INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL - tesis.ipn.mxtesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/8959/1/ROMERO HERNANDEZ.pdf · Cesar Romero Hernández 3 Resumen En este trabajo se aplica la

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

T E S I S

QUE PRESENTA PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL

CESAR ROMERO HERNÁNDEZ

APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE PRODUCCIÓN

MÁS LIMPIA EN EL SECTOR COPRERO

Dr. Manuel de A. Hernández Cortazar Director de tesis

Cesar Romero Hernández

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AGRADECIMIENTOS

Primero que todo, quiero expresar mi gratitud al Instituto Politécnico Nacional y a la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas por haberme brindado la oportunidad de obtener una formación técnica que ha permitido desarrollarme dentro del ámbito profesional, proporcionándome una forma digna de existencia.

A mi abuela Micaela Cuevas Arredondo por sus sabios consejos y su apoyo incondicional.

Agradezco a mis padres Rosa Hernández Cuevas y Alberto Romero Blanquel por su paciencia y guía durante mi periodo de preparación educativa.

A mi esposa Irma Peregrina Díaz con todo mi cariño, por el impulso que me da para continuar mejorando día tras día.

A mis hijas Sarah, Michelle y Beatriz, esperando les sirva de ejemplo para que siempre tengan presente que durante toda su vida podrán encontrar momentos para estudiar y capacitarse para ser mejores.

A mis hermanos y hermanas, en particular a Arturo por su apoyo durante mi etapa de estudiante.

A mis profesores que supieron sembrar en mi espíritu el conocimiento, en especial a Alberto Urbina por su dedicación y empeño en la impartición de su cátedra.

A mis amigos Jorge Pérez y David Jaramillo por su interés para animarme a realizar este documento.

A Liliana González Pérez por su apoyo en la revisión ortográfica de este documento.

Finalmente, a mi director de tesis Manuel de Atocha Hernández Cortazar por su interés, su paciencia y por darme el enfoque correcto para la realización de este trabajo.


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Resumen

En este trabajo se aplica la Metodología de Producción Más Limpia en una empresa del sureste que produce aceite y pasta de coco, con la finalidad de identificar oportunidades de producción más limpia que permitan optimizar el proceso y disminuir las emisiones contaminantes.

Iniciamos con la descripción general de la empresa en donde se realizó el diagnóstico de producción más limpia y del proceso. Cabe señalar que el diagnóstico no se realizó en toda la planta, pues esto habría tomado demasiado tiempo. Por esta razón y en acuerdo con la empresa, nos enfocamos a solucionar los problemas que trajeran mayor beneficio económico y ambiental; además, considerando la falta de conocimiento en aspectos eléctricos, únicamente nos encauzamos al proceso, tomando en consideración el uso y consumo de agua y el funcionamiento de las trampas de vapor. Tampoco realizamos el balance total de agua ni de vapor, pues de acuerdo a la metodología no es necesario.

Un balance general fue hecho únicamente para el caso del proceso. En cada oportunidad se presenta la situación actual, una recomendación, cálculos, la inversión, el periodo simple de recuperación de la inversión (PSRI) y el beneficio ambiental.

A partir del estudio (no hecho en toda la planta) se encontraron cuatro oportunidades, que al implantarse traerían beneficios económicos del orden de los $8,500,000 pesos, sin embargo, la implantación de la oportunidades requiere de una inversión aproximada de $2,100,000 pesos. El periodo simple de recuperación de la inversión sería de 0.25 años.

Además, al implantar cada una de las oportunidades se tendrá un beneficio ambiental como señalamos a continuación:

Oportunidad 1.- Sustituir las placas de malla 60 por placas con malla 110 para filtros prensa, traerá una reducción anual del 50 % (800 kg/año) en el consumo de sosa cáustica y una disminución en el uso de bolsas para filtración que equivaldría a $16,200 pesos/año.

Oportunidad 2.- Reparación y utilización de maquinaria fuera de operación.

Aun cuando la cantidad de emisiones de CO2 a la atmósfera no disminuirán con la implantación de esta oportunidad, el indicador “t CO2/t de aceite” se reducirá, debido a que se tendrá un aumento en la producción de aceite.


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Oportunidad 3.- Reparar trampas de vapor.

El ahorro 25,213 L/año de diesel que se logrará al implementar esta recomendación, representará una disminución en la emisión de CO2 de 79.3 t CO2 /año; gas que está clasificado como precursor del efecto invernadero (GEI).

Oportunidad 4.- Captación del agua de lluvia para su utilización en el proceso y los servicios.

La utilización del agua de lluvia es una excelente alternativa para la industria, ya que se considera blanda, pues posee poca cantidad de sales de calcio y magnesio. El uso de esta agua disminuirá la utilización de agua potable y el uso de productos químicos que se emplean actualmente en el acondicionamiento del agua potable.


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Glosario BID: Banco Interamericano de Desarrollo.

CANACINTRA: Cámara Nacional de la Industria de la Transformación.

CCYTET: Consejo de Ciencia Y Tecnología del Estado de Tabasco

CMP+L: Centro Mexicano para la Producción Más Limpia.

COMFAR: Modelo computarizado para análisis de viabilidad y preparación de informes

COPRA: Pulpa del coco seca.

CRP+L-T: Centro Regional para la Producción Más Limpia-Tabasco

EXPELLER: Prensa para extracción de aceite

GEI: Gases de Efecto Invernadero.

IE/PAC: Oficina de Industria y Medio Ambiente de Paris

INSP: Inspección IPN: Instituto Politécnico Nacional

ONUDI: Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial

P+L: Producción Más Limpia

PNUMA: Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente

PSRI: Periodo simple de recuperación de la inversión

SECOFI: Secretaría de Comercio y Fomento Industrial

TIR: Tasa interna de retorno

TONSIL: Nombre comercial de un “ayuda filtro” utilizado para formar una capa o torta

VPN: Valor presente neto


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Contenido

Resumen ............................................................................................................................ 3 Glosario .............................................................................................................................. 5 Introducción ........................................................................................................................ 8 Capitulo 1. Antecedentes ................................................................................................. 10 1.1 Descripción de la empresa ................................................................................................... 10 1.2 Datos Generales de Operación ........................................................................................... 11 1.3 Áreas revisadas...................................................................................................................... 11 1.4 Diagrama de flujo de proceso .............................................................................................. 12 1.5 Materias primas, productos y residuos ............................................................................... 19 1.6 Uso del agua........................................................................................................................... 19 1.7 . Uso de la energía térmica............................................................................................... 20 1.8 Procesos que utilizan energía térmica................................................................................ 22

1.8.1 Generación de vapor ........................................................................................... 22 1.8.2 Sistema de distribución de vapor ........................................................................ 22 1.8.3 Equipos que utilizan vapor................................................................................... 23 1.8.4 Sistema de retorno de condensados................................................................... 23

Capitulo 2. Producción más limpia y su metodología....................................................... 25 2.1 Fase 1: Planeación y organización del programa de producción más limpia .............. 26

2.1.1 Actividad 1: Obtener el compromiso de la gerencia y del personal de la empresa...................................................................................................................................... 26 2.1.2 Actividad 2: Establecer el equipo del proyecto de P+L ....................................... 27 2.1.3 Actividad 3: Definir metas de P+L en la empresa ............................................... 28 2.1.4 Actividad 4: Identificar barreras y soluciones en el proyecto de P+L.................. 28

2.2 Fase 2: Pre-evaluación ......................................................................................................... 29 2.2.1 Actividad 5: Desarrollar el diagrama de flujo de proceso .................................... 31 2.2.2 Actividad 6: Evaluar las entradas y salidas ......................................................... 31 2.2.3 Actividad 7: Definir el enfoque de la evaluación.................................................. 32

2.3 Fase 3. Evaluación ................................................................................................................ 33 2.3.1 Actividad 8. Realizar el balance de materia y energía ........................................ 33 2.3.2 Actividad 9: Evaluar las causas........................................................................... 35 2.3.3 Actividad 10: Generar opciones de P+L.............................................................. 36 2.3.4 Actividad 11: Seleccionar las opciones de P+L................................................... 38

2.4 Fase 4: Estudio de factibilidad ............................................................................................. 39 2.4.1 Actividad 12: Evaluación preliminar..................................................................... 39 2.4.2 Actividad 13: Evaluación técnica ......................................................................... 39 2.4.3 Actividad 14: Evaluación económica ................................................................... 40 2.4.4 Actividad 15: Evaluación ambiental..................................................................... 41


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2.4.5 Actividad 16: Seleccionar las opciones factibles ................................................. 41 2.5 Fase 5: Implantación y seguimiento de las acciones de producción más limpia ........ 42

2.5.1 Actividad 17: Preparar un plan de acción............................................................ 43 2.5.2 Actividad 18: Implantar las opciones de P+L ...................................................... 43 2.5.3 Actividad 19: Monitorear los resultados de las opciones implantadas ................ 43 2.5.4 Actividad 20: Asegurar la continuidad del programa de P+L .............................. 44

Capitulo 3. Oportunidades de producción más limpia...................................................... 46 3.1 Oportunidad 1. Sustituir placas de malla 60 por placas con malla 110 para filtros prensa............................................................................................................................................. 46 3.2 Oportunidad 2. Reparación y utilización de maquinaria fuera de operación ................ 50 3.3 Oportunidad 3. Reparar trampas de vapor ........................................................................ 53 3.4 Oportunidad 4. Captación del agua de lluvia para su utilización en el proceso y los servicios. ........................................................................................................................................ 57 Conclusiones .................................................................................................................... 65 Bibliografía........................................................................................................................ 66 Anexo1. Formatos de pre-evaluación .............................................................................. 67 Anexo 2. Características de la placa filtrante ................................................................... 75 Anexo 3: Memorias de Cálculos....................................................................................... 76 Lista de tablas .................................................................................................................. 83 Lista de figuras ................................................................................................................. 83


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Introducción

En septiembre de 1990, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), a través de su oficina de Industria y Medio Ambiente de París (IE/PAC), organizó en Canterbury, Inglaterra, el primer Seminario para la Producción Más Limpia. A partir de entonces, los esfuerzos por difundir este concepto se han incrementado en todo el mundo.

Posteriormente, la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI) organizó la conferencia sobre Desarrollo Industrial Ecológicamente Sustentable celebrada en junio de 1992, en Río de Janeiro, Brasil, también conocida como la Cumbre de la Tierra, cuyo principal objetivo fue plantear los problemas más graves de deterioro ambiental en el mundo y tratar de encontrar las soluciones a este problema. Una de las alternativas ahí propuestas fue la creación de los Centros Nacionales de Producción Más Limpia.

Derivado de esta directriz el Centro Mexicano para la Producción más Limpia (CMP+L) fue inaugurado formalmente en diciembre de 1995 mediante un convenio suscrito entre el Instituto Politécnico Nacional (IPN), la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI) y la Cámara Nacional de la Industria de la Transformación (Canacintra), con el apoyo del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA). Actualmente, el CMP+L forma parte del IPN.

Después de esto el 15 de Octubre del 2004 el Centro Regional para la Producción Más Limpia-Tabasco (CRP+L-T) nace como parte del Programa de Expansión de Centros Regionales para la Producción Más Limpia, financiado por el Banco Interamericano de Desarrollo (BID), el Instituto Politécnico Nacional (IPN) y el Gobierno del Estado de Tabasco a través del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Tabasco.

La experiencia de estos centros de P+L muestra que se puede mejorar el proceso industrial o de servicio, con costos de inversión relativamente bajos y, en algunos casos, sin costos adicionales.

El programa de P+L se enfoca sobre el potencial de ahorros directos en el proceso de producción; además contempla los ahorros indirectos por el uso eficiente de materias primas, agua y energía y reducción de contaminantes desde la fuente, lo cual, generalmente tiene períodos relativamente cortos de amortización de la inversión.

La adopción del concepto de P+L involucra un cambio de enfoque, para lo cual se requiere de tiempo, entrenamiento y, sobre todo, apertura al cambio, así como de un compromiso verdadero con el medio ambiente.


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Basados en esto fue que la empresa Industria Coprera de Tabasco S.A. de C.V. tomó la decisión de permitir la realización de un proyecto de producción más limpia en loa planta de aceite de coco.

En este trabajo describimos aspectos relativos a las materias primas, productos, subproductos, residuos generados, uso del agua y uso de la energía térmica (combustibles, sistemas de generación y distribución de vapor), tomando en cuenta cada uno de los aspectos técnicos más relevantes. El trabajo se enfoca principalmente al mejoramiento del proceso de extracción de aceite, aprovechamiento eficaz del agua, y la eficiencia térmica.

Al principio se presenta una descripción general de la empresa en donde se realizó el diagnóstico de producción más limpia y del proceso.

En el Capitulo 2 se explica la Metodología de Producción Más Limpia, así como las fases en que está dividida. Cabe señalar que la P+L tiene como propósito integrar un enfoque de prevención de la contaminación en el proceso de producción, para reducir desechos y emisiones y de esta manera reducir los costos de operación.

En el capitulo 3 se presentan las oportunidades de P+L encontradas y después presentamos las conclusiones.

Cabe señalar, que el diagnóstico no se realizo en toda la planta, pues esto habría tomado demasiado tiempo; por esta razón y en acuerdo con la empresa nos enfocamos a solucionar los problemas que dieran mayor beneficio económico y ambiental; además, considerando mi falta de conocimiento en aspectos eléctricos, nos enfocamos únicamente al proceso, considerando el uso de agua y el funcionamiento de las trampas de vapor; sin embargo, no realizamos un balance total de agua ni de vapor.

Un balance general fue hecho únicamente para el caso del proceso. En cada oportunidad se presenta la situación actual, una recomendación, los cálculos, la inversión, el periodo simple de recuperación de la inversión (PSRI) y el beneficio ambiental.


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Capitulo 1. Antecedentes

El cultivo comercial del cocotero en nuestro país tiene más de cien años. Sin embargo, no fue sino hasta la segunda mitad de la década de los años 40, cuando mostró un crecimiento acelerado, convirtiéndose en un importante motor de la economía de las regiones costeras, tanto del Pacífico como del Golfo. En nuestro país la producción coprera, se destina en mayor medida al mercado interno, utilizándose el 75% en la elaboración de aceites.

Actualmente en el Estado de Tabasco existen 7 asociaciones locales de los Municipios de Cárdenas, Centla, Centro, Comalcalco, Jalpa de Méndez, Nacajuca y Paraíso; que agrupan a 8,400 ejidatarios y 5,600 comuneros y pequeños propietarios. Esto refleja la importancia económica y relevancia social que tiene este tipo de actividad para el Estado, pues es generadora de empleos, tanto directos como indirectos.

En el Estado se ha venido produciendo aceite de coco desde muchas décadas atrás, desde la construcción de la fábrica de aceite crudo “Río Grijalva”, establecida en el Puerto de Frontera, Tabasco, la cual vendía aceite crudo de coco a Tampico, Monterrey y Estado de México. Tiempo después, se construyó otra fábrica la cual tenía la capacidad para producir aceite de coco crudo, pasta procesada y refinar aceites vegetales. Esta planta cerró debido a fallas en la administración de la empresa.

El 15 de mayo de 2003, la fábrica volvió a entrar en actividad parcialmente, pero debido al bajo presupuesto, al poco personal y a la antigüedad de las instalaciones y los equipos con que se cuenta, no ha podido trabajar con la eficiencia que sería deseable, lo que incide en su rentabilidad y desempeño ambiental. Por este motivo los directivos aceptaron que se realizará este trabajo dentro de sus instalaciones, con la finalidad de optimizar su proceso.

1.1 Descripción de la empresa

El trabajo se realizó en una planta de extracción mecánica que se dedica a la producción de aceite de coco crudo y al procesamiento de pasta de coco como subproducto, utilizando como materia prima la copra1.

Las instalaciones de la empresa abarcan una superficie de 62,250 m2, de los cuales sólo 3,556 m2 corresponden a la planta de extracción de aceite de coco.

1 La Copra es la pulpa seca del coco, la cual se extrae, se fragmenta y se seca, generalmente, en los lugares donde se siembra el cocotero. El nombre deriva de una palabra en malayalam, koppara que significa coco seco.


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1.2 Datos Generales de Operación

La planta trabaja generalmente un turno de 12 horas durante 4 días a la semana (lunes a jueves) y dos días para mantenimiento (viernes y sábado), aunque en ocasiones debido a la demanda de aceite es necesario trabajar las 24 horas del día en dos turnos de 12 horas.

La planta cuenta con una capacidad instalada de 140 toneladas de copra/día, que permite producir 84 toneladas de aceite/día, con una producción de subproducto de 56 toneladas de pasta/día, sin embargo, actualmente la planta trabaja con 4 de las 6 prensas existentes, y podemos estimar, con los horarios de trabajo mencionados, que la molienda por turno (12 h) es de aproximadamente 46 toneladas.

