DOCUMENTO PARA CONSULTA PÚBLICA
Guía Técnica General de Producción Más Limpia CPTS-GTPML-GRL-001
Elaborada por: CENTRO DE PROMOCIÓN DE TECNOLOGÍAS SOSTENIBLES CPTS Auspiciada por: USAID/BOLIVIA Y
EMBAJADA REAL DE DINAMARCA
JULIO 2005
Guía Técnica General de Producción Más Limpia No está permitida la reproducción total o parcial de este libro, ni su tratamiento informático, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, por fotocopia, por registro u otros métodos, sin hacer referencia al autor DERECHOS RESERVADOS © 2005 CENTRO DE PROMOCIÓN DE TECNOLOGÍAS SOSTENIBLES – CPTS Primera Edición D.L. Nº ISBN Se imprimieron 3,000 ejemplares en el mes de ….. de 2005 Impresor: Nombre de la Imprenta La Paz - Bolivia
Guía Técnica General de Producción Más Limpia
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Índice de Contenido Capítulo 1 Introducción............................................................................................................................1 Capítulo 2 La legislación ambiental.........................................................................................................3 2.1 2.2 2.3 2.4
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 3 LA LEY DEL MEDIO AMBIENTE, LEY 1333 ............................................................................................. 5 REGLAMENTOS A LA LEY DEL MEDIO AMBIENTE ................................................................................... 6 REGLAMENTO AMBIENTAL PARA EL SECTOR INDUSTRIAL MANUFACTURERO (RASIM) ............................ 6
Capítulo 3 Principios y conceptos de la producción más limpia .........................................................8 3.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 8 3.2 DEFINICIONES Y CONCEPTOS CLAVE EN PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA .......................................................... 9 3.2.1 Contaminación ....................................................................................................................... 9 3.2.2 Prevención de la contaminación............................................................................................ 9 3.2.3 Eficiencia energética.............................................................................................................. 9 3.2.4 Reciclaje, Reuso y Recuperación (las 3 R’s) ........................................................................ 9 3.2.5 Mejores técnicas disponibles o accesibles (Best Available Techniques - BAT).................. 10 3.2.6 Producción más limpia (PML).............................................................................................. 10 3.2.7 Desarrollo Sostenible........................................................................................................... 11 3.3 ENFOQUE PIRAMIDAL EN EL MANEJO DE EFLUENTES ............................................................................ 11 3.3.1 Disposición final de residuos ............................................................................................... 12 3.3.2 Tratamiento de efluentes “al final del proceso” (end of pipe) .............................................. 13 3.3.3 Producción más limpia (PML).............................................................................................. 14 3.4 CONCEPTOS, PRINCIPIOS Y BASES PARA LA PRÁCTICA DE PML............................................................ 16 3.4.1 El concepto de “insumo” ...................................................................................................... 16 3.4.2 Distinción entre residuo y desecho...................................................................................... 16 3.4.3 Bases para la práctica de la PML ........................................................................................ 17 3.5 SISTEMA DE GESTIÓN AMBIENTAL (SGA) Y PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA (PML) ........................................ 18 3.5.1 Conceptos 18 3.5.2 Ubicación del concepto de PML en el marco de un SGA ................................................... 19 3.5.3 Características del Programa de PML en relación a un SGA ............................................. 20 Capítulo 4 Desarrollo de un programa de producción más limpia.....................................................21 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
ETAPA 1: CREACIÓN DE LA BASE DEL PROGRAMA DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA ..................................... 22 ETAPA 2: PREPARACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA ............................................. 25 ETAPA 3: DIAGNÓSTICO – ESTUDIO DETALLADO DE LAS OPERACIONES UNITARIAS CRÍTICAS.................. 28 ETAPA 4: DIAGNÓSTICO – EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA ........................................................... 32 ETAPA 5: IMPLEMENTACIÓN, SEGUIMIENTO Y EVALUACIÓN FINAL.......................................................... 39
Capítulo 5 Métodos para evaluar la eficiencia productiva ..................................................................42 5.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................. 42 5.2 LA CULTURA DE LA MEDICIÓN ............................................................................................................. 42 5.2.1 Consideraciones para un monitoreo exitoso ....................................................................... 43 5.3 ELABORACIÓN DE UN DIAGRAMA DE FLUJO.......................................................................................... 46 5.4 BALANCE DE MASA ............................................................................................................................ 48 5.4.1 Bases para identificar y cuantificar entradas y salidas........................................................ 48 5.4.2 Cuantificación de las entradas............................................................................................. 49 5.4.3 Cuantificación de las salidas ............................................................................................... 52 5.4.4 Elaboración de un balance de masa ................................................................................... 55
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5.5 BALANCE DE ENERGÍA ....................................................................................................................... 57 5.5.1 Energía Térmica .................................................................................................................. 57 5.5.2 Energía Eléctrica.................................................................................................................. 66 5.6 CÁLCULO DE CONSUMOS Y DESCARGAS ESPECÍFICOS ......................................................................... 70 5.7 CORRELACIONES ENTRE CONSUMOS ESPECÍFICOS Y PRODUCCIÓN ...................................................... 71 Capítulo 6 Medidas generales de producción más limpia (PML) .......................................................73 6.1 PROGRAMA GENERAL PARA OPTIMIZAR EL USO DE AGUA ..................................................................... 73 6.1.1 Fuentes de suministro de agua en Bolivia........................................................................... 74 6.1.2 Calidad del agua .................................................................................................................. 76 6.1.3 Costo del agua..................................................................................................................... 77 6.1.4 Medidas generales para optimizar el uso de agua y reducir la contaminación................... 78 6.2 PROGRAMA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA ............................................................................................. 85 6.2.1 Fuentes de energía.............................................................................................................. 85 6.2.2 Costo de la energía.............................................................................................................. 87 6.2.3 Registro y tratamiento de la información ............................................................................. 90 6.2.4 Medidas generales para optimizar el uso de energía eléctrica ........................................... 96 6.2.5 Medidas generales para optimizar el uso de energía térmica........................................... 109 Capítulo 7 Anexos..................................................................................................................................118 7.1 7.2 7.3 7.4
ANEXO A. GLOSARIO ...................................................................................................................... 118 ANEXO B. UNIDADES ....................................................................................................................... 121 ANEXO C. RESUMEN DE LA LEGISLACIÓN EN MATERIA AMBIENTAL EN BOLIVIA .................................... 122 ANEXO D. CUESTIONARIO TÉCNICO PARA DIAGNÓSTICOS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA EN EL SECTOR INDUSTRIAL MANUFACTURERO ......................................................................................... 131 7.5 ANEXO E. CRITERIOS DE EVALUACIÓN ECONÓMICA DE LAS OPCIONES DE PML TÉCNICAMENTE VIABLES ...................................................................................................................................... 136 ANEXO F. EJERCICIOS Y EJEMPLOS ......................................................................................................... 141 7.5.1 Anexo F – 1. Balance de masa y dilución ......................................................................... 141 7.5.2 Anexo F – 2. Cálculo de las descargas de aguas residuales en un matadero ................. 144 7.5.3 Anexo F – 3. Cálculo de factibilidad económica: caso de una medida de PML en un matadero de reses ....................................................................................... 148 7.5.4 Anexo F – 4. Verificación de la facturación del consumo eléctrico ................................... 155 7.5.5 Anexo F – 5. Manejo de la demanda de potencia ............................................................. 159 7.5.6 Anexo F – 6. Sustitución de focos ..................................................................................... 161 7.5.7 Anexo F – 7. Sustitución de energéticos (sustitución de calefones eléctricos por calefones a GLP) .......................................................................................................... 163 7.5.8 Anexo F – 8. Balance de energía en una operación de evaporación ............................... 165 Capítulo 8 información utilizada ..........................................................................................................172 8.1 FUENTES DE INFORMACIÓN .............................................................................................................. 172 8.2 REFERENCIAS ................................................................................................................................. 173
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Agradecimientos El Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles (CPTS) tiene el agrado de presentar la “Guía Técnica General de Producción Más Limpia”, elaborada por su equipo técnico. El objetivo de esta guía es el de constituirse en un instrumento de referencia, en materia de Producción Más Limpia (PML), para las empresas, autoridades ambientales, consultores, instituciones e interesados en general. El CPTS expresa su más sincero agradecimiento a: ¾ La Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID), al Programa de Cooperación Danesa para el Sector de Medio Ambiente (PCDSMA), a la Cámara Nacional de Industrias (CNI) y a la Cámara de Industrias de La Paz (CILP). ¾ Los consultores Lino Héctor Gallo (Uruguay); Willy Frendrup (Dinamarca); Patricio González Morel (Chile), Miguel Franco (República Dominicana), Walter Weaver (EEUU), todos ellos expertos en medio ambiente y en procesos industriales. ¾ La empresa PA Consulting Inc. (EEUU). ¾ Al Viceministerio de Industria, Comercio y Exportaciones (VICE), a través de su Unidad de Medio Ambiente, por su colaboración en el desarrollo del concepto de las Guías Técnicas de Producción Más Limpia y la incorporación de este concepto dentro del “Reglamento Ambiental para el Sector Industrial Manufacturero” (RASIM), como un incentivo para las industrias. ¾ Las empresas y a todos quienes han aportado con sus comentarios y experiencias. Finalmente, cabe hacer notar que las opiniones vertidas en este documento son responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente aquéllas de las agencias de cooperación, instituciones y personas antes mencionadas. Por el Directorio del CPTS: Víktor de los Heros Álvarez, Presidente; Antonio Saavedra Muñoz, Vicepresidente; Gerardo Velasco, Tesorero. Carlos Enrique Arze Landivar, Director Ejecutivo.
La Paz, julio de 2005
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Guía Técnica General de Producción Más Limpia Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles (CPTS) Autor y editor: Equipo Técnico del CPTS Av. Mariscal Santa Cruz Nº 1392 Edificio Cámara Nacional de Comercio, piso 12 La Paz - Bolivia Equipo Técnico del CPTS: Carlos E. Arze Landivar, Director Ejecutivo CPTS Juan Cristóbal Birbuet, Consultor CPTS Daniel Cabrera Santelices, Consultor CPTS Cesín A. Curi S., Consultor CPTS Patricia Duran, Consultora CPTS Cecilia Espinosa Murga, Consultora CPTS Birgit Friis, Consultora del PCDSMA, adscrita al CPTS Daysi Guamán Meza, Consultora CPTS Samuel Lora Rocha, Consultor CPTS Adalid Michel Espinosa, Consultor CPTS Christian Romero Prieto, Consultor CPTS Antonio Ruiz Michel, Consultor CPTS Franz Velazco Quintanilla, Consultor CPTS Justo Zapata Quiroz, Consultor CPTS La Paz – Bolivia, julio de 2005
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ABREVIACIONES Y SIGLAS UTILIZADAS ADEPI CADEPIA CAINCO CILP CNI CPE CPTS DANIDA DPML FEBOPI INE PCDSMA PMA PML OSC RASIM RGGA RPCA RMCH RGRS UNEP USAID US$ VICE-UMA
Asociación Departamental de la Pequeña Industria Cámara de la Pequeña Industria y Artesanía Cámara de Industria y Comercio de Santa Cruz Cámara de Industrias de La Paz Cámara Nacional de Industrias Constitución Política del Estado Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles Asistencia Danesa al Desarrollo Internacional Diagnóstico de Producción Más Limpia Federación Boliviana de la Pequeña Industria Instituto Nacional de Estadística Programa de Cooperación Danesa al Sector Medio Ambiente Plan de Manejo Ambiental Producción Más Limpia Organismo Sectorial Competente Reglamento Ambiental para el Sector Industrial Manufacturero Reglamento General de Gestión Ambiental Reglamento de Prevención y Control Ambiental Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica Reglamento de Gestión de Residuos Sólidos United Nations Environmental Program Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional Dólar de los Estados Unidos de Norte América Viceministerio de Industria, Comercio y Exportaciones, Unidad del Medio Ambiente.
NOTA.- La nomenclatura para la notación numérica es como sigue: la coma (,) se usa para separar miles y el punto (.) para separar decimales.
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EL CPTS Y LA PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA QUÉ ES LA PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA (PML) “La Producción Más Limpia (PML) es la aplicación continua de una estrategia ambiental, preventiva e integrada, a los procesos productivos, a los productos y a los servicios para incrementar la eficiencia global y reducir riesgos para los seres humanos y el ambiente. La PML puede ser aplicada a los procesos empleados en cualquier industria, a los productos mismos y a los diferentes servicios prestados a la sociedad. En los procesos productivos, la PML conduce al ahorro de materias primas, agua y/o energía; a la eliminación de materias primas tóxicas y peligrosas; y a la reducción, en la fuente, de la cantidad y toxicidad de todas las emisiones y desechos, durante el proceso de producción. En los productos, la PML busca reducir los impactos negativos de los productos sobre el ambiente, la salud y la seguridad, durante todo su ciclo de vida, desde la extracción de las materias primas, pasando por la transformación y uso, hasta la disposición final del producto. En los servicios, la PML implica incorporar el quehacer 1 ambiental en el diseño y la prestación de servicios.” La PML incrementa la eficiencia productiva debido a que su aplicación conduce a la empresa a hacer un uso óptimo de materias primas, agua y energía, entre otros insumos, permitiéndole producir la misma cantidad de productos con una cantidad menor de insumos. El efecto es la disminución del costo unitario de producción y, al mismo tiempo, la reducción de la cantidad de residuos generada. Al necesitar una menor cantidad de insumos para generar la misma cantidad de productos, también se está permitiendo el uso de esos insumos en otras actividades (industriales, residenciales u otras), o simplemente al dejar de utilizarlas se está ayudando a la preservación de éstos (por ejemplo, acuíferos). Más aún, se produce la reducción tanto del costo de tratamiento de desechos como de los impactos negativos en el medio ambiente. Por lo tanto, el incremento de la eficiencia productiva, implica beneficios económicos y ambientales simultáneos, que pueden no solo solventar las acciones de PML, sino mejorar la competitividad de las empresas. Por tanto, la PML debe concebirse como una estrategia empresarial que, al minimizar los daños ambientales y maximizar los rendimientos económicos, es ambiental y económicamente sostenible, por lo que puede, y debe, ser aplicada por cualquier tipo de empresa.
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Esta es una traducción, realizada por el CPTS, de la definición oficial, en inglés, de Producción Más Limpia, adoptada por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente - PNUMA (United Nations Environment Program – UNEP).
