No. 2
83
c) Producción de mantequilla a base de lactosuero.
Aspectos Positivos Negativos
Internos
Se puede realizar
mantequilla artesanal a partir
de uno de los residuos
generados en el proceso
productivo del queso que en
este caso es el lacto suero;
disminuyendo los
vertimientos generados por
parte de la industria y a su
vez dándole una alternativa
de crecimiento en el mercado
ofreciendo un nuevo
producto que en este caso es
la mantequilla.
Se requiere mayor inversión
por parte la industria para la
compra de equipos asi como
para adecuar la misma para la
instalación de la maquinaria
necesaria para producir
mantequilla en este lugar
Externos
Ampliación en cuanto al
mercado en el que se
encuentra actualmente la
industria; posibilidad de
generar empleo al generar un
nuevo producto.
Nuevos estándares de calidad
en cuanto al producto;
dependencia de entidades
externas para la producción del
nuevo producto en este caso el
jabón.
Tabla No. 20
Matriz DOFA No. 3
84
Alternativas – Sistema de tratamiento de aguas residuales
a) Adecuamiento del sistema de tratamiento de aguas residuales existente
Aspectos Positivos Negativos
Internos
Mejora en algunos aspectos
con respecto al tratamiento
de los residuos que se
presentan producto del
proceso productivo como lo
es la disminución en cuanto a
la carga contaminante de
diferentes componentes
identificados en los
vertimientos de la industria.
Eliminación de los vectores
sanitarios como lo son los
malos olores, así como la
proliferación de insectos.
Inversión en cuanto al
constante en el mantenimiento
de los tratamientos actualmente
presentados de forma semanal;
Obstrucción constante de
tuberías debido a las
problemáticas de diseño
identificadas en cada una de las
unidades.
Externos
Evitar posibles quejas de las
personas que viven cerca de
la industria debido a los
malos olores que se
generaban a causa del
sistema de tratamiento.
Afectación del cuerpo de agua
“Rio Ubaté” debido al
tratamiento incompleto dado a
las aguas residuales producto
de esta industria.
Tabla No. 21
Matriz DOFA No. 4
b) Diseño, construcción y puesta en marcha de una planta de tratamiento de aguas
residuales
Aspectos Positivos Negativos
Internos
Cumplimento de la
normatividad; Eliminación
de los vectores sanitarios
identificados; facilidad con
respecto al mantenimiento de
las unidades de tratamiento
implementadas, así como la
facilidad de adecuación de
estas en el caso de que se
eleve la producción dentro de
la industria.
Inversión para la instalación de
cada una de las unidades;
necesidad de un mayor espacio
para la instalación de estas.
Externos Disminución de la afectación
al cuerpo de agua; Ya no se
verían afectadas las personas
Afectación del paisaje por la
instalación de nuevas unidades
de tratamiento.
85
que viven cerca a esta
industria; Se evitan las
posibles quejas o acciones
por parte de agentes externos
Tabla No. 22
Matriz DOFA No. 5
5.2.3 Matriz de selección de alternativas
Para llevar a cabo la selección de las alternativas más adecuadas para ayudar a mejorar el proceso
de producción, así como los vertimientos generados a partir de esta industria, se estableció una
matriz de selección, la cual permitió escoger la que mejor se ajusta a las necesidades de la misma.
Para ello se utilizaron los siguientes estándares de calificación:
VIABIALIDAD CALIFICACIÓN
No viable 0
Poco viable 1
Viable 2
Muy viable 3
Tabla No. 23
Matriz de selección de alternativas para la industria de lácteos
A continuación, se muestran los resultados obtenidos para cada una de las alternativas propuestas
anteriormente:
86
Alternativa de
disminución
de
vertimientos
Viabilidad
económica
Infraestructura
disponible
Recursos
humanos
Gasto
energético
Materia
prima
disponible
Total
Inyección de
suero para
conservación
del producto
final.
3 3 2 3 3 14
Procesar el
lactosuero para
la fabricación
de diferentes
productos.
0 0 2 0 3 5
Producción de
mantequilla a
base de
lactosuero.
2 1 2 1 3 9
Alternativa de
mantenimiento
de unidades
Viabilidad
económica
Infraestructura
disponible
Remoción de
contaminantes
Simplicidad de
mantenimiento Manejo Total
Trampa de
grasas 1 0 1 2 2 6
Lagunas de
estabilización 0 1 2 0 1 4
Humedal
artificial de
flujo superficial
libre
1 3 2 2 2 10
87
Alternativa de
tratamiento de
ARnD
Viabilidad
económica
Simplicidad de
diseño
Remoción de
parámetros
Espacio que
ocupa Manejo Total
Cribado 3 3 2 3 3 14
Trampa de
grasas 3 3 3 3 3 15
Desarenador 3 3 2 3 3 14
DAF 1 2 4 2 3 12
Tanque de
igualación 3 3 1 3 3 13
Humedal
artificial de
flujo superficial
libre
2 3 1 3 2 11
Tabla No. 24
Matriz de selección de alternativas
Por otro lado, al obtener los puntajes para cada una de estas se estableció un rango que permitirá
mostrar la viabilidad de cada una de estas; como se muestra a continuación
VIABILIDAD RANGO
Baja 0-5
Media 6-10
Alto 11-15
Tabla No. 25
Viabilidad de alternativas
Después de evaluar las alternativas presentadas, se concluye que para la disminución de
vertimientos y contaminantes las mejores opciones para la industria de lácteos en Ubaté es la
inyección de suero a en los productos finales, considerando que no se necesitan muchos recursos
88
para llevar a cabo esto, por otro lado la producción artesanal de mantequilla considerando que
posee los recursos suficientes para la elaboración de esta y a su vez la comercialización de estos
productos contribuiría de forma económica con el crecimiento de la empresa.
En cuanto al mantenimiento de las unidades de tratamiento existentes, la mejor alternativa es el
adecuar el humedal existente, partiendo del nivel de remoción que posee este, además las lagunas
de estabilización existentes no poseen un diseño correcto y al reconstruirlas se pueden presentar
grandes problemas, ya que tocaría adquirir diferentes insumos para la impermeabilización de las
lagunas con respecto al suelo.
Finalmente, las alternativas seleccionadas para el tratamiento de ARnD generadas por la empresa,
son: cribado, trampa de grasas, desarenador, tanque de igualación y DAF. Estas unidades fueron
seleccionadas considerando la composición de los vertimientos generados, donde los principales
parámetros de interés son DBO, DQO y grasas y aceites, debido a que el suero procedente de la
producción de queso tiene altos índices de grasa y materia orgánica. Por otro lado, la viabilidad
económica de implementación de estas unidades permite que, en el momento de diseñar estas
unidades, puedan ser construidas posteriormente considerando que tampoco ocupan gran espacio.
89
5.3 Fase III– Planteamiento de la propuesta para la prevención de la contaminación y
dimensionamiento del sistema de control de la contaminación
Tras haber realizado la descripción y evaluación de las alternativas planteadas para esta industria
se procede a establecer las bases para desarrollar cada una de estas las cuales se evidencian a
continuación:
5.3.1 Descripción alternativa seleccionada
Partiendo de los impactos ambientales negativos que realiza la industria láctea, es importante
implementar algún tipo de plan de producción más limpia con la finalidad de disminuir estos
impactos y a su vez ejecutar los diferentes procesos productos realizador por las diferentes
empresas. De esta forma, se plantea, ejecutar diferentes acciones con la finalidad de “generar un
producto final más respetuoso con el medio ambiente” (Miniterio de Medio Ambiente,, 1997). Pero
generar un producto con estas características no implica el corregir los impactos ambientales ya
cometidos sino “prevenir la contaminación en su origen” (Miniterio de Medio Ambiente,, 1997).