La plantilla laboral con la que cuenta la empresa se divide en 7 empleados en el área administrativa y 15 en el área de proceso, haciendo un total de 21 empleados; lo cual, de acuerdo a la clasificación de SECOFI por el número de personal que labora, la cataloga en una empresa pequeña2.

La producción durante el periodo de octubre 2004 a septiembre de 2005, en el que se procesaron 6,367 toneladas de copra fue de 3,564 toneladas de aceite de coco y 2,305 toneladas de alimento para cerdos, estimándose un rendimiento de fábrica de 56% (aceite de coco obtenido por tonelada de copra molida).

Existen 498 toneladas de diferencia entre el acopio de materia prima y la cantidad de salida de productos terminados, esto se debe a copra existente en almacén que no fue procesada, además de mermas por humedad, impurezas y moho profundo que le sale a la copra.

1.3 Áreas revisadas

Las áreas revisadas fueron las instalaciones de la planta adonde se tiene el proceso productivo, considerando sus diferentes etapas, desde el acopio de la materia prima hasta el área de almacenamiento de producto terminado.

2 Estratificación de las empresas de acuerdo a SECOFI (2003):

ESTRATO INDUSTRIAL COMERCIAL SERVICIOS Num. De Empleados

Micro 1 – 10 1 – 10 1 – 10 Pequeña 11 – 50 11 – 30 11 – 50 Mediana 51 – 250 31 – 100 51 – 100 Grande + 250 + 100 + 100


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En la evaluación se consideraron mejoramiento del proceso de producción y su control, aprovechamiento del agua, uso eficiente de la energía, además de aspectos de higiene y seguridad industrial.

1.4 Diagrama de flujo de proceso

La figura 1.1 muestra el diagrama de flujo para el proceso de extracción de aceite de coco a partir de la copra que maneja la industria coprera.

Las etapas que componen el diagrama de flujo del proceso de extracción del aceite se describen a continuación:

a) Pesaje

La planta cuenta con una báscula de piso donde se pesan todos los cargamentos de materia prima entrantes, antes de ser descargados en el área de recepción.

b) Recepción y almacenamiento

La copra es recibida en la planta en algunas ocasiones en sacos de henequén o arpillas, y en otras a granel en camionetas o camiones en volúmenes y pesos variables.

Además, se registra el nombre y localidad del productor o grupo de productores o centro de acopio, según sea la cosecha que remiten o embarque, haciendo constar, con el registro impreso de la báscula, el peso bruto de recepción y la tara de la transportación empleada.

Una vez hecha la verificación de peso y calidad de la copra, ésta se transfiere al almacén.

El movimiento de la copra durante todas las etapas del proceso se realiza mediante transportadores helicoidales, también llamados tornillos sinfin.

En caso que la copra tenga una humedad entre el 8% y 10%, deberá mantenerse en almacenamiento bien ventilada por el lapso de tiempo necesario para reducir la humedad hasta un rango de 4 a 6% para que entre al proceso. El tiempo puede variar, de 4 a 5 días en temporada de estío, hasta 20 a 30 días cuando la humedad es muy alta.

Si la copra está en condiciones satisfactorias de humedad (4-6%), se pasa al área de preparación, donde se deposita en el área de la rompedora, pasando antes por una trampa magnética para retirar cualquier residuo metálico.


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COPRA

6,367 ton/año

INSP.1ALMACEN(7 JAULAS)500 ton C/U

INSP.2MOLINO

PREQUEBRADORINSP.3

MOLINO PULVERIZADOR

(3)INSP.4

VAPOR EVAPORADORES VAPOR VEGETALDE HUMEDAD (2) CONDENSADO

INSP.5VAPOR MOLINOS CONDENSADO

(6 PRENSAS, TRABAJAN 4)

A TORRE DE ENFRIAMIENTOINSP.6

DECANTADORES(2) ENFRIADOR (TRABAJA 1) A PRENSADO AIRE DE PASTA AIRE CALIENTE

INSP.7TANQUES MOLINO DE

AYUDA FILTRO (TONSIL) ACONDICIONA- MARTILLOSVAPOR DORES (2) CONDENSADO

INSP.8 HUMIDIFICADORFILTROS PRENSA(2) AGUA POTABLE (ATOMIZADOR)

(TRABAJA 1) A PRENSADOINSP.11

INSP.9 ENVASADOTANQUE EN COSTALESBASCULA

15 Ton ALIMENTO PARA CERDOS2,305 ton/año

TANQUES ALMACEN(5) CONDENSADO

VAPOR 120 Ton C/U

INSP.10 ENFRIADORAGUA DE TORRE DE TUBOS AGUA A ENFRIAMIENTO

EMBARQUE DE ENFRIAMIENTO CONCENTRICOS INTERNO DE PRENSAS

PIPAS

ACEITE DE COCO3,564 ton/año

ACEITE A ENFRIAMIENTO EXTERNODE PRENSAS

RECIRCULACIÓN DE COPRA Y LODOS

RESIDUOS SOLIDOS

EXCEDENTE DE COPRA PASTA (TORTA)

PESAJE

AGUA CALIENTE

LODOS DE RASPADOCON 30 A 40% ACEITE

ACEITE A ENFRIAMIENTO EXTERNOAGUA A ENFRIAMIENTO INTERNO

ACEITE SIN FILTRAR

Figura 1.1. Diagrama de flujo de extracción de aceite y pasta de coco.


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c) Molino quebrador

Este tiene por objeto fragmentar los pedazos de copra en partículas pequeñas, siendo recomendable que el tamaño de las partículas, de al menos el 70 % a la salida del rompedor no sea mayor de ¾” a ½”.

d) Molino pulverizador

La copra se pasa al molino pulverizador después de quebrada, que fragmenta las partículas de manera uniforme de 1/8” a 1/16” de su tamaño.

e) Evaporadores de humedad

La copra, una vez reducida de tamaño, pasa a través de un secador en el cual se reduce el contenido de humedad hasta el 3 o 4%, elevando la temperatura de la copra hasta 45-50 °C; luego se conduce la copra a los cocedores de las prensas o expellers y a los acondicionadores, que son dispositivos calentados por vapor a alta temperatura (100 °C). Aquí, la copra permanece aproximadamente 30 minutos lo que permite asegurar un calentamiento uniforme del material antes de la extracción del aceite.

Una vez que la copra ha pasado por este proceso, su máximo contenido de humedad es de 2 a 3%.

En esta etapa del proceso existe un sistema de tornillos sinfin que se denominan de retorno, mediante los cuales, el material que no logra entrar en la primera vuelta a los evaporadores (por la acumulación en las tolvas de alimentación) regresa a la línea de alimentación principal.

f) Prensado

Esta es la etapa más importante del proceso, aquí la copra se somete a una presión de 500 kg/cm2 en la prensa o expeller, donde primero es prensada por un tornillo vertical y posteriormente por un tornillo horizontal o flecha.

La eficiencia de la extracción y espesor de la torta o residuo esta controlada por un mecanismo de ajuste en el extremo de la flecha o tornillo principal. Con un ajuste de 3/8” a 1/4” se obtiene la expulsión de la pasta con un contenido de aceite de 7 a 8 %. Aquí, es importante mantener la uniformidad de la temperatura en el cocedor y en el acondicionador, para facilitar el rompimiento de las paredes celulares de la copra y facilitar la liberación del aceite con la presión del expeller.

La pasta obtenida se procesa para su venta posterior para alimento de ganado, este paso se explica posteriormente.


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La flecha principal está provista de un sistema de enfriamiento a base de agua la cual circula por su interior, ya que por las altas presiones generadas se puede elevar la temperatura de operación. Además de esto, el aceite previamente enfriado en el intercambiador de calor de tubos concéntricos, se rocía o chorrea por fuera de la flecha, para que a la salida del molino, la temperatura del aceite oscile entre los 90-95 °C como máximo, para evitar el oscurecimiento del aceite debido a la alta temperatura y obtener un producto de mayor calidad.

En esta etapa del proceso existe otro retorno, mediante el cual, el material que no logra entrar en las prensas (por la acumulación en las tolvas de alimentación) es regresado a un punto donde se mezcla con lodo y copra nueva (proveniente de los evaporadores) para ser reintroducida a las prensas y evitar desperdicios.

g) Decantadores

El aceite extraído se vierte sobre una criba para remover las partículas fibrosas remanentes que se encuentren en suspensión, éstas se asientan en el fondo del tanque (lodos) y de ahí se remueven periódicamente para ser retroalimentadas a los expellers, mezclándose con la copra virgen que se alimenta. Este cribado debe reducir los sólidos contenidos en el aceite hasta un máximo de 10% en peso.

h) Tanques acondicionadores

Como aún existen impurezas en el aceite de coco, éste se bombea a un tanque con agitación de capacidad de 10 toneladas (para mantener los sólidos en suspensión) y al mismo tiempo se calienta hasta que alcanza 80 °C, al llegar a esta temperatura, se agrega un material llamado Tonsil conocido también como “ayuda filtro”, sirve para formar una capa o torta. Esta capa mejorará el filtrado al retener mejor los sólidos y de esta manera lograr una mejor calidad de aceite. Posteriormente, se bombea el aceite a otro tanque de almacenamiento de 13 toneladas, en el cual se continúa la agitación y el calentamiento por medio de un serpentín de vapor hasta llegar a 100 °C, con la finalidad de aumentar la fluidez de éste.

i) Filtros Prensa

La mezcla de aceite con Tonsil, que se mantuvo en agitación a 100° C, es bombeada al filtro prensa. Aquí son removidas las impurezas que quedan en el aceite y recirculado hasta que el color sea lo más claro posible. En el filtro prensa son utilizadas presiones de 50 a 60 atmósferas para obligar al aceite a pasar por las placas.


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j) Tanque báscula

El aceite filtrado se recolecta en un depósito debajo de los filtros desde donde se envía a un tanque báscula con capacidad de hasta 10 toneladas, donde es pesado y registrado antes de mandarlo a almacenamiento.

k) Tanque almacén

Finalmente el aceite se bombea hasta los tanques adonde se almacenará. Existen 5 tanques con capacidad de 120 toneladas cada uno.

l) Enfriador de pasta

La pasta residual, conocida como torta que sale de los expellers entre 90-95 °C, debe ser enfriada a menos de 40 °C por un enfriador. Esto se hace con la finalidad de prevenir que se oscurezca o se queme en el almacén.

m) Molino de martillos

la torta enfriada en la etapa anterior es sometida a trituración hasta obtener partículas finas.

n) Humidificador

A las partículas finas se le agrega agua para compensar las pérdidas de peso hasta que tenga de 10 a 12 % de humedad, esto mediante un atomizador, posteriormente el transportador las conduce a una tolva hasta el cuarto de almacenamiento y empaque, donde mediante paleo se envasa en costales para su posterior embarque.

o) Inspecciones

Al llegar la copra se toman muestras de cada embarque y se analiza el porcentaje de humedad, ácidos grasos libres, impurezas y atributos propios del producto (color, olor, textura,…).

En la Tabla 1.1 se mencionan algunos de los parámetros que se utilizan para clasificar en A, B, y C, la copra al momento de su recepción.


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Tabla 1.1. Calidades A, B y C en que se clasifica la copra al momento de la recepción (todos son valores máximos en porciento).

Parámetros A B C

Humedad 7 8 9

Ácidos grasos libres 2 3 4

Impurezas 0 . 0 1

tierna 0. 5 10

verde 0 3 5

quemada 0 0 1

También, durante el proceso se toman muestras en diferentes puntos del proceso a fin de tener un control en el porcentaje de humedad en el aceite, en la copra y en la pasta, tamaño de partícula, porcentaje de finos en el aceite, acidez, color, olor y porcentaje de aceite en la pasta. En la Tabla 1.2 se enlistan once puntos de inspección.

Tabla 1.2. Operaciones que se realizan en cada uno de los puntos de inspección (ver Figura 1.1).

Inspección Operación Especificación Periodicidad

1 Pesaje Calidad A, B, C de materia prima cada carga

2 Almacén Humedad de la copra 4 a 6 % cada 3 h

3 Molino prequebrador Tamaño de partícula 30 % <3/4" y 70 % 3/8" a 1/2"

cada 3 h

4 Molino pulverizador Tamaño de partícula (1/16-1/8)" cada 3 h

5 Evaporador (3 a 4) % de humedad cada 3 h

6 Prensado Aceite con (2 a 3) % humedad y finos 10 % max. Pasta 6 % aceite máximo.

cada 3 h

7 Decantador Finos 5 % máximo cada 3 h

8 Tanque acondicionador Finos % como referencia cada 10 ton

9 filtro prensa acidez, color, olor y % sólidos cada 10 ton

10 Tanques almacén Aceite de coco diario

11 Humidificador Humedad de la pasta 10 a 12 % cada 3 h


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La Tabla 1.3 muestra las especificaciones que deben cumplir el aceite y la pasta de coco como parte del control de calidad. La mayoría de las pruebas se realizan en la Universidad Tecnológica de Tabasco, pues el laboratorio de la empresa no cuenta con la infraestructura.

Tabla 1.3. Características y especificaciones para el aceite y pasta de coco

Característica Especificación

Aceite de coco

Apariencia Libre de olores extraños y sin impurezas suspendidas a 40 °C

Color (método lovibond): celda de 133.4 mm Rojo (2 a 3.5)

Humedad máxima 0.3 %

Densidad 40 % a 25 °C 0.91

Índice de refracción 1,450 (a 40 °C)

Temperatura de fusión (25 a 28) °C

Valor de acidez < 15.0

Índice de saponificación 246 a 264

Índice de yodo (Wijs) 7 a 15

Máximo material insaponificable 1.5 %

Ácidos grasos libres (oléico) (2 a 5) % Pasta de coco

Humedad máxima (10 a 12) %

Máximo aceite residual 6 %

Proteína 19 % (referencia)

Fibra cruda 1 % (referencia)


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1.5 Materias primas, productos y residuos

Las tablas 1.4 y 1.5 resumen la información referente a las principales materias primas, productos, subproducto usados o generados durante el periodo de octubre 2004 a septiembre 2005. Cabe señalar que no se generan residuos peligrosos y que los residuos no peligrosos generados durante el proceso no se cuantifican.

Tabla 1.4. Consumo de materias primas (octubre 2004-septiembre 2005)

Concepto Cantidad

Copra (acopio) 6,367 t

Tonsil (ayuda filtro) 26.8 t

Diesel 126,121 L

Sosa cáustica 1,600 kg

Tabla 1.5. Producto y subproducto generado (octubre 2004 - septiembre 2005)

Concepto Cantidad

Aceite Filtrado 3,564 t

Pasta 2,305 t

1.6 Uso del agua

El uso de agua es básico debido a que se utiliza dentro del proceso como un servicio auxiliar, sobre todo en los siguientes equipos: flechas de prensas, enfriamiento del aceite de coco, agua para generar vapor; así como en el lavado de bolsas con sosa cáustica.

El agua también es utilizada en el área de servicios generales, como es el caso de los sanitarios, y en el comedor.

En el pasado, el agua se proveía a la planta mediante camiones cisterna, lo cual era un costo alto para la empresa, pero hace poco tiempo se conectó una línea a la red de agua potable municipal.

Los consumos de agua durante el año varían mucho, esto es porque la planta no trabaja de manera constante, debido a problemas operativos.


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El agua que se utiliza para enfriar las prensas y el aceite, por lo general no se pierde, ya que es recirculada a una torre de enfriamiento para volver a ser utilizada. Las pequeñas pérdidas son debidas a evaporación.

El agua de servicios generales es utilizada para los sanitarios, laboratorios y limpieza en general de la planta. Esta agua es descargada a la red de alcantarillado municipal.

Es importante señalar que la empresa no paga cuota alguna por la descarga de aguas residuales, ya que el flujo es mínimo y por el tipo de operaciones de la planta, no se considera que provoque una fuerte contaminación; por lo tanto, no cuenta con medidor de flujo para estas descargas.

Figura 1.2. Diagrama esquemático de la distribución del uso del agua en la fábrica.

1.7. Uso de la energía térmica

En la planta se utilizan gas L.P. y diesel, los cuales suministran la energía térmica necesaria a un generador de vapor. El gas L.P. se utiliza en la ignición de la caldera y posteriormente se utiliza el diesel como combustible durante la operación de la misma.


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La Tabla 1.6 resume los costos de energía térmica, y son utilizados en el capitulo 3. El gas L.P es 9.4 % más caro que el diesel, por lo que no es factible usar gas L.P. en el proceso.

Tabla 1.6. Costos de los combustibles.

Combustible Precio (pesos)

$155.35 /GJ Gas L.P.