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QUÉ ES Y QUÉ HACE EL CENTRO TECNOLOGÍAS SOSTENIBLES (CPTS)
DE
PROMOCIÓN
DE
En septiembre de 1995, con financiamiento de USAID, inicia actividades el Proyecto para la Prevención de la Contaminación Ambiental (Environmental Pollution Prevention Project – EP3), teniendo como ejecutora técnica y administrativa a la empresa Hagler Bailly Consulting Inc. (HBCI), con el objetivo de introducir la práctica de la prevención de la contaminación en el sector industrial. Para tal efecto, se suscribió un acuerdo entre la Cámara Nacional de Industrias (CNI) y la empresa HBCI. Debido a los buenos resultados obtenidos en Bolivia, el convenio original suscrito por dos años fue ampliado a tres. Por otro lado, con financiamiento del Reino de los Países Bajos, a través del Banco Mundial, inicia actividades en 1994 el Programa de Asistencia Técnica para el Manejo del Sector Energético (Energy Sector Management Program – ESMAP), cuya contraparte nacional era la entonces Secretaría Nacional de Energía, hoy Viceministerio de Electricidad y Energías Alternativas (VMEEA). Debido a la similitud de filosofías y complementariedad de acciones entre el EP3/Bolivia y el ESMAP, a partir de 1997, ambos (proyecto y programa), comienzan a trabajar en forma coordinada y, a partir de septiembre de 1998, se fusionan, mediante un Convenio suscrito entre el Viceministerio de Energía e Hidrocarburos (hoy VMEEA) y la CNI, para crear el Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles (CPTS), entidad encargada de promover las prácticas de prevención de la contaminación y de eficiencia energética, como componentes de la PML. Desde septiembre de 1998 hasta junio de 2002, el CPTS funcionó bajo tuición de la CNI, con la asistencia técnica y administrativa de la empresa PA Government Services Inc., y el financiamiento de USAID, del Reino de los Países Bajos, a través del Banco Mundial; y, desde el año 2000, de la Embajada Real de Dinamarca y de la Secretaría de Estado para la Economía de Suiza (SECO). A partir del 1º de julio de 2002, el CPTS adquiere su personería jurídica, constituyéndose en una asociación civil sin fines de lucro que cuenta con el financiamiento de USAID, de la Embajada Real de Dinamarca y de SECO. El objetivo principal del CPTS es promover el concepto y las prácticas de PML en los sectores productivos y de servicios de la economía boliviana, jugando un papel articulador de la oferta y la demanda de servicios de PML en el país. Entre las principales actividades desarrolladas por el CPTS, conducentes al logro de este objetivo, se puede mencionar:
⇒ La ejecución de programas de asistencia técnica de
PML en las empresas (que constan de diagnóstico,
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Guía Técnica General de Producción Más Limpia seguimiento y estudio de caso), para difundir los beneficios obtenidos de su aplicación y así generar la “demanda de servicios de PML” por parte de la industria en general y, además, para entrenar a los profesionales bolivianos en planta.
⇒ La
capacitación de una masa crítica de profesionales bolivianos, capaces de llevar adelante programas de asistencia técnica en PML, a fin de crear y consolidar la “oferta de servicios de PML” con un enfoque de mercado.
⇒ La puesta en funcionamiento del Fondo de PML, cuyo objetivo es el de otorgar créditos a las empresas dispuestas a invertir en la implementación de prácticas de PML. El pago del crédito se programa en función de los montos y tiempos en los que se obtengan retornos estrictamente por concepto de los ahorros derivados de dicha implementación. También se pretende que los intereses del crédito se encuentren entre los más bajos disponibles, sin causar distorsiones en el mercado bancario nacional. Este instrumento, que debe ser considerado como un incentivo para los empresarios, tiene como objetivo final demostrar al sector bancario que el apoyo a las prácticas de PML puede ser un negocio atractivo. El operador del Fondo es la Fundación para la Producción (FUNDAPRO).
⇒ La
promoción del concepto de PML para incorporarlo, junto a su práctica, en el campo de la formación universitaria. Para tal efecto, se ha creado un programa de becas destinado a apoyar a alrededor de 20 tesis por año, por un monto máximo de US$ 1,500 cada una, en las universidades públicas y privadas, a nivel nacional. Se pretende con ello generar lazos de cooperación mutua entre la industria y la universidad.
⇒ El financiamiento para proyectos de investigación,
como parte del programa “Vinculación Universidad Empresa”, destinado a incentivar trabajos que permitan resolver problemas técnicos de la industria, en base a la movilización de la capacidad científico técnica del país.
⇒ La elaboración de Guías Técnicas de PML para diferentes subsectores, como curtiembres, mataderos, y otros, con el objetivo de poner a disposición de las empresas, autoridades ambientales, consultores, instituciones y personas involucradas en el tema, un instrumento de referencia técnica, basado en los principios de la PML.
⇒ La incorporación, a las actividades del CPTS, del tema de la Responsabilidad Social Empresarial (RSE), con el objetivo de apoyar a las empresas en la elaboración de diagnósticos de la gestión empresarial en materia socio laboral.
⇒ Igualmente, la incorporación, en los diagnósticos de PML, de diagnósticos de gestión ambiental (DGA), para promover la implantación de Sistemas
Documento para consulta pública de Gestión Ambiental (SGA), como parte del sistema general de gestión de la empresa. Dentro de un SGA están incluidos: el establecimiento de la estructura organizativa, la planificación de actividades, la delegación de responsabilidades, las prácticas, los procedimientos y los recursos para desarrollar, implantar, llevar a cabo, revisar y mantener al día la política ambiental de la empresa, basada en la PML. La PML hace que el SGA sea preventivo y el SGA hace que la PML sea continua.
⇒ El desarrollo de tecnologías más limpias. Dos líneas completas: una para el beneficiado de quinua criolla y otra para quinua real (limpiador y despajador, escarificador, clasificador de grano, despedregador, lavador, enjuagador, centrifugador y secador). Una trilladora para achiote y diseño de maquinaria para la extracción de bixinina y nor bixina, a partir de la semilla de achiote.
⇒ Entre otras actividades, en apoyo a las políticas de la Cámara Nacional de Industrias:
• el
fortalecimiento de su página Web (www.bolivia-industry.com/sia) como instrumento central para la difusión de la información generada en el país y en el exterior;
• el
establecimiento del “Premio a la Ecoeficiencia”, como incentivo para aquellas empresas comprometidas en aumentar su productividad en armonía con el cuidado del medio ambiente;
• la creación de la Bolsa de Residuos
Industriales (BRI), para poner a disposición de los industriales información que les permita intercambiar residuos. Aquello que antes se consideraba desecho puede ser un subproducto de menor valor.
PROGRAMA DE LIMPIA (PML)
ASISTENCIA TÉCNICA EN
PRODUCCIÓN MÁS
El programa de asistencia técnica en PML es un conjunto ordenado de actividades que un equipo técnico del CPTS ejecuta en una empresa (dedicada a la producción, ya sea de bienes o servicios), empleando una metodología de análisis de las operaciones productivas, que permite identificar y seleccionar opciones viables de PML, que deben implementarse con el propósito de prevenir la contaminación e incrementar la eficiencia energética. De esta manera, el programa constituye una base sólida a partir de la cual se puede implantar y mantener un sistema de gestión ambiental. Los programas que el CPTS lleva a cabo tienen un carácter de promoción, razón por la que cada uno es ejecutado a un precio nominal, ya que es auspiciado por las agencias de cooperación mencionadas anteriormente. Un componente importante del costo del programa, se refiere a la asistencia técnica especializada que proporciona el CPTS. Otro componente es la participación activa de uno o más técnicos de la empresa en el equipo, no sólo con el propósito de que exista una
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contraparte empresarial receptora de los conocimientos y de los cambios a ser introducidos, sino que también forme parte del programa de capacitación y entrenamiento. Excepto por requisitos generales asociados a la solicitud de un servicio de ejecución de un programa de asistencia técnica en PML, como el llenado de un cuestionario técnico, éste no impone condición alguna para que una empresa sea beneficiada con el programa. Sin embargo, el CPTS exige que la empresa demuestre un genuino interés y cumpla los acuerdos a ser establecidos en un convenio (contrato) de cooperación mutua a ser suscrito entre la empresa y el CPTS. Las opciones de PML identificadas, previamente aprobadas por la Gerencia de la empresa, deben ser implementadas de acuerdo a un calendario elaborado y aprobado por la propia empresa, pero concertado con el CPTS (los gastos y actividades de implementación de las recomendaciones de PML corren por cuenta de la empresa. ALGUNOS RESULTADOS OBTENIDOS HASTA EL PRESENTE Desde septiembre de 1995 a diciembre de 2004, primero como EP3 y posteriormente como CPTS, se ha realizado un total de 82 diagnósticos de PML, en diferentes tipos de empresas, cuyo resumen se encuentra en el Cuadro 1. Cuadro 1 Rubros de producción de empresas bolivianas en las
que EP3/Bolivia – CPTS, efectuó diagnósticos de PML Tipo de empresa (según CIIU (*), rev. 3, 1990) Cant. Elaboración de productos alimenticios y bebidas (jugos, 2 molinería, panadería, hielo, lácteos, refrescos, etc.) Producción, procesamiento y conservación de carne y 11 productos cárnicos (reses, cerdos, pollos) Elaboración y conservación de frutas, legumbres y 6 hortalizas (piña, banana, maracuyá) Elaboración de productos lácteos 3 Elaboración de productos de molinería (quinua) Alimentos preparados para animales Elaboración de azúcar Elaboración de otros productos alimenticios n.c.p.(café, té, miel, castaña) Elaboración de vinos Elaboración de bebidas malteadas y de malta (cerveza) Elaboración de bebidas no alcohólicas; producción de aguas minerales Preparación e hilatura de fibras textiles; tejedura de productos textiles Curtido y adobo de cueros Fabricación de sustancias químicas básicas (colorantes de origen vegetal) Fabricación de pinturas Fabricación de productos farmacéuticos, sustancias químicas medicinales y productos botánicos Fabricación de otros productos minerales no metálicos n.c.p. (fabricación de productos de asfalto) Fabricación de productos primarios de metales preciosos y fabricación de joyas (oro y plata)
4 1 2 12 1 3 6 3 7 2 1 1 1 1
Tipo de empresa (según CIIU (*), rev. 3, 1990) Fundición de metales no ferrosos Tratamiento y revestimiento de metales (galvanoplastia)
Cant. 2 1
Hoteles
3
Restaurantes (preparación de raciones alimenticias) Actividades de hospitales, médicos y odontólogos Actividades de organizaciones empresariales y profesionales (oficinas) Total empresas (*) CIIU: Clasificación Industrial Internacional Uniforme
2 5 2 82
En el Cuadro 2 se presenta un resumen de los resultados obtenidos por la implementación de medidas de PML en 17 empresas. Cuadro 2 Impacto de las prácticas de PML en 17 de las 82
empresas (ingenios azucareros, lácteos, cervecerías, curtiembres, mataderos y otras) Detalle Cantidad Total recomendaciones efectuadas 211 Total recomendaciones implementadas 156 Porcentaje de implementación [%] 74 Inversión total efectuada por las empresas [US$] 2,395,000 Beneficios económicos alcanzados [US$/año] 1,174,000 Retorno sobre la inversión [%] 49 Reducción en el consumo de agua [m3/año] 4,172,0002 Reducción en la descarga orgánica [kg de 4,151,0004 DBO53/año] Reducción en pérdidas de producto [kg/año] 373,000 Reducción en pérdidas de subproducto [kg/año] 2,370,000 Reducción en consumo de materias primas 131,000 [kg/año]
Por su lado, el ESMAP realizó diagnósticos de eficiencia energética en 14 empresas (industrias de materiales de construcción, bebidas, alimentos, textiles y hoteles). El ahorro de energía en dichas empresas varió entre el 9% y el 29% del consumo total, cuyo promedio ponderado es de 13%, que equivale a un ahorro monetario aproximado de 900,000 US$ al año. Las inversiones hechas para alcanzar este ahorro fueron cerca de 800,000 US$. En los 5 años de funcionamiento del programa de becas se ha otorgado un total de 116 becas, 93 han sido concluidas y 23 están en ejecución. Los resultados alcanzados han demostrado que es posible generar beneficios económicos para las empresas, así como beneficios reales para el medio ambiente. Sin embargo, pese a los importantes avances registrados, queda todavía un largo camino por recorrer, en el que la participación, no solo de las autoridades o de los empresarios es importante, sino la de cada uno de los habitantes del país. El CPTS no pretende resolver todos los problemas, sino generar un proceso que permita resolver problemas. Equivalente al consumo de agua de 2 meses de la ciudad de La Paz. DBO5 (Demanda Bioquímica de Oxígeno): concentración de oxígeno, expresada en mg/litro, necesaria para oxidar materia orgánica mediante microorganismos en una muestra acuosa. 4 Equivalente a la descarga orgánica de 1.5 meses de la ciudad de La Paz. 2 3
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ALGUNOS EJEMPLOS
⇒ En la implementación de recomendaciones de PML: Planta de Producción de Carpeta Asfáltica en Caliente (Honorable Alcaldía Municipal de Tarija)
Figura 1. Emisión de polvo a la atmósfera antes de implementar medidas de PML
Figura 2. Emisión de polvo a la atmósfera después de implementar medidas de PML
⇒ En el desarrollo de tecnología: Desarrollo de tecnología para el beneficiado de quinua
Figura 3. Limpiador preliminar
Figura 4. Lavador
Figura 5. Secador
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CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN Consideraciones acerca de la Guía: El objetivo de esta guía es el de constituirse en un instrumento de referencia de los principios de Producción Más Limpia (PML) para las empresas, autoridades ambientales, consultores, instituciones, estudiantes y personas interesadas en general. La guía incluye la filosofía y los lineamientos base de la PML para que las industrias puedan, con su capacidad analítica y experiencia, introducir prácticas para mejorar su eficiencia productiva y su desempeño ambiental. La experiencia muestra que siempre ha sido más económico “prevenir” que “curar”, y que a menudo los residuos pueden ser aprovechados como insumos (por ejemplo, como materia prima). La guía presenta diferentes ideas y ejemplos prácticos para orientar y facilitar la implementación de PML en empresas productivas y de servicios. En particular, se hace énfasis en el sector industrial manufacturero, donde el CPTS tiene mayor experiencia. Por los resultados obtenidos a través de experiencias pasadas, tanto a nivel nacional como internacional, la implementación de las medidas explicadas en la guía permitirá a las empresas incrementar la productividad y las utilidades económicas mediante el uso óptimo de materias primas, agua, energía y otros insumos (por unidad de producto), minimizando, al mismo tiempo, la generación de desechos y los costos inherentes al tratamiento y disposición de los mismos. Asimismo, les facilitará su proceso de adecuación ambiental y su acceso a incentivos legales, económicos y otros. Las prácticas de PML inciden en la reducción de los costos, lo cual ha sido comprobado en los trabajos de PML que realizó el CPTS, y que fueron ejecutados por empresas en Bolivia y otros países. Los seguimientos efectuados muestran que aproximadamente un 70 % de las recomendaciones del CPTS fueron implementadas, con un período promedio de retorno de inversión de 2 años. Además, muestran que las empresas, por iniciativa propia, han desarrollado otras medidas de PML con mucho éxito. Los ejemplos mostrados en esta Guía no necesariamente se deben o se pueden replicar tal como están descritos, pero pueden servir de base para el desarrollo de prácticas similares. Es importante mencionar que cada empresa debe hacer su propia evaluación en base a sus experiencias, y efectuar pruebas sobre la aplicabilidad de cada una de las medidas de PML en su proceso de producción, debido a que cada empresa tiene sus propias características en cuanto a operaciones y productos. Un aspecto vital para el éxito de un programa de PML es que las industrias adopten una voluntad para el cambio. Esta actitud mejora las posibilidades para adaptarse o beneficiarse del desarrollo y la dinámica del entorno. Así mismo, para medir los logros alcanzados, debe introducirse una cultura de medición y control de los procesos y de sus resultados porque “lo que no se mide no se puede evaluar”. Adicionalmente, las empresas pueden aprovechar del intercambio de experiencias entre empresas; las otras empresas deben ser miradas como colegas y no solamente como competidores. Si se establecen lazos de colaboración y se comparte experiencias, se puede obtener mejoramientos sinérgicos o multiplicadores para todo el sector en el país. En otros países existen experiencias exitosas de colaboración dentro de los diferentes sectores. Una guía, en sí misma, no puede solucionar todos los problemas o encontrar todas las oportunidades de mejoramiento. Sin embargo, esperamos que esta guía sea un aporte para las empresas y sus organizaciones en el trabajo de experimentación, implementación y mejoramiento continuo de las prácticas de PML, lo que redundará positivamente en su desempeño ambiental, así como en su productividad y rentabilidad.