Consultando diferentes fuentes bibliográficas, se pudo observar que el sector de industrias lácteas
se pueden implementar acciones encaminadas diferentes campos los cuales, algunos, serán
nombrados en los siguientes ítems (Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, 2002):
Agua de lavado de equipos e instalaciones físicas
Agua de enfriamiento (Pasteurización)
Generación de vapor, operación de calderas
Empleo de energía eléctrica.
90
5.3.1.1 Ciclo PHVA – Planear, Hacer, Verificar, Actuar
PLANEAR HACER
1. Reúso del lactosuero para elaboración
de productos como la mantequilla.
2. Clasificar y almacenar las sustancias
químicas de forma adecuada.
3. Minimizar el consumo de agua en los
procesos de lavado y mantenimiento
de equipos.
1. Fabricación de productos a base de las
grasas generadas en el proceso de
producción.
2. Realizar una matriz de información para
el almacenamiento de productos
químicos.
3. Implementar tecnologías para minimizar
el consumo de agua en los procesos de
lavado y mantenimiento de equipos.
VERIFICAR ACTUAR
1. Verificar la calidad de los nuevos
productos fabricados a partir de las
grasas.
2. Corroborar el debido almacenamiento
y de las sustancias químicas.
3. Monitorear el consumo de agua,
comparando los volúmenes de agua
requeridos con los volúmenes
implementados.
1. Analizar el ciclo de vida del producto.
2. Realizar la señalización del área de
almacenamiento de las sustancias.
3. Elaborar posterior a la implementación de
las alternativas un programa de ahorro y
uso eficiente del agua.
Tabla No. 26
Ciclo PHVA
El planteamiento y posterior ejecución del ciclo PHVA trae consigo información puntual y
relevante del proceso de producción, por lo que es de suma importancia para el conocimiento y
manejo de las posibles falencias que pueda tener la empresa en sus diferentes actividades. Con esta
herramienta se garantiza una mejora continua de la empresa porque permite la identificación de
91
problemas específicos dentro de ésta y del mismo modo brinda posibles soluciones y garantías para
una buena gestión ambiental. Partiendo de qué el principal problema que posee la empresa son los
vertimientos realizados sin ningún tipo de tratamiento estandarizado, se busca, que la empresa
ejecute diferentes acciones con la finalidad de minimizar su carga contaminante y a su vez su
volumen. De esta forma se plantean diferentes alternativas para que la empresa ejecute sus sistemas
de producción reduciendo en gran medida los impactos ambientales generados.
Diseño de alternativas de producción más limpia para el reúso de residuos
(lacto suero)
Ilustración No. 5
Proceso productivo
CLASIFICACIÓN PML:
Buena práctica TIPO DE MEDIDA:
Preventiva
IMPACTO Contaminación del
recurso agua
RESPONSABLE Área
administrativa
OBJETIVO Aprovechar los subproductos o residuos generados en la
producción de queso, por parte de la empresa de lácteos en Ubaté.
JUSTIFICACIÓN Con la finalidad de aprovechar el subproducto generado, en la
producción de queso campesino y queso doble crema, el lacto
suero, se plantean la implementación de este, en la conservación
92
del producto final. De esta forma, se minimiza el volumen de suero
a disponer en el alcantarillado.
ELEMENTOS DE
PROTECCIÓN
Protección respiratoria: Tapabocas.
Protección de las manos: Guantes de nitrilo.
Protección de la vista: Gafas de seguridad.
ACTIVIDADES
1. Ejecutar el proceso de pasteurización.
2. Finalizado el proceso de pasteurización, retirar la cuajada del
tanque, sin desechar el lacto suero generado.
3. Continuar con el proceso de producción del queso.
4. En el momento de realizar el empaque del producto finalizado,
inyectar en los empaques lacto suero a la mayor cantidad de
unidades posibles.
5. Refrigerar el producto.
Tabla No. 27
Aprovechamiento de subproductos – inyección del suero
Diseño de alternativas de producción más limpia para el reúso de residuos
(lacto suero)
CLASIFICACIÓN PML:
Buena práctica TIPO DE MEDIDA:
Preventiva
IMPACTO Contaminación del
recurso agua
RESPONSABLE Área
administrativa
OBJETIVO Aprovechar los subproductos o residuos generados en la
producción de queso, por parte de la empresa de lácteos en Ubaté.
JUSTIFICACIÓN Con la finalidad de aprovechar el subproducto generado, en la
producción de queso campesino y queso doble crema, el lacto
suero, se plantea la fabricación de nuevos productos, en este caso,
la producción de mantequilla a base de lactosuero. De esta forma
se obtiene un beneficio doble, considerando que la carga de materia
orgánica de los vertimientos disminuye, minimizando los impactos
ambientales negativos y a su vez, la empresa adquiere ingresos
extra por la comercialización de nuevos productos.
ELEMENTOS DE
PROTECCIÓN
Protección respiratoria: Tapabocas.
Protección de las manos: Guantes de nitrilo.
Protección de la vista: Gafas de seguridad.
93
PROCESO DE
PRODUCCIÓN:
Diagrama No. 9
Producción de mantequilla artesanal
ACTIVIDADES
1. Ejecutar el proceso de pasteurización.
2. Finalizado el proceso de pasteurización, retirar la cuajada del
tanque, sin desechar el lacto suero generado.
3. Ejecutar un proceso de mezcla del lacto suero.
4. Esperar que el lacto suero empiece a compactarse y se forme un
tipo de masa cremosa.
5. Empacar en diferentes recipientes
6. Refrigerar
7. Comercializar
Tabla No. 28
Aprovechamiento de subproductos – producción de mantequilla
Diseño de alternativas de producción más limpia para el reúso de residuos
(lacto suero)
CLASIFICACIÓN
PML:
Buena práctica TIPO DE MEDIDA:
Preventiva
IMPACTO Contaminación del
recurso agua
RESPONSABLE Área administrativa
y de producción
OBJETIVO Aprovechar los subproductos o residuos generados en la producción
de queso, por parte de la empresa de lácteos en Ubaté.
JUSTIFICACIÓN
Con la finalidad de aprovechar el subproducto generado, en la
producción de queso campesino y queso doble crema, el lacto suero,
se plantea la fabricación de nuevos productos, en este caso, la
producción de queso a base de lactosuero. De esta forma se obtiene
94
un beneficio doble, considerando que la carga de materia orgánica de
los vertimientos disminuye, minimizando los impactos ambientales
negativos y a su vez, la empresa adquiere ingresos extra por la
comercialización de nuevos productos.
ELEMENTOS DE
PROTECCIÓN
Protección respiratoria: Tapabocas.
Protección de las manos: Guantes de nitrilo.
Protección de la vista: Gafas de seguridad.
PROCESO DE
PRODUCCIÓN
Diagrama No. 10
Producción de queso
ACTIVIDADES
1. Ejecutar el proceso de pasteurización
2. Finalizado el proceso de pasteurización, retirar la cuajada del
tanque, sin desechar el lacto suero generado
3. Almacenar el lacto suero
4. Someterlo a altas temperaturas (90°C).
5. Esperar un tiempo a que se sedimente.
6. Empacarlo en lienzos con la finalidad de darle algo de
consistencia y densidad.
7. Refrigerar
8. Comercializar
Tabla No. 29
Producción de queso
95
Diseño de alternativas de producción más limpia para el empleo de energía eléctrica
Ilustración No. 6
Sistema de bombeo
CLASIFICACIÓN PML:
Buena práctica TIPO DE MEDIDA:
Correctiva
IMPACTO
Agotamiento de los
recursos naturales
RESPONSABLE Área
administrativa y de
producción
OBJETIVO Generar un control de uso eficiente de energía, estableciendo tiempos
de uso y compra de tecnología de menor consumo de energía eléctrica.