$8.7 /kg

$125.8 /GJ Diesel

$5.29 /L

En la Tabla 1.7 se reporta el consumo de diesel y gas L.P para 3 meses de operación, debido a falta de registros anuales y según la empresa es el periodo en la que ha trabajado con mayor normalidad.

Tabla 1.7. Consumos de diesel y gas L.P

Mes Diesel (L) Gas L.P. (L)

Jul-05 8700.0 181.4

Ago-05 8683.5 180.6

Sep-05 8667.0 179.0

Total 26050.5 541.0

Puede observarse que los consumos mensuales son casi constantes. Las propiedades de cada uno de los combustibles se describen a continuación:

a) Diesel

El Diesel llega por medio de pipas a un tanque elevado desde donde se alimenta al generador de vapor. El Diesel se recibe a 15°C, densidad de 0.85 kg/L y un poder calorífico superior de 49,479.70 kJ/kg (Totten et al., 2003)

b) Gas Licuado de Petróleo (Gas L.P)

El Gas L.P es suministrado en tanques de 20 kg. La Tabla 1.8 resume las propiedades físicas, de acuerdo a la hoja de datos de seguridad para sustancias químicas de PEMEX.


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Tabla 1.8. Propiedades físicas del Gas LP

Propiedades Valor

Propano 60 %

n-Butano 40 % Composición:

Etil Mercaptano 0.0022 %

Poder calorífico3: 56,130.3 kJ /kg

Densidad: 0.58 kg/L

1.8 Procesos que utilizan energía térmica

El uso principal de la energía térmica es el de generación de vapor que se utiliza en la evaporación del agua del mosto de copra ya molida, el calentamiento de los tanques de calentamiento y almacenaje.

1.8.1 Generación de vapor

El generador de vapor es de marca Lukaut de 200 HP de capacidad, con una eficiencia de 64.7 %, a una carga de 29.1 %, y con un retorno de condensados del 59.7 %; la presión de trabajo varía entre 2 y 4 kg/cm2.

La purga del generador es manual y se realiza durante 2 minutos cada 8 horas para evitar incrustaciones de sales.

1.8.2 Sistema de distribución de vapor

El vapor se distribuye por líneas de vapor de 2 pulgadas que se encuentran aisladas con fibra de vidrio y cubierta de aluminio, pero en malas condiciones en muchos tramos, provocando importantes pérdidas de calor.

Las líneas principales de distribución de vapor no cuentan con trampas de vapor que drenen el condensado, además que presentan fugas de vapor en conexiones debidas a un mal sello entre las conexiones y las líneas.

Las líneas de bajada a los equipos son de 1 pulgada, muchas de las cuales no tiene aislamiento térmico, por lo que también son fuente de desperdicio de energía térmica.

3 El Poder calorífico superior del gas L.P. será igual a la suma del poder calorífico de sus componentes donde el propano tiene 86,290.4 kJ/m3 y una densidad del gas de 1.99 kg/m3; y el n-butano tiene 112,171.2 kJ/m3 y una densidad del gas de 1.49 kg/m3.


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Existen algunas trampas de vapor en las líneas secundarias o de bajada que se encuentran mal colocadas (se encontraron algunas situadas en tubería vertical o colocada hacia abajo).

También, las líneas de bajada tienen fugas de vapor debido al mal estado en que se encuentran las conexiones.

1.8.3 Equipos que utilizan vapor

Los evaporadores, las prensas de copra, los tanques de calentamiento y almacenamiento, y los transportadores de tornillo a través de venas de vapor, son equipos que requieren vapor.

El vapor se utiliza también para calentar agua que se usa para la limpieza de las lonas de filtración; el vapor es mezclado con agua lo que significa un desperdicio de agua y de energía.

Figura 1.3. Diagrama de uso del vapor

1.8.4 Sistema de retorno de condensados

Los condensados pasan hacia las líneas secundarias de retorno de condensados de ¾ o 1 pulgada, uniéndose a una línea primaria de 11/2 pulgada. En el recorrido, los condensados pasan a través de trampas de vapor que se encuentran fugando vapor (pérdida de energía). Además, las líneas del sistema de condensados no tienen aislamiento térmico.

La línea principal de condensados llega a un intercambiador de calor (el cual no funciona) y de ahí pasa al tanque de condensados.

En el tanque de condensados el agua de alimentación a la caldera tiene una temperatura entre 60-90 °C. Esta agua es el retorno de los condensados (110°C y 2 kg/cm2) y agua de reposición a una temperatura de 21 °C proveniente de una cisterna.


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El agua de reposición es agua dura municipal, por lo que se pasa a través de un filtro suavizador a fin de ablandarla.

Finalmente, el tanque de los condensados tiene una “purga caliente” que evita que se exceda la temperatura limite de 95 °C, porque sino causa problemas a la bomba de alimentación del generador de vapor. Esta purga es realizada por el operador de la caldera, quien abre la válvula cuando la temperatura del agua es superior a 90 °C, y la cierra cuando la temperatura desciende a 80 °C.


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Capitulo 2. Producción más limpia y su metodología

Basada en la metodología de la ONUDI (Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial), la cual consiste en una evaluación que permite identificar las oportunidades para lograr la mejor utilización de los materiales, minimizar la generación de residuos y emisiones, utilizar la energía racionalmente, disminuir los costos de operación de las plantas industriales, mejorar el control de proceso e incrementar la rentabilidad de la empresa. Esta metodología se compone de cinco fases (ver figura 2.1.) y cada fase contempla diversas actividades.

Producción Más Limpia (P+L) se define como la aplicación continua de una estrategia de prevención de la contaminación ambiental aplicada a procesos, productos y servicios, con el propósito de incrementar la ecoeficiencia y reducir riesgos a los seres vivos y al medio ambiente.

Procesos: P+L incluye el uso eficiente de materias primas y energía, además de la eliminación o reducción al mínimo de las fuentes contaminantes, antes de que generen residuos y/o emisiones, y la disminución de los riesgos a que están expuestos los seres humanos y el medio ambiente.

Productos y Servicios: para reducir los impactos negativos hacia el medio ambiente es necesario evaluar todo el ciclo de vida del producto o servicio, desde la extracción de los materiales, la cadena productiva, hasta su disposición final.

Para poder desarrollar e implementar el programa de P+L, es primordial que exista el interés y el compromiso, por parte de los directivos, en implantar en sus instalaciones industriales la P+L, que a su vez puede traducirse en un Sistema de Administración Ambiental (SAA) para asegurar un proceso de mejora continua.


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Figura 2.1. Fases de la metodología de producción más limpia

2.1 Fase 1: Planeación y organización del programa de producción más limpia

Cuatro actividades componen esta fase, que contienen sugerencias importantes a considerar para implementar un proyecto de P+L. En el anexo 1 formato 1 se describen los datos generales que es necesario recabar al iniciar un proyecto de P+L.

2.1.1 Actividad 1: Obtener el compromiso de la gerencia y del personal de la empresa

Para poder realizar con éxito un programa de P+L, es importante obtener el compromiso por parte de Dirección o Gerencia, y de todo el personal involucrado en el proceso. El compromiso de la gerencia ayudará a iniciar el programa de P+L y asegurará su correcta implantación, continuidad y mejora. Al implementar un programa de P+L la empresa obtiene:

Beneficios económicos.

Beneficios ambientales.

Reducción de costos de producción.

Innovación tecnológica.

Mejora la competitividad y productividad.

FASE I Planeación y Organización

FASE II Evaluación Previa

FASE III Evaluación

FASE IV Estudio de Factibilidad

FASE V Implantación

Mejora Continua


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Previene la contaminación.

Cumplimiento legal.

Administración sustentable de los recursos, lo que conlleva a la optimización del uso de materias primas, eficiencia energética y reuso de materiales.

2.1.2 Actividad 2: Establecer el equipo del proyecto de P+L

Para lograr los beneficios mencionados en el punto anterior, la Dirección o Gerencia deberá:

Integrar un equipo de P+L dentro de la empresa, quien será responsable de la coordinación del programa y la implantación de las medidas de ahorro recomendadas por el personal técnico en P+L.

Designar a un representante del equipo de P+L, que tenga la jerarquía y autoridad para garantizar la realización del programa.

Definir claramente las metas del programa de P+L a todos los niveles, además de motivar la participación de todos los empleados en este proyecto.

La creación de un equipo de trabajo de P+L resulta indispensable para desarrollar, coordinar y supervisar todas las actividades inherentes al proyecto. Se debe incluir en el mismo a representantes de todas las áreas involucradas en el proceso y, en especial, a aquellos empleados involucrados con el medio ambiente. La integración del equipo dependerá del tamaño y la estructura de la empresa. Además, se recomienda, identificar los posibles consultores externos que participarían en el proyecto, ya que algunas oportunidades especificas de P+L requieren de conocimientos especializados (ej. procesos que involucran cálculos energéticos), las cuales son difíciles de detectar en la primera revisión del proceso. Las características principales que deben reunir este equipo son:

Conocimientos técnicos del proceso productivo, para poder realizar una evaluación objetiva.

Experiencia para identificar las oportunidades de ahorro de materias primas, agua y energía; así como en medidas de prevención de la contaminación.

Experiencia para proponer soluciones de mejora del proceso, y desarrollar las medidas de P+L e implementarlas.

Jerarquía para implantar los cambios de mejoras propuestas.

Es importante, que en cada fase de P+L se tenga el apoyo de los empleados involucrados en el proceso, dado que ellos conocen bien las actividades que desempeñan. Por esta razón, es necesario asegurarse que todos los miembros del equipo comprendan el concepto de P+L, subrayando la importancia de hacer una


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evaluación sistemática en cada etapa del proceso que impacte ambiental y económicamente.

El representante (coordinador interno) del equipo debe:

Coordinar todas las actividades referentes al proyecto de P+L.

Fungir como enlace entre el equipo, los niveles directivos y operativos de la empresa.

Asumir la responsabilidad de la aplicación de las oportunidades de P+L encontradas durante el estudio.

Supervisar que se cumplan las metas establecidas en el proyecto.

Al final del proyecto, el equipo de trabajo tendrá que presentar los resultados y éxitos del programa de P+L, a fin de convencer a la gerencia y a los empleados de la importancia de este nuevo programa, y de esta manera obtener el visto bueno para implementar las oportunidades de P+L.

2.1.3 Actividad 3: Definir metas de P+L en la empresa

La definición de las metas se hará de acuerdo con los objetivos que se planteen, y éstas deben estar íntimamente relacionadas con el proceso productivo en el que se vaya aplicar P+L. Las metas deben ser ambiciosas para motivar un cambio y esfuerzo significativo, ser realistas, mesurables para cuantificar los logros alcanzados, y presentar beneficios ambientales o económicos que resulten de interés para la empresa. Las metas a corto plazo deben ser realistas, en tanto que las de largo plazo deben significar un reto.

Existen indicadores para poder establecer las metas de P+L, entre los que sobresalen:

Estándares internos de productividad.

Consumo de agua, energía, generación de residuos.

Condiciones de operación y proceso (controles, registros, datos históricos).

Tecnología de vanguardia.

Legislación ambiental.

Auditoria ambiental.

2.1.4 Actividad 4: Identificar barreras y soluciones en el proyecto de P+L

Entre las primeras actividades a desarrollar por el equipo de P+L estará la identificación de obstáculos que pudieran impedir el éxito del programa. Los obstáculos que pueden presentarse con mayor frecuencia al iniciar un programa de P+L son:


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Diferencia de conceptos y actitudes entre la gerencia y los empleados.

Falta de comunicación entre las diferentes áreas de trabajo.

Funcionamiento financiero de la empresa.

Situación tecnológica de la empresa.

Resistencia al cambio por parte de los empleados.

Falta de capacitación para ejecutar las actividades correctamente.

Una vez identificadas estas barreras, el paso siguiente es encontrar soluciones y tratar de vencer las barreras u obstáculos detectados. Es importante concientizar a todos los involucrados en el proceso sobre los beneficios de la P+L, y señalar que la evaluación de P+L no es un proceso de asignación de culpas, sino más bien un proceso en el que todos se sienten libres y cómodos para presentar sus ideas. Algunas soluciones a las barreras pueden ser:

Presentar P+L como un reto para el desarrollo positivo de la empresa.

Presentar P+L como una parte integrada al desarrollo de cada una de las actividades de la empresa.

Señalar que los cambios sin costo de inversión, o de bajo costo, son fáciles de implantar.

Presentar casos exitosos de la implantación de P+L en otras instituciones del mismo sector.

Reunir información sobre tecnologías alternativas o sustitutas, implantadas con éxito.

Si los integrantes del equipo de P+L cuentan con experiencia en la realización de proyectos de P+L, entonces identificarán rápidamente los problemas y limitaciones dentro de la empresa. Sin embargo, se aconseja proceder con mucho cuidado al presentar opciones de P+L. Una Dirección abierta y comprometida con el proceso de P+L facilitará la presentación de ideas del equipo de diagnóstico.

2.2 Fase 2: Pre-evaluación

Esta fase comprende tres actividades, y tiene como objetivo identificar de manera cualitativa las unidades del proceso que generan residuos de mayor impacto ambiental o de costo elevado. Además, se enfoca a la identificación de oportunidades de P+L, en el proceso, que traen consigo un beneficio económico. Durante esta fase se hace un primer inventario de opciones de P+L que son evidentes, así como su costo estimado de implantación. El equipo de trabajo de P+L debe tener en cuenta los puntos siguientes:


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Recopilar información sobre las actividades operativas.

Recopilar y organizar la información disponible sobre las fuentes y formas de consumo de agua, energía, pérdida de materias primas e insumos, y generación de residuos.

Recopilar información relativa a actividades, y procedimientos que se hayan implantado en lo referente a aspectos ambientales relacionados con su proceso productivo; por ejemplo, estudios de prevención de la contaminación, análisis de aguas residuales, análisis de gases de combustión, etc. Esta información puede obtenerse de los archivos de la empresa.

Entrevistar al personal operativo, evaluando prácticas operativas y de registro, nivel de conocimiento y conciencia del personal en cuestiones ambientales.

Definir las necesidades y características de capacitación en los diferentes niveles jerárquicos.

Investigar los aspectos legales vinculados a las actividades de la empresa. Se revisará que los requerimientos normativos se encuentren completos y actualizados, y que estén a disposición oportuna.

Inspección general de los procedimientos auxiliares de la empresa (área de servicios generales, equipos, programas de mantenimiento, licitaciones, compras, etc.) a fin de entender las actividades operativas y sus interrelaciones administrativas.

Recorrido por la planta para desarrollar el diagrama de flujo del proceso para entender éste en términos de las operaciones unitarias♣. Es importante registrar la distribución física del equipo, ventilación, tuberías, fugas de materiales, puntos de generación de subproductos, etc.

También, se recomienda realizar entrevistas con el personal operativo sobre las condiciones y procedimientos de operación, manejo de materiales, tiempos de actividades, etc. El análisis de la información recopilada puede mostrar que los procedimientos de operación de un turno a otro son diferentes, pueden identificarse malas prácticas en el manejo de materiales y/o tiempos diferentes a los establecidos, cuellos de botella en el proceso, etc.

Además, las entrevistas pueden darnos información importante sobre los problemas existentes en el proceso. La experiencia de los empleados puede ayudarnos en la solución de algunos problemas recurrentes.

♣ Una operación unitaria puede definirse como un equipo, etapa del proceso o área del servicio, donde se introducen los materiales y son transformados sin que ocurra una reacción química.


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2.2.1 Actividad 5: Desarrollar el diagrama de flujo de proceso

Un diagrama de flujo del proceso es la conexión de cada una de las operaciones unitarias a través de un diagrama de bloques (ver Figura 1.1. Diagrama de flujo de extracción de aceite y pasta de coco.). El diagrama debe incluir los flujos de entradas y salidas cuantitativamente de todos los recursos utilizados en cada etapa del proceso (agua, energía, materias primas, etc.). Hay que separar los insumos como: agua, energía, combustibles, aire, o aquellos de bajo costo, ya que con frecuencia terminan siendo la causa principal de los residuos y de las emisiones. Se recomienda poner especial atención en los flujos de recirculación. Además, el diagrama puede contener ecuaciones químicas que faciliten la comprensión del proceso. En el Anexo 1 (formato 2) se encuentra la manera más simple de realizar un diagrama de flujo.

Un diagrama de flujo de proceso puede detallarse tanto como se desee, pudiendo incluir las operaciones de limpieza o preparación de un equipo con líneas punteadas. Para procesos complejos, se pueden desarrollar diagramas de flujo por áreas o etapas del proceso productivo.