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Guía Técnica General de Producción Más Limpia
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Propósito de las guías técnicas: ¾ Constituirse en un instrumento técnico y práctico, de carácter voluntario, para facilitar la introducción de las prácticas de PML. ¾ Ser un apoyo técnico para las empresas en su adecuación ambiental y en la elaboración del Plan de Manejo Ambiental, instrumento propuesto en el Reglamento Ambiental para el Sector Industrial Manufacturero (RASIM). ¾ Con relación al RASIM, si bien las guías tienen carácter voluntario, éstas constituyen documentos de referencia técnica para acceder a incentivos; establecer acuerdos entre industria y autoridades; establecer plazos y límites permisibles; y formar parte del Plan de Manejo Ambiental (PMA).
! Grupos meta: Pese a las diferencias existentes entre las empresas, en cuanto a capacidad técnica y tecnológica, tamaño, etc., se ha considerado como primer grupo meta a todas las empresas industriales manufactureras, y dentro de ellas a los mandos altos y personal técnico de la empresa. En particular, los Capítulos 2, 3 y 4 referidos a la legislación ambiental y a los conceptos, ventajas, filosofía y método de trabajo de PML, están dirigidos a gerentes o a los mandos de decisión. Los Capítulos 5 y 6, por otra parte, están dirigidos, tanto gerentes o mandos de decisión, como al personal técnico de las empresas. Como segundo grupo meta están los profesionales y las instancias que trabajan con el sector industrial manufacturero, por ejemplo, consultores, universidades, proveedores y profesionales del sector público, de modo que la guía sirva como base para el diálogo entre el sector y su entorno –especialmente con las autoridades– para que las partes conozcan las dificultades y oportunidades del sector. Resumen del Contenido: En el Capítulo 1, se hace una explicación de las razones por las cuales se ha elaborado esta guía y cuáles son las principales ventajas de la PML. En el Capítulo 2, se presenta un resumen de la reglamentación ambiental vigente en nuestro país. En los Capítulos 3 y 4, se define los conceptos clave que son usados en la guía. Así como también, se describe el procedimiento para que una empresa implemente un programa de PML de manera sistemática y continua, paso por paso. En el Capítulo 5, se describe cómo evaluar el proceso de producción y sus operaciones mediante la aplicación de balances de masa y energía. Además, se introduce el concepto de consumos y descargas específicas, así como de correlación entre consumo y producción. En el Capítulo 6, se describe algunas medidas generales de PML relacionadas con agua y energía, así como los beneficios ambientales asociados a su implementación. En los Anexos, se presenta información adicional de apoyo, como el glosario, sistema de unidades, modelo de cuestionario técnico, criterios de evaluación económica y ejercicios sobre la aplicación de medidas de PML.
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CAPÍTULO 2 LA LEGISLACIÓN AMBIENTAL 2.1 INTRODUCCIÓN La formulación de las políticas ambientales en Bolivia surge, por una parte, de la preocupación mundial por la protección del medio ambiente que, a partir de la década del 70, se manifestó en diversos foros internacionales. Uno de los más importantes fue la denominada Cumbre de la Tierra, también conocida como “La Cumbre de Río”, celebrada en Río de Janeiro en junio de 1992 i. Allí quedaron establecidos los principios universales que deben regir el desarrollo armónico de los países para mantener la sostenibilidad del planeta. En este encuentro surgió el concepto de “Desarrollo Sostenible” (ver Sección 3.2.7) y se plantearon, a través de la “Declaración de Río sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo”, una serie de compromisos que las naciones debían implementar para lograr el bienestar de la población actual sin poner en riesgo el de las futuras generaciones. Por otra parte, el Gobierno de Bolivia, a través de la Estrategia Boliviana de la Reducción de la Pobreza (EBRP)ii, ha incluido en la agenda del área ambiental el objetivo de luchar contra la pobreza, promoviendo políticas de mayor crecimiento económico con un uso adecuado de los recursos naturales como la mejor forma de promover el desarrollo sostenible. El objetivo central de esta estrategia es la mitigación de la contaminación en áreas pobladas que constituyen la mayor amenaza a la salud de la población. Parte de la EBRP trata de fortalecer a las Pequeñas y Micro Empresas para que sean competitivas, auto sostenibles, tengan capacidad de integración horizontal / vertical y que contribuyan al crecimiento económico de manera sostenible y con equidad. El marco legal para la aplicación de las políticas ambientales está fundamentado en las disposiciones que emanan de la Constitución Política del Estado (CPE)iii. Según su jerarquía, por debajo de la CPE, ver Figura 2.1, se encuentran las leyes, decretos supremos y resoluciones que pueden ser ministeriales o administrativas (aquí se incluyen, entre otras, las Resoluciones Prefecturales y aquellos reglamentos relacionados con las empresas de servicios, entre ellas, las de agua potable y alcantarillado, energía eléctrica, recojo de basura, etc.). Asimismo, a nivel municipal dentro del ámbito jurisdiccional, pueden existir resoluciones, ordenanzas, reglamentos, y otros de carácter ambiental. Dentro de la CPE, no existen disposiciones explícitas sobre la protección y respeto al medio ambiente. Sin embargo, se menciona de manera implícita temas directamente relacionados con el medio ambiente cuando se reconoce entre los derechos de las personas: a la vida, la salud y la seguridad; el deber de resguardar y proteger los bienes e intereses de la comunidad (Artículos 7 y 8). Asimismo, el Artículo 133 hace referencia al desarrollo del país mediante la defensa y aprovechamiento de los recursos naturales; y, el Artículo 136, a la propiedad que tiene el Estado sobre los bienes nacionales, lo que lo faculta a establecer políticas al respecto.
Constitución Política del Estado Leyes
(incluye Convenios Internacionales ratificados)
Decretos Supremos
(incluye Reglamentos de las Leyes)
Resoluciones (en orden de importancia: Suprema, Multiministerial, Bi-Ministerial, Ministerial, Administrativa) Figura 2.1 Marco legal para la aplicación de la legislación en Bolivia Fuente: Elaboración del CPTS en base a la Ley de Organización del Poder V Ejecutivo Nº 2446 (19/03/2003)
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Art. 7: Toda persona tiene los siguientes derechos fundamentales, conforme a las leyes que reglamentan su ejercicio: a) a la vida, la salud y la seguridad; d) a trabajar y dedicarse a cualquier actividad lícita que no perjudique al bien colectivo Art. 8: Toda persona tiene los siguientes deberes fundamentales: h) resguardar y proteger los bienes e intereses de la colectividad Art. 133: Régimen Económico y Financiero El régimen económico propenderá al fortalecimiento de la independencia nacional y al desarrollo del país mediante la defensa y el aprovechamiento de los recursos naturales y humanos en resguardo de la seguridad del Estado y en procura del bienestar del pueblo boliviano. Art. 136: Bienes Nacionales a) Son de dominio originario del Estado, además de los bienes a los que la ley les da esa calidad, el suelo y subsuelo con todas sus riquezas naturales, las aguas lacustres, fluviales y medicinales, así como los elementos y fuerzas físicas susceptibles de aprovechamiento. Con base en la CPE y en el contexto de las políticas ambientales a nivel mundial, el Congreso Nacional de la República de Bolivia promulgó la Ley del Medio Ambiente en abril de 1992 iv, la cual se constituye en el pilar fundamental para la aplicación de la legislación ambiental en Bolivia. En septiembre de 1993, se crea el Ministerio de Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente, hoy Ministerio de Desarrollo Sostenible y Planificaciónv, como ente aglutinador y armonizador entre el desarrollo sostenible, el desarrollo económico y el desarrollo humano. En diciembre de 1995, se aprueban los Reglamentos a la Ley del Medio Ambientevi; estos fueron aplicados a todos los rubros de actividad económica, sin distinguir las particularidades propias de cada sector y cada región. Posteriormente, ante la necesidad de abordar sectorialmente la gestión ambiental, se aprobaron reglamentos sectoriales específicos. El 19 de julio de 1996, se dictó el Decreto Supremo No. 24335, Reglamento Ambiental para el Sector Hidrocarburos (RASH)vii, destinado a reglamentar las actividades relativas a la exploración, explotación, refinación e industrialización, transporte, comercialización, mercadeo y distribución de petróleo crudo y gas natural, cuya operación produzca impactos ambientales y/o sociales al medio ambiente y a las poblaciones asentadas en su área de influencia. El 31 de julio de 1997, se dictó el Decreto Supremo No. 24782, Reglamento Ambiental para las Actividades Mineras /RAAM)viii, que regula la gestión ambiental en minería y metalurgia, estableciendo un conjunto de acciones y procedimientos para la protección del medio ambiente desde el inicio hasta la conclusión de una actividad minera. Conforme a la Ley 1777,Código de Mineríaix, las actividades mineras se clasifican en: Prospección y Exploración, Explotación, Concentración, Fundición y Refinación, Comercialización de minerales y metales. Varios años después de aprobados los reglamentos sectoriales mencionados, el 30 de julio de 2002 se aprobó el Decreto Supremo No. 26736, Reglamento Ambiental para el Sector Industrial Manufacturerox, que regula las actividades del sector industrial manufacturero, entendiéndose como tales las actividades económicas que involucran operaciones y procesos de transformación de materias primas, insumos y materiales para la obtención de productos intermedios o finales, con excepción del sector primario de la economía. Se excluye del alcance de este reglamento las actividades industriales manufactureras de los sectores de hidrocarburos, minería y metalurgia. Paralelamente, se pusieron en vigencia otros instrumentos normativos que están íntimamente relacionados con la aplicación de la normativa ambiental; entre ellos, la Ley de Descentralización Administrativa, la Ley de Participación Popular y la nueva Ley de Municipalidades.
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Otras leyes relacionadas con la temática ambiental:
Reglamentos a la Ley del Medio Ambiente
Ley Forestal. Ley de Conservación de la Biodiversidad. Ley de Aguas. Ley de Hidrocarburos Código Minero. Ley General de Higiene, Seguridad Ocupacional y Bienestar. Ley del Medicamento. Ley del Sistema de Regulación Sectorial (SIRESE). Ley Orgánica de Municipalidades.
Reglamento General de Gestión Ambiental Reglamento de Prevención y Control Ambiental Reglamento en Materia de Contaminación Atmosférica Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica Reglamento para Actividades con Sustancias Peligrosas Reglamento de Gestión de Residuos Sólidos
Sobre estas bases y tomando en cuenta la disposición relativa a la primacía de la Constitución y las Leyes, contenida en el artículo 228 de nuestra constitución, el marco legal ambiental en nuestro país se esquematiza como: ¾ La Ley 1333, y todos sus Reglamentos aprobados por decretos supremos, constituyen la normativa ambiental vigente con aplicación en el ámbito nacional. Es importante recalcar que los reglamentos sectoriales se constituyen en normativa específica, de aplicabilidad preferente respecto a la normativa general, en cada uno de los sectores. ¾ A nivel local, y dentro del marco legal vigente a nivel nacional, los municipios pueden emitir reglamentos y ordenanzas municipales, de manera concurrente, sobre algunas materias específicas de su competencia, por ejemplo: residuos provenientes de mataderos, escombros, lodos, etc. ¾ Toda reglamentación ambiental debe enmarcarse y respetar la estructura legal del país; por tanto, no se pueden emitir disposiciones de carácter local que afecten la normativa nacional, así como no es posible modificar una norma jerárquicamente superior con una disposición de nivel inferior. Dentro de este contexto las empresas están obligadas a adecuarse a la legislación ambiental vigente, por lo que es preferible ser parte de la gestión del cambio antes de que ésta venga impuesta, además de la reglamentación, por las exigencias del mercado. Por otra parte, es necesario tomar en cuenta que los recursos son limitados y que las empresas no tienen derecho a “derrochar” estos recursos que a otros les puede hacer falta, aunque paguen por ellos. Para mayor información sobre los convenios internacionales, ratificados por Bolivia, las leyes, reglamentos y decretos supremos, todos ellos en materia ambiental, que rigen en Bolivia, consultar el Anexo C.
2.2 LA LEY DEL MEDIO AMBIENTE, LEY 1333 La Ley 1333 del Medio Ambiente iv fue promulgada el 27 de abril de 1992 y publicada en la Gaceta Oficial de Bolivia el 15 de junio de 1992. Es de carácter general y no enfatiza en actividad específica alguna. Su objetivo es “la protección y conservación del medio ambiente y los recursos naturales, regulando las acciones del hombre con relación a la naturaleza y promoviendo el desarrollo sostenible con la finalidad de mejorar la calidad de vida de la población”. Esta ley define el marco general de protección ambiental que rige en el país, fija los objetivos de la política ambiental (con carácter orientador), da el marco institucional y las competencias de las autoridades ambientales, e incorpora la planificación ambiental en la planificación del desarrollo nacional. A nivel macro, integra las áreas de educación, salud, ciencia y tecnología, etc., respecto al tema del medio ambiente como apoyo al desarrollo sostenible. Así mismo, provee el marco legal para la aplicación de instrumentos económicos de regulación ambiental, así como incentivos. La legislación ambiental, en particular la Ley de Medio Ambiente, incluye artículos que pueden ser aplicados para promover la producción más limpia, aunque no hacen una referencia explícita al respecto. Por ejemplo,
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el Artículo 85 de la Ley del Medio Ambiente establece lo siguiente: “Corresponde al Estado y a las instituciones técnicas especializadas: a) b) c) d) e)
Promover y fomentar la investigación y el desarrollo científico y tecnológico en materia ambiental Apoyar el rescate, uso y mejoramiento de las tecnologías tradicionales adecuadas Controlar la introducción o generación de tecnologías que atenten contra el medio ambiente Fomentar la formación de recursos humanos y la actividad científica en la niñez y la juventud Administrar y controlar la transferencia de tecnología de beneficio para el país”.
Asimismo, el Artículo 113 de la Ley del Medio Ambiente, dice: “.... el que transfiera e introduzca tecnología contaminante no aceptada en el país de origen..., será sancionado...”.
2.3 REGLAMENTOS A LA LEY DEL MEDIO AMBIENTE La reglamentación de la Ley del Medio Ambiente vi fue aprobada mediante DS No. 24176, el 8 de diciembre de 1995 y puesto en vigencia en abril de 1996. Consta de los siguientes reglamentos5: ¾ Reglamento General de Gestión Ambiental (RGGA): Su objetivo es regular la gestión ambiental, entendida como el conjunto de actividades y decisiones concomitantes orientadas al desarrollo sostenible. ¾ Reglamento de Prevención y Control Ambiental (RPCA): Establece el marco técnico jurídico regulador de la Ley del Medio Ambiente en lo referente a la Ficha Ambiental, Estudios de Evaluación de Impacto Ambiental, Manifiesto Ambiental, Auditorias Ambientales, Categorización de los Impactos Ambientales y las autoridades competentes en la materia. ¾ Reglamento en Materia de Contaminación Atmosférica (RMCA): Establece el marco técnico jurídico regulador a la Ley del Medio Ambiente en lo referente a la calidad y la prevención de la contaminación atmosférica. Establece los sistemas y medios de control de las diferentes fuentes de contaminación atmosférica, fijando además los límites permisibles de las sustancias generalmente presentes en los diferentes procesos de emisión, diferenciando por fuentes de contaminación atmosférica: fijas (por ejemplo: industrias) y móviles. También se incluye el tratamiento sobre la calidad de los combustibles, ruidos y olores contaminantes y contaminación atmosférica en interiores. ¾ Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica (RMCH): regula la prevención de la contaminación y control de la calidad de los recursos hídricos. Define el sistema de control de la contaminación hídrica, los límites permisibles de los elementos potencialmente contaminantes y las condiciones físico químicas que debe cumplir un efluente líquido para su vertimiento. ¾ Reglamento para Actividades con Sustancias Peligrosas (RASP): reglamenta las actividades con sustancias que define como peligrosas, estableciendo procedimientos de manejo, control y reducción de riesgos. ¾ Reglamento de Gestión de Residuos Sólidos (RGRS): establece el régimen jurídico para la ordenación y vigilancia de la gestión de los residuos sólidos, en relación a la generación, manejo, tratamiento, selección, recolección, transporte, almacenamiento y disposición final. Define la normatividad que debe seguir la gestión de residuos sólidos, buscando garantizar un adecuado acondicionamiento, así como evitar la contaminación del suelo y cuerpos de agua. Está referido, principalmente, a residuos sólidos domiciliarios, comerciales, de servicios e institucionales, procedentes de la limpieza de áreas públicas y otros asimilables a domiciliarios.