JUSTIFICACIÓN
Establecer tiempos de uso de la energía eléctrica dentro de la empresa,
reduciendo el consumo de este recurso, es decir solo en la ejecución
de los procesos productos. A su vez, comprar aparatos tecnológicos o
tecnologías que requieran menor consumo de luz como son neveras,
bombillas ahorradoras, entre otros.
ELEMENTOS DE
PROTECCIÓN
Protección respiratoria: No aplica.
Protección de las manos: No aplica.
Protección de la vista: No aplica.
ACTIVIDADES
1. Implementar bombillas ahorradoras en puntos críticos donde se
requiera iluminación.
2. Adquirir tecnologías que consuman menor energía eléctrica
como bombas centrifugas modernas.
3. Establecer tiempos de uso de energía eléctrica, estrictamente
cuando sea necesario.
4. Capacitar a los operarios sobre el consumo de energía eléctrica.
Tabla No. 30
Ahorro de energía
96
Diseño de alternativas de producción más limpia para el correcto empleo de agua en los
procesos de lavado y mantenimiento de unidades de equipos.
CLASIFICACIÓN
PML:
Buena práctica TIPO DE MEDIDA:
Mitigar
IMPACTO Agotamiento de los
recursos naturales
RESPONSABLE Área productiva
OBJETIVO Reducir el consumo de agua para actividades de lavado y
mantenimiento de unidades de equipos.
JUSTIFICACIÓN
Considerando que la empresa realiza su proceso de producción en
diferentes horarios a lo largo del día, los operarios realizan el lavado y
mantenimiento de los equipos finalizado el proceso, de esta forma, el
consumo de agua es elevado agotando la disponibilidad del recurso.
ELEMENTOS DE
PROTECCIÓN
Protección respiratoria: Tapabocas.
Protección de las manos: Guantes de nitrilo.
Protección de la vista: Gafas de seguridad.
ACTIVIDADES
Establecer horarios fijos para el lavado y mantenimiento de
equipos, evitando así que agua sea desperdiciada
innecesariamente.
Capacitar a los operarios sobre la importancia del recuso agua
y sobre el ahorro y uso eficiente de agua.
Tabla No. 31
Ahorro de agua
Diseño de alternativas de producción más limpia para el correcto uso y almacenamiento de
sustancias químicas.
Ilustración No. 7
Almacenamiento de sustancias químicas
97
CLASIFICACIÓN
PML:
Buena práctica TIPO DE MEDIDA:
Preventiva
IMPACTO Contaminación del
recurso agua.
RESPONSABLE Área administrativa
OBJETIVO Implementar un plan para el correcto almacenamiento y manejo de
sustancias químicas para prevenir posibles derrames.
JUSTIFICACIÓN En el proceso productivo de queso doble crema y queso campesino se
emplean diferentes sustancias químicas De esta forma, es necesario un
correcto uso y almacenamiento de estas sustancias químicas, con la
finalidad de prevenir algún tipo de derrame de estas sustancias que
puedan afectar los componentes bióticos y abióticos y a su vez a los
mismos trabajadores de la empresa.
ELEMENTOS DE
PROTECCIÓN
Protección respiratoria: Tapabocas.
Protección de las manos: Guantes de nitrilo.
Protección de la vista: Gafas de seguridad.
ACTIVIDADES
1. Implementar elementos de protección personal.
2. Conocer las características de las sustancias químicas a utilizar.
(Fichas técnicas)
3. Contar con un kit de derramen siempre que se vaya a manipular
alguna de las sustancias.
4. Destinar un lugar cerrado para el almacenamiento de las
sustancias químicas.
5. Almacenar de forma ordenada las sustancias químicas. (Ácidos,
bases, etc.…)
Tabla No. 32
Almacenamiento de sustancias químicas
5.3.2 Sistema de control de la contaminación - PTAR
Para establecer este sistema de control de la contaminación es necesario el tener diferentes puntos
en cuenta para así poder estructurar de manera correcta el sistema pudiendo de esta forma cumplir
con las necesidades de la empresa en cuanto al tratamiento de vertimientos resultado de su proceso
productivo para encontrarse dentro de los límites máximos permisibles establecidos por la
resolución 0631 del 2015. Basándonos en el diagrama No. 8 se presenta el respectivo planteamiento
del sistema de tratamiento de aguas residuales para esta industria donde cada una de las unidades
98
fueron seleccionadas de acuerdo al sistema con el que cuenta actualmente la industria, así como las
unidades que podrían funcionar para el cumplimiento de la normatividad ambiental.
5.3.2.1 Balance de cargas
Para seleccionar cada una de las unidades de tratamiento que van a conformar el sistema es
necesario el establecer un balance de cargas contaminantes el cual de acuerdo con un valor inicial
de concentración (mg/L) de entrada se determinara la disminución del contaminante respecto al
porcentaje de remoción de cada unidad de tratamiento a utilizar dentro del sistema el cual varia con
respecto a las funciones de cada una de estas.
Dentro del planteamiento del balance de cargas se utilizaron los valores más altos de los parámetros
que exige la norma los cuales son DBO5, DQO, grasas y aceites, solidos suspendidos totales,
solidos sedimentables y cloruros; los cuales actualmente no se encuentran dentro de los límites
máximos permisibles establecidos por la normatividad actual. Para ello también se realizó la
conversión de las unidades de concentración (mg/L) a unidades para carga contaminante (Kg/día)
como se evidencia en la ecuación No.1.
𝐶𝑐 (𝐾𝑔
𝑑í𝑎) =
𝑄 (𝐿𝑠) 𝑥 𝐶 (
𝑚𝑔𝐿 ) 𝑥 7200
1000000
Ecuación No. 1
Conversión concentración – carga contaminante
Carga contaminante (Cc) en Kg/día.
Caudal (Q) en L/s.
Concentración en mg/L.
Factor de conversión de segundos a día 7200 correspondiente a las dos horas de descarga
día de vertimientos.
Factor de conversión de miligramos a kilogramos 1000000.
99
Como se mencionó anteriormente para esta industria se utilizaron los valores más altos con respecto
a concentración obtenidos de las dos caracterizaciones realizadas previamente y a su vez utilizando
como base un caudal de 2 L/s el cual equivale a la descarga máxima obtenida en un periodo de dos
horas correspondientes al lavado de equipos al inicio y final de la jornada; así como durante la
elaboración de los diferentes productos. A continuación, se muestra un ejemplo de cómo se obtuvo
el valor de la carga contaminante para la DBO teniendo en cuenta la ecuación ya presentada.
𝐶𝑐 =2 (
𝐿𝑠) 𝑥 1734 (
𝑚𝑔𝐿 ) 𝑥 7200
1000000= 24,96 𝑘𝑔/𝑑í𝑎
Ecuación No. 2
Carga contaminante para la DBO
Los resultados obtenidos para los otros parámetros son los siguientes:
Parámetro
Concentración
Inicial (mg/L)
Carga
Contaminante
inicial
(Kg/día)
DBO 1734,00 24,97
GyA 2540,00 36,58
SST 1640,00 23,62
DQO 4335,00 62,42
Sólidos
sedimentables 834,00 12,01
Cloruros 1537,00 22,13
Tabla No. 33
Carga contaminante inicial
Realizada la conversión de cada uno de estos valores se realiza el balance de cargas el cual consiste
en estimar la cantidad removida por cada unidad de acuerdo con el porcentaje de remoción que
tiene cada una de ellas basándose en datos obtenidos de la resolución 0330 el 2017 (Reglamento
técnico para el sector de agua potable y saneamiento básico – RAS) y datos obtenidos de
100
bibliografía como lo es el tratamiento de aguas residuales de Jairo Romero; con respecto a los
parámetros previamente mostrados.
Para ello se tomó como valor inicial la carga contaminante de los parámetros analizados en las
diferentes caracterizaciones como el valor de entrada (Ce) y utilizando la ecuación No. 3 se realizó
la siguiente operación para hallar la carga contaminante saliente.