Hay ocasiones que es más sencillo dibujar diagramas de flujo dividiendo el proceso en partes, o representado las entradas y salidas por flujo de material individual, por ejemplo, un diagrama de flujo de distribución de agua representa la distribución del recurso en todas las actividades de la planta. Esta información permitirá identificar las áreas de mayor consumo de agua, además de mostrar los flujos de agua empleados en el proceso, servicio y limpieza. También, pueden aparecer aquí los flujos de descarga de aguas residuales. De esta forma podremos desarrollar un balance de agua total para saber cual es el consumo en el proceso de producción.

Es importante subrayar que un diagrama de flujo bien detallado proporcionará mayor información sobre puntos débiles del proceso (fuentes de generación de desperdicios de residuos líquidos, sólidos o emisiones gaseosas, así como las actividades donde existe un consumo innecesario de recursos).

Finalmente, la elaboración del diagrama de flujo es la actividad fundamental en la aplicación de la metodología de P+L y es importante para la elaboración de un balance de materiales y energía.

2.2.2 Actividad 6: Evaluar las entradas y salidas

Esta actividad se refiere a hacer un cálculo de las cantidades de materias primas, materiales auxiliares, productos, subproductos, energía eléctrica, combustible o energía térmica, residuos y emisiones producidas en cada etapa u operación unitaria del proceso. Los resultados se utilizan para establecer el enfoque de P+L. En esta fase, se recomienda no elaborar un balance detallado de materiales del proceso u operación unitaria, ya que esto se desarrollará durante la fase de evaluación.


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A continuación se describen las tareas a realizar:

Dividir el proceso en función de las operaciones unitarias que involucre, para tener idea de las actividades operativas que incluye cada una.

Cuantificar las entradas y salidas de cada etapa del proceso. Esto ayuda a la identificación de las medidas obvias de mejora y a la estimación del costo asociado a los desechos.

Registrar en el diagrama de flujo del proceso (ver actividad 5) las entradas y salidas de cada insumo, servicio o procedimiento.

Revisar los procedimientos empleados en la planta para identificar las medidas obvias de ahorro de agua, energía y de prevención de la contaminación. Estas actividades se facilitan y enriquecen cuando se cuenta con un técnico que conoce a detalle estos procedimientos.

Las cantidades y la composición de las entradas y salidas se deben monitorear de manera periódica, con la finalidad de que el balance de material sea confiable, y de esta manera ver los beneficios obtenidos al implementar las opciones de P+L.

2.2.3 Actividad 7: Definir el enfoque de la evaluación

La información registrada hasta aquí, sirve para evaluar las operaciones unitarias, procedimientos, y actividades; seleccionando así las áreas prioritarias para la implantación de P+L. Algunos criterios para definir el enfoque de P+L se muestran a continuación:

Costos de materias primas.

Reciclaje de residuos.

Pérdida de materias primas.

Control del proceso.

Consumo y costo de agua potable, o tratada.

Cantidad y tipo de desechos sólidos, líquidos o emisiones gaseosas generados durante el proceso (ej. aguas residuales, residuos tóxicos o peligrosos).

Costo de la administración de residuos y emisiones (tratamiento y disposición final).

Elevado consumo energético: electricidad, combustible, vapor, aire comprimido, etc.


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Riesgos de seguridad para los empleados (exposición a altas temperaturas, fugas o derrames frecuentes de substancias peligrosas, contacto con residuos peligrosos, etc.).

Posibilidad de aplicar medidas de P+L a las actividades operativas, enfocadas al uso eficiente de recursos.

Cumplimiento de los aspectos legales.

El equipo de P+L debe establecer un equilibrio entre sus deseos y las prioridades de la empresa para establecer el programa de implantación de oportunidades de P+L. Este programa puede verse afectado por la situación económica de la empresa, la experiencia del equipo auditor, y otras limitaciones (normatividad, reglamentos arancelarios, etc.).

Al final de esta fase 2, el equipo de P+L deberá contar con el diagrama de flujo de proceso, formulario de preevaluación, las entradas y salidas para cada etapa del proceso, y el enfoque del diagnóstico de P+L.

2.3 Fase 3. Evaluación

Aquí hay que evaluar las causas de la generación de los residuos, emisiones de gases, descarga de aguas residuales y uso excesivo de materias primas, energía y agua. Una vez identificadas las causas, se generan opciones de P+L, y se seleccionan en orden de prioridad, desde las más fáciles hasta las más difíciles de implantar (las que requieren costos de inversión alto). Se contemplan 4 actividades en esta fase.

2.3.1 Actividad 8. Realizar el balance de materia y energía

Ambos balances permiten identificar y cuantificar todo lo que entra y sale de un sistema. Con ellos, se estiman los costos de operación, las pérdidas de materiales, las emisiones de gases, la generación de residuos, las descargas de aguas residuales, el consumo inadecuado de energéticos, etc.

Además, si los balances están bien planteados, nos conducirán a resultados concretos (beneficios económicos y ambientales) que pueden convencer a la gerencia de aprobar la pronta implantación de las opciones de producción más limpia. A continuación se da una lista de factores que se deben considerar para elaborar el balance de materia y energía.

Registros de compra. Inventarios de material. Registros de composición de lotes. Información del material suministrado por los proveedores.


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Especificaciones de producto. Registros de operación. Procedimientos de operación estándar y manuales de operación. Muestras, análisis y mediciones de la calidad de la materia prima, material de

suministro, productos, residuos y emisiones Facturas del servicio de energía eléctrica y agua. Inventarios de emisiones. Limpieza de equipo y procedimientos de validación. Formas de emisiones y residuos. Literatura, consultores, y Entrevistas con empleados de piso para verificar si las operaciones se realizan

de acuerdo con los procedimientos de operación.

Como se mencionó en la fase 2, debemos definir cuidadosamente la unidad de operación para hacer cualquiera de los dos balances. El balance de material es relativamente fácil de hacer, con información amplia y precisa, cuando se realiza por unidades individuales. El balance de material total se obtendrá sumando los balances de materiales de las operaciones unitarias individuales.

Aunque no existe una “ruta” única para hacer balances de materia y energía, la metodología de P+L nos invita a considerar los siguientes puntos para realizar estos balances.

Fraccionar el proceso en subsistemas individuales. El subsistema se refiere a una sola operación unitaria, o una pequeña parte del proceso.

Seleccionar el límite de control en donde se va hacer el balance de materia, tomando en cuenta todas las corrientes que entran y salen del proceso (o subsistema). Emplear la hoja de trabajo (ver formato 3, anexo 1) para elaborar un balance de materia. Considerar las corrientes de recirculación para el balance de materia.

Tener en cuenta los parámetros eléctricos de los motores (ver formato 4, anexo 1).

Revisar tuberías de aire comprimido y acondicionado.

Hablar con el personal, mientras anota sus mediciones; y observar la operación de cada etapa del proceso.


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2.3.2 Actividad 9: Evaluar las causas

Cuando llegamos a esta actividad, debemos contar con la información requerida de ¿Qué? ¿Cómo? y ¿Cuánto? entra y sale del proceso o subsistema. A continuación se deben identificar las causas por las que en el proceso hay ineficiencia, y que impactos ambientales se atribuyen a éstas.

Basándose en la entrada de materia o energía al proceso, se puede determinar el destino de las materias primas, los materiales auxiliares, la energía, y la producción de los productos, primarios y secundarios, y la generación de los residuos o las emisiones.

A continuación se describen algunas alternativas para identificar las causas de la generación de residuos:

1. Causas relacionadas con las materias primas

El uso de materias primas baratas que no cumplen con las normas, carencia de especificaciones de calidad, escasez de materiales, sistema de administración de compras y almacenamiento inadecuados.

2. Causas relacionadas con la tecnología

A. Operativa y de mantenimiento: Consumo de aire/agua, energía eléctrica y calorífica, funcionamiento innecesario del equipo, carga eléctrica inferior a la óptima, carencia de mantenimiento preventivo, mantenimiento mínimo para las condiciones del proceso, fugas de todo tipo, válvulas, rebordes, derrames en bandas móviles, tuberías, etc.

B. Diseño de proceso/equipo: Uso de tecnología reciente que no se puede comparar con la existente en el mercado, selección de materiales de construcción de dudosa calidad, diseño susceptible al mantenimiento, adopción de pasos innecesarios para un proceso y carencia de información/capacidad de diseño.

C. Disposición de las instalaciones: Expansión no planeada, plan de utilización de espacio y traslado de material deficientes.

D. Tecnología: el proceso no se actualiza debido a los altos costos de la tecnología reciente, dimensiones pequeñas de la planta y carencia de información.


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3. Causas relacionadas con las prácticas operativas

A. Personal: Mano de obra no calificada, operaciones manuales, carencia de un sistema de capacitación continua, inseguridad laboral, miedo de perder secretos industriales, poco personal capacitado que causa presión excesiva de trabajo y dependencia creciente de la mano de obra eventual o por contrato.

B. Desmotivación de los empleados: Carencia de reconocimientos, inexistencia de un sistema de recompensas y castigos, hincapié únicamente en la producción, y falta de compromiso hacia el empleado por parte de la gerencia ejecutiva.

4. Causas relacionadas con los productos

Proporción ineficiente entre los productos y los productos secundarios, demasiadas especificaciones de alta calidad, diseño poco práctico de los productos, y productos elaborados con materiales poco amigables con el ambiente.

5. Causas relacionadas con los residuos

No hay una adecuada separación de residuos, poca atención al potencial de reuso o reciclaje de ciertos residuos, falta de atención a la recuperación de la energía y los residuos, y emisiones y manejo inadecuado de los residuos.

2.3.3 Actividad 10: Generar opciones de P+L

Una vez conocidas las causas de la generación de residuos, las emisiones y la baja eficiencia de utilización de los energéticos; la evaluación de P+L entra en la fase creativa denominada “lluvia de ideas para la mejora del proceso”. En esta actividad, el equipo de P+L debe revisar nuevamente el diagrama de flujo del proceso y el balance de materia y energía, con la finalidad de encontrar cuales son las etapas del proceso que están generando la mayor cantidad de desperdicio de material, energía, y emisiones.

A continuación se describen brevemente algunas alternativas que pueden ayudar en el proceso de generación de oportunidades de P+L.

1. Cambios en las materias primas

Utilizar nuevas materias primas puede dar como resultado una producción más limpia al reducir o eliminar los materiales de riesgo que ingresan al proceso de producción. Ahora bien, si un proceso permite cambios o ajustes en el tipo de materias primas, se debe hacer un estudio cuidadoso para ver si no habrá una merma en la calidad del producto. De igual manera, se pueden sustituir materiales


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auxiliares a fin de evitar la generación de residuos peligrosos dentro del proceso de producción, o utilizar energéticos más económicos o menos contaminantes.

2. Cambios en la tecnología

Se enfoca hacia las modificaciones del proceso y equipo, a fin de: mejorar la calidad, aumentar la productividad, reducir el uso de insumos o materiales de riesgo, reducir la generación de residuos y emisiones, e incrementar el uso eficiente de la energía. Los cambios de tecnología pueden ir desde pequeños, implementarse en corto tiempo a un costo bajo, hasta el reemplazo de equipos del proceso que involucra una inversión elevada.

3. Buenas prácticas operativas

También llamadas buenas prácticas de manufactura, involucran procedimientos administrativos y técnicos que son importantes en la optimización de un proceso. Las buenas prácticas conducen a: disminuir tiempos de operación, optimizar el uso de materias primas y energéticos, eliminar desperdicios o uso excesivo de insumos, minimizar la generación de residuos y emisiones. Las buenas prácticas operativas, se implementan frecuentemente a un costo bajo en la producción, mantenimiento, y almacenamiento de materias primas y productos.

4. Cambios en los productos

Los cambios en un producto persiguen reducir residuos, emisiones y consumo de energía, debido al uso del producto. Los cambios de un producto pueden ir desde cambios en el diseño hasta la sustitución de la materia prima que se emplea en su fabricación. Un producto nuevo debe pensarse en base a un análisis de ciclo de vida del mismo, esto es el impacto ambiental que ocasiona desde de la extracción de la materia prima hasta su disposición final.

5. Reuso y reciclaje en planta

Involucra el retorno del material de desperdicio, ya sea a su punto de origen como substituto de materia prima o que se use para la fabricación de un producto de menor calidad. Se recomienda poner atención en la cantidad de material de reuso o reciclaje que se genera, ya que esta puede deberse a malas prácticas de operación.

Finalmente, los miembros del equipo de P+L habrán de reunir toda la información recopilada del proceso, dando como resultado una lista de opciones a considerar de P+L.


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2.3.4 Actividad 11: Seleccionar las opciones de P+L

Una vez generadas las oportunidades de P+L, se pasa a su selección y clasificación. Las opciones “atractivas” pero que involucran un alto costo para su implantación se sujetan a un estudio de factibilidad, a fin de determinar el alcance de los cambios, sin olvidar las consideraciones de la legislación vigente y sus repercusiones. Las ideas poco claras se deben precisar, y las opciones similares o duplicadas (si las hubiera) deben fusionarse. Además, todas las opciones se deben cuestionar para asegurarse de que sean realmente opciones de P+L. En esta etapa no se debe abandonar ninguna opción, a menos que sea poco factible.

A fin de ordenar las opciones se pueden considerar los puntos siguientes:

1. Organizar las opciones por operación específica: Las opciones generadas durante la lluvia de ideas deben ordenarse con respecto a las diferentes operaciones unitarias. La organización de las opciones por operación unitaria permite, además, conocer el proceso de manera más estructurada.

2. Evaluar las interferencias mutuas: La implantación de una opción puede hacer que otra opción pierda importancia. También, la interferencia mutua entre operaciones específicas se debe investigar. Las opciones para una operación específica pueden excluir una opción de otra operación o, en caso contrario, requerir cambios en otra operación específica.

3. Implantar las opciones factibles: Las opciones que implican cero o bajo costo de inversión, no requieren de un estudio de factibilidad muy profundo. Pueden ser implantadas de inmediato.

4. Eliminar las opciones no factibles: Las opciones de P+L que demandan una alta inversión, no disponible, o que no pueden ser implantadas porque modifican todo el flujo de proceso, deben ser eliminadas de la lista de opciones que serán estudiadas a fondo posteriormente.

El resultado de ordenar las opciones es una lista en la que éstas pueden clasificarse en tres grupos: i) opciones agrupadas conforme a una operación específica, ii) opciones que son mutuamente excluyentes, y iii) las opciones interdependientes. La lista deberá sujetarse a un proceso de prioridades.

5. Opciones prioritarias: Si no es posible implementar todas las opciones, y si no todas las opciones pueden ser evaluadas, entonces se deberá priorizar a éstas. Las opciones con mayor prioridad se pueden sujetar a una evaluación durante el estudio de factibilidad. La asignación de prioridades es una mezcla de “sentido común”, aspectos económicos, técnicos y ambientales.

Una vez que las opciones han sido clasificadas por orden de importancia, pasamos a la siguiente etapa; el estudio de factibilidad para aquellas que lo requieran.


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2.4 Fase 4: Estudio de factibilidad

El objetivo es verificar que las opciones seleccionadas son factibles desde un punto de vista técnico, económico y ambiental. Esta fase se divide en 5 actividades.

2.4.1 Actividad 12: Evaluación preliminar

Se debe evaluar, en principio, la factibilidad técnica, económica y ambiental de las opciones seleccionadas. La evaluación preliminar determina la importancia que tiene la evaluación técnica, económica y ambiental. Se recomienda que, antes de someter las opciones a alguna de las tres evaluaciones, se clasifiquen como:

1. Opciones de tipo técnico u opciones de procedimientos: Algunas opciones solamente requieren cambios en los procedimientos . Otras requieren un cambio técnico relacionado con el proceso.

2. Opciones relativamente sencillas u opciones complejas: Las opciones sencillas, muchas veces, solo se requiere de buenas prácticas operativas o de ligeros cambios técnicos, con cero o baja inversión; mientras que las complejas pueden necesitar el reemplazo de una operación unitaria, requiriendo de una evaluación técnica y económica compleja.

3. Opciones de bajo, medio o alto costo: Las opciones pueden seleccionarse juzgando los costos de su implantación.

Al terminar esta actividad, se debe contar con un archivo de cada una de las opciones de P+L que contenga toda la información necesaria, para poder realizar el estudio de factibilidad. La información que no se pueda obtener, también se debe incluir en el archivo. El formato 5 (anexo 1) presenta algunas ideas adicionales para realizar la evaluación preliminar.

2.4.2 Actividad 13: Evaluación técnica

Se recomienda que se evalúe el impacto de las medidas propuestas sobre el proceso, el producto, las tasas de producción, la seguridad, etcétera (ver formato 6, anexo A). Además, puede ser necesario contar con análisis de laboratorio, u operaciones de prueba de las opciones cuando éstas representen un cambio importante en las prácticas actuales del proceso. Es importante incluir a los empleados y los departamentos involucrados para la implantación de estas opciones. La evaluación técnica determinará si la opción requerirá de cambios de personal, operaciones adicionales, y personal de mantenimiento, además de capacitación adicional del personal.