2.4 REGLAMENTO AMBIENTAL PARA EL SECTOR INDUSTRIAL MANUFACTURERO (RASIM) El Reglamento Ambiental para el Sector Industrial Manufacturero (RASIM)x, fue aprobado mediante Decreto Supremo No. 26736, el 30 de julio de 2002 y publicado por la Gaceta Oficial el 5 de agosto del 2002. El 5
Información de apoyo se puede obtener consultando los resúmenes sobre los reglamentos a la Ley 1333 que se encuentran en la página web: www.bolivia-industry.com/sia Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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RASIM fue promulgado fundamentalmente para tomar en cuenta las particularidades del subsector industrial y manufacturero. Entre las partes más relevantes del RASIM se puede mencionar: ¾ La incorporación del concepto de la Producción Más Limpia (PML). En tal sentido, las responsabilidades y esfuerzos de las industrias deben centrarse en las prácticas de PML. Por ejemplo, según el Artículo 13 y lo establecido en el Plan de Manejo Ambiental (PMA), Anexo 7, del RASIM, se debe priorizar las prácticas de PML. ¾ El establecimiento de una clasificación de las industrias de acuerdo a la importancia del impacto ambiental negativo que puedan ocasionar. De esta manera, se han establecido cuatro categorías: 1, 2, 3 y 4, en ese orden, según puedan ocasionar un mayor o un menor impacto ambiental negativo. ¾ El Viceministerio de Industria Comercio y Exportaciones (VICE), se constituye en el Organismo Sectorial Competente (OSC) para el sector industrial manufacturero. Entre otras funciones, el VICE está encargado de (Artículo 9): • “Promover la competitividad y productividad industrial, incentivando la producción más limpia.” • “Promover la elaboración, aprobar e impulsar la aplicación de guías técnicas ambientales para el sector.” • “Promover y gestionar programas de financiamiento para proyectos de inversión e investigación en producción más limpia”. ¾ La introducción de incentivos para la aplicación de las prácticas de PML, a través de instrumentos económicos y técnicos. Los instrumentos técnicos son las Guías Técnicas Ambientales, las cuales se constituyen en documentos de referencia, donde se describen las acciones que debe emprender la industria para la introducción de prácticas de producción más limpia. Las guías técnicas deben elaborarse con la participación del sector involucrado y tienen aplicación voluntaria. En este contexto, el Artículo 96 establece: “Con el objeto de promover la producción más limpia, las Guías Técnicas Ambientales aprobadas por el OSC y/o las certificaciones de Sistemas de Gestión Ambiental, obtenidos a través de la norma NB-ISO 14001, se constituirán en documentos de referencia técnica para: • • • •
Acceder a incentivos; Establecer acuerdos entre la industria y la autoridad para optimizar la gestión ambiental; El establecimiento de plazos y límites permisibles; Ser incorporados dentro del Plan de Manejo Ambiental (PMA), cuando se implementen las Guías Técnicas Ambientales; • Sustituir el Plan de Manejo Ambiental (PMA), cuando la industria cuente con la certificación NB-ISO 14001.”
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CAPÍTULO 3 PRINCIPIOS Y CONCEPTOS DE LA PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA 3.1 INTRODUCCIÓN Para introducir el tema de la Producción Más Limpia (PML) es necesario explicar cómo ha evolucionado la temática ambiental hasta nuestros días. Toda actividad genera residuos (sólidos, líquidos, gaseosos o una combinación de éstos) los cuales deben ser tratados y dispuestos de manera que su impacto negativo a la salud humana y al medio ambiente sea el menos posible. Desde tiempos remotos, se han buscado soluciones a los problemas de contaminación causados por las actividades del ser humano; empero, es a partir del inicio de la revolución industrial, que el problema se tornó mas complejo y fue abordado desde diversas ópticas. Las actividades industriales, a lo largo de su evolución, han generado diversos problemas ambientales, por lo cual son seguidas muy de cerca por la sociedad y las autoridades en su desempeño frente al medio ambiente. La primera revolución industrial, también conocida como Revolución Científico Tecnológica (RCT), se gestó durante cerca de 300 años, pero su expresión tecnológica se dio a mediados del siglo XVIII hasta mediados del siglo XIX. Cuatro fueron las circunstancias económico-sociales asociadas a esta primera RCT: la descomposición de la sociedad feudal, el desarrollo del capital comercial, el desarrollo de las relaciones comerciales marítimas y el impulso de la industria pesada (minera y metalúrgica). Se caracterizó, además, por un cambio en los instrumentos de trabajo de tipo artesanal por la máquina de vapor, generado por la energía del carbón. Esta primera revolución industrial, produjo una serie de cambios tecnológicos y hábitos, los que, sin lugar a dudas, implicaron problemas de contaminación. Durante esta etapa la industria producía mucho y a bajo costo, pero con elevados desperdicios de materiales, lo que también contribuyó a la aparición de enfermedades. La segunda revolución industrial se inicio en la segunda mitad del siglo XIX y duró hasta casi mediados del siglo XX, marcada por la aparición de la energía eléctrica, el uso de combustibles de petróleo y gas, desarrollo de inventos como el motor a explosión y otros, la producción de acero a bajo costo, promovió la aparición de la industria petroquímica y benefició a la medicina, rubros que se caracterizan por una importante generación de residuos, además de su peligrosidad. Finalmente, la tercera revolución industrial se inicia en la mitad del siglo XX (a mediados de los años 1940 y una segunda oleada de descubrimientos científicos y tecnológicos se presenta en las décadas de 1970 y 1980) hasta nuestros días. Se trata de una verdadera "Revolución de la Inteligencia". El avance de la ciencia y tecnología a nivel mundial fue notable, sobretodo en la aeronáutica, robótica, biotecnología, informática, telecomunicaciones, energía nuclear y ciencias del espacio, las que propiciaron la aplicación de tecnologías de punta en las industrias introduciendo aparatos de gran precisión, invenciones novedosas, algunas de ellas con costosas inversiones. Este avance, es, sin lugar a dudas, beneficioso para la humanidad, pero también ha traído consigo enormes problemas ambientales. Durante las dos primeras revoluciones industriales, la importancia que se le daba a la temática ambiental era muy poca, los residuos eran dispuestos en basurales, sin sistemas de control, ni de seguridad. Es recién a partir de la tercera revolución industrial, hacia la mitad del siglo XX que, en algunos países, se comienza a pensar en normativas ambientales específicas. Hacia la mitad de la década de los 60’s, aparecen legislaciones que proponían tener en cuenta los impactos ambientales. Durante este periodo, varios países tenían legislaciones que estipulaban que “a mayor contaminación, mayor pago” o aplicaban el principio de “quien contamina paga”. El abuso que se hizo de esta legislación llevó al razonamiento que “si yo pago, tengo derecho a contaminar”; aunque se creía que el pago llevaría a desalentar las metodologías de trabajo vigentes y paulatinamente a la superación del problema. La realidad mostró que el dicho de “la solución a la contaminación es la dilución” fue el que se aplicaba en los hechos. En la década de los 70’s, la comunidad científica mostró ante la sociedad descubrimientos alarmantes, como la destrucción de la capa de ozono, el cambio climático (efecto invernadero), la acidificación, la eutrofización, y otros problemas que impactaron al mundo. Los países comenzaron a manifestarse a través de foros internacionales de medio ambiente, planteando nuevas obligaciones y condicionamientos a las prácticas de producción y a los hábitos de consumo del ser humano. Se dio un gran impulso a la normativa, pero el gran Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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problema era que se creía que “la solución a la contaminación era el tratamiento al final del proceso (end of pipe)”. Sólo en los años 90’s, se comenzaron a formular normas que intentaban adelantarse a los problemas, actuando de manera preventiva. Esto significó un cambio de enfoque en el manejo de los temas ambientales, sobretodo para los industriales, debido a que producir sosteniblemente no significa reducir las ganancias, y hacer buenos negocios no está reñido con el cuidado del medio ambiente. Producir eficientemente implica ahorros y retornos económicos a las inversiones como resultado de un mejor uso de los recursos (naturales, humanos, financieros). Esta cronología de la evolución de la temática del medio ambiente hasta nuestros días, muestra el avance positivo respecto al manejo de los efluentes, desde la simple disposición de los residuos hasta la producción más limpia.
3.2 DEFINICIONES Y CONCEPTOS CLAVE EN PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA A continuación se presenta las definiciones y conceptos más importantes relacionados con la PML. Estas definiciones fueron extraídas de las referencias que se citan al final de cada concepto y definición. 3.2.1 Contaminación La contaminación es un cambio desfavorable en las características físicas, químicas o biológicas del aire, del agua o de la tierra, que es o podría ser perjudicial para la vida humana, para la de aquellas especies deseables, para nuestros procesos industriales, para nuestras condiciones de vivienda o para nuestros recursos culturales; o que desperdicie o deteriore recursos que son utilizados como materias primas. (Science Advisory Board, de la EPA).
3.2.2 Prevención de la contaminación Prevención de la contaminación es el uso de procesos, prácticas y/o productos que permiten reducir o eliminar la generación de contaminantes en sus fuentes de origen; es decir, que reducen o eliminan las sustancias contaminantes que podrían penetrar en cualquier corriente de residuos o emitirse al ambiente (incluyendo fugas), antes de ser tratadas o eliminadas, protegiendo los recursos naturales a través de la conservación o del incremento en la eficiencia. (Science Advisory Board, de la EPA).
3.2.3 Eficiencia energética La eficiencia energética, se define como la habilidad de lograr objetivos productivos empleando la menor cantidad de energía posible. (CPTS).
3.2.4 Reciclaje, Reuso y Recuperación (las 3 R’s) Existen ciertos flujos de residuos cuya cantidad es imposible o difícil de reducir en su fuente de origen (por ejemplo, la sangre en un matadero de ganado vacuno; las plumas en un matadero de pollos; agua de refrigeración; y otros). Por esta razón, para estos flujos de residuos no siempre es posible aplicar medidas de prevención de la contaminación y, por ende, es necesario recurrir a prácticas basadas en el reciclaje, reuso y recuperación, que han sido definidos en forma genérica como: ¾ Reciclaje: convertir un residuo en insumo o en un nuevo producto. ¾ Reuso: volver a utilizar un residuo en su forma original. ¾ Recuperación: aprovechar o extraer componentes útiles de un residuo. El reciclaje de residuos puede ser interno o externo. El reciclaje es interno cuando se lo practica en el ámbito de las operaciones que generan los residuos objeto de reciclaje. Cuando éste se practica como un reuso cíclico de residuos en la misma operación que los genera, se denomina “reciclaje en circuito cerrado”. El reciclaje externo se refiere a la utilización del residuo en otro proceso u operación diferente del que lo generó. Por otra parte, tanto el reciclaje como el reuso pueden efectuarse, entre otros, por recuperación. (CPTS).
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Por ejemplo, una botella de vidrio que contenía una bebida gaseosa, luego de que su contenido ha sido vaciado, puede seguir los siguientes caminos (no son los únicos): ¾ Si la botella retorna al proveedor para que sea nuevamente usada como envase de la bebida gaseosa, o si se la emplea como recipiente para otro líquido, en su forma original, esta práctica se denomina reuso. ¾ Si la botella es enviada a una fábrica de vidrio, para que ésta la reprocese para la fabricación de otros productos, esta práctica se denomina reciclaje. ¾ Si la botella, una vez desechada (destruida o no), se mezcla con otros residuos, pero antes de procederse a su disposición final (por ejemplo, en el relleno sanitario), se la separa, para darle otros usos, esta práctica se denomina recuperación. Sin embargo, existen muchas definiciones de otros autores sobre estos términos, lo que ha llevado a confusión. En los hechos, las situaciones que se presentan pueden llevar a que se interprete una misma práctica con varias definiciones. Lo importante es que se comprenda el concepto global de las tres R’s para aplicar los principios de la PML. 3.2.5 Mejores técnicas disponibles o accesibles (Best Available Techniques - BAT) Es el conjunto de prácticas y tecnologías más eficaces para el desarrollo de las actividades productivas, y de sus modalidades de producción. La eficacia se mide en términos de la capacidad práctica que tienen determinadas técnicas que, idealmente, sin necesidad de un tratamiento posterior de residuos, permiten que los parámetros de sus descargas o emisiones cumplan directamente con valores límite (normalmente establecidos por las características de las máquinas y/o por las normas ambientales). En este contexto, se definen los siguientes términos: ¾ Técnicas: son la tecnología, los métodos y los procedimientos utilizados, incluyendo el diseño de la instalación y la forma de su construcción, uso, mantenimiento y abandono. ¾ Mejores técnicas: son las técnicas más eficaces para la producción que, además, permiten un mejor desempeño ambiental de los procesos. ¾ Técnicas disponibles: son las técnicas ofertadas por el mercado, cuya utilización permite la producción de bienes y servicios bajo condiciones competitivas, tanto en términos técnicos como económicos. (Adaptado del Diario Oficial de las Comunidades Europeas: “Directiva 96/61/CE del Consejo de la Unión Europea, Nº L257/26, de 24 de septiembre de 1996).
3.2.6 Producción más limpia (PML) “La Producción Más Limpia es la aplicación continua de una estrategia ambiental, preventiva e integrada, a los procesos productivos, a los productos y a los servicios para incrementar la eficiencia y reducir riesgos para los seres humanos y el ambiente. La Producción Más Limpia puede ser aplicada a los procesos empleados en cualquier industria, a los productos mismos y a los diferentes servicios prestados a la sociedad. En los procesos productivos, la Producción Más Limpia conduce al ahorro de materias primas, agua y/o energía; a la eliminación de materias primas tóxicas y peligrosas; y a la reducción, en la fuente, de la cantidad y toxicidad de todas las emisiones y los desechos, durante el proceso de producción. En los productos, la Producción Más Limpia busca reducir los impactos negativos de los productos sobre el ambiente, la salud y la seguridad, durante todo su ciclo de vida, desde la extracción de las materias primas, pasando por la transformación y uso, hasta la disposición final del producto. En los servicios, la Producción Más Limpia implica incorporar el quehacer ambiental en el diseño y la prestación de servicios”. (Esta es una traducción, realizada por el CPTS, de la definición oficial, en inglés, de Producción Más Limpia, adoptada por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente - PNUMA (United Nations Environment Program – UNEP).)
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3.2.7 Desarrollo Sostenible Desarrollo sostenible es el proceso mediante el cual se satisfacen las necesidades de la actual generación, sin poner en riesgo la satisfacción de necesidades de las generaciones futuras. La concepción de desarrollo sostenible implica una tarea global de carácter permanente. (Ley del Medio Ambiente, Nº 1333, Art. 2).