𝐶𝑠 (𝐾𝑔
𝑑í𝑎) = 𝐶𝑒(
𝐾𝑔
𝑑í𝑎) − ( 𝐶𝑒 (
𝐾𝑔
𝑑í𝑎) 𝑥
%
100)
Ecuación No. 3
Remoción de contaminantes
Concentración de salida (Cs) en Kg/día.
Concentración de entrada (Ce) en Kg/día.
Porcentaje de remoción – Eficiencia (%) (Resolución 0330 de 2017 – Tratamiento de
aguas residuales, Jairo Romero).
A continuación, se muestran los resultados obtenidos en el proceso de cribado donde se muestran
los valores de entrada y los valores de salida con sus respectivos porcentajes de remoción-eficiencia
para esta unidad.
UNIDAD CRIBADO
Parámetro
Concentración
Inicial (mg/L)
Carga
Contaminante
inicial
(Kg/día)
Eficiencia
(%)
Concentración
Salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
DBO 1734,00 24,97 7,00 460,75 23,22
GyA 2540,00 36,58 20,00 580,57 29,26
SST 1640,00 23,62 25,00 351,43 17,71
DQO 4335,00 62,42 7,00 1151,87 58,05
Sólidos
sedimentables 834,00 12,01 6,00 223,99 11,29
Cloruros 1537,00 22,13 5,00 417,19 21,03
Tabla No. 34
Balance de cargas cribado
101
Para realizar los balances de cargas para las siguientes unidades se desarrolla el mismo
procedimiento solamente que ahora la carga contaminante entrante (Ce) será la carga contaminante
de salida obtenida del proceso anterior como se evidencia a continuación.
CRIBADO TRAMPA DE GRASAS I
Parámetro
Eficiencia
(%)
Concentración
Salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
DBO 7,00 460,75 23,22 2,00 451,53 22,76
GyA 20,00 580,57 29,26 85,00 87,09 4,39
SST 25,00 351,43 17,71 10,00 316,29 15,94
DQO 7,00 1151,87 58,05 2,00 1128,83 56,89
Sólidos
sedimentables 6,00 223,99 11,29 30,00 156,79 7,90
Cloruros 5,00 417,19 21,03 5,00 396,33 19,97
Tabla No. 35
Balance de cargas cribado – trampa grasas I
A continuación, se presentan los balances de cargas para cada una de las unidades a implementar
dentro de la fase de tratamiento preliminar para la planta de tratamiento de aguas residuales de esta
industria de lácteos.
TRAMPA DE GRASAS I TRAMPA GRASAS II
Parámetro
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
DBO 2,00 451,53 22,76 2,00 442,50 22,30
GyA 85,00 87,09 4,39 45,00 47,90 2,41
SST 10,00 316,29 15,94 5,00 300,47 15,14
DQO 2,00 1128,83 56,89 2,00 1106,26 55,76
Sólidos
sedimentables 30,00 156,79 7,90 30,00 109,75 5,53
Cloruros 5,00 396,33 19,97 5,00 376,51 18,98
Tabla No. 36
Balance de cargas trampa de grasas I – Trampa de grasas II
102
TRAMPA GRASAS II DESARENADOR
Parámetro
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
DBO 2,00 442,50 22,30 0,00 442,50 22,30
GyA 45,00 47,90 2,41 0,00 47,90 2,41
SST 5,00 300,47 15,14 15,00 255,40 12,87
DQO 2,00 1106,26 55,76 0,00 1106,26 55,76
Sólidos
sedimentables 30,00 109,75 5,53 15,00 93,29 4,70
Cloruros 5,00 376,51 18,98 0,00 376,51 18,98
Tabla No. 37
Balance de cargas trampa de grasas II - Desarenador
DESARENADOR TANQUE DE IGUALACIÓN
Parámetro
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
DBO 0,00 442,50 22,30 2,00 433,65 21,86
GyA 0,00 47,90 2,41 2,00 46,94 2,37
SST 15,00 255,40 12,87 10,00 229,86 11,58
DQO 0,00 1106,26 55,76 2,00 1084,13 54,64
Sólidos
sedimentables 15,00 93,29 4,70 20,00 74,63 3,76
Cloruros 0,00 376,51 18,98 2,00 368,98 18,60
Tabla No. 38
Balance de cargas desarenador – tanque de igualación
Finalmente se presentan las unidades correspondientes al tratamiento primario, así como el
tratamiento secundario con el cual ya cuenta la industria.
103
TANQUE DE IGUALACIÓN DAF
Parámetro
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
DBO 2,00 433,65 21,86 35,00 281,87 14,21
GyA 2,00 46,94 2,37 90,00 4,69 0,24
SST 10,00 229,86 11,58 60,00 91,94 4,63
DQO 2,00 1084,13 54,64 35,00 704,69 35,52
Sólidos
sedimentables 20,00 74,63 3,76 90,00 7,46 0,38
Cloruros 2,00 368,98 18,60 35,00 239,84 12,09
Tabla No. 39
Balance de cargas tanque de igualación – DAF
DAF
Humedal artificial de flujo
superficial libre
Parámetro
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
Eficiencia
(%)
Concentración
salida (mg/L)
Carga
Salida
(Kg/día)
DBO 35,00 281,87 14,21 80,00 56,37 2,84
GyA 90,00 4,69 0,24 30,00 3,29 0,17
SST 60,00 91,94 4,63 80,00 18,39 0,93
DQO 35,00 704,69 35,52 80,00 140,94 7,10
Sólidos
sedimentables 90,00 7,46 0,38 80,00 1,49 0,08
Cloruros 35,00 239,84 12,09 80,00 47,97 2,42
Tabla No. 40
Balance de cargas DAF – Humedal artificial de flujo superficial libre
104
Tras haber realizado el balance de cargas se obtuvieron los siguientes valores los cuales fueron a
su vez comparados con la normatividad ambiental actual (Resolución 0631 del 2015) en valores
de concentración (mg/L) de la siguiente manera:
CARGA
CONTAMINANTE
FINAL (kg/día)
Concentración
Final (mg/L)
VALOR
MAX
Norma
0631/15
(mg/L) ESTADO
DBO 2,84 56,37 250,00 CUMPLE
GyA 0,17 3,29 20,00 CUMPLE
SST 0,93 18,39 150,00 CUMPLE
DQO 7,10 140,94 450,00 CUMPLE
Sólidos
sedimentables 0,08 1,49 2,00 CUMPLE
Cloruros 2,42 47,97 500,00 CUMPLE
Tabla No. 41
Valores finales balance de cargas
Como se evidencia en la tabla No. 41 y en comparación con la tabla No. 33 el utilizar estas unidades
de tratamiento ya descritas permite que se disminuyan las concentraciones de cada uno de los
contaminantes de manera notable.
105
5.3.2.2 Diseño – Unidades de tratamiento
A continuación, se presenta el diseño para cada una de las unidades de tratamiento propuestas en
la cual se evidencian los diferentes parámetros a tener en cuenta, así como las convenciones,
unidades, valores y ecuaciones respectivas para que estos puedan ser implementados correctamente
dentro de la industria disminuyendo así la carga contaminante con respecto a los vertimientos que
estos generan dentro de su proceso productivo; de esta manera para diseñar cada una de estas se
realizó una proyección la cual se debe a la visión por parte de la industria en cuanto al crecimiento
de la misma la cual corresponde a un 10% en los próximos cinco (5) años por lo cual el caudal
utilizado para estas unidades fue 2,2 L/s correspondientes al valor máximo de descarga en un
periodo estimado de dos horas las cuales equivalen al tiempo de lavado pre y post producción.