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2.4.3 Actividad 14: Evaluación económica

La factibilidad económica es frecuentemente un parámetro clave para determinar si una opción debe ser implantada o no. Es recomendable evaluar primero las opciones más atractivas económicamente, y que no requieren de una inversión elevada. Esto refuerza el interés y el compromiso de la empresa con la producción más limpia (ver formato 6, anexo 1).

Cada empresa tiene sus propios criterios financieros para seleccionar proyectos que puedan implantarse. Las opciones de producción más limpia que no se sujeten a una evaluación económica conforme a esto criterios, pueden resultar un fracaso económico, y desalentar cualquier iniciativa futura respecto a la producción más limpia.

Al realizar una evaluación económica se deben considerar diversos costos y ahorros. Al igual que en muchos proyectos, los costos para las opciones de producción más limpia se pueden desglosar en diversos costos operativos y de inversiones. Los tres métodos normales para medir la rentabilidad son:

Periodo de recuperación

Tasa interna de retorno (TIR).

Valor neto actual (VNA).

El periodo de recuperación de un proyecto es el tiempo que toma en recuperar el efectivo inicial invertido: La fórmula para calcular el periodo de recuperación antes de pagar los impuestos federales es:

( ) Inversión decapitalPeríodo de recuperación añosAhorros anuales

=

Lo anterior se utiliza, generalmente, para opciones de baja inversión. Cuando se trata de inversiones elevadas se usa la tasa interna de retorno y el valor neto actual. En la actualidad existen programas que nos pueden ayudar a realizar una evaluación financiera completa, ej. el modelo computarizado para análisis de viabilidad y preparación de informes (abreviado en inglés COMFAR).

También, en un análisis financiero habrá que considerar los reglamentos ambientales existentes o que serán probablemente impuestos en el futuro. Las multas, sanciones, etcétera, causadas por incumplimientos, se reflejan en una reducción considerable de la rentabilidad de la empresa. Los asuntos de responsabilidad, como la contaminación de suelo, aire o agua, pueden llevar a la bancarrota a la empresa.


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2.4.4 Actividad 15: Evaluación ambiental

Aquí se contempla la reducción de impactos negativos hacia el medio ambiente, buscando reducir con ello las afectaciones a la flora, fauna y seres humanos.

Una de las metas de la producción más limpia es mejorar el desempeño ambiental de las empresas; por lo que la evaluación ambiental se vuelve una herramienta importante de P+L (ver formato 6, anexo 1). En muchos casos, una reducción neta de: la toxicidad, la cantidad de los residuos, las emisiones y la energía eléctrica, son ventajas ambientales. Cuando se cambia un proceso o un producto, se deben calcular las ventajas ambientales a lo largo del ciclo de vida útil de dicho producto. Muchas veces no es posible reunir toda la información necesaria para hacer una evaluación ambiental adecuada, o la información acerca del impacto ambiental de un producto sencillamente podría no estar disponible. En estos casos, se tendrá que hacer una evaluación cualitativa en base a la información disponible. Si se quiere dar prioridad a ciertos impactos ambientales respecto a otros, se deben conocer las políticas ambientales nacionales, las prioridades gubernamentales para la protección ambiental y el uso racional de la energía.

2.4.5 Actividad 16: Seleccionar las opciones factibles

En esta etapa se deberá documentar el trabajo realizado hasta ahora, incluyendo el trabajo que no llevó a la identificación de una opción factible. De esta forma se puede dar seguimiento a todas las opciones de P+L que se han considerado.

En cuanto al informe (reporte técnico), no solo debe indicar los costos y resultados esperados, sino también la manera en la que se llevará a cabo el proyecto. Antes de finalizar el informe, es fundamental revisar los resultados con los departamentos relevantes y buscar su apoyo, o mejor aún, realizarlo juntos. Primero, se debe seleccionar aquellas opciones que no son técnica o ambientalmente factibles. Las opciones restantes son las factibles, siempre que no surjan restricciones económicas importantes.

La opción que tenga la mayor tasa de retorno debe tener la mayor prioridad para la implantación. Recuerde que algunas opciones no se podrán implantar independientemente de otras.

Las opciones que se consideren factibles deben recibir prioridad. Se puede utilizar un análisis comparativo de clasificación para dar prioridades a las opciones de P+L. A cada opción se le asignará una calificación, por ejemplo del 1 al 10, al multiplicar el peso de cada criterio por la calificación de la opción respectiva se obtendrá una calificación final para cada una de las opciones. La opción que obtenga la calificación más alta será seleccionada para su implantación. La Tabla 2.1 muestra un ejemplo del análisis comparativo de clasificación.


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Puede ser que las calificaciones totales de dos opciones sean similares, esto es, cuando una opción tiene una calificación muy elevada en criterios con un peso relativo bajo, mientras que otra opción obtiene una calificación baja con un peso relativo elevado. En este caso, se deberá seleccionar la opción en base a una evaluación de criterios más importantes.

Tabla 2.1. Análisis comparativo de opciones.

Criterios Peso Opción 1 Opción 2

Calif.* Calif. x peso Calif. Calif. x peso

Reducción de residuos y emisiones

7 7 49 5 35

Reducción de toxicidad 8 5 40 9 72

Calidad del producto 8 7 56 2 16

Facilidad de implantación 3 5 15 3 9

Responsabilidad futura 8 4 32 8 64

Salud y seguridad 7 9 63 6 42

Costos 4 8 32 5 20

Aceptación del trabajador 5 6 30 4 20

Total 51 317 48 278

Calif: Calificación Nota: El peso y la calificación se escogen en una escala de 0 a 10.

2.5 Fase 5: Implantación y seguimiento de las acciones de producción más limpia

Esta es la ultima fase e involucra cuatro actividades. Aquí, se señala que se requiere un programa de trabajo para monitorear y evaluar los resultados logrados de la implantación de las primeras medidas de prevención.

Todos los involucrados de la empresa deben participar en la implantación de las opciones de P+L. Una vez elaborado el informe técnico, las actividades del programa de P+L quedan a cargo del equipo de P+L de la empresa, quien tendrá la responsabilidad de revisar los datos presentados en el informe, y profundizar, si es necesario, en las evaluaciones generadas por el equipo de diagnóstico. También, se debe preparar un plan de implantación para introducir en la empresa las opciones viables de ahorro de energía, agua y prevención de la contaminación. Las actividades del equipo incluirán monitoreo y evaluación de los beneficios logrados


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por las opciones implantadas, y deberán asegurar la continuidad del programa de P+L.

2.5.1 Actividad 17: Preparar un plan de acción

Se debe desarrollar un programa que nos permita evaluar y supervisar lo que ocurre durante la implantación de las opciones. El programa debe responder a lo siguiente:

¿Qué actividades específicas se deben desarrollar?

¿Quién es responsable de esas actividades?

¿Qué resultados específicos se esperan?

¿Cuándo y durante qué tiempo se deben supervisar los cambios?

¿Cuándo se debe evaluar el avance?

Una vez definido el programa, se debe elaborar un calendario de implantación para las opciones factibles y establecer las metas que se alcanzarán, y que servirán para motivar la participación de los empleados y estimular el seguimiento de las medidas implantadas.

2.5.2 Actividad 18: Implantar las opciones de P+L

Los requisitos de implantación varían según el tipo de opción. Para opciones técnicas complejas, el trabajo de implantación consta de:

Preparación detallada en caso de que se requiera instalación de equipo (selección del equipo, diseño de las modificaciones a las instalaciones, y planificación del presupuesto para las inversiones requeridas).

Planificación de la instalación (mano de obra, equipo de instalación, paro temporal de la línea de producción).

Instalación.

Capacitación de los operarios.

Al igual que cualquier otro proyecto de inversión, las actividades para el proyecto de producción más limpia incluye: planeación, diseño, gestión y construcción.

Finalmente, es necesario hacer un cronograma de implantación de las opciones de P+L. Este cronograma puede realizarse de forma detallada, considerando compra de equipo u accesorios, instalaciones, modificación a las instalaciones, etc. En el anexo 1, se muestra un formato de un plan de implantación (formato 7).

2.5.3 Actividad 19: Monitorear los resultados de las opciones implantadas

Este punto es importante, ya que aquí se va a demostrar con pruebas que la implementación de P+L trajo un beneficio económico y ambiental. Por lo tanto, debemos mostrar el beneficio logrado de la implantación de las opciones de P+L. Los


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costos operativos y los beneficios se pueden calcular en base a una comparación de “antes y después”, y los resultados reales deben ser evaluados contra los resultados pronosticados.

La información obtenida debe ser presentada periódicamente a la dirección, al departamento administrativo y a los empleados de la empresa, para mostrar los beneficios económicos resultantes de las opciones de P+L implantadas, y de esta forma mantener un alto grado de interés por el programa de P+L.

Al final de la evaluación de P+L, se deben recopilar todos los resultados (relevantes o no) y debemos archivarlos para que se puedan utilizar fácilmente cuando se inicie una nueva evaluación de P+L. La siguiente lista debe figurar en el archivo:

Reporte final del diagnóstico de producción más limpia.

Hojas de trabajo utilizadas o completadas durante la evaluación de P+L.

Evaluación de las causas de emisiones, residuos y energéticos.

Lista de opciones de producción más limpia, generadas durante la “sesión de lluvia de ideas”.

Listas de opciones: técnica, económica y ambientalmente factibles.

Plan de implantación.

Comparación de “antes y después”.

Informe de evaluación.

Plan de acción a largo plazo para la producción más limpia.

2.5.4 Actividad 20: Asegurar la continuidad del programa de P+L

El equipo de P+L junto con la dirección deberán usar los resultados exitosos obtenidos en la etapa de implantación para respaldar el seguimiento del programa de P+L.

Al terminar la implantación de las opciones de P+L, el equipo de P+L deberá enfocarse hacia otras áreas de la empresa. Las actividades que pueden considerarse en esta segunda fase incluyen:

Procedimientos que no fueron sometidos a una evaluación detallada en el diagnóstico.

Opciones implantadas de P+L que no dieron los resultados esperados.

Actividades de planificación y desarrollo técnico de la empresa (mantenimiento, adquisición de nuevos equipos, estudio de nuevos productos, nuevas instalaciones, etc.).


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Finalmente, se deben buscar continuamente alternativas que puedan mejorar el desempeño ambiental, para esto, es recomendable llevar a cabo otra evaluación de producción limpia, ya que es muy importante que el equipo del proyecto no pierda el interés después de que se hayan implantado las opciones de P+L. Hay que recordar que la producción más limpia no debe ser un asunto a implantar una sola vez; la primera evaluación de producción limpia debe proporcionar la experiencia necesaria para que el equipo del proyecto sea más eficiente al identificar, planear y realizar la evaluación de proyectos de producción más limpia subsecuentes.


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Capitulo 3. Oportunidades de producción más limpia

En este capítulo se presentan las oportunidades de producción más limpia que fueron detectadas al aplicar la metodología de P+L (capítulo 2).

Simultáneamente se hacen las recomendaciones para cada una de las oportunidades que se reportan, así como los cálculos que muestran la factibilidad y beneficios de cada una de las oportunidades.

En todos los cálculos consideramos que la planta trabaja jornadas de 12 horas de lunes a jueves, por lo que al mes se tienen 18 días de labores (promedio) y 12 días no laborables.

3.1 Oportunidad 1. Sustituir placas de malla 60 por placas con malla 110 para filtros prensa

Situación actual

Actualmente se utilizan 21 Placas de Malla # 60, cubiertas con bolsa de tela de poliéster en el filtro prensa de 5.5 toneladas, para filtrar el aceite de coco crudo.

Las placas se limpian una vez al día con una espátula metálica, operación que tarda en promedio 3 h/día, y que se realiza al final de cada turno. Esta operación se finaliza, en ocasiones, al principio del turno del día siguiente. Además cada 20 días se desmontan las placas del filtro y se realiza limpieza total de las bolsas de tela de poliéster y las mallas, introduciéndolas en una pileta y añadiéndose sosa cáustica, agua y vapor, esta operación de limpieza tarda 3 días en promedio (fig. 3.1.).

Figura 3.1. Pileta utilizada para la limpieza de las bolsas de tela de poliéster y las mallas.


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En la realización de ambas operaciones se pierden 7.5 día/mes, más tiempo por desplazamiento de los obreros no cuantificado:

⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ = =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠18 * 3 3 *12 90 7.5d h d h h d

mes d mes dia mes mes

Recomendación

Se sugiere la sustitución de las placas de malla # 60 cubiertas con bolsa de tela de poliéster, por placas tipo Van Fuel de lámina Calibre14 de acero inoxidable 304, (ver anexo no.2), para abatir el tiempo de limpieza de filtros.

El uso de estas placas reducirá el tiempo perdido por limpieza mecánica, además que solo se utilizarán bolsas de poliéster para filtrar aceite de pedidos especiales. De acuerdo con la experiencia del personal de la planta, la limpieza de filtros puede hacerse diariamente en 0.5 h, y llevará 12 h desmontar, limpiar y montar nuevamente las placas (actividad que actualmente les toma 3 días), este tiempo podrá reducirse a 0.5 h si se tiene un juego de placas adicional listo para el cambio.

Tiempo perdido después de implantar esta recomendación, debido a la limpieza y al cambio de placas daría 0.75 día/mes. La jornada de trabajo se considera de 12 horas.

⎛ ⎞ ⎛ ⎞÷ =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠18 * 0.5 12 0.75d h h d

mes d dia mes

Beneficio económico

Considerando 12 meses (de octubre 2004 a septiembre 2005) se filtraron 3,564 toneladas de aceite de coco (297 t/mes) que tienen un valor comercial de $29,869,600 pesos, y produjeron 2,305 toneladas de alimento para cerdos (192 t/mes) o pasta que tienen un valor comercial de $4,399,900 pesos.

Situación actual

Considerando que actualmente se pierden 7.5 días por limpieza de las placas de malla # 60, se tienen:

Días laborables disponibles = 18 d/mes − 7.5 d/mes = 10.5 d/mes

Por lo tanto la producción por día es la siguiente:

Producción aceite = (297 t/mes) / (10.5 d/mes) = 28.3 t /d

Producción de alimento = (192.1 t/mes) / (10.5 d/mes) = 18.3 t/d


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Situación al usar las mallas No.110

Los beneficios por reducción del tiempo perdido serían:

Tiempo ganado = 7.5 d/mes − 0.75 d/mes = 6.75 d/mes

Días laborables disponibles=10.5 d/mes + 6.75 d/mes = 17.25 d/mes

Tomando en cuenta el tiempo ganado (6.75 días), podemos estimar el aumento que se tendría en la producción anual.

Aumento en la producción de aceite = 6.75 d/mes x 28.29 t /d x 12 mes/año = 2,291.49 t/año.

Beneficio económico generado por el aumento en la producción de aceite = 2,291.49 t/año x $9,000 pesos/t aceite = $20’623,410 pesos/año.

Aumento en la producción de alimento para cerdos = 6.75 d/mes x 18.29 t/d x 12 meses/año = 1,481.49 t/año

Beneficio económico generado por el aumento en la producción de alimento para cerdos = 1,481.49 t/año x $1,908.85 pesos/t = $2’827,942 pesos /año

En el cálculo del beneficio en alimento para cerdos producido se utilizó el precio promedio durante el año debido a que el precio del alimento no fue constante durante el año.

En lo que respecta al ahorro en el consumo de sosa cáustica y bolsas para filtración, las expectativas del departamento de ventas de la empresa indican que se seguirá vendiendo aceite de coco de apariencia clara, debido a esto se seguirán utilizando bolsas para filtración y sosa cáustica para el lavado de éstas, y se estima que solo se reducirá en 50 % el consumo de estos materiales.