3.3 ENFOQUE PIRAMIDAL EN EL MANEJO DE EFLUENTES La evolución de la temática ambiental hasta nuestros días ha tenido grandes cambios, sobretodo por la conciencia ambiental que se ha creado y las presiones que ejerce hoy la sociedad en su conjunto. Las técnicas del manejo de residuos o, mejor dicho, del manejo de efluentes (ver definición en Anexo A), también han ido evolucionando. Esquemáticamente, la Figura 3.1 ilustra lo que se ha denominado como “enfoque piramidal para el manejo de efluentes”, el cual consiste en agotar las soluciones basadas en prácticas de producción más limpia, antes de intentar el manejo de flujos de residuos como desechos al final del proceso de producción. Este último consiste en realizar el tratamiento y la disposición final de residuos considerados como desechos.
Figura 3.1 El enfoque piramidal para el manejo de efluentes Elaboración: CPTS
Dentro de las prácticas de PML, se debe priorizar aquellas de prevención de la contaminación y de eficiencia energética frente a las prácticas de reciclaje, reuso y recuperación. Sin embargo, las prácticas de “reciclaje en circuito cerrado” (ver Sección 3.4.3), son parte de las prácticas de prevención de la contaminación o de eficiencia energética, por tanto, también deben ser priorizadas frente a las prácticas de reciclaje que no son realizables en circuito cerrado. Por otra parte, existen ciertos flujos de residuos generados cuya cantidad no puede ser reducida, o no es fácil de reducir, mediante prácticas de prevención de la contaminación o de eficiencia energética; como la sangre de un matadero de reses; las plumas de un matadero de pollos; el pelo o sus formas proteicas degradadas del proceso de pelambre en una curtiembre; el agua de refrigeración que sale caliente; el calor sensible del vapor ya condensado, entre muchos otros flujos de residuos similares. En estos casos, se debe proceder directamente con las prácticas de reciclaje, reuso y/o recuperación. Sin embargo, no se debe perder de vista que las operaciones asociadas a estas prácticas (reciclaje, reuso y/o recuperación) pueden hacerse de manera más eficiente mediante prácticas de prevención de la contaminación (PC) y de eficiencia energética (EE). Es decir que, estas últimas (PC y EE), deben ser aplicadas a los procesos empleados en el reciclaje, reuso y/o recuperación. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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En general, los recursos empleados para introducir prácticas de PML en una empresa son considerados como una inversión, normalmente de corto plazo, ya que generan retornos económicos y beneficios ambientales simultáneamente. Contrariamente a ello, los recursos empleados para hacer el manejo de residuos como desechos al final del proceso productivo (plantas de tratamiento) son considerados como un gasto, ya que no generan retornos económicos, excepto por el beneficio que resulta por evitar que se generen impactos ambientales, beneficio que para la empresa tiene un carácter intangible en la mayoría de los casos. Corolario del enfoque piramidal de efluentes ¾ Producción Más Limpia = Prevención de la Contaminación + Eficiencia Energética + 3 R’s ¾ Prevención de la contaminación no es igual a producción más limpia, es parte de ella. ¾ Tecnologías limpias no es igual a tecnologías más limpias. La primera es la utopía de la segunda; y ésta, a su vez, forma parte de la producción más limpia. ¾ Producción limpia no es igual a producción más limpia. La primera es la utopía de la segunda. ¾ Tratamiento de residuos al final del proceso y disposición final de desechos, son conceptos que no forman parte de la producción más limpia. A continuación, se desarrolla cada una de las diferentes prácticas del manejo de efluentes. 3.3.1 Disposición final de residuos Antes de que la contaminación ambiental fuera percibida como un problema, la solución más sencilla, una vez generados los residuos o desechos, era deshacerse de ellos llevándolos lo más lejos posible de la vista. Esto implicaba: ¾ La disposición final de los residuos sólidos se realiza comúnmente en botaderos de basura (Figura 3.2), que son sitios de acumulación de residuos sin ningún tipo de control, en cuanto a medidas ambientales y de salubridad; o en rellenos sanitarios, que, por el contrario son obras de ingeniería especialmente diseñadas para la disposición de residuos, con sistemas de control más desarrollados para evitar problemas de contaminación. Un relleno sanitario (Figura 3.3) puede ser una forma adecuada para la disposición de los desechos. Sin embargo, presenta varias desventajas, como sus costos, por ejemplo, de transporte y de disposición, y de los impactos ambientales que puede generar para el medio (olores, movimiento de tierras, deterioro paisajístico, etc.), particularmente si no está bien manejado. Es necesario, por lo tanto, para reducir la carga de desechos sólidos, discriminar entre desechos, que ya no tienen uso, ni valor económico alguno, de los residuos, que sí lo tienen y al disponerlos, se estaría perdiendo el valor que todavía se les puede extraer. ¾ La eliminación de los efluentes gaseosos mediante chimeneas de la mayor altura posible para difundirlos en un radio mayor, de modo que se evite su llegada a la superficie en concentraciones demasiado altas. ¾ La descarga de efluentes líquidos en cursos de agua, con la finalidad de diluir la concentración contaminante, pero sin reducir su carga inicial (ver Anexos F – 1 y F – 2). Sin embargo, ninguno de estos métodos permite un uso eficiente de los recursos, ni la reducción de la contaminación. La opción de la disposición final debe ser considerada como la última a la hora de seleccionar alternativas en la eliminación de residuos, ya que, como se ve más adelante, es posible obtener ventajas ambientales y económicas del aprovechamiento de residuos.
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Figura 3.2 Botadero de basura en la ciudad de El Alto
Figura 3.3 Relleno Sanitario de Mallasa en la ciudad de La Paz
Fuente: Foto CPTS (2001)
Fuente: Foto CPTS (2001)
3.3.2 Tratamiento de efluentes “al final del proceso” (end of pipe) Posteriormente, siguiendo históricamente el manejo de los efluentes, los esfuerzos para enfrentar la contaminación generada por las industrias se concentraron en el tratamiento de efluentes “al final del proceso” o al “final del tubo” (denominado “end of pipe” en inglés), previo a la disposición final. Los métodos de tratamiento “al final del proceso” requieren de la instalación de sistemas de tratamiento, basados en tecnologías de punta o en tecnologías tradicionales. Por lo general, las tecnologías de punta emplean espacios reducidos, pero son de alto costo tanto en su adquisición como en su operación y mantenimiento. Las tecnologías tradicionales, tales como lagunas anaeróbicas o lagunas de oxidación (aeróbicas), si bien son de menor costo bajo un contexto tecnológico, requieren de espacios considerables que, dependiendo de la ubicación de la planta, pueden llegar a tener costos también bastante elevados debido al valor del terreno. En particular, las empresas ubicadas en áreas urbanas se ven obligadas a considerar la adquisición de tecnología de punta para el tratamiento final de sus residuos por falta de espacio o por el elevado valor del terreno, mientras que las empresas ubicadas en áreas rurales pueden optar por uno u otro tipo de tecnología. En general, los métodos de tratamiento “al final del proceso” dan buenos resultados. Sin embargo, su alto costo constituye una seria restricción al mejoramiento continuo de la competitividad de las empresas. Los sistemas de tratamiento de residuos pueden ser externos o internos. En el primer caso, están basados en la prestación de estos servicios que pueden estar a cargo del municipio, de empresas de agua potable y alcantarillado o de administradoras de parques industriales. En el segundo caso, son las mismas empresas que instalan sus plantas de tratamiento y las administran (Figura 3.4).
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Figura 3.4 Lagunas de oxidación para el tratamiento de aguas residuales Fuente: Foto cortesía Ingenio Azucarero Roberto Barbery Paz -UNAGRO (2002)
3.3.3 Producción más limpia (PML) Actualmente, la implementación de medidas de producción más limpia viene a ser el primer paso que debe realizarse a la hora de manejar los efluentes en una empresa. La ventaja de aplicar prácticas de PML está en que promueve el uso eficiente de materias primas, agua y energía, entre otros insumos, a fin de eliminar o reducir en las fuentes de origen la cantidad de residuos no deseados que se genera durante los procesos de producción. De esta manera, además de reducir los costos unitarios de producción, se reducen los requerimientos para el tratamiento final de desechos, si éste fuera necesario, y, por ende, se reduce el costo de adquisición de una planta de tratamiento y de sus consecuentes costos de operación y mantenimiento. Por lo tanto, se puede afirmar que, para disminuir costos de producción, es necesario reducir los flujos de residuos; o que, para reducir los flujos de residuos, es necesario incrementar la eficiencia productiva, lo que también lleva a disminuir los costos de producción. Una conclusión lógica de esta afirmación, y de lo expuesto en el párrafo anterior, es que la opción de introducir prácticas de PML debe ser considerada como prioritaria y en forma exhaustiva antes de abordar soluciones de tratamiento “al final del proceso”. Las técnicas de PML pueden aplicarse a cualquier proceso industrial, y abarcan desde cambios operacionales relativamente fáciles de ejecutar hasta cambios más profundos, como la sustitución de insumos, la modificación de procesos u operaciones unitarias, o el uso de tecnologías más limpias y eficientes.
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Cuadro 3.1
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Diferencias entre tratamiento de residuos “al final del proceso” y la PML
Tratamiento de efluentes “al final del proceso“ Reaccionar y corregir
Producción Más Limpia Anticipar y prevenir
La contaminación es controlada mediante sistemas de tratamientos al final del proceso (enfoque sólo en los residuos).
La contaminación se previene en su fuente de origen a través de medidas integrales.
Es aplicada cuando los procesos se han desarrollado, los productos se han producido y los residuos se han generado.
Es una parte integral del desarrollo de los procesos y productos, enfocada al aumento de la productividad y la rentabilidad.
Los sistemas de tratamientos y control requieren inversiones que muchas veces no son rentables para la empresa.
Los residuos pueden ser transformados en productos/subproductos útiles y ser fuente potencial de recursos. Con ello, se aumentan las ganancias y las inversiones tienen retornos a corto y mediano plazo.
La conducción del manejo ambiental en la empresa es realizada tanto por expertos ambientalistas como expertos en el manejo de desechos.
La conducción del manejo ambiental en la empresa es responsabilidad de todo el personal de la empresa incluyendo obreros, jefes de planta, administrativos y gerencia.
Las mejoras ambientales van acompañadas de técnicas y tecnologías sofisticadas.
Las mejoras ambientales resultan de la aplicación de medidas sencillas como buenas prácticas operativas, incluso de medidas no técnicas (por ejemplo administrativas), hasta cambios tecnológicos.
Las medidas aplicadas deberían permitir el cumplimiento con los estándares impuestos por las autoridades.
Las medidas aplicadas, al estar dentro de un proceso de mejora continua, permiten alcanzar estándares cada vez más altos.
El tratamiento de efluentes “al final del proceso” no está relacionado con la mejora de la calidad de los productos, ni la mejora del ambiente de trabajo.
La PML, reduce la contaminación ambiental, mejora las condiciones de seguridad y salud, y puede mejorar la calidad de los productos.
Elaboración: CPTS
A continuación se menciona algunos de los beneficios que pueden obtener las empresas que practican PML: ¾ Mejor productividad y rentabilidad: los cambios a efectuarse en la producción conllevan un incremento en la rentabilidad, debido a un mejor aprovechamiento de los recursos y a una mayor eficiencia en los procesos, entre otros. En el ámbito económico: • • • • •
Reduce costos a través del uso eficiente de materias primas, agua, energía y otros insumos. Reduce costos a través de un mejor manejo de residuos / desechos. Reduce costos de traslado y disposición de desechos. Reduce o elimina la inversión en plantas de tratamientos o medidas “al final del proceso”. Incrementa las ganancias por mejoras en los procesos productivos y por el valor económico obtenido al reusar, reciclar y recuperar los residuos.
¾ Mejor desempeño ambiental: un mejor uso de los recursos reduce la generación de desechos, los cuales pueden, en algunos casos, reciclarse, reutilizarse o recuperarse. Consiguientemente: • Reduce los costos y simplifica las técnicas requeridas para el tratamiento “al final del proceso” y para la disposición final de los desechos. • Genera nuevos conocimientos en el interior de la empresa. • Facilita el proceso de adecuación ambiental previsto en la legislación ambiental. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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• Ayuda a la evaluación de riesgos relacionados con los impactos ambientales. • Contribuye al establecimiento de un sistema de gestión ambiental en el interior de la empresa. ¾ Mejor posicionamiento comercial de la empresa, debido a que: • • • • •
Diversifica su línea de productos. Accede a nuevos mercados. Incrementa las ventas. Diversifica el uso de materiales residuales. Mejora su imagen en el mercado.
¾ Mejor entorno laboral, debido a que: • • • •
Mejora las condiciones de seguridad y salud ocupacional. Mejora las condiciones de infraestructura de la planta productiva. Genera efectos positivos en el personal. Mejora las relaciones con la comunidad y la autoridad.
La PML debe entenderse como un modo de pensar, como una filosofía, en el que la convicción de la Gerencia y la educación del personal son las armas principales; la organización eficiente y su gestión son más efectivas que el uso de alta tecnología. La PML es una herramienta para mejorar el comportamiento ambiental y aumentar las ganancias. Una condición necesaria para que la PML funcione de forma eficiente es la existencia de un Sistema de Gestión Ambiental como marco base para la PML (ver Sección 3.5).
3.4 CONCEPTOS, PRINCIPIOS Y BASES PARA LA PRÁCTICA DE PML Desde el punto de vista del CPTS, la producción más limpia debe enfocarse teniendo en consideración los siguientes conceptos: 3.4.1 El concepto de “insumo” De manera general, el término “insumo” incluye toda materia y energía utilizadas en la producción, es decir, materias primas, agua, energía eléctrica, energía térmica (incluyendo combustibles), catalizadores y reactivos químicos en general, lubricantes, resinas de intercambio iónico, empaquetaduras, filtros desechables y otros. Los insumos que forman parte del producto final se denominan “materias primas”, mientras que aquéllos que no forman parte del producto final se denominan “insumos auxiliares”. Por ejemplo, en una curtiembre, tanto el cuero fresco como las sales de cromo constituyen “materias primas” para la elaboración de cuero curtido al cromo, mientras que la cal constituye un “insumo auxiliar” dentro de este mismo proceso. La grasa animal es una “materia prima” para la fabricación de jabón, mientras que el agua y la energía son “insumos auxiliares”. Sin embargo, en una fábrica de refrescos el agua es“materia prima” por una parte, ya que forma parte del producto final, yun “insumo auxiliar” por otra, ya que el agua también es utilizada de diversas formas sin que termine siendo parte del producto final. 3.4.2 Distinción entre residuo y desecho De manera general, el término “residuo” se conceptúa como “materia prima de menor valor”, mientras que el término “desecho” se conceptúa como “materia a la que ya no se le puede dar valor alguno”. Por ejemplo, en una curtiembre los residuos pueden ser utilizados para la producción de grasas y proteínas de diferente naturaleza, nutrientes, solventes, cuero reconstituido, etc., mientras que los desechos son aquellas materias que deben ser tratadas y dispuestas en forma no dañina al medio ambiente, tales como algunas aguas de lavado, entre otras materias no recuperables, reciclables o reusables. La utopía de la PML es desarrollar procesos que no generen desechos
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3.4.3 Bases para la práctica de la PML Las bases para poner en práctica la producción más limpia (PML), son:
¾ Buenas prácticas operativas: En general, son medidas sencillas que no implican cambios significativos en los procesos o en los equipos; más bien se trata de cambios en los procedimientos operacionales, en las actitudes de los empleados y, sobretodo, de un mejor manejo a nivel administrativo.
EJEMPLOS: Programa de mantenimiento preventivo. Mejoramiento del orden y las operaciones de limpieza. Control de inventarios. Control de las especificaciones de los materiales. Evaluación del desempeño ambiental mediante indicadores (por ejemplo, consumos específicos). Sistema de recolección de derrames y su disposición adecuada. Minimización de fugas y derrames. Reparación de fugas y trampas de vapor defectuosas. Instalación de instrumentos de medición, debidamente calibrados. Programa de capacitación para el manejo de materiales peligrosos. Instalación de medidores de consumo de agua, energía y potencia en la planta y otros.