Tratamiento preliminar – Cribado
A continuación, se presentan los diferentes parámetros a tenidos en cuenta para el diseño del
sistema de cribado dentro de la PTAR incluyendo las formulas necesarias para la obtención de
estos.
CRIBADO
Parámetro Convención Unidades Valor Comentarios
Caudal diario
promedio F av
L/s 2,2 Suministrado por la industria
m3/h 7,92
Caudal
Máximo F max
L/s 4,4 F max = F av * 2
m3/h 15,84
Ancho de las
barras Wb m 0,008
Rejillas finas (6 - 10 mm), Wastewate
engineering, Metcalf & Eddy
Separación
entre las
barras
Sb m 0,02 Resolución 0330 del 2017, (15 - 50 mm)
Velocidad de
acercamiento Va m/s 0,5
Wastewater treatment, Romero (0,3-
0,6m/s)
Área del canal A m2 0,009 A2 = Qmax/Vac
Ancho del
canal Wc m 1 Asumido
106
Altura de la
lámina de
agua
hw m 0,009 hw = A/Wc
Angulo de las
rejillas θ
° 45 Wastewater treatment, Romero (30 - 45°)
Longitud de la
rejilla en el
canal
Lc m
m
0,010 Lc = hw/(SEN (θ)
Numero de
barras n Un
36,42
9 n = (Wc + Sb) / (Wb + Sb)
Longitud total
de las rejillas L m 0,55 Asumido
Altura total h m 0,468 h = L * SEN (θ)
Perdidas H m 0,006
Ecuación de Kirshmer:
Pendiente %p % 0,001 Resolución 0330 de 2017
Coeficiente de
perdida para
las rejillas
b Un 2,42
Wastewater treatment, Romero
+B3:F22(2.42
for rectangular bars)
Tabla No. 42
Diseño del sistema de cribado - rejillas.
107
Tratamiento preliminar – Trampa de grasas en serie
A continuación, se presentan los diferentes parámetros a tenidos en cuenta para el diseño la trampa
de grasas en el cual se incluyen los valores, ecuaciones y unidades correspondientes para este
sistema el cual corresponde a dos trampa grasas los cuales contaran con las medidas mostradas en
la tabla No. 43.
Trampa de grasas
Parámetro Unidad Convención Valor Comentarios
Caudal
L/s
F
2,2 Suministrado por la
industria m3/h 7,92
m3/s 0,00220
Carga Hidráulica m3/m2-
h So 7
(3 - 14 m3/m2-h),
Wastewate engineering,
Metcalf & Eddy)
Tiempo de retención min Td 5 (5 - 30) Asumida
Área m2 As 1,1 As = F/So
Volumen m3 V 0,66 V = (F*Td)/60
Altura Efectiva m Heff 0,583 Heff = V/A
Atura efectiva
seleccionada m H 0,80 Asumido
Altura total m Ht 1,00 Asumido
Relación largo Ancho L:W R 3 (2:1 - 5:1) Asumido
Ancho m W 0,6
Ancho seleccionado m W 0,6
Largo m L 1,8
L= W*R Largo seleccionado m m
2,24235873
7
Bafle primario m B1 0,2 1/5 de la altura efectiva
Bafle Secundario m B2 0,6 4/5 de la altura efectiva
Velocidad tubería m/s v 0,5 Asumido
Sección m2 s 0,0044 s = F/v
Diámetro de la tubería m
D 0,07
in 2,9468
Diámetro total de la
tubería in Dt 4
Tabla No. 43
Diseño del sistema de trampa grasas en serie
W = √𝐴𝑠
3
𝐷 = √4*𝐹
π*v
108
Tratamiento preliminar – Desarenador
Unidades de conversión
Segundos - Día 86400
Factor de retorno (Fr) 0,85
Relación Largo: Ancho 5:1
cm3 - m3 1000000
Día - Minutos 1440
Tabla No. 44
Unidades de conversión
DESARENADOR
Parámetros de diseño Unidad Convención Valor Comentarios
Caudal de diseño L/s
Qd 2,20
Suministrado por la industria m3/s 0,003
Factor máximo hora - Fh 0,2 Valor
Tiempo de retención min Td 4,0 Valor asumido
Volumen del desarenador m3 Vd 0,7 Vd = Qd*Td
Área Superficial m2 As 0,72 As = V/H
Área Transversal m2 At 0,38 At = H * W
Profundidad m H 1,0 Asumida
Ancho m W 0,4 W = raíz (A/5)
Longitud m L 1,90 L = 5W
Tabla No. 45
Diseño desarenador
Vertedero tipo Sutro
Parámetros de diseño Unidad Convención Valor Comentarios
Caudal de diseño L/s
Q 2,20
Suministrado por la industria m3/s 0,003
Altura mínima m a 0,02 Valor asumido
Ancho de la base m b 0.1 Valor asumido
Altura del agua m H 0.02 Valor asumido
Corroboración del caudal m3/s
Qs 0.0016
L/s 1.634
Altura máxima m H max 0.15
Tabla No. 46
Diseño vertedero sutro
2.743
aQ ab H
maxmax
32.74*
Q aH
ab
109
Y(m) X(m) H max (m) Qs (m3/s)
0,00 0,10 0,02 0,002
0,01 0,06 0,03 0,003
0,02 0,05 0,04 0,004
0,03 0,04 0,05 0,005
0,04 0,04 0,06 0,007
0,05 0,04 0,07 0,008
0,06 0,03 0,08 0,009
0,07 0,03 0,09 0,010
0,08 0,03 0,10 0,011
0,09 0,03 0,11 0,013
0,10 0,03 0,12 0,014
0,11 0,03 0,13 0,015
0,12 0,02 0,14 0,016
0,13 0,02 0,15 0,018
0,14 0,02 0,16 0,019
Tabla No. 47
Comportamiento de los diferentes caudales en el vertedero sutro
Tratamiento primario – Tanque de homogenización / Bombeo
Para el diseño del tanque de homogenización se realizó un aforo de caudal durante un periodo de
doce (12) horas el cual es el tiempo en el que se labora dentro de la industria durante cada hora
para así obtener doce (12) valores los cuales se obtuvieron por medio de aforo en unidades de litro
por segundo los cuales fueron convertidos a unidades de m3 por hora para el diseño de esta unidad
con la ecuación No.4
𝑄 (𝑚3
ℎ) = 𝑄 (
𝐿
𝑠) 𝑥
3600 𝑠
1 ℎ 𝑥
1 𝑚3
1000 𝐿
Ecuación No. 4
Conversión de unidades de caudal
110
Los caudales obtenidos en este periodo de tiempo; así como su conversión a unidades de m3 por
hora se evidencian en la tabla No. 46 la cual también muestra el caudal máximo de descarga el cual
se halló por medio de aforo durante la jornada laboral las cuales se realizaron en un lapso de una
hora durante doce horas debido a que durante la jornada se presentan descargas, pero son
demasiado pequeñas para ser consideradas.
Hora Caudal
L/s
Caudal
(m3/h)
1 1,98 7,12
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
6 0 0
7 0 0
8 0 0
9 0 0
10 0 0
11 0 0
12 2,2 7,92
Tabla No. 48
Aforo de caudales
Seguido a esto se hallaron los caudales acumulado real sumando cada uno de los valores de la
siguiente manera consecutivamente.
111
Hora Caudal
L/s
Caudal
(m3/h)
Caudal
acumulado
real
(m3/h)
1 a A A
2 b B A + B
3 c C A + B + C
4 d D
A + B + C
+ D
Tabla No. 49
Calculo del caudal acumulado real
Tras realizar el cálculo del caudal acumulado real para los caudales previamente obtenidos el
resultado fue el siguiente:
Hora Caudal
L/s
Caudal
(m3/h)
Caudal
acumulado
real
(m3/h)
1 1,98 7,12 7,12
2 0 0 7,12
3 0 0 7,12
4 0 0 7,12
5 0 0 7,12
6 0 0 7,12
7 0 0 7,12
8 0 0 7,12
9 0 0 7,12
10 0 0 7,12
11 0 0 7,12
12 2,2 7,92 15,048
Tabla No. 50
Caudal acumulado real
Al haber calculado estos valores en unidades de m3/h se procedió a sacar el valor promedio para
el caudal el cual será el caudal de bombeo hallándose de la siguiente manera.