Ahorro de Sosa cáustica = 1,600 kg/año x $26 pesos/kg x 0.5 = $20,800 pesos /año

Ahorro de bolsas para filtración = 90 bolsas/año x $360 pesos/bolsa X 0.5 = $16,200 pesos/año

Costo de materias primas

A continuación se calcula cuanto cuesta producir 2,291.49 t aceite/año y 1,481.49 t alimento/año:

Copra utilizada por día = (6,367 t/año) / (12 mes/año) / (10.5 d/mes) = 50.53 t/d

Consumo de copra = 6.75 día/mes x 50.53 t /día x 12 meses/año = 4,092.93 t/año

Costo de la copra = 4,092.93 t /año x $4,750 pesos/t = $19’441,417.50 pesos/año

Tonsil utilizado por día = (26.75 t/año) / (12 mes /año) / (10.5 día/mes) = 0.212 t/d


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Consumo de Tonsil = 6.75 d/mes x 0.212 t/d x 12 meses/año = 17.17 t/año

Costo del Tonsil = 17.17 t/año x $3,701.85 pesos/t = $63,568.18 pesos/año

Beneficio Económico Total

Realizando un balance económico total, obtenemos la ganancia que se tiene al implementar esta oportunidad No.1, que asciende a $3’983,366.51 pesos/año:

Beneficio Económico Total = Beneficio en aceite producido + Beneficio en alimento para cerdos producido + Ahorro de sosa cáustica + Ahorro de bolsas para filtración − Costo de la copra − Costo del Tonsil

Beneficio Económico Total = $20’623,410.00 pesos/año + $2’827,942.19 pesos/año + $20,800.00 pesos/año + $16,200.00 pesos/año − 19’441,417.50 pesos/año − $63,568.18 pesos/año = $3’983,366.51 pesos/año.

Inversión

Las placas que se utilizarán en esta oportunidad tienen un precio de $9,966 pesos por placa, el filtro que se trabaja actualmente tiene espacio para 23 placas más 23 placas de juego de cambio, la inversión será:

Inversión = 46 placas x $9,966 pesos/placa = $458,436.00 pesos

Periodo simple de Recuperación de la Inversión

PSRI =Inversión / Beneficio Económico

$458,436.00 $3'983,366.51 0.12pesosPSRI pesos aa

= ÷ =

Beneficio ambiental

Se espera la reducción del 50 % (800 kg) en el consumo de sosa cáustica que se utiliza para el lavado de las placas y las bolsas (solo se utilizarán bolsas para ayudar a la filtración de pedidos especiales).

Resumen

Se reducirá el tiempo empleado en la limpieza de los filtros en un 90 % al disminuir de 7.5 a 0.75 d/mes, esto nos da beneficios en el aumento de la producción de 64 %, pues se incrementará en 2,291 t/a en aceite de coco y 1,481 t/a en alimento para cerdos (las cantidades producidas en el periodo oct. 2004 a sep. 2005 son 3,564 toneladas de aceite de coco y 2,305 toneladas de alimento para cerdos).


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Se necesita realizar una inversión de $458,366 pesos para realizar la compra de las placas recomendadas, esperándose un beneficio económico de $3’983,366 pesos/año, con un tiempo de 0.12 años para recuperar la inversión.

Finalmente se obtiene un beneficio ambiental al reducir a la mitad (800 kg) la utilización de sosa cáustica para lavado de mallas y bolsas de tela poliéster

Es importante mencionar que para obtener los beneficios mencionados en esta oportunidad, es necesario realizar la implantación de la Oportunidad 2. Reparación y utilización de maquinaria fuera de operación ya que ambas oportunidades están íntimamente relacionadas debido a las cantidades de aceite crudo sin filtrar y de aceite filtrado a producir.

En las secciones 3.2 a 3.4 se presentan las 3 oportunidades restantes que fueron detectadas en la planta de extracción de aceite de coco.

Las memorias de cálculo para cada oportunidad es similar a la presentada para la oportunidad 1 (ver 3.1). Por lo tanto, los cálculos realizados para las oportunidades siguientes son presentados en el anexo 3.

En las secciones siguientes solo presentaremos las recomendaciones, los beneficios económicos y ambientales, la inversión y el PSRI para cada oportunidad.

3.2 Oportunidad 2. Reparación y utilización de maquinaria fuera de operación

Situación actual

El proceso que se lleva a cabo no es continuo, está trabajando en forma intermitente debido a que se tienen fuera de operación 2 pulverizadores (4 t/h cada uno), 2 prensas (0.9 a 1.1 t/h cada una) un decantador (capacidad 7 t), y 1 filtro prensa de 24 placas (capacidad 5.5 t), los más importantes son las dos prensas y un filtro prensa que no operan por falta de refacciones.

El tener estos equipos fuera de operación trae como consecuencia el desbalanceo en la línea de producción ocasionando el paro continuo de los evaporadores y el molino pulverizador, ya que la pasta de retorno de las prensas se acumula y satura el sistema de transportación.

Por otra parte durante los paros intermitentes se sigue alimentando vapor a los evaporadores dando como resultado un bajo aprovechamiento del vapor producido, además de que no se logra una calidad homogénea del producto (el material que se queda dentro de los evaporadores en estos periodos recibe mayor cocción). Al final se obtiene un producto de calidad variable y un rendimiento térmico inadecuado, todo esto lleva a tener un proceso de baja eficiencia tanto en producción como en calidad.


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Recomendación

Se recomienda la reparación y puesta en operación de los equipos que se tienen fuera de operación para aumentar la productividad de la planta. Esto permitirá eliminar los paros de operación, se aumentará la producción homogeneizándose la calidad del producto y se aprovechará debidamente el vapor producido.


Este se estimó considerando que el equipo mencionado en Situación actual se ponga en operación trabajándose 18 días al mes (12 h/d), empleando 2 prensas más respecto al estado actual.

Además se consideran los datos de producción mencionados en la siguiente tabla:

Tabla 3.1. Datos de producción

Concepto Cantidad

Producción de aceite de coco actual 28.3 t/d

Tonelada de aceite/tonelada de copra 0.56

Tonelada de pasta /tonelada de copra 0.44

Capacidad nominal por prensa 0.958 t copra /h

Con los datos anteriores se estimaron los beneficios económicos por:

i) El aumento anual en la producción de aceite de coco será $20’100,960 pesos/año.

ii) El aumento anual en la producción de pasta de coco será de $3’349,745 pesos/año

Además se calculó cuanto cuesta producir los dos productos anteriores:

iii) El costo por consumo de copra será de $18’944,378 pesos/año

iv) El costo por consumo de Tonsil será de $124,012 pesos/año.

Por lo tanto, podemos estimar que el beneficio económico total será:

($20 '100,960 $3 '349,745 - $18 '944,378 - $124,012) 4 '382,315pesos pesosa a

+ =

Inversión

En la tabla 3.2 se enlistan todos los equipos que deben ser reparados, ya que por causas mecánicas se encuentran fuera de servicio; esto es necesario a fin de implementar esta oportunidad.


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Tabla 3.2. Inversión por la reparación de equipos

Cantidad Descripción Inversión (pesos)

2 Pulverizador 150,358

2 Prensa 834,340

1 Decantador 105,894

1 Filtro prensa 537,335

Total 1’627,927

Periodo simple de Recuperación de la Inversión (PSRI)

Con el costo de inversión estimado en el punto anterior y el beneficio económico que fue de $4’382,315 pesos/año se calculó un PSRI de 0.4 años, lo que significa que la inversión se recuperará en un periodo menor de un año.

Beneficio ambiental

Aun cuando la cantidad de emisiones de CO2 a la atmósfera no disminuirán con la implantación de esta oportunidad, el indicador “t CO2/t de aceite” se reducirá, debido a que se utilizará todo el vapor generado por la caldera, que actualmente no se aprovecha.


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3.3 Oportunidad 3. Reparar trampas de vapor

Las trampas de vapor deben ser probadas para determinar si su funcionamiento es correcto para evitar que el vapor se fugue hacia la línea del retorno de condensado. En la práctica se tienen elevados consumos de combustible y agua debido al mal funcionamiento de las trampas de vapor.

La evaluación de trampas responde básicamente a dos preguntas:

¿Esta la trampa trabajando correctamente o no? ¿Ha fallado la trampa en posición abierta ó cerrada?

Las trampas que fallan abiertas pierden el vapor y su energía; y si el condensado no retorna el agua se pierde. El resultado es una importante pérdida económica, debido al incremento de los costos de la caldera, seguidos de una disminución de la capacidad calorífica del vapor.

Las trampas que fallan cerradas no tienen pérdida de vapor ni de agua, pero tienen una reducción significativa de la capacidad calorífica y/o puede ocasionar daño al equipo de producción de vapor.

Se puede realizar también la prueba visual, la cual incluye trampas con la descarga abierta, verificación de cristales, verificación de válvulas check, pruebas de “tees” y pruebas de válvulas. En cada caso el flujo o variación de flujo se observa a simple vista. Este método funciona con válvulas de ciclo abrir-cerrar o que gotean ligeramente. En el caso de grandes flujos, debidos al volumen de agua o vapor que “flashea”, este método viene a ser el menos recomendable. Si el condensado puede ser desviado delante de la trampa o un flujo secundario puede ser retornado, la carga sobre la trampa dejara de gotear o tendrá un flujo pequeño, entonces la prueba visual permitirá evaluar las pérdidas.

La prueba de sonido incluye detectores ultrasónicos de fugas, estetoscopios mecánicos, desarmadores o varillas de metal puestos junto al oído humano. Todos estos detectores usan el sonido creado por la trampa para determinar su funcionamiento. Las trampas que tienen modulados los patrones del tipo de descarga son difíciles de verificar en flujos altos (por ejemplo: cambiadores de calor, serpentines de manejo de aire, se puede desviar el flujo de condensado hacia delante de la trampa o cerrar un flujo secundario como se mencionó en la prueba visual, el nivel de ruido disminuirá a cero o a un nivel más bajo si la trampa es operada correctamente. Si la trampa continúa con un flujo alto después de realizar la desviación habría golpeteo de la línea y goteo excesivo.

La prueba de temperatura incluye pistolas de rayos infrarrojos, pirómetros de superficie, cintas de temperatura y crayones de temperatura. Normalmente se usa un


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termómetro en la descarga de la salida de la trampa. En el caso de cintas o crayones de temperatura, estos no están calibrados para una temperatura predeterminada y solo indican cuando la temperatura excede de nivel. Las pistolas infrarrojas y los pirómetros de superficie pueden detectar temperaturas en ambos lados de la trampa, ambos requieren que las tuberías estén desnudas y con la superficie limpia para lograr una lectura razonable. La temperatura medida será normalmente más baja que la temperatura interna de la tubería debido al hecho de que la tubería presenta pérdida de calor. Algunas pistolas de rayos infrarrojos pueden compensar los espesores de pared y las diferencias de material. El bloqueo o cierre de las trampas puede ser fácilmente detectado por las pistolas de rayos infrarrojos y los pirómetros de superficie ya que mostrarán temperaturas bajas o frías a la salida de las trampas y se podría también mejorar las trampas que pudieran estar más pequeñas de lo que deberían estar y/o atascadas con grandes cantidades de condensado, las cuales serian detectadas por lecturas de baja temperatura.

Situación actual

Todos los equipos que utilizan vapor cuentan con trampas de vapor a la salida. Durante la visita a las instalaciones se realizó un inventario de las trampas de vapor verificando su funcionamiento, el cual se presenta en la tabla 3.3.

Recomendación

Reparar las trampas que están funcionando incorrectamente para evitar que el vapor se fugue a través de éstas, de esta forma se reducirá el consumo de combustible (diesel). Se recomienda cambiar a posición horizontal las trampas 7 y 11.

También se debe considerar los intervalos de tiempo en que se deben verificar las trampas de vapor:

Alta Presión (más de 150 psig) de semanal a mensual Media Presión (de 30 a 50 psig) de mensual a cuatrimestral Baja Presión (por debajo de 30 psig) anualmente


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Tabla 3.3. Inventario de trampas de vapor

No. Especificaciones Ubicación Uso* Funcionamiento

1 Termodinámica 1” Tanque de calentamiento de 13 t 4 Incorrecto

2 Termodinámica 1” Tanque de calentamiento de 10 t 4 Incorrecto

3 Termodinámica ¾” Prensa No.1 ~0 Fuera de operación




7 Termodinámica ¾” Evaporador No.1 en la línea de llegada

12 Incorrecto, posición vertical

8 Termodinámica 1” Evaporador No.1 primer paso 12

9 Termodinámica 1” Evaporador No.1 segundo paso 12 Incorrecto ,fugas

10 Termodinámica 1” Evaporador No.1 tercer paso 12 Incorrecto ,fugas

11 Termodinámica ¾” Evaporador No.2 en la línea de llegada

12 Incorrecto, posición vertical

12 Termodinámica 1” Evaporador No. 2 primer paso 12

13 Termodinámica 1” Evaporador No.2 segundo paso 12 Incorrecto

14 Termodinámica 1” Evaporador No.2 tercer paso 12 ncorrecto

15 Termodinámica 1” Tanque de almacenamiento No.1 8 Opera en meses fríos

16 Termodinámica 1” Tanque de almacenamiento No.2 8 Idem

17 Termodinámica 1” Tanque de almacenamiento No.3 8 idem

18 Termodinámica 1” Tanque de almacenamiento No.4 8 idem

19 Termodinámica 1” Tanque de almacenamiento No.5 8 Idem * Uso en h/día


A partir de las ecuaciones dadas en el anexo 3, se puede calcular la cantidad de diesel que se utiliza en exceso debido al mal funcionamiento de las trampas de vapor señaladas en la tabla 3.3.

La tabla 3.4 muestra los resultados para las 8 trampas de vapor que operan 216 días por año a 411 °K, 3.43 bar, 5.13 x103 kg/s y diámetro de 5.56 x103 m.

Un ejemplo de cálculo para la trampa no. 10 se muestra en el anexo 3, en donde también se encuentran las ecuaciones empleadas.


56

Tabla 3.4. Ahorro de diesel

No. Especificaciones Ubicación Uso h/día

Flujo de diesel (L/a)

1 Termodinámica 1” Tanque de calentamiento de 13 t 4 1,260.7

2 Termodinámica 1” Tanque de calentamiento de 10 t 4 1,260.7

7 Termodinámica ¾” Evaporador No.1, línea de llegada 12 3,782.03

9 Termodinámica 1” Evaporador No.1, segundo paso 12 3,782.03

10 Termodinámica 1” Evaporador No.1, tercer paso 12 3,782.03

11 Termodinámica ¾” Evaporador No.2, línea de llegada 12 3,782.03

13 Termodinámica 1” Evaporador No.2, segundo paso 12 3,782.03

14 Termodinámica 1” Evaporador No.2, tercer paso 12 3,782.03

Total 25,213.52

La cantidad de diesel que se puede ahorrar es de 25,213.52 L/a, por lo tanto el beneficio económico que se tendrá por implementar esta oportunidad, considerando que el diesel cuesta $5.29 pesos/L, será de $133,380 pesos/año.

Inversión

La inversión requerida para la compra de las trampas es de aproximadamente $10,000 pesos que no incluye instalación (no se considera costo de instalación debido a que se tiene personal para mantenimiento de la planta); además, se recomienda la adquisición de un estetoscopio industrial con valor de $2,000 pesos para revisar periódicamente el funcionamiento de las trampas de vapor, dando un total de $12,000 pesos.

Periodo simple de recuperación de la inversión (PSRI)

El cálculo del PSRI considerando los costos de inversión y los beneficios que se obtendrán será de 0.09 año.

$12,000 $133,380 0.09pesosPSRI pesos aa

= ÷ =

Beneficio ambiental

El ahorro de diesel de 25,213.52 L/a que se logrará al implementar esta recomendación, representará una disminución en las emisiones de CO2 por evitar la combustión de diesel. Considerando la densidad del diesel de 0.85 kg/L y su poder


57

calorífico superior de 49,479.70 kJ/kg, aplicamos el coeficiente♠ de emisión para el diesel de 74.81 t CO2/TJ.

Reducción de emisiones = 74.81 t CO2/TJ x 1.0604 TJ/a = 79.3 t CO2 /año

3.4 Oportunidad 4. Captación del agua de lluvia para su utilización en el proceso y los servicios.

Esta oportunidad de producción más limpia tiene interés desde el punto de vista de establecer una cultura de buen aprovechamiento del agua ya que en la actualidad el Estado de Tabasco tiene abundancia de agua en ríos y lagunas pero tiene escasez de agua potable en sus redes municipales.

Desde el punto de vista técnico el agua de lluvia tiene un contenido de sólidos bajo, ya que los sólidos contenidos son aquellos que arrastra al caer sobre la superficies que impacta, y estos pueden ser eliminados fácilmente con rejas para la retención de material grueso y desarenadores que retienen los materiales en suspensión de tamaño fino; el agua pura tiene un pH de 7, y generalmente la lluvia es un poco más ácida, es por esto que se considera que se puede utilizar esta agua para la generación de vapor y para el sistema de enfriamiento.

En esta región la contaminación del aire es baja y no se considera la presencia de lluvias con gran cantidad de componentes ácidos tales como SOX , NOX y COX , que pudieran causar problemas de acidez y pH bajo.

Considerando lo anterior fue que se decidió realizar la recomendación de utilizar el agua de lluvia en la planta.

Situación actual

La empresa compra el agua para su proceso y sus servicios a un costo de $50 pesos/m3 y es surtida en camiones cisterna. El agua se almacena en 2 tanques desde donde se bombea para su distribución al área de proceso y al área de servicios.