¾ Circuito cerrado de reciclaje: Consiste en el retorno de los residuos directamente al proceso de producción en calidad de insumo.
EJEMPLOS: Recuperación de mermas para su reproceso. Reciclaje de condensados de vapor a la alimentación de la caldera. Reciclaje del agua, utilizando la del último enjuague para el primer lavado, por ejemplo en galvanoplastia o curtiembres.
¾ Sustitución de insumos: Consiste en reemplazar un material y/o energético utilizado en un proceso por otro material y/o energético que genere menor cantidad de residuos, y/o que su uso sea no peligroso o menos peligroso.
EJEMPLOS: Sustitución del subacetato de plomo, empleado en el análisis de sacarosa, por un agente químico que no contiene plomo o por una técnica espectrofotométrica donde se elimina el uso de subacetato de plomo. Sustitución del tipo de combustible, por ejemplo, diesel por gas natural.
¾ Modificación u optimización de procesos: Significa, entre otros, rediseñar los procesos; mejorar los controles de las operaciones; sustitución de procesos ineficientes; efectuar modificaciones en los equipos o cambios tecnológicos que permitan reducir la generación de residuos.
EJEMPLOS: Mejoramiento del proceso de enfriamiento de agua. Optimización del funcionamiento de equipos e insumos. Optimización del funcionamiento del caldero para reducir el consumo de energía térmica. Optimización del uso de agua y energía en maquinarias y equipos. Sustitución del proceso de esterilización de agua vía irradiación con rayos UV.
¾ Reformulación del producto: Consiste en sustituir un producto final por otro de características similares, que requiera de insumos no peligrosos o menos peligrosos en los procesos de producción; o cuyo uso y/o disposición final sea menos dañino para el medio ambiente y/o para la salud.
EJEMPLOS: Curtido con reactivos que no contienen cromo. Estabilización de resinas de PVC con reactivos que no contienen cadmio. Sustitución de pintura en base a solventes por pintura en base a agua.
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¾ Las tres R’s: Segregar los flujos de residuos, a fin de facilitar su reciclaje, reuso y recuperación, minimizando de esta manera la cantidad de desechos; o, en último caso, cuando no hay más alternativa, para facilitar su tratamiento y disposición final como desechos.
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EJEMPLOS: Producción de compost a partir de residuos orgánicos. Procesamiento de alimento balanceado para animales a partir de residuos orgánicos. Recuperación de aceites/grasas de compresores para elaboración de lubricantes para automóviles.
Figura 3.5 Inversión y oportunidades de la producción más limpia * Elaboración: CPTS
* No incluye las tres R’s porque su inversión es variable Para ver ejemplos específicos de producción mas limpia en Bolivia, puede consultarse el texto “14 Estudios de Caso de Empresas a la Vanguardia de la Producción Mas Limpia en Bolivia” elaborado por el CPTS, en febrero de 2003.
3.5 SISTEMA DE GESTIÓN AMBIENTAL (SGA) Y PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA (PML) 3.5.1 Conceptos Según la norma ISO 14001, un sistema de gestión ambiental es “la parte del sistema general de gestión, que incluye la estructura organizativa, la planificación de las actividades, las responsabilidades, las prácticas, los procedimientos y los recursos para desarrollar, implantar, llevar a efecto, revisar y mantener al día la política ambiental”. La política ambiental se define como “la declaración de intenciones y principios de una organización con relación a su desempeño ambiental general, que proporciona un marco de trabajo para la acción y el establecimiento de sus objetivos y metas ambientales” (ISO 14001xi). El sistema de gestión ambiental (SGA) es muy similar al sistema de gestión de calidad, el cual se basa en un conjunto de cuatro acciones, con actividades organizadas en forma sistemática, que responden a una política de calidad de la empresa. Las cuatro acciones mencionadas son: “Planificar, Implementar, Controlar, Revisar”. Estas acciones se repiten continuamente en forma cíclica. El carácter cíclico de estas acciones asegura el mejoramiento continuo del sistema de gestión de calidad de la empresa. El SGA también se basa en las mismas cuatro acciones mencionadas del sistema de gestión de calidad, pero se desarrollan en función a la política ambiental de la empresa, como se muestra en el dibujo de la Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Figura 4.2. En esta figura se incluye el Programa de PML como un instrumento que puede ser útil para facilitar la implantación y el desarrollo de un SGA en una empresa.
Programa de PML Sistema de Gestión Ambiental Revisar
Planificar
Política ambiental de la empresa Controlar
Implementar
Figura 3.6 El Programa de PML puede ser útil para facilitar la implantación y el desarrollo de un SGA en una empresa (elaboración: CPTS) Elaboración: CPTS
Un producto de la planificación requerida por un SGA es el Programa de Gestión Ambiental, el cual describe los objetivos ambientales que la empresa establece en función a su política ambiental; las estrategias aplicables para lograr dichos objetivos, es decir, el establecimiento de metas específicas para el logro de dichos objetivos; las actividades detalladas que se deben llevar a cabo para el logro de las metas específicas; las fechas para la realización de cada actividad; la asignación de los recursos monetarios; y la designación de los responsables de ejecutar las actividades y de verificar tanto su cumplimiento como el grado de avance y logro de las metas y objetivos. 3.5.2 Ubicación del concepto de PML en el marco de un SGA Un SGA, como su nombre implica, tiene carácter sistémico, ya que contempla lineamientos y normas específicas para la administración y manejo de un conjunto complejo y variado de aspectos ambientales asociados a las operaciones productivas. El SGA exige, entre otros, el compromiso gerencial de aplicar una política ambiental, la cual se expresa en forma de objetivos ambientales, entre otros. Estos objetivos se logran en base al cumplimiento de metas específicas que se diseñan en función a estrategias definidas. Es decir, los objetivos contenidos en el programa de gestión ambiental e, inclusive, la forma de ejecutar dicho programa, dependen en gran medida de las estrategias adoptadas por la empresa para establecer metas específicas que conduzcan al logro de dichos objetivos. Por lo tanto, es en la adopción de estrategias por parte de la empresa donde se inserta la filosofía de la producción más limpia, ya que ésta, en sí misma, es una estrategia de carácter preventivo para diseñar y Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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alcanzar metas específicas destinadas a resolver problemas ambientales. La adopción de una estrategia ambiental depende en gran medida del conocimiento que el empresario tenga en esta materia y de los recursos técnicos que estén a su disposición. La producción más limpia hace que el sistema de gestión ambiental sea preventivo y, a su vez, el sistema de gestión ambiental hace que la producción más limpia sea un proceso continuo. Lo siguiente aclara las afirmaciones hechas en el párrafo anterior. Bajo una misma política y objetivos ambientales, las metas planteadas por las empresas pueden ser muy distintas entre sí, ya que el planteamiento de dichas metas depende de la estrategia que adopte el empresario para alcanzar sus objetivos. Es decir, un mismo problema ambiental puede ser resuelto de muchas maneras distintas, las cuales dependen en gran medida de la estrategia adoptada por el empresario. Por ejemplo, si desconoce el concepto y los beneficios que se derivan de las prácticas de PML, es probable que en su programa de gestión ambiental plantee metas que se derivan de la filosofía tradicional del tratamiento final de descargas mediante plantas de tratamiento. Por el contrario, si el empresario conoce dicho concepto y beneficios, es muy probable que su estrategia contemple, en primera instancia, metas diseñadas en base a medidas de producción más limpia y, en segunda instancia, metas diseñadas en base al tratamiento final de descargas. En resumen, un SGA desarrolla sus objetivos mediante estrategias de manejo empresarial, es decir, con un enfoque sistémico, mientras que la producción más limpia es una de dichas estrategias, que se aplica con fundamento en las buenas prácticas operativas, medidas de prevención y el uso de tecnologías sostenibles. 3.5.3 Características del Programa de PML en relación a un SGA La producción más limpia, definida como una estrategia ambiental, de carácter preventivo, e integrada a los procesos productivos, los productos y los servicios (ver definición en Sección 3.2.6), es mucho más eficaz cuando se aplica en el contexto de un sistema de gestión ambiental. En este contexto, el método para desarrollar un programa de PML fue diseñado para ser aplicado a prácticas de PML en cualquier empresa donde no exista un SGA. Por supuesto, si una empresa cuenta con este sistema, el programa de PML se aplica sólo en las etapas y pasos que corresponden al diagnóstico de PML (ver Capítulo 4). Los pasos del programa que corresponden a las Etapas 1, 2 y 5, son los que se incorporan para subsanar la ausencia del SGA. Es decir, las actividades asociadas a las etapas mencionadas, subsanan dicha ausencia al contemplar acciones fundamentales, tales como el compromiso de la gerencia (paso 1); el funcionamiento de por lo menos un comité que tiene la responsabilidad, entre otras, de identificar y evaluar la importancia de los impactos asociados a los aspectos ambientales de una empresa y de eliminar los obstáculos para encarar su solución (pasos 2 y 3); sistematizar la información relacionada con los procesos productivos de la empresa (paso 4), evaluar dichos procesos e identificar aspectos ambientales significativos (pasos 5 y 6); establecer metas, elaborar un plan como parte del programa de gestión ambiental e implementar dicho plan (pasos 16 y 17); y la revisión del SGA y de sus objetivos ambientales, como parte de un proceso de mejoramiento continuo (paso 19). En resumen, el programa de PML emula un SGA, pero considera solamente los aspectos de carácter preventivo (pasos 7 al 15 de las Etapas 3 y 4); y no los de carácter correctivo que, en el caso de un SGA, tienen el propósito de asegurar que la empresa cumpla con las regulaciones ambientales.
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CAPÍTULO 4 DESARROLLO DE UN PROGRAMA DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA ETAPA 1: CREACIÓN DE LA BASE DEL PROGRAMA DE PML 1. Compromiso de la Gerencia. 2. Organizar el Comité de PML. 3. Identificar obstáculos al programa y proponer soluciones.
ETAPA 2: PREPARACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DE PML 4. Recopilar información sobre los procesos de producción. 5. Evaluar los procesos de producción e identificar las operaciones unitarias (OU) críticas. 6. Definir el enfoque del diagnóstico en base a las OU críticas identificadas.
ETAPA 3: DIAGNÓSTICO - ESTUDIO DETALLADO DE LAS OU CRÍTICAS 7. Elaborar balances de materia y energía para las OU críticas. 8. Identificar causas de ineficiencias. 9. Plantear opciones de PML. 10. Seleccionar las opciones de PML a ser evaluadas en términos técnicos y económicos.
ETAPA 4: DIAGNÓSTICO EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA 11. Definir el tipo de evaluación. 12. Evaluación técnica: Aspectos productivos. 13. Evaluación técnica: Aspectos ambientales. 14. Evaluación económica. 15. Selección y presentación de opciones de PML factibles.
ETAPA 5: IMPLEMENTACIÓN SEGUIMIENTO Y EVALUACIÓN FINAL 16. Preparar un plan de acción. 17. Implementar las opciones factibles recomendadas. 18. Hacer seguimiento y evaluar los resultados de las opciones implementadas. 19. Asegurar la continuidad del programa.
La introducción de un programa de producción más limpia en una empresa supone la planificación, programación y ejecución de un conjunto de medidas que se desarrollarán de manera sistemática y ordenada. El programa de PML forma parte de la gestión global de la empresa y debe estar reflejado en un documento en el que se declara los objetivos relacionados con la PML, y en el que, además, se especifican metas, actividades, tiempos y recursos a ser empleados en la consecución de dichos objetivos. El método para desarrollar este programa de PML en una empresa, se basa en un conjunto ordenado de actividades que se ejecutan en una secuencia de 19 pasos, los que a su vez se agrupan en las siguientes 5 etapas: Etapa 1. Creación de la base del programa de PML. Etapa 2. Preparación del diagnóstico de PML. Etapa 3. Diagnóstico – Estudio detallado de las operaciones unitarias críticas. Etapa 4. Diagnóstico – Evaluación técnica y económica. Etapa 5. Implementación, seguimiento y evaluación final. Un componente central de este programa es el diagnóstico de PML, el cual se lleva a cabo en base a un análisis de las operaciones productivas, a fin de identificar y seleccionar opciones de PML técnica y económicamente viables, las cuales se implementan con el propósito de incrementar la eficiencia productiva de la empresa. El análisis mencionado se realiza en base a los resultados de un estudio detallado de las operaciones de producción, las de logística y las auxiliares, que incluye la cuantificación y caracterización de las entradas y salidas de cada operación unitaria. El fin de este estudio es de identificar las causas de los flujos de residuos y pérdidas, plantear opciones de PML, seleccionar e implementar las opciones factibles, y hacer un seguimiento a los resultados de dicha implementación. Entre las entradas y salidas mencionadas en el párrafo anterior, está incluido el consumo y la pérdida de energía que ocurre en las operaciones unitarias y auxiliares de la planta. Dado que existe una cierta correlación entre el consumo de energía y la cantidad de residuos que se generan, es beneficioso combinar los objetivos de la prevención de la contaminación y los de la eficiencia energética en un mismo programa de PML, enfocado a incrementar la eficiencia de las operaciones unitarias.
Si bien el diagnóstico de PML es una herramienta técnica utilizada para evaluar y mejorar la eficiencia de las operaciones de una planta, sus beneficios, como resultado de una intervención temporal, no son significativos sin el respaldo del programa de PML.
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La existencia de este programa implica un compromiso y una organización permanente y a largo plazo dentro de la empresa. La creación de tal programa asegura la provisión, por una parte, de la infraestructura y recursos técnicos, administrativos y financieros para implementar con éxito las recomendaciones de PML; y, por otra, la continuidad a largo plazo de las prácticas de PML en la empresa, con o sin la intervención de recursos humanos externos de apoyo. Más aún, el programa de PML es una base sólida, a partir de la cual la empresa puede implementar y mantener un sistema de gestión ambiental, si es que no lo ha implementado aún. Las 5 etapas antes mencionadas, así como cualquiera de los 19 pasos que se describen a continuación, pueden ser modificados y/o adaptados en función a las características de la empresa y a las iniciativas que tengan la Gerencia y/o el personal, a fin de crear y desarrollar su propio programa de PML.
4.1 ETAPA 1: CREACIÓN DE LA BASE DEL PROGRAMA DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA El objetivo de esta etapa es crear instrumentos y condiciones necesarias para desarrollar el programa de PML. Los pasos a seguir en esta etapa son:
ETAPA 1: CREACIÓN DE LA BASE DEL PROGRAMA DE PML 1. Compromiso de la Gerencia. 2. Organizar el Comité de PML. 3. Identificar obstáculos al programa y proponer soluciones.
Paso 1. Asegurar el compromiso de la gerencia y, mediante ésta, la colaboración de los empleados Para iniciar el desarrollo del programa de PML y asegurar su ejecución, calidad y continuidad, se requiere que exista un compromiso de la gerencia de la empresa. Si la iniciativa de desarrollar este programa proviene de la propia gerencia, entonces su compromiso, en principio, ya estaría asegurado. Si la iniciativa proviene del personal de planta, o de un ente promotor o consultor externo, el compromiso de la gerencia debe ser asegurado. Se considera que el compromiso de la gerencia ha sido asegurado cuando se alcanzan las siguientes metas: ¾ Se cuenta con la aprobación de la gerencia para conformar un Comité de PML, con personal ejecutivo y técnico de la empresa, responsable de coordinar las actividades de desarrollo del programa. ¾ Se ha nombrado al ejecutivo responsable del Comité. ¾ Se ha definido objetivos y metas del programa y se ha comprometido recursos humanos, financieros y otros requeridos. ¾ Se ha comunicado y difundido los objetivos y metas del programa y se ha estimulado la participación de los empleados. El presente método para desarrollar el programa de PML constituye una guía base para que el Comité de PML defina los objetivos y metas del mismo. La gerencia debe estar plenamente convencida de la necesidad y de los beneficios que el programa de PML representa para su propia empresa.