112
𝑄 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 =∑ 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 (
𝑚3
ℎ )
# 𝑑𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠=
13,68 𝑚3
ℎ12
= 1,14 𝑚3
ℎ
Ecuación No. 5
Caudal promedio
Así mismo al obtener el caudal de bombeo se procede a hallar el acumulado del mismo para cada
una de las horas utilizando el procedimiento de la tabla No. 49.
Hora Caudal
bombeo
Caudal
acumulado
de bombeo
1 A A
2 B A + B
3 C A + B + C
4 D
A + B + C +
D
Tabla No. 51
Calculo caudal acumulado de bombeo
Los resultados obtenidos para el caudal acumulado de bombeo son los siguientes
Hora Caudal
L/s
Caudal
(m3/h)
Caudal
acumulado
real
(m3/h)
Caudal
bombeo
Caudal
acumulado
de bombeo
1 1,98 7,12 7,12 1,254 1,254
2 0 0 7,12 1,254 2,508
3 0 0 7,12 1,254 3,762
4 0 0 7,12 1,254 5,016
5 0 0 7,12 1,254 6,27
6 0 0 7,12 1,254 7,524
7 0 0 7,12 1,254 8,778
8 0 0 7,12 1,254 10,032
9 0 0 7,12 1,254 11,286
10 0 0 7,12 1,254 12,54
11 0 0 7,12 1,254 13,794
12 2,2 7,92 15,048 1,254 15,048
Tabla No. 52
Caudal acumulado de bombeo
113
Posterior al haber obtenido los valores del Q bombeo se realiza un balance el cual se halló
utilizando la ecuación xx para cada hora.
𝐵𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 − 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙
Ecuación No. 6
Balance tanque de homogenización
Los valores obtenidos para cada hora con respecto a los balances utilizando la ecuación anterior
son los siguientes.
Hora Caudal
L/s
Caudal
(m3/h)
Caudal
acumulado
real
(m3/h)
Caudal
bombeo
Caudal
acumulado
de bombeo
Balance
1 1,98 7,12 7,12 1,254 1,254 5,874
2 0 0 7,12 1,254 2,508 4,62
3 0 0 7,12 1,254 3,762 3,366
4 0 0 7,12 1,254 5,016 2,112
5 0 0 7,12 1,254 6,27 0,858
6 0 0 7,12 1,254 7,524 -0,396
7 0 0 7,12 1,254 8,778 -1,65
8 0 0 7,12 1,254 10,032 -2,904
9 0 0 7,12 1,254 11,286 -4,158
10 0 0 7,12 1,254 12,54 -5,412
11 0 0 7,12 1,254 13,794 -6,666
12 2,2 7,92 15,048 1,254 15,048 0
Tabla No. 53
Balance – tanque de homogenización / bombeo
Finalmente se realizan los siguientes cálculos para hallar las medidas del tanque de
homogenización como se evidencia en la tabla No. 52.
114
Tanque de homogenización / Bombeo
Parámetro Unidad Convención Valor Comentarios
Caudal
máximo
positivo m3/h Q MAX + 5,874 Valor máximo positivo
obtenido del balance
Caudal
máximo
negativo m3/h Q MAX - -6,666 Valor máximo negativo
obtenido del balance
Intervalo h I 1 Intervalo de tiempo de
aforo de caudal
Volumen m3 V 12,54 𝑉 = [(𝑄𝑀𝐴𝑋 +) −(𝑄𝑀𝐴𝑋 −)] 𝑥 𝐼
Volumen
del tanque
final m3 Vf 15,048 Vf = V x 1,2 ( Factor de
seguridad)
Tiempo de
retención h T 4
Asumido para favorecer
la sedimentación y
regulación de las cargas
contaminantes
Profundidad m H 2,5 ASUMIDA
Área m2 A 6,0192 A = V / H
Largo m L 2,45 𝐿 = √𝐴
Ancho m A 2,45 An = L (Tanque
cuadrado)
Tabla No. 54
Diseño tanque de homogenización / bombeo
115
Tratamiento primario – Flotación por aire disperso DAF
DAF
Zona Parámetro Convención Unidades Valor Comentarios
Tan
que
Caudal F
L/s 2,2
Caudal suministrado por la
industria
m3/d 190,08
m3/s 0,0022
m3/h 7,92
Velocidad de
flujo ascendente Uv m/h 10 Asumido
Área A m2 0,79 A= F/Uv
Diámetro del
tanque D m 1,00
Perímetro del
tanque P m 3,15
Tiempo de
retención Td h 0,16666667 Asumido
Volumen V m3 1,32 V=F*Td
Altura H m 1,7 H=V/A
Relación
aire/solidos A/rs - 0,03 Asumida
S (SST) [S] Kg/día 11,5849764 Balance de cargas entrada
al DAF
S (GyA) [F] Kg/día 2,36573568 Balance de cargas entrada
al DAF
Aire requerido Ar Kg/día 0,42 Ar=([S]+[F])*(A/rs)
Aire transferido At Kg/día 0,35 Asumido
Ali
men
taci
ón
Diámetro del
pozo de
alimentación
df m 0,20 df=D*0.2
Altura del pozo
de alimentación Hf m 0,83 Hf=H*0.5
Sal
ida
Altura del baffle Hb m 1,6 Asumido
Distancia del
baffle con
respecto a la
entrada
X b-l m 0,6 Asumido
Ancho del
lavado b m 0,100 0,10-- 0,25
Altura critica del
lavado yc m 0,010
carga sobre el
vertedero Cv m^3/m d 60,252 Q/P
D=√4∗𝐴
𝜋
𝑃 = 𝜋 ∗ 𝐷
116
Flujo del
vertedero Wf m^3/S 0,000209 Q/#V
Gravedad g m/s^2 9,810 9,8 m/ s^2
Distancia entre
muescas dn m 0,300 rango 0,15---0,30
Numero de
vertederos Nw u 10,516 Quv/p
Angulo del
vertedero θ w ° 90,000 45- 90
Coeficiente de
descarga cd . 0,600 Asumido
Altura lámina de
agua en el
vertedero
Hv m 0,020 Asumido
Altura del
vertedero Hw m 0,040 Hw=Hv + 2 cm
Ancho del
vertedero Ww m 0,080 Wv= 2*hw*tan (θ/2)
Alto HI m 0,021
Altura de la
lámina de agua -
Lavado
hl m 0,031 HTL = HI+yc
Altura total de
lavado htl m 0,081 HL = HTL + 0,05 m
Diámetro
comercial Dt
in 2 Asumido
m 0,051 Conversión
Área transversal Ac m2 0,002
Velocidad de
flujo ascendente V m/s 1,085 V=Q/A
Distancia x m 0,5 Asumida
Longitud por
vuelta L m 1 L=2*d
Numero de
vueltas n Adimensional 6 Asumida
Longitud total de
la tubería Lt m 6 Lt=L*n
Cantidad de
codos de 180 o
vuelta - vuelta
C Adimensional 9 Asumido
Peso especifico γ N/m3 9810
Fluid mechanics tables,
Sevilla university
Viscosidad
dinámica µ N*s/m2 1,02E-03
Viscosidad
cinemática s m2/s 1,02E-06
𝐴 =𝜋
4∗ 𝐷2
117
Tiempo de
retención T s 15 Asumido
Rugosidad E m 4,60E-05 Tubo de acero comercial
Rugosidad
relativa e Adimensional 4,35E+04 e=D/E
Longitud
equivalente Lt/D Adimensional 3,000 Tubería
Número de
Reynolds NR Adimensional 3,97E+00
Factor de
fricción de la
tubería
f Adimensional 5,1845
Factor de
fricción de flujo
turbulento
fT Adimensional 0,017
Table 10.5 (Fluid
mechanics boof by Robert
Mott, 2006)
Velocidad de
carga CV m 0,0000002
Coeficiente de
resistencia del
codo
K Adimensional 0,850
K= 50*fT
(Fluid mechanics boof by
Robert Mott, 2006)
Perdida de
energía en la
tubería
h m 0,0000033
Perdida de
energía por
accesorios
ha m 0,0000016
Pérdida total de
energía He m 0,0000049 He=h+ha
Gradiente de
velocidad G s-1 1,76
Tabla No. 55
Diseño DAF
A continuación, se presentan una serie de esquemas con el fin de entender cada una de las variables
a tener en cuenta dentro del diseño de esta unidad. Logrando así describirse las partes del mismo
CV=𝑉2
2∗𝑔
h= 𝑓 ∗𝐿𝑡
𝐷∗
𝑉2
2∗𝑔
ha= 𝐾 ∗ 𝐶 ∗𝑉2
2∗𝑔
NR=𝑉∗𝐷
𝑠
𝑓 =0.25
[𝑙𝑜𝑔 (1
3.7 ∗ 𝑒+
5.74𝑁𝑅0.9)]
2
𝐺 = √𝛾 ∗ 𝐻
𝜇 ∗ 𝑇
118
como lo son el tanque, los vertederos y la zona de mezcla para el coagulante como se logra apreciar
en el diagrama No. 11
Diagrama No. 11
Esquema DAF
Tratamiento primario – Dosificación
Para calcular la dosificación de coagulante en el DAF en primer lugar se realizó un análisis de
laboratorio en el que se halló la alcalinidad la cual arrojo un valor de 203 mg CaCO3 / L y es
esencial para un ensayo de jarras, así como los datos mostrados en la tabla No. 53.