♠ Coeficiente obtenido a partir de la composición de diesel mexicano calculado en base a las Directrices para el Panel Gubernamental de Cambio Climático para los inventarios nacionales de Gases de Efecto Invernadero, versión revisada en 1996. Libro de trabajo sección 1, tabla 1-2 Factores de emisión de carbono.


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Figura 3.2. Cisternas de almacenamiento de agua

Recomendación

Captar el agua de lluvia para su utilización en el proceso y los servicios, mediante el sistema de bajantes ya existentes por donde escurre el agua de lluvia que cae en los techos de la planta (figura 3.3).

Figura 3.3. Bajantes de recolección de agua existentes

Base de cálculo

Para saber la cantidad de agua que es posible acopiar, se necesitaba saber los datos de precipitación pluvial que persisten en el área donde se encuentra la planta, remondándose contar con datos de más de 10 años, por lo que se utilizaron datos del año 1969 a 1999 (30 años), lo que nos da un margen de confiabilidad alto. La


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precipitación promedio en la ciudad de Villahermosa fue de 2,159.3 L/m2 durante el periodo de 1969 a 1999. En la siguiente tabla se muestran los datos de precipitación del Estado de Tabasco y de la Ciudad de Villahermosa.

Tabla 3.5. Precipitación pluvial media mensual histórica de la Cd. de Villahermosa, Tabasco (1969 a 1999)

Meses

E F M A M J J A S O N D Promedio (69-99) 121.6 83.7 42.8 61.3 80.4 184.2 195.8 267.3 368.2 398.6 202.0 153.4

Año seco (1986) 134.8 60.6 42.1 0.0 236.8 119.5 79.4 127.0 103.2 102.1 124.9 46.3

Año lluvioso (1988) 209.3 96.8 23.4 37.7 8.4 317.2 254.0 615.3 382.8 641.2 298.6 59.1

FUENTE: CNA. Registro Mensual de Precipitación Pluvial en mm.

También se requirieron los datos de consumo de la planta, desafortunadamente sólo tenían datos de consumo de un año, los cuales se presentan a continuación:

Tabla 3.6. Consumo de agua durante 2004-2005 a un costo de 50 pesos/m3

Periodo Consumo (m3) Costo (peso)

Oct − Nov 2004 180 9,000

Dic 2004 − Ene 2005 190 9,500

Feb − Mar 2005 200 10,000

Abr − May 2005 259 12,950

Jun – Jul 2005 180 9,000

Ago − Sep 2005 230 11,500

Total anual 1239 61,950

Por último se procedió a medir las dimensiones de los techos que pueden ser utilizados para captar el agua de lluvia. Se calcularon las áreas de los diferentes segmentos de techo, llegándose a la conclusión de que la zona más factible es el costado izquierdo del techo, que corresponde al área de mecánica, el cual tiene la ventaja de estar justo al lado de la cisterna. Esta área cuenta con aproximadamente 1,193 m2 de superficie de captación, sin embargo solo es utilizable 840 m2 (50 m x 16.8 m) para el acopio de agua de lluvia pues la parte restante (706 m2) se encuentra deteriorada. Este deterioro corresponde a los últimos 21 m de la nave (figura 3.4).


60

Figura 3.4. Áreas para recolección del agua de lluvia.

A partir de los datos de precipitación pluvial media mensual (tabla 3.5) y con el área de 840 m2 se procede a calcular la cantidad de agua que se podrá captar, lo cual se obtiene mediante la siguiente fórmula (CEPIS, 2001).

=( * * )

1000i e c

iPp C A

A

Donde: Ai: Abastecimiento correspondiente al mes “i” (m3). Ppi: Precipitación promedio mensual (L/m2). Ce: Coeficiente de escorrentía = 0.9 para lámina. Ac: Área de captación (m2) = 840 m2.

La Tabla 3.7 resume la cantidad de agua abastecida mensualmente (Ai) que proviene de la lluvia, así como la demanda real mensual.

Cisterna

Área de techo dañada

Área de techo utilizable

Área de techo restante

23.5 m

30.4 m

33.6 m

17.0 m 13.6 m

50.0 m

21.0 m

16.8 m

20.0 m

8.0 m

15.0 m

1.7 m


61

Tabla 3.7. Abastecimiento contra demanda de agua.

Mes Precipitación (L/m2) Abastecimiento (m3) Demanda (m3) Diferencia (m3)

Oct 398.6 301 90 211

Nov 202 153 90 63

Dic 153.4 116 95 21

Ene 121.6 92 95 -3

Feb 83.7 63 100 -37

Mar 42.8 32 100 -68

Abr 61.3 46 129.5 -83.5

May 80.4 61 129.5 -68.5

Jun 184.2 139 90 49

Jul 195.8 148 90 58

Ago 267.3 202 115 87

Sep 368.2 278 115 163

Total 2,159.3 1,632 1,239 393 1 mm de precipitación pluvial =1 L/m2

Los resultados anteriores indican que el agua de lluvia recolectada puede remplazar el uso de agua surtida en pipas, teniéndose además un sobrante de aproximadamente de 234 m3 de agua, que es la capacidad máxima que se puede almacenar entre la pileta y la cisterna con la que cuenta la planta. Es importante señalar que durante el periodo de enero a mayo existiría una escasez de agua igual a 260 m3, lo cual podría poner en riesgo la operación de la planta. Sin embargo, hay que considerar que en los tres primeros meses hay un ahorro de 295 m3 de agua, con lo que se satisfacería esta escasez; siempre y cuando se hiciera una ampliación de las piletas existentes, pues la máxima capacidad de recolección es de 234 m3. Por lo tanto, se puede concluir que con el área de techo disponible, es posible satisfacer la demanda de agua de la planta durante todo el año.

En la actualidad se cuenta con una pileta de 15 m largo x 8 m de ancho x 1.8 m de alto (todas estas son medidas internas) por lo tanto se dispone de 216 m3 de capacidad de almacenamiento; además, se cuenta con una pequeña pileta adicional conectada a la cisterna la cual tiene 8 m de largo x 1.7 m de ancho x 1.3 m de alto, cuyo volumen es 18 m3. Ambos volúmenes suman un total de 234 m3.


62

Inversión

Los costos relativos a la aplicación de esta oportunidad, son debidos a la adaptación de la conexión entre los bajantes existentes; se trata de 6 bajantes distribuidos en 50 metros, es decir, un bajante cada 10 metros; además de la conexión de los bajantes a la cisterna. Para realizar esto necesitaremos 60 m de tubería de PVC de 6 pulgadas de diámetro con sus correspondientes accesorios (codos, conexiones en T, coples). El costo de estos materiales sería de aproximadamente $2,932 pesos.

Un gasto adicional está relacionado con el tanque interceptor de las primeras aguas provenientes del lavado del techo (figura 3.5), y que retendrá todos los materiales indeseables al inicio de las lluvias. Con esto se impide que el material indeseable ingrese la cisterna y de este modo se minimiza la contaminación del agua almacenada.

Figura 3.5. Interceptor de las primeras aguas


63

El parámetro de diseño para este dispositivo es de 1 L/m2 de techo, es decir, se necesitaría un tanque de 840 L, por lo que se recomienda un tanque de 900 L. El costo de este tanque es de $1,685 pesos, lo que genera un costo total aproximado de $4,617 por materiales. Si a esto le sumamos un incremento del 30% por mano de obra, el total asciende a $6,000 pesos.

Existen otros gastos adicionales como son:

La reparación de 2 metros de canaleta de recolección.

Poner tapa a la pileta e impermeabilizarla.

Impermeabilizar la cisterna.

Poner tapas para la escotilla de acceso de la cisterna.

Reparación de grietas (para evitar la pérdida por escurrimiento, la evaporación y la posible contaminación del agua por polvo, insectos o luz solar).

La construcción de un rebose para desalojar el exceso de agua captada en las épocas de mayor precipitación.

Estos gastos, además de los generados por la limpieza de la cisterna, no se tomaron en cuenta, ya que deben ser realizados independientemente de si se capta o no el agua de lluvia.


En la implantación de esta oportunidad se obtendrá un ahorro económico de aproximadamente $61950 pesos/a, pues los 1239 m3 de agua que consume la planta provendrían del agua de lluvia.

Periodo simple de recuperación de la inversión (PSRI)

Según el cálculo realizado basándose en los costos y los beneficios que se obtendrán, la inversión se recuperará en un periodo de tiempo de 0.1 año.

$6,000 $ 61,950 0.1pesosPSRI pesos aa

= ÷ ≈

Beneficio ambiental

La utilización del agua de lluvia es una excelente alternativa para la industria, ya que a esta agua se le considera blanda puesto que posee poca cantidad de sales de calcio y magnesio. El uso de esta agua en la planta disminuirá el uso de los productos químicos que se emplean actualmente en el tratamiento del agua potable que se acondiciona para ser alimentada a los sistemas de generación de vapor y de enfriamiento. Además, el agua de lluvia presenta las siguientes ventajas.


64

Alta calidad físico química, esto beneficia a la caldera, aumentando su vida útil y su rendimiento, debido a que se eliminan los problema de incrustación por sales.

No requiere energía para la operación del sistema.

Facilidad para dar mantenimiento al equipo utilizado.


65

Conclusiones

El objetivo principal fue aplicar la metodología de producción más limpia con la finalidad de prevenir las emisiones de contaminantes al suelo, agua y aire. De manera implícita se logró eficientar el proceso de extracción de aceite de coco y la obtención de pasta de coco usada para la alimentación de cerdos. Todo esto se traducirá en un beneficio económico anual de casi $8’500,000 pesos.

La utilidad anterior se obtendrá después de implementar las 4 oportunidades de P+L que fueron detectadas en el proceso:

Oportunidad 1. Sustituir placas de malla 60 por placas de malla 110 para filtros prensa.

Oportunidad 2. Reparar la maquinaria que está fuera de operación.

Oportunidad 3. Reparar trampas de vapor.

Oportunidad 4. Recolectar el agua de lluvia para su utilización en el proceso y los servicios.

Cada una de estas oportunidades requiere de una inversión, y la implementación de éstas asciende a casi $2’100,000 pesos. Por lo tanto el periodo simple de recuperación de la inversión será de 0.25 años.

Las oportunidades de P+L permitirán:

Aumentar la producción de aceite y pasta de coco (127 %).

Disminuir el consumo de sosa cáustica (50%).

Disminuir la emisión de aguas residuales.

Reducir el consumo de agua potable en1,239 m3/año.

Disminuir el consumo de combustible (25,213 L diesel/año).

Con la finalidad de llevar a cabo un control de las medidas de producción más limpia se recomienda finalmente realizar un seguimiento estricto de indicadores tales como:

Aceite y pasta de coco de coco producido (t/día, t/mes, t/año).

Consumo de agua m3/ t aceite de coco).

Descarga de aguas residuales (m3/ t aceite de coco).

Consumo de diesel (L/ t aceite de coco).

t CO2/t de aceite.


66

Bibliografía SHAPIRO, A. H. (1953), The Dynamics and Thermodinamics of Compressible Fluid Flow. Vol.1, Ronald Press, N.Y., p.100.

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UNIDO. Enviromental Policy Framework. UNIDO ESID Training kit. Learning Unit 5: Analytical Tools for Identifying Cleaner Production Opportunities. Environmental Compliance Audit. http://www.unido.org/ssites/env/envlearn/Lufive302.html.

UNIDO. Enviromental Policy Framework. UNIDO ESID Training kit. Learning Unit 5: Analytical Tools for Identifying Cleaner Production Opportunities. Product Life – Cycle Analysis. http://www.unido.org/ssites/env/envlearn/Lufive303.html.

UNIDO. Enviromental Policy Framework. UNIDO ESID Training kit. Learning Unit 5: Analytical Tools for Identifying Cleaner Production Opportunities. Environmental Impact Assessment. http://www.unido.org/ssites/env/envlearn/Lufive304.html.

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UNIDO. Enviromental Policy Framework. UNIDO ESID Training kit. Learning Unit 5: Analytical Tools for Identifying Cleaner Production Opportunities. Environmental Auditing. http://www.unido.org/ssites/env/envlearn/Lufive601.html.

UNIDO. Enviromental Policy Framework. UNIDO ESID Training kit. Learning Unit 5: Analytical Tools for Identifying Cleaner Production Opportunities. Life – Cycle Assessment: Inventory Guidelines and Principles. http://www.unido.org/ssites/env/envlearn/Lufive602.html.

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van Weenen, J. C. (1990), Waste Prevention: Theory and Practice, Thesis, Delft/Castricum, The Netherlands.

http://www.wbcsd.org/

http://www.unido.org/ssites/env/envlearn/Lufive301.html









67

Anexo1. Formatos de pre-evaluación

FORMATO 1. DATOS GENERALES

Fecha: DATOS DE LA EMPRESA Nombre: Domicilio: Ciudad, Estado: Código postal: Teléfono: Fax: DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA: No. de empleados: No. de obreros: Total: No. de turnos: Horarios: Días de producción / año: Facturación anual: Superficie total: de trabajo: almacenes: oficinas: Potencia eléctrica instalada: CONTACTOS:

Nombre Cargo Función Teléfono, horario Gerente General Líder del

proyecto

Miembro Miembro Miembro Miembro


68

Formato 2: Esquema para elaborar el diagrama de flujo de proceso

ENTRADAS PROCESO SALIDAS

Materias primas, auxiliares, energía eléctrica, aire comprimido, etc.

Productos, subproductos, residuos, emisiones, energía

Productos finales


69

Formato 3: Formato para elaborar un balance de materia

ENTRADAS

PROCESO SALIDAS

MATERIALES

ENERGÍA LÍQUIDOS SÓLIDOS GASEOSOS

Cantidad Costo Cantidad Costo Cantidad Costo Cantidad Costo Cantidad Costo


70

Formato 4. Información de parámetros eléctricos de los motores

Identificación Marca Tipo Potenciahp

Velocidadrpm

Voltajevolts

Corriente amperes Eficiencia

Factor de

potencia

Mediciones en Motores EéctricosVoltaje, Volts Voltaje Corriente, Amperes Potencia, kW F.P., % Corriente Voltaje prom. F.P.

1-N 2-N 3-N prom. Fase1 Fase2 Fase3 1-N 2-N 3-N 1-N 2-N 3-N promedio entre fases % % % % % % % % %

Potencia Porcentaje Eficiencia al Diferencia Desbalanceo Eficiencia Potencia en Motor alta efi.eléctrica, kW de carga % de carga de voltaje de voltaje ajustada la flecha, hp edecuado, hp

% % % % %

Nuevo Motor de Alta EficienciaPotencia rpm Porcentaje Eficiencia al Potencia Ahorro en Ahorro en

de carga % de carga demandada, kW demanda, kW Consumo, kWh/año % %


71

Formato 5. Lista de verificación para el estudio de factibilidad En caso de que la respuesta sea positiva, implica que existe disponible un informe. Incorpore esta información a los archivos de la Evaluación de producción más limpia. Si No No es

relevante1. ¿Ha realizado una evaluación técnica de las opciones a

las que asignó prioridad?

2. ¿Ha realizado una evaluación económica de las opciones a las que asignó prioridad?

3. ¿Ha realizado una evaluación ambiental de las opciones a las que asignó prioridad?

4. ¿Ha determinado la capacitación que necesitarán los empleados para logra una implantación exitosa de las opciones seleccionadas?

5. ¿Comprende cuáles son las barreras que enfrentará la implantación de las opciones para la producción más limpia en el área de trabajo?

6. ¿Ha tomado las medidas necesarias para facilitar la implantación de estas opciones, como los talleres, las reuniones, las juntas de información, etc.?

7. ¿Ha documentado las opciones factibles que fueron seleccionadas para su implantación?

8. ¿Ha documentado las opciones no factibles? 9. ¿Ha ajustado la planeación y el programa de tiempo para

la Evaluación de producción más limpia?

10.¿Ha informado a la gerencia y a los empleados sobre el progreso de la Evaluación de producción más limpia?

11.¿Ha preparado hojas de antes y después para la fase de implantación?

12. En base a la situación esperada de “antes y después”, ¿ha calculado el periodo de recuperación?


72

Formato 6. Lista de verificación para las evaluación técnica, económica y ambiental

Opción de producción más limpia: __________________________________

EVALUACIÓN TÉCNICA Si No No estoy seguro

1. ¿Ha determinado si otras compañías han experimentado antes con esto?

2. ¿Se mantendrá la calidad del producto con esta opción? 3. ¿Afectará esta opción a la producción de manera adversa? 4. ¿Requerirá esta opción de personal adicional? 5. ¿Serán capaces los trabajadores de conducir este proceso

con la opción implementada?