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Beneficios económicos:
Beneficios ambientales:
Beneficios externos:
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Beneficios del programa de PML Por el uso más eficiente de materias primas, agua, energía y otros insumos en los procesos. Por la eliminación de materias peligrosas, reducción de la carga de contaminantes en los efluentes de la planta, y la disminución de los requerimientos (infraestructura, gastos de inversión y operación) para el tratamiento final y disposición de los desechos. Por ejemplo, por mejoramiento de la imagen pública de la empresa y el cumplimiento de las normas ambientales vigentes.
Rol del ente promotor o consultor externo: Más allá del contacto y de las actividades iniciales que tiene que desarrollar el ente promotor o consultor externo con la gerencia de la empresa, es importante que mantenga una relación estrecha con el personal de planta y, en particular, con el gerente o jefe de producción. La conciencia y el espíritu colaborador del personal de la planta es sumamente importante para tener acceso ágil a los datos existentes y a información útil sobre las operaciones productivas. Paso 2. Organizar el Comité de producción más limpia (PML) a. Creación del Comité de PML Se debe encarar desde el inicio la creación de un Comité de PML al interior de la empresa, a fin de que el comité cuente con una instancia con capacidad de tomar decisiones que le permita gestionar las actividades de PML. Las funciones principales del Comité son: ¾ Desarrollar, coordinar y supervisar todas las actividades referentes al programa de PML. ¾ Identificar los obstáculos que podrían impedir el éxito del programa en la empresa. ¾ Difundir regularmente los resultados y éxitos del programa de PML, a fin de conservar, a largo plazo, el apoyo y el entusiasmo de la gerencia y del personal de la empresa. El Comité debe tener carácter multidisciplinario y estar conformado por personal de la empresa, bajo la conducción de un responsable con la suficiente autoridad para poder implementar cambios en la empresa y para cumplir las siguientes funciones: ¾ Coordinar las actividades del Comité. ¾ Actuar como enlace entre el Comité y los niveles ejecutivos y operativos de la empresa. ¾ Asumir la responsabilidad de asegurar el logro de los objetivos y metas del programa y de implementar las recomendaciones de PML. b. Creación de un equipo temporal de diagnóstico (ETD) para realizar el diagnóstico de PML El Comité de PML debe conformar un equipo temporal de diagnóstico (ETD), el cual debe estar constituido por personal con carácter multidisciplinario de la empresa y, si es necesario, apoyado por consultores externos. El ETD debe alcanzar las siguientes metas relacionadas con la ejecución del diagnóstico de PML (estas metas deben ser incorporadas por el Comité como parte de su programa de PML): ¾ Contar con un sistema de información confiable, que proporcione datos elaborados sobre los procesos y operaciones unitarias de la planta, incluyendo, entre otros, consumos diarios de materias primas, agua, energía y otros insumos, datos de producción y de generación de desechos. ¾ Contar con una evaluación de las causas que originan ineficiencias en las operaciones unitarias y que provocan el desperdicio de materias primas, agua, energía y/u otros insumos, y en la generación de desechos. ¾ Contar con opciones de PML identificadas, que puedan ser implementadas para aumentar el rendimiento productivo de la planta. ¾ Contar con una evaluación técnica, económica y ambiental de las opciones de PML identificadas. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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¾ Contar con recomendaciones de PML planteadas en base a las opciones viables seleccionadas. El Comité debe nombrar un Responsable del ETD con la jerarquía necesaria para asumir las siguientes funciones: ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
Coordinar las actividades del diagnóstico de PML. Ser el portavoz, comunicador del ETD. Apoyar al Comité de PML creado en la empresa. Participar en las reuniones del Comité de PML. Preparar resúmenes sobre sus actividades con observaciones pertinentes, incluyendo sugerencias técnicas y administrativas, previamente discutidas y acordadas con los miembros del ETD.
Para alcanzar las metas del diagnóstico de PML el equipo de diagnóstico debe realizar las siguientes actividades: ¾ Actividades preparatorias del diagnóstico de PML (ver Etapa 2). ¾ Análisis de operaciones unitarias críticas (ver Etapa 3). ¾ Estudios técnicos y económicos (ver Etapa 4). En caso de que el Comité haya propuesto la contratación de un equipo de diagnóstico externo a la planta, o en caso de que el ente promotor o consultor externo cuente con su equipo técnico para realizar el diagnóstico de PML, entonces el ETD de la planta debe necesariamente ser incorporado como parte activa del equipo de diagnóstico contratado. El equipo de diagnóstico debe estar conformado, como mínimo, por las siguientes personas: ¾ Un técnico con experiencia en DPML en materia de prevención de la contaminación; ¾ Un técnico con experiencia en DPML en materia de eficiencia energética; ¾ Un técnico asignado por la empresa. El número de técnicos por materia, así como el número de técnicos asignados por la empresa, podrá incrementarse en función al tamaño y complejidad de las operaciones productivas de la planta. Cuando las operaciones de la planta son complejas, es conveniente considerar la contratación de un especialista adicional que forme parte y apoye al equipo técnico en aspectos especializados o complejos. Rol del equipo de diagnóstico: Este equipo, sea contratado o no, debe estar preparado para apoyar al Comité. Es recomendable que el Comité invite al responsable del ETD a sus reuniones, a fin de que éste brinde un informe resumen de sus actividades, sus observaciones sobre lo que se ha encontrado en la planta hasta la fecha, y sus sugerencias técnicas y administrativas para el Comité. Eventualmente, el plan de implementación que resulte del diagnóstico de PML podrá ser incorporado como parte del plan de trabajo del Comité. Paso 3. Identificar obstáculos al programa de PML y proponer soluciones Una de las primeras actividades, tanto del Comité como del equipo de diagnóstico, es identificar los obstáculos que podrían impedir el éxito del programa en la empresa. En el Cuadro 4.1 se ilustran ejemplos de obstáculos que el Comité y/o el equipo de diagnóstico pueden enfrentar al inicio de un programa de PML, así como algunas de las posibles soluciones a tales obstáculos.
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Cuadro 4.1 Ejemplos de obstáculos en la implementación de un programa de PML Obstáculos Ejemplo Solución Mostrar beneficios en base a casos exitosos Se desconocen los beneficios de la De información en otras empresas del mismo o de otros PML. sectores. Resistencia al cambio; falta de Interesar al personal mostrándole beneficios Institucionales espíritu y/o práctica de trabajo en laborales, etc. equipo. Tecnológicos
Mostrar ejemplos de industrias que han Incapacidad de adecuar y/o apropiar adecuado o apropiado tecnología aún tecnología. cuando no sean del mismo rubro.
Financieros
Falta de recursos financieros y/o baja capacidad de acceso a créditos.
Estimar las pérdidas económicas ocasionadas por deficiencias existentes. Mostrar que las inversiones en PML son atractivas debido a los cortos períodos de retorno.
Elaboración: CPTS
Los obstáculos que no puedan ser superados en esta etapa del programa, deben ser considerados nuevamente en las etapas de evaluación de las opciones de PML identificadas durante el diagnóstico. Rol del equipo de diagnóstico: Es importante que el equipo de diagnóstico proporcione información objetiva, incluyendo preferiblemente estudios de caso, para respaldar las soluciones destinadas a eliminar los obstáculos que podrían impedir el éxito del programa en la empresa. Sin embargo, es aconsejable que el equipo de diagnóstico proceda con discreción al plantear los obstáculos y al presentar las posibles soluciones, ya que puede desincentivarse a la Gerencia en el desarrollo del Programa de PML. No obstante, una gerencia abierta y comprometida con el proceso de PML facilitará la presentación de ideas por parte del equipo de diagnóstico.
4.2 ETAPA 2: PREPARACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA El objetivo de esta etapa es contar con un diagnóstico preliminar, que identifique las actividades hacia las que se van a enfocar las Etapas 3 y 4 del Programa de PML. En el Anexo D se presenta un cuestionario de PML utilizado por el CPTS para recabar información antes de realizar un diagnóstico de PML. Este cuestionario puede ser usado como un formulario guía para las empresas. Los pasos a seguir en esta etapa son:
ETAPA 2: PREPARACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DE PML 4. Recopilar información sobre los procesos de producción. 5. Evaluar los procesos de producción e identificar las operaciones unitarias (OU) críticas. 6. Definir el enfoque del diagnóstico en base a las OU críticas identificadas.
Paso 4. Recopilar información sobre los procesos de producción Este paso tiene como objetivos familiarizar al equipo de diagnóstico con los procesos productivos de la empresa, recopilar la información necesaria para facilitar al equipo el trabajo de identificar y plantear opciones de PML, y almacenar dicha información en una base de datos. Para el efecto, se debe realizar las siguientes actividades: a. Recopilar bibliografía e información general relacionadas con el tipo de industria en cuestión: ¾ Procesos que se utilizan en ese tipo de industria. ¾ Equipos involucrados en dichos procesos. ¾ Evaluaciones ambientales en una industria de ese tipo. Fuentes posibles: UNEP, UNIDO, EPA, publicaciones industriales, universidades, bancos de información, proveedores de equipos e insumos, etc. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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b. Recopilar información técnica de la empresa sobre sus procesos de producción: ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
Producción (datos de por lo menos los últimos doce meses). Uso y costo de materias primas, agua, energía y otros insumos. Tipo, cantidad y origen de residuos, desechos y pérdidas. Operaciones y costo anual del tratamiento y disposición de desechos. Estudios de prevención de la contaminación y eficiencia energética realizados en la empresa.
c. Inspección general de la planta para comprender las operaciones asociadas a los procesos y sus interrelaciones. La inspección debe también incluir las facilidades asociadas a las actividades auxiliares de la empresa, tales como la administración, talleres, infraestructura y equipos utilizados para el ingreso, almacenamiento y distribución de insumos, productos intermedios y finales. Rol del equipo de diagnóstico: El equipo de diagnóstico debe realizar este trabajo con profundidad, ya que el éxito del programa depende, en gran medida, de los resultados que obtenga. Los aspectos más relevantes de la información deben incluirse en una base de datos, la cual se completará en mayor detalle durante el transcurso del diagnóstico. Esta base de datos tiene importancia fundamental dentro del programa de PML, ya que sirve para definir las áreas de oportunidad hacia donde se enfocarán los recursos y esfuerzos del equipo de diagnóstico, y para controlar y evaluar los avances logrados en la implementación de las recomendaciones de PML. Paso 5. Evaluar los procesos de producción e identificar las operaciones unitarias (OU) críticas Para evaluar los procesos de producción de la planta, el equipo de diagnóstico debe llevar a cabo las siguientes actividades. a. Dividir el proceso de producción en operaciones unitarias. Una operación unitaria (OU) es un componente de un proceso de producción, que cumple una función específica, sin la cual el proceso no podría cumplir su función global. Ejemplos de OU que conforman el proceso global de un ingenio azucarero, son: molienda, extracción, purificación del jugo, clarificación, evaporación, cristalización centrifugación y secado. Ejemplos de OU de carácter general, son: molienda, tamizado, cocción, agitación, filtración, destilación, centrifugación, y otros. En cada OU, se debe identificar: ¾ Las entradas de cada OU (materias primas y otros insumos, incluyendo la energía disponible y utilizable). ¾ Las salidas de cada OU (productos, subproductos y residuos, incluyendo pérdidas; las salidas finales de un proceso no necesariamente corresponden a las de la última OU). ¾ Las relaciones entradas/salidas entre operaciones unitarias. b. Elaborar diagramas de flujo del proceso enlazando operaciones unitarias. Un diagrama de flujo es un esquema lineal gráfico, con símbolos y flechas, que muestra la secuencia de OU identificadas. El diagrama de flujo incluye datos, preferiblemente cuantitativos, sobre las entradas, salidas y pérdidas de cada OU, incluyendo sus relaciones (entradas/salidas), a fin de representar la transformación de las materias primas, energía y otros insumos, en productos, subproductos y residuos.
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Se puede representar un diagrama de flujo de una operación unitaria, de la siguiente manera: Entrada materia prima, Agua, Gas Natural, Energía eléctrica, Mano de obra, etc.
Salida
Operación Unitaria
Productos, Embalajes, envases, etc.
Pérdidas (residuos y desechos) Productos defectuosos, mermas, agua residual, energía, gas, embalajes, lodos, tiempo perdido etc
y debe mostrar un detalle cuantitativo de entradas, salidas, residuos y pérdidas.
Entradas
OU1
OU2
OU3
OU4
Salidas OU5
OU6
Pérdidas (residuos y desechos) Figura 4.1 Diagrama de flujo Elaboración: CPTS
c. Evaluar, en forma preliminar, las entradas y salidas de las operaciones unitarias y estimar los costos derivados tanto de las ineficiencias productivas, como de la generación y tratamiento de residuos y/o la disposición final de desechos. Esta actividad requiere información sobre: ¾ Cantidad y costo de insumos, incluyendo el diseño y composición del producto (entre otros datos, como el número de lotes y calendario de producción, inventarios, mantenimiento, facturas de agua, electricidad y gas, datos de descarga al alcantarillado, disposición de residuos, etc.). ¾ Balances de masa y energía, incluyendo registros sobre rendimientos y pérdidas. ¾ Obligaciones o compromisos de la empresa derivados del cumplimiento de requisitos ambientales, informes de inspección e inventarios ambientales, incluyendo informes sobre análisis de residuos. d. Identificar las operaciones unitarias críticas. Una operación unitaria crítica, en el presente contexto, es aquella que tiene o puede tener impactos negativos importantes, sean éstos ambientales, productivos o económicos. La información desarrollada en las actividades precedentes es fundamental para evaluar las operaciones unitarias e identificar las que sean consideradas críticas para el diagnóstico de PML. La selección de las operaciones unitarias críticas puede basarse en la importancia relativa de los siguientes criterios: ¾ Cantidad y costo equivalente en insumos de los desechos sólidos, líquidos o gaseosos generados por las operaciones unitarias, incluyendo el calor contenido en los flujos de desechos. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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¾ ¾ ¾ ¾
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Tipos de desechos generados por las operaciones (por ejemplo, desechos tóxicos o peligrosos). Costo del tratamiento o disposición de los desechos. Cantidad y costo de la energía consumida (electricidad, combustible, vapor, aire u otros). Requerimientos legales relacionados con los desechos.
e. Plantear, si existen, medidas obvias de PML. Éstas incluyen, por ejemplo: ¾ Eliminar fugas de vapor, de aire comprimido y de agua; ¾ Cumplir con los parámetros e instrucciones establecidos para el funcionamiento de equipos y actividades operativas; y ¾ Prevenir derrames de materias primas y otros insumos. El impacto de las medidas obvias de PML debe cuantificarse. Rol del equipo de diagnóstico: Es indispensable que el equipo de diagnóstico desarrolle una relación abierta y estrecha con el personal técnico de la planta. Las actividades descritas se facilitan y enriquecen al estar acompañado de una persona de la planta que conoce todos los detalles del proceso productivo de la misma. Paso 6. Definir el enfoque del diagnóstico en base a las operaciones unitarias críticas identificadas El enfoque del diagnóstico se refiere a la forma en la que el equipo de diagnóstico encarará el estudio detallado de las operaciones unitarias críticas, teniendo como meta la necesidad de identificar las causas que originan las deficiencias, pérdidas o generación de residuos, y por las que precisamente el equipo de diagnóstico las identificó como operaciones unitarias críticas. Para definir el enfoque del diagnóstico, se debe tomar en cuenta: ¾ El origen, tipo, naturaleza, cantidad y costo de las pérdidas o de las ineficiencias en el uso o transformación de materias primas, agua, energía y otros insumos. ¾ El origen, tipo, naturaleza, cantidad y costo de las pérdidas o de las ineficiencias en el manejo, envasado, almacenamiento y transporte, entre otros, de los productos. ¾ El origen, tipo, naturaleza, cantidad y valor de los residuos, incluyendo el calor contenido en los flujos de desechos. ¾ Costo del tratamiento de los residuos y disposición de los desechos. ¾ Posibilidad de aplicar medidas efectivas de PML. En base al enfoque definido, el equipo de diagnóstico debe preparar un plan de trabajo para ejecutar el diagnóstico a ser propuesto al Comité de PML. Rol del equipo de diagnóstico: Al preparar el plan de trabajo mencionado, el equipo de diagnóstico debe buscar un equilibrio entre los deseos y las prioridades de la planta; entre el presupuesto del diagnóstico y las posibilidades financieras de la empresa; y entre las experiencias y capacidades de los integrantes del equipo de diagnóstico. Asimismo, debe encarar y resolver otras posibles limitaciones que no permitan la elaboración de dicho plan en forma objetiva.