119
DATOS RELEVANTES
Propiedades Valor
Volumen de la jarra (L) 1
Concentración solución madre de
coagulante – Sulfato de aluminio al
10 % (mg/L)
100000
Concentración solución madre de
floculante - Floculante aniónico 0,1
%(mg/L)
5000
Litro - Mililitro 1000
Tabla No. 56
Datos test de jarras
Seguido a esto se establecieron cuatro jarras y cuatro concentraciones para cada jarra de 250, 350
y 450 mg/L para el coagulante y 5 mg /L para el floculante. Así mismo se calculó la concentración
de cada uno de estos para cada jarra teniendo en cuenta la ecuación xx.
𝐶1 𝑥 𝑉1 = 𝐶2 𝑥 𝑉2
Ecuación No. 7
Ecuación de equilibrio químico
Donde para este caso cada una de las variables corresponden a los siguientes valores.
C1 – Concentración de la solución madre ya sea de coagulante o floculante. (mg/L)
V1 – Volumen de coagulante ó floculante a dosificar en cada una de las jarras para obtener
la concentración (L).
C2 – Concentración de coagulante ó floculante a la que se quiere llegar (250, 350 y 450
mg/L) (mg/L).
V2 – Volumen de la jarra (L).
Tras obtener los datos correspondientes a C1, C2, y V2 se procedió a despejar el volumen de
coagulante o floculante a dosificar en cada una de las jarras (V1) para así obtener el valor para cada
una de estas como se evidencia en la tabla No. 54.
120
Determinación de la dosis de coagulante y floculante
Proceso Jarra Concentración
Jarra (mg/L)
Dosis
de la
jarra
(L)
Dosis
de la
Jarra
(mL)
Comentarios
Coagulante
1 250 0,0025 2,5 Para encontrar la dosis del
coagulante y floculante se tiene en
cuenta la concentración que se desea
tener en la jarra, la concentración de
la solución madre y el volumen de la
jarra. Para encontrar la dosis se
utilizó la ecuación C1*V1 = C2*V2
y finalmente se da la dosis en ml
2 350 0,0035 3,5
3 450 0,0045 4,5
Blanco 0 0 0
Floculante
1 5 0,001 1
2 5 0,001 1
3 5 0,001 1
Blanco 0 0 0
Tabla No. 57
Cálculo de la dosis de coagulante y floculante para cada jarra.
Tras determinar la dosis de coagulante y floculante para cada una de las jarras se procedió a agregar
a cada una de ellas; donde primero se agregó la solución madre de sulfato de aluminio a 120 RPM
por 60 segundos garantizando la mezcla rápida y pasado el tiempo se dosifico el floculante aniónico
a 25 RPM por 10 minutos para garantizar la mezcla lenta. Finalizado esto se logró evidenciar que
el que mejor reacción tuvo a esta prueba fue la concentración de 350 mg/L ya que en esta jarra el
floculo se forma rápidamente y de forma más consistente a comparación de las demás jarras para
posteriormente sedimentar mejorando a simple viste la apariencia del agua en cuanto a color se
refiere.
Para hallar los gramos por minuto que debe descargar el dosificador se multiplica el caudal que
para este caso son 2,2 L/s el cual se pasa a valores de metro cubico hora para obtener un valor de
7, 92 m3 / h por los miligramos por litro que nos dio el ensayo de jarras que en este caso es 350
mg /L que al igual se convierten a unidades de gramo por metro cubico dando un valor de 350 g
/ m3 y todo esto se divide por 120 minutos (Dos horas = 120 min) correspondiente al tiempo de
descarga realizado por la industria.
121
𝐷𝑜𝑠𝑖𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑎𝑔𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒 = 7,92
𝑚3
ℎ 𝑥 350 𝑔/𝑚3
120= 23,1 𝑔/ min 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑎𝑔𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒
Ecuación No. 8
Dosis de coagulante
𝐷𝑜𝑠𝑖𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑜𝑐𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒 = 7,92
𝑚3
ℎ 𝑥 5 𝑔/𝑚3
120= 0,33 𝑔/ min 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑜𝑐𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒
Ecuación No. 9
Dosis de floculante
Finalmente se divide cada una de las dosis halladas para los dos componentes por su respectiva
densidad con el fin de expresar estos valores en ml/min.
𝐷𝑜𝑠𝑖𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑎𝑔𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒 (𝑚𝐿
𝑚𝑖𝑛) = 23,1 𝑔/ min 𝑥
𝑚𝐿
1,29 𝑔= 17,9 𝑚𝐿/𝑚𝑖𝑛
Ecuación No. 10
Dosis de coagulante ml/min
𝐷𝑜𝑠𝑖𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑜𝑐𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒 (𝑚𝐿
𝑚𝑖𝑛) = 0,33′ 𝑔/ min 𝑥
𝑚𝐿
0,9 𝑔= 0,36 𝑚𝐿/𝑚𝑖𝑛
Ecuación No. 11
Dosis de floculante ml/min
Tratamiento primario – Lechos de secado de lodos
A continuación, se muestran los diferentes parámetros de diseño a tener en cuenta para los lechos
de secado de lodos, así como sus valores y origen de los mismos. En primer lugar, para calcular
los lodos en base seca del pozo se tomaron los valores de entrada y de salida del DAF con respecto
a grasas y aceites Y solidos suspendidos totales que se encuentran en la tabla No. 39 del balance
de cargas y se realizó la operación mostrada en la ecuación No. 13.