6. ¿Se requiere de capacitación adicional para los trabajadores? 7. ¿Está seguro de que esta opción creará menos desperdicios? 8. ¿Está seguro de que esta opción no trasladará simplemente

los problemas de residuos de un medio a otro (esto es, de residuos sólidos a residuos atmosféricos)?

9. ¿Es la disposición y el diseño de su planta capaz de incorporar esta opción?

10.¿Garantizará esta opción el proveedor? 11.¿Ha determinado que esta opción mejorará o mantendrá la

seguridad y la salud de los trabajadores?

12.¿Reducirá esta opción los residuos en su origen? 13.¿Están los materiales y las partes fácilmente disponibles? 14.¿Se puede dar mantenimiento con facilidad a esta opción? 15.¿Se promueve el reciclaje con esta opción?

EVALUACIÓN ECONÓMICA Si No No estoy seguro

1. ¿Reduce esta opción el costo de sus materias primas? 2. ¿Reduce esta opción el costo de sus servicios públicos? 3. ¿Reduce esta opción el costo de almacenamiento de

materiales y residuos?

4. ¿Reduce esta opción los costos causados por el cumplimiento de los reglamentos?

5. ¿Reducirá esta opción los costos asociados con las lesiones y enfermedades de sus trabajadores?

6. ¿Reducirá esta opción sus primas de aseguramiento? 7. ¿Reducirá esta opción los costos de desecho de

desperdicios?

8. ¿Tiene esta opción un periodo de recuperación aceptable? 9. ¿Está esta opción dentro de un rango de precios aceptable

(considerando las operaciones actuales y el capital)?

EVALUACIÓN AMBIENTAL Si No No es relevante

1. ¿Reduce esta opción la toxicidad y el volumen de sus residuos sólidos y sedimentos?


73

2. ¿Reduce esta opción la toxicidad y el volumen de las aguas residuales?

3. ¿Reduce esta opción la toxicidad y el volumen de sus emisiones atmosférica?

4. ¿Mejora esta opción las condiciones de salud y la seguridad en el área de trabajo?

5. ¿Reduce esta opción el uso de materias primas (por producto)?

6. ¿Reduce esta opción el uso de elementos auxiliares (por producto)?

7. ¿Reduce esta opción el consumo de energía (por producto)? 8. ¿Crea esta opción nuevos impactos ambientales? 9. ¿Aumenta esta opción las posibilidades de reciclar los flujos

de residuos?

10.¿Incrementa esta opción las posibilidades de reciclar el producto?


74

Formato 7. Plan de implantación de producción más limpia

SUBACTIVIDADES INVERSION ($)

1997 1998 AHORROS ESPERADOS

RECUPERACION DE LA INVERSION RESPONSABLE

OCT NOV DIC EN FE MA AB MAY JN JL AG SE OC ($/año) (años) (1)

(1) La recuperación de la inversión se calcula con la siguiente fórmula:

inversión ($)/ahorros ($/año)

COMENTARIOS:


75

Anexo 2. Características de la placa filtrante


76

Anexo 3: Memorias de Cálculos

Oportunidad 2

Tomando como base los siguientes datos:

No. de prensas = 6

Capacidad nominal por prensa = 0.958 t copra/h

t aceite / t copra = 0.56

t pasta /t copra = 0.44

Tiempo disponible por día = 12 h/d

Días laborables /mes =18 d/mes (se tomó en cuenta que los días de trabajo son de lunes a jueves de 6:00 a 18:00)

Producción de Aceite de Coco actual = 28.29 t/día

Cálculos:

Aceite de Coco:

Capacidad de producción instalada = 6 Prensas x 0.958 t copra/h x 0.56 t aceite/t copra = 3.21 t aceite /h x 12 h/día = 38.63 t/d

Si a esta cantidad le restamos la producción actual obtendremos el beneficio en la producción diaria de aceite:

Aumento en la producción = 38.63 t/d − 28.29 t/d = 10.34 t/día aceite de coco

Por lo tanto:

Aceite de Coco que se obtendría al implantar esta recomendación

10.34 t/día x 18 día/mes x 12 mes/año = 2,233.44 t/a aceite de coco

Obteniendo un beneficio económico de:

2,233.44 t/año x $ 9,000 $/t = $ 20,100,960 /año

Alimento para cerdos (pasta):

Si el aumento en la producción de aceite de coco es de 2,233.44 t/año y representa el 56 % de la copra procesada, para obtener esta cantidad de aceite necesitaremos:

(2,233.44 t/a ) / (0.56 ton aceite/t copra) = 3,988.29 t copra/año

Por lo tanto el aumento en la producción de alimento para cerdos (pasta) será:


77

3,988.29 t copra/año x 0.44 t pasta/t copra = 1,754.85 t pasta/año

Y se obtendrá un beneficio económico de:

1,754.85 x $ 1,908.85 promedio/t = $ 3,349,745 /año

Costo de materias primas

Costo de materias primas para producir 2,233.44 t aceite de coco/año y 1,754.85 t pasta/año:

Costo de la copra = 3,988.29 t copra/año x 4,750 $/t =$ 18’944,378/año

Se utilizan 150 kg (6 sacos de 25 kg) de tonsil por cada 10 toneladas de aceite a filtrar, entonces la cantidad necesaria de tonsil para procesar la cantidad de aceite generado mencionada anteriormente será:

Cantidad necesaria de tonsil = 15 kg tonsil/t aceite x 2,233.44 t aceite/año = 33,501 kg tonsil/año = 33.5 t tonsil /año

Por lo tanto:

Costo del tonsil = 33.5 t/año x $ 3,701.85 /t = $ 124,012 pesos/año

Considerando lo anterior tenemos:

Beneficio económico total = Beneficio en aceite producido + Beneficio en alimento para cerdos producido − Costo de la copra − Costo del tonsil

Beneficio económico total = $20’100,960 pesos/año + $3’349,745 pesos/año − $18’944,378 pesos/año − $124,012 pesos/año = $4’382,315 pesos/año

LISTA DE REFACCIONES REQUERIDAS PARA 2 PULVERIZADORES FUERA DE OPERACIÓN

Costo

Unitario Costo Total CANTIDAD DESCRIPCIÓN aproximado aproximado

KIT DE REFACCIONES (MARTILLOS ,HÉLICES, CRIBAS BAJANTES) 3

$35,689.00 $ 107,067.00

ARRANCADOR CON AUTOTRANSFORMADOR A TENSIÓN REDUCIDA PARA MOTOR DE 75 HP 2

$ 21,645.88 $ 43,291.76

TOTAL $ 150,358.76


78

LISTA DE REFACCIONES REQUERIDAS PARA 2 PRENSAS FUERA DE OPERACIÓN

Costo

Unitario Costo Total CANTIDAD DESCRIPCIÓN aproximado aproximado

MOTOR DE 75 HP, 1180RPM, 460 VOLTS MCA LOUIS ALLIS PACE MAKER MOD.3258735 2

MOO1, TIPO-CAB 5S $135,590.00 $ 271,180.00

MOTOR DE 60 HP, 1765 RPM, 460 VOLTS MCA LOUIS ALLIS PACE MAKER MOD.3258737 2

MOO5, TIPO-CAB 5S $ 120,564.00 $ 241,128.00

FLECHA PARA MAQUINA T55 INTEGRAL CON ARREGLO DE 8 GUSANOS ALIMENTADOR

CON LARGO DE 3350 mm, CON CUERPO DE 5 1/4" 3

CON GUSANOS DE 6" DE ALTURA

$ 50,057.00 $ 150,171.00

JUEGO DE CANASTO HORIZONTAL COMPLETO CUCHILLAS Y BARRAS DE RELLENO, COMPLETA- 2

MENTE ARMADAS, LISTAS PARA UTILIZAR, PARA T55 $ 35,067.00 $ 70,134.00

ARRANCADOR A TENSIÓN PLENA TRIFÁSICO 460 VOLTS MCA. SQUARE D DE ACUERDO A LA 4

CAPACIDAD DE LOS MOTORES $ 4,690.00 $ 18,760.00

LECTOR DE AMPERAJE MCA. DINAMIC PARA MOTORES 4

$ 600.00 $ 2,400.00

CABEZOTE CHUMACERA, PARA SOPORTE DE FLECHA T55 1

$80,567.00 $ 80,567.00

TOTAL $ 834,340.00

LISTA DE REFACCIONES REQUERIDAS PARA 1 DECANTADOR FUERA DE OPERACIÓN

Costo Unitario Costo Total CANTIDAD DESCRIPCIÓN

aproximado aproximado

JUEGO DE RASTRAS CON CADENAS 1

$ 16,400.99 $ 16,400.99

BOMBA CENTRIFUGA 3000 RPM 15 HP DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO 1

$ 50,987.00 $ 50,987.00

BOMBA CENTRIFUGA 1750 RPM 7.5 HP DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO 1

$ 38,506.45 $ 38,506.45

TOTAL $ 105,894.44


79

LISTA DE REFACCIONES REQUERIDAS PARA 1 FILTRO PRENSA FUERA DE OPERACIÓN

Costo Unitario Costo Total CANTIDAD DESCRIPCIÓN aproximado aproximado

PLACA FILTRANTE DE ACERO INOXIDABLE 48

$ 9,966.00 $ 478,368.00

BOMBA CENTRIFUGA DE 3600 RPM 15 HP DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO 1

$ 58,967.00 $ 58,967.00

TOTAL $ 537,335.00

Inversión total = $ 150,358 + $ 834,340 + $ 105,894 + $ 537,335 = $ 1,627,927 pesos

Periodo simple de Recuperación de la Inversión (PSRI) PSRI =Inversión / Beneficio económico total

$1,627,927 $4,382,315 0.37 a

pesosPSRI pesos a= ÷ =


80

Oportunidad 4: Cálculo de fugas en trampas de vapor

Las trampas de vapor termodinámicas tienen un disco colocado sobre un orificio central. La presión del condensado hace que este se levante dejando salir el líquido, el vapor se acumula en la parte superior del disco aumentando la presión e impidiendo que este salga, hasta que sea condensado, ver figura siguiente.

Para calcular la fuga de vapor a través de una trampa termodinámica es necesario conocer el diámetro del orificio central, por tal motivo los fabricantes tienen tablas donde se especifica el diámetro de este orifico dependiendo del diámetro de la línea y de la diferencia de presiones.

Tabla A. Diámetro de las trampas termodinámicas de Spirax Sarco, 2001

NPT, pulgadas Diferencia de presiones (psi) 0.5, 0.75, 1 1.25 1.5 2

15 0.2180 0.3120 0.5000 0.6250

30 0.2180 0.2280 0.3900 0.5000

75 0.1660 0.3120 0.3120 0.4210

125 0.1250 0.2460 0.2460 0.3220

200 0.1000

El vapor que pasa a través de la trampa eventualmente es perdido a la atmósfera por el efecto flash.

El potencial de ahorro es el combustible que se deja de usar para vaporizar el agua a la temperatura de la línea.

Para calcular la energía perdida en trampas de vapor se toman en cuenta las siguientes consideraciones:

El flujo considerado es similar al del gas ideal a través de una boquilla isentrópica. Debido a esto se toman las relaciones de gas ideal y se aplica una corrección por la sección no simétrica.


81

La presión de escape de las fugas (presión atmosférica) es menor que la presión de flujo critico, se puede asumir que es estrangulado. La siguiente ecuación puede usarse para estimar la presión crítica de la sección de la fuga:

1

12 *

1

kk

tP Pk

−⎛ ⎞= ⎜ ⎟+⎝ ⎠

Donde: Pt = Presión critica de la sección de la fuga, bar Pl = Presión de estancamiento de la fuga (Presión de la línea), bar k = Constante isentrópica de compresión, adimensional (k = 1.329 para vapor)

Dado que Pt > Patm, el flujo de vapor se considera estrangulado.

Basado en estas suposiciones, el flujo másico, M, de vapor a través de la trampa puede ser calculado con la siguiente ecuación:

π× × × × ×=

21 1 2

1

4dDC FO P C C

MT

Donde: M = Flujo másico del vapor a través de la fuga, kg/s Cd = Coeficiente sónico de descarga para orificios de borde cuadrado, 0.8, adimensional FO = Factor de obstrucción del condensado, estimado en 0.5 π = Constante, 3.1416 D = Diámetro de la fuga de vapor, m Pl = Presión de estancamiento de la fuga (Presión de la línea), bar C1 = Constante de flujo másico isentrópica para vapor, 0.0313 sK0.5/m C2 = Constante de conversión, 100,000 (kg m /s2)/m2/ (bar)

Tl = Temperatura del vapor en la línea,°K

Una vez que se conoce el flujo másico de vapor que escapa por la trampa, se calcula el ahorro de energía o combustible que se puede obtener con la reparación de las fugas, de acuerdo a la siguiente ecuación:

η

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

× × −= ×

×vapor agua

usocombGV

N M h hw tPCS


82

Donde: wcomb = Flujo de combustible utilizado, kg/año N = Numero de Fugas con el mismo diámetro, adimensional M = Flujo másico del vapor a través de la fuga, kg/s hvapor = Entalpía del vapor a la presión y temperatura de la línea, kJ/kg hagua = Entalpía del agua de alimentación al generador de vapor, kJ/kg tuso = Tiempo en uso de la tubería, h/año ηGV = Eficiencia del generador de vapor, adimensional PCS = Poder calorífico superior del combustible, kJ/kg

Para cambiar de base másica a base volumétrica es necesario dividirlo entre la densidad del diesel.

dieseldiesel

diesel

wv

ρ=&

Donde: vdiesel = diesel que se deja de utilizar, L/año wdiesel = Flujo del diesel utilizado, kg /año ρdiesel = densidad del diesel, 0.85 kg/l

Cálculo del flujo de diesel para las trampas de vapor A continuación se hace el cálculo para la trampa de vapor No. 10 usando las ecuaciones anteriores y los resultados de todas las trampas se resumen en la Tabla 3.4.

5.141 3

2(5.56 3)0.8*0.5* 3.43 0.0313 100 34411.32

kgEs

E EM

π= −

− × × ×=

*3219.7

1*5.141 3* 2729.7 581.1 93312000.647*49479.7

kgacomb

Ew

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ =

− −=

3219.7 3782.030.85diesel

Lva

= =&


83

Lista de tablas

Tabla 1.1. Calidades A, B y C en que se clasifica la copra al momento de la recepción (todos son valores máximos en porciento)...................................................... 17

Tabla 1.2. Operaciones que se realizan en cada uno de los puntos de inspección (ver figura 1.1). ....................................................................................................... 17

Tabla 1.3. Características y especificaciones para el aceite y pasta de coco ................. 18 Tabla 1.5. Consumo de materias primas (octubre 2004-septiembre 2005)..................... 19 Tabla 1.6. Producto y subproducto generado (octubre 2004 - septiembre 2005)............ 19 Tabla 1.7. Costos de los combustibles............................................................................. 21 Tabla 1.8. Consumos de diesel y gas L.P........................................................................ 21 Tabla 1.9. Propiedades físicas del Gas LP ...................................................................... 22 Tabla 2.1. Análisis comparativo de opciones. .................................................................. 42 Tabla 3.1. Datos de producción ....................................................................................... 51 Tabla 3.2. Inversión por la reparación de equipos ........................................................... 52 Tabla 3.3. Inventario de trampas de vapor....................................................................... 55 Tabla 3.4. Ahorro de diesel .............................................................................................. 56 Tabla 3.5. Precipitación pluvial media mensual histórica de la Cd. de Villahermosa,

Tabasco (1969 a 1999) ................................................................................... 59 Tabla 3.6. Consumo de agua durante 2004-2005 a un costo de 50 pesos/m3................ 59 Tabla 3.7. Abastecimiento contra demanda de agua....................................................... 61

Lista de figuras Figura 1.1. Diagrama de flujo de extracción de aceite y pasta de coco........................... 13 Figura 1.2. Diagrama esquemático de la distribución del uso del agua en la fábrica...... 20 Figura 1.3. Diagrama de uso del vapor ............................................................................ 23 Figura 2.1. Fases de la metodología de producción más limpia...................................... 26 Figura 3.1. Pileta utilizada para la limpieza de las bolsas de tela de poliéster y las mallas.

.................................................................................................................................. 46 Figura 3.2. Cisternas de almacenamiento de agua.......................................................... 58 Figura 3.3. Bajantes de recolección de agua existentes.................................................. 58 Figura 3.4. Áreas para recolección del agua de lluvia. .................................................... 60 Figura 3.5. Interceptor de las primeras aguas.................................................................. 62

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL - tesis.ipn.mxtesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/8959/1/ROMERO HERNANDEZ.pdf · Cesar Romero Hernández 3 Resumen En este trabajo se aplica la