122
Valor carga contaminante de SST de entrada al DAF: 11,58 kg/día
Valor carga contaminante de SST de salida al DAF: 4, 23kg/día
Valor carga contaminante de grasas y aceites de entrada al DAF: 2,37 kg/día
Valor carga contaminante de grasas y aceites de salida al DAF: 0,24 kg/día
𝐿𝑠𝑝 =𝑘𝑔
𝑑í𝑎𝑆𝑆𝑇 +
𝑘𝑔
𝑑í𝑎𝐹𝑂𝐺
Ecuación No. 12
Calculo de lodos en base seca
𝐿𝑠𝑝 = (11,58𝑘𝑔
𝑑í𝑎− 4,23
𝑘𝑔
𝑑í𝑎) + (2,37
𝑘𝑔
𝑑í𝑎− 0,24
𝑘𝑔
𝑑í𝑎) = 9,08 𝑘𝑔/𝑑í𝑎
Ecuación No. 13
Lodos en base seca
LECHO DE SECADO
Parámetro Convención Unidades Valor Método/ formula
Lodos en base seca
del pozo Lsp kg/d 9,48
Lsp= kg/d SST +kg/d
GyA
Porcentaje de
sólidos % Sp - 5,0 -
Lodos en base
húmeda del pozo Lhp kg/d 189,6
Densidad de lodos d kg/m3 1017 -
Volumen de lodos Vp m3 0,19
Profundidad H 0,40 ASUMIDO
Largo L
m
5 ASUMIDO
Ancho An m 3 ASUMIDO
Área A m 15 A = L x An
Volumen del lecho V m3 6 V = L x H x An
Tabla No. 58
Diseño lechos de secado
𝐿ℎ𝑝=𝐿𝑠𝑝/(% 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑝)
𝑉𝑝=𝐿ℎ𝑝/𝑑
123
Por otro lado, ya que el pH se encuentra entre en 6,5 y 6,8 es necesario el agregar químicos al lado
con el fin de estabilizarlos y subir el pH a 8 garantizando que por acciones del ambiente este pueda
bajar dificultando su tratamiento; y tras realizar esta estabilización pueda ser utilizados como abono
en jardines dentro de la industria. Es por ello por lo que se recomienda el agregar cenizas de carbón
las cuales son un residuo generado dentro de la caldera los cuales debido a su composición
permitirán el regular el pH de los lodos generados para su posterior disposición.
Adecuación del humedal artificial de flujo superficial libre
Esta unidad de tratamiento tras ser evaluada anteriormente se logró el identificar las deficiencias
que presentaba en cuanto a diseño; por lo cual se decidió por espacio el adecuar la unidad presente
con el fin de evitar que esta genere riesgos así que se realizara en primer lugar la remoción de una
porción de suelo (aproximadamente 50 cm) tras haber desocupado el humedal en su totalidad. Así
mismo se agregará en primer lugar una capa de arcilla de 30 cm debido a su alto nivel de absorción
y su porosidad como se evidencia en la tabla No. 56; por otro lado, sobre esta se colocara una capa
de arena gruesa de 20 cm con el fin de complementar la función de la arcilla la cual llevara encima
de esta un geo textil que impida el paso del agua al suelo y a su vez esta contara con una capa de
grava de aproximadamente 15 cm para así favorecer la formación de una bio película sobre esta y
en complemento con las plantas permitan el remover una mayor cantidad de estos contaminantes
en especial con respecto a los cloruros . Finalmente se volverán a sembrar las plantas previamente
removidas para colocar en funcionamiento esta unidad en complemento con las ya instaladas en
los tratamientos previos a la misma.
124
Tabla No. 59
Valores estimados de la porosidad
125
5.3.3 Costos
Para el análisis de costos se realizó la cotización superficial de los diferentes materiales necesarios
para la construcción de la planta de tratamiento de aguas residuales para la industria de lácteos. Se
calculó la materia prima necesaria para la construcción estructural de las unidades de tratamiento,
las cuales estarán constituidas de concreto en el caso de la trampa de grasas, desarenador y lamina
de acero inoxidable para el DAF. Por otro lado, se cotizó otros materiales necesarios para el
correcto funcionamiento de estas, tales como el material de los barrotes para el cribado, que son de
hierro y dos (2) bombas, una (1) para el tanque de homogenización y otra bomba para retirar los
lodos del DAF y disponerlos en los lechos de secado. En cuanto a las instalaciones hidráulicas se
dimensionó y cotizó la tubería y accesorios necesarios, es de aclarar que este análisis de costos es
muy superficial debido a que en el presente documento se diseñaron las unidades de tratamiento
para aguas residuales de la industria láctea, más no se va a ejecutar la construcción y operación de
esta.
COSTOS DIRECTOS
ITEM CANTIDAD
VALOR
UNITARIO TOTAL
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
Metros Cúbicos de
Concreto 16,00 $ 783.000 $ 12.528.000
Metros de Tubería 12,00 $ 12.483 $ 149.800
Accesorios (Codos 90°) 6,00 $ 10.000 $ 60.000
Accesorios (Reducción
y Ampliación) 2,00 $ 5.000 $ 10.000
Bomba sumergible 1,00 $ 1.200.000 $ 1.200.000
Bomba para lodos 1,00 $ 7.000.000 $ 7.000.000
Kg de Acero Inoxidable 21,00 $ 1.900 $ 39.900
Varillas de Hierro 22,00 $ 1.532 $ 33.697
Accesorios (Válvulas de
Globo) 6,00 $ 12.000 $ 72.000
TOTAL $ 21.093.397
Tabla No. 60
Análisis superficial de costos
126
6. Conclusiones
Establecer un sistema de control de la contaminación permite el disminuir los diferentes
contaminantes emitidos por parte de una industria logrando así con la normatividad vigente.
Los altos niveles presentados en cuanto a contaminantes tales como los sólidos
suspendidos, grasas y aceites, cloruros y fosforo permitieron el mostrar las falencias
presentadas en cuanto a diseño dentro del sistema de tratamiento de esta industria.
Mediante la construcción de la línea base en la cual se realizó un diagnóstico de la industria
en cuanto a vertimientos; permitió el establecer diferentes alternativas destinadas al
mejoramiento tanto productivo como ambiental de esta empresa.
El rehusó de residuos generados dentro de la etapa productiva tales como el lactosuero
como materia prima para la elaboración de otros productos como la mantequilla permite el
abrir las puertas a nuevos mercados.
Al establecer sistemas de recolección de lactosuero para su rehusó garantizara una
disminución considerable en cuanto a los vertimientos generados ya que este residuo es el
principal componente de estos.
La evaluación de alternativas permitió el esclarecer cuál de las planteadas es más factible y
se acopla a las necesidades de la empresa en cuanto a la demanda que esta presenta, así
como al control de los vertimientos generados debido a que permite el cumplir con los
límites máximos permisibles establecidos en la resolución 0631 para el sector de
elaboración de productos alimenticios y bebidas, así como el favorecer a la implementación
de metodologías que disminuyan los residuos generados y a su vez permitan el generar
nuevos ingresos para la industria.
127
Al evaluar el sistema de control de la contaminación para esta industria se logró el
establecer que al reemplazar algunas de las unidades de tratamiento existentes por unas
nuevas como por ejemplo el DAF se disminuye gran cantidad de la carga contaminante
dentro los vertimientos lo cual se evidencia dentro del balance de cargas realizado.
El diseñar las nuevas unidades de tratamiento con un aumento del 10% en cuanto al caudal
permite que la PTAR pueda recibir un flujo mayor al generado actualmente lo cual a su vez
responde a las proyecciones de la empresa con respecto al aumento de los productos
elaborados y a su vez de los vertimientos producidos a raíz de esto.
Los costos superficiales estimados permiten evidenciar parcialmente el panorama con
respecto al costo aproximado en cuanto a la construcción de la PTAR para la industria.
128
7. Bibliografía
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MÉTODO DEL ACIDO. Bogotá: IDEAM.
Arrieta, J. (2015). Producción más limpia en la industria. Trabajo de la Secretaría Distrital
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