4.3 ETAPA 3: DIAGNÓSTICO – ESTUDIO DETALLADO DE LAS OPERACIONES UNITARIAS CRÍTICAS Los objetivos de esta etapa son: 1) Analizar detalladamente las operaciones unitarias críticas; y 2) Desarrollar las opciones de PML. Los pasos en esta etapa son:
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ETAPA 3: DIAGNÓSTICO - ESTUDIO DETALLADO DE LAS OU CRÍTICAS 7. Elaborar balances de materia y energía para las OU críticas. 8. Identificar causas de ineficiencias. 9. Plantear opciones de PML. 10. Seleccionar las opciones de PML a ser evaluadas en términos técnicos y económicos.
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Paso 7. Elaborar balances de masa y energía para las operaciones unitarias críticas Para elaborar el balance de masa y energía de las operaciones unitarias críticas el equipo de diagnóstico debe realizar las siguientes actividades: ¾ Establecer la función, el mecanismo y los parámetros (tiempos, temperatura, presión, pH, y otros) de funcionamiento de cada operación unitaria. ¾ Observar, con el detenimiento necesario, el funcionamiento de la operación unitaria bajo parámetros normales de operación, para entender el mecanismo operativo de la o las máquinas asociadas a dicha operación unitaria y las responsabilidades de los trabajadores. Entrevistarse con éstos para aclarar dudas y obtener información sobre formas de operar y otros aspectos específicos. ¾ Medir las entradas de cada operación unitaria. La medición de materias de entrada incluyen: el consumo de materia prima, agua, energía y otros insumos. Por ejemplo, en una embotelladora de bebidas gaseosas, en la operación de preparación de jarabe simple, medir la cantidad de carbón activado y demás insumos utilizados por m3 de jarabe simple producido. Las mediciones de energía térmica incluyen mediciones de flujo y temperatura de agua, vapor u otros fluidos térmicos que entran a la operación. Las mediciones de energía eléctrica se realizan en motores, resistencias o equipos que estén directamente relacionados con la operación unitaria. ¾ Medir las salidas de cada operación unitaria, incluyendo residuos y pérdidas cuantificables. La medición de materias de salida incluyen: la cantidad y tipo de productos y subproductos; la cantidad y características de los residuos sólidos, líquidos y gaseosos (incluye flujos y calidad de residuos); y las mermas y pérdidas accidentales (por derrames y/o fugas). Por ejemplo, en la operación de preparación de jarabe simple, medir el volumen de jarabe simple producido y la cantidad de carbón activado y otros insumos que salen de esta operación como parte de los residuos. Asimismo, medir el flujo y temperatura del agua, vapor, o fluidos térmicos que salen de la operación unitaria, incluyendo temperaturas y dimensiones de las superficies o tuberías que carecen de aislamiento térmico. ¾ Combinar los datos sobre las entradas y las salidas de cada operación unitaria para obtener un balance preliminar de masa y energía. Se debe identificar, verificar y corregir las diferencias o anomalías encontradas en cada balance, y detallar con más cuidado los balances que involucren desechos peligrosos o de alto costo. ¾ Determinar, por diferencia entre entradas y salidas, las pérdidas no identificadas y, por ende, no cuantificadas como parte de las salidas (ver más detalles en Capítulo 5). Rol del equipo de diagnóstico: El equipo de diagnóstico tiene que comprender el proceso desde diferentes puntos de vista: teórico, práctico, de la empresa, de los trabajadores, de eficiencia y de medio ambiente. La curiosidad técnica del equipo de diagnóstico es indispensable, sobre todo para detectar y medir pérdidas por el inadecuado manejo y control de parámetros operativos (por ejemplo, por el inadecuado cálculo y/o aplicación de recetas), incluyendo derrames, fugas y otros. Paso 8. Identificar causas de ineficiencias en el uso de materia y energía; y/o las causas de flujos contaminantes Además de describir las actividades de cada operación unitaria y de cuantificar sus entradas y salidas, es necesario identificar las causas que originan ineficiencias y flujos contaminantes en las operaciones unitarias. Una ineficiencia típica es, por ejemplo, la pérdida de insumos (como la que ocurre cuando hay una fuga de agua o de cualquier otra materia), la cual puede ser cuantificada. Las causas que originan esta pérdida de agua pueden ser, por ejemplo: una llave de paso mal cerrada; una empaquetadura que no cumple con su función de sellar el paso de agua; o el descuido del operario que deja la llave abierta cuando ésta no está en uso.
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Un flujo contaminante puede tener su origen en el desperdicio de materias primas u otros insumos, o en la pérdida de un producto intermedio o del producto final. La causa que origina el mencionado desperdicio podría ser, por ejemplo, el uso de un determinado insumo en cantidades superiores a las que se requiere para lograr el propósito deseado (en la operación del curtido de pieles, el uso de cantidades excesivas de sales de cromo y otros reactivos químicos, puede originar un desperdicio de este metal pesado superior al que se esperaría cuando se usan cantidades óptimas de dichas sales según receta). Por otra parte, la diferencia de masas entre las entradas y salidas representa una pérdida de materia no cuantificada y, por ende, no detectada. La identificación de las causas que originan dichas pérdidas es una tarea que exige profundizar el estudio de los flujos de materia y de energía utilizados para obtener el correspondiente balance de materia y energía. Las principales causas que originan ineficiencia y flujos contaminantes, normalmente están relacionadas con los siguientes factores: ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
La calidad o las características de las materias primas e insumos. La naturaleza del proceso (y/o la de sus operaciones unitarias). Las características de los equipos de producción. Los parámetros y las condiciones de operación de los equipos. Las especificaciones del producto. Los controles y la supervisión de las operaciones. La habilidad y la motivación de los trabajadores.
Para facilitar la identificación de las causas que originan ineficiencias y flujos contaminantes, se puede proceder de acuerdo al siguiente procedimiento: ¾ Primero, para cada operación unitaria, relacionar los flujos de salida de residuos y pérdidas de energía con los flujos de los insumos de entrada, incluyendo el consumo de energía, utilizando para ello los balances de masa y energía y la cuantificación detallada de entradas y salidas. ¾ Segundo, salvo que sea obvio, determinar dentro de qué factor de los 7 mencionados radicaría la causa que origina una determinada ineficiencia o flujo contaminante. ¾ Tercero, obtener indicadores o parámetros de operación estándar relacionados con el factor determinado. ¾ Cuarto, identificar causas específicas, comparando dichos indicadores con indicadores obtenidos a partir de los balances de masa y energía (por ejemplo, calculando consumos específicos en función de los volúmenes producidos o insumos consumidos); o comparando los parámetros estándar con parámetros medidos en planta (ver Capítulo 5). ¾ Quinto, comunicar al personal de planta las causas identificadas, a fin de obtener su opinión y/o aceptación. Rol del equipo de diagnóstico: El equipo de diagnóstico debe realizar las actividades mencionadas en permanente consulta con el personal de producción de la planta, a fin de asegurar que las causas que se identifiquen reciban una crítica inmediata, y sean confirmadas y aceptadas por dicho personal. Más aún, el equipo de diagnóstico puede desviar su atención de las verdaderas causas que originan ineficiencias y/o flujos contaminantes por no consultar con el personal de planta; debe recordarse que son ellos los que conocen los detalles operativos que, a menudo, no son fáciles de identificar. Paso 9. Plantear opciones de producción más limpia (PML) Las causas identificadas que originan ineficiencias y flujos contaminantes constituyen la base sobre la cual pueden plantearse las opciones de PML. Para tal efecto, se recomienda seguir la siguiente secuencia que utiliza criterios priorizados en el orden de prelación en el que se listan: ¾ Como primera prioridad, se busca mejorar la eficiencia de cada operación unitaria mediante la optimización del uso de materias primas, agua y energía, entre otros insumos. Como parte de este mismo criterio, también se busca sustituir materias primas u otros insumos cuyo uso sea peligroso, ya sea para la salud de los operarios o para el medio ambiente, incluyendo, si fuere necesario, la posibilidad de reformular el producto o algunas de sus características. La aplicación de este criterio permite reducir Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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costos unitarios de producción y, al mismo tiempo, minimizar la peligrosidad y cantidad de flujos contaminantes y/o pérdidas de energía en sus fuentes de origen. Estos últimos aspectos, a su vez, permiten reducir los costos de operación asociados al tratamiento final de residuos. ¾ Como segunda prioridad, se busca reciclar, reutilizar y/o recuperar flujos de residuos, a fin de reducir pérdidas de insumos y/o productos, lo que a su vez, incide en la reducción de los costos unitarios de producción y costos de operación asociados al tratamiento final de residuos. ¾ Debido a que las prácticas de producción más limpia no aseguran una eliminación total de los flujos de contaminantes, puede ser necesario plantear opciones de tratamiento, “al final del proceso”, para estos efluentes. Sin embargo, deben ser considerados como una última opción, y sólo después de haber agotado las dos anteriores. Las medidas de tratamiento no son parte de las opciones de producción más limpia, pero pueden coadyuvar a solucionar los problemas de contaminación. Sin embargo, se debe tener en cuenta que mientras mayores sean los volúmenes de desechos a tratar, mayores serán los costos en los que la empresa deberá incurrir y los que no serán recuperables, incidiendo así en los costos de producción, encareciendo el producto y haciéndolo menos competitivo. Rol del equipo de diagnóstico: Para plantear opciones de PML, basadas en la primera prioridad, y sobre todo aquellas relacionadas con cambios operativos, de insumos, de tecnología u otros, se requiere que el equipo de diagnóstico tenga una amplia comprensión tanto del proceso en su conjunto, como de las operaciones unitarias que lo componen, incluyendo sus interrelaciones. Esta comprensión se logra con una buena preparación del diagnóstico, investigación en el sitio, mediciones y discusión con los técnicos y los operadores. La experiencia de éstos, junto con la que se obtiene de otros procesos iguales o similares, bajo las mismas u otras condiciones o sitios, facilita el análisis, identificación y planteamiento de dichas opciones. En apoyo a esta labor, se recomienda recurrir a información sobre implementación de medidas de PML, a partir de las siguientes fuentes: ¾ Estudios de caso de PML publicadas por el CPTS, UNEP, UNIDO, EPA y otros. ¾ Intercambio de criterios e información entre los miembros del equipo de diagnóstico y los empleados relacionados con la operación unitaria bajo investigación. ¾ Publicaciones industriales y técnicas relacionadas con la operación unitaria en cuestión. ¾ Fabricantes de equipos, proveedores de productos químicos y otros insumos. ¾ La propia experiencia del equipo de diagnóstico. ¾ Intercambio de experiencias con otras empresas y técnicos del rubro. Paso 10. Seleccionar las opciones a ser evaluadas en términos técnicos y económicos Una vez planteadas las opciones de PML para mejorar la eficiencia de una operación unitaria, el equipo de diagnóstico debe plantear (no diseñar) las alternativas más apropiadas para su implementación, a fin de contar con información que facilite seleccionar las opciones viables y descartar aquellas cuya implementación no sea practicable. En este sentido, a partir de todas las opciones planteadas en el paso anterior, se debe seleccionar sólo aquellas opciones cuya implementación no presente impedimentos obvios (sobre todo en términos técnicos), de acuerdo al siguiente procedimiento: ¾ Descartar las opciones imposibles de implementar o que, de manera obvia, se vea que no son ambientalmente adecuadas. La decisión de descartar una opción estará basada más en aspectos de carácter cualitativo (por ejemplo, la imposibilidad de acceder a un insumo propuesto) que cuantitativo (por ejemplo, rendimientos bajos, previsibles en términos termodinámicos). Salvo que sea muy obvio, es preferible dejar los aspectos cuantitativos para la evaluación técnica que se describe en la siguiente etapa. ¾ Para las opciones no descartadas, se debe evaluar los posibles obstáculos internos o externos que impedirían o harían no atractiva su implementación. Por ejemplo, la falta de espacio físico para Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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implementar una determinada opción debería ser considerada, primero, como un obstáculo y, si no existiese una solución posible, recién considerarla como una imposibilidad. ¾ Las opciones no descartadas podrán ser evaluadas en la siguiente etapa, tanto en términos técnicos (aspectos productivos y ambientales) como económicos. Rol del equipo de diagnóstico: El equipo de diagnóstico debe ser objetivo a la hora de seleccionar las opciones de PML, ya que las decisiones que se tomen en esta selección tendrán un efecto económico y ambiental para la empresa. Por ejemplo, durante la selección de las opciones, un juicio de valor no respaldado con la información adecuada podría conducir a que una excelente opción de PML sea descartada, o se adopte una inadecuada. Por otra parte, sería una pérdida de tiempo para el equipo de diagnóstico, si éste procede a realizar una evaluación técnica de una opción determinada, sin antes considerar soluciones viables frente a los impedimentos obvios que podrían existir para su implementación. Por ejemplo, la instalación de un tanque de GLP, destinado a sustituir un combustible, en una empresa que no cuenta con el espacio que reúna las exigencias de las normas técnicas para esa instalación.
4.4 ETAPA 4: DIAGNÓSTICO – EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA En términos generales, son cinco los estudios particulares que se realizan para evaluar un proyecto: viabilidad técnica, económica, legal, organizacional y financiera. El objetivo de esta etapa es establecer la viabilidad de las opciones de PML seleccionadas en la etapa anterior, solamente en términos técnicos (aspectos productivos y ambientales) y económicos. La evaluación de aspectos legales, organizacionales y financieros se incluyen en esta etapa sólo como un medio de identificar obstáculos que podrían impedir o limitar la implementación de una opción en consideración.
ETAPA 4: DIAGNÓSTICO EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA 11. Definir el tipo de evaluación. 12. Evaluación técnica: Aspectos productivos 13. Evaluación técnica: Aspectos ambientales 14. Evaluación económica. 15. Selección y presentación de opciones de PML factibles.
En el paso 11 de esta etapa, se decide el tipo de evaluación que debe realizarse para establecer la viabilidad de la opción seleccionada, antes de plantear la correspondiente recomendación de PML. En este mismo paso, se puede especificar la profundidad con la que se realizará cada tipo de evaluación en función de las características de cada opción de PML. Los pasos 12 y 13 presentan lineamientos para realizar la evaluación técnica de una opción de PML en términos productivos y ambientales, respectivamente. Esta evaluación consiste en analizar las posibilidades materiales, físicas, químicas y condiciones operativas, tanto para satisfacer los objetivos que se persigue con la operación unitaria en el contexto del proceso productivo global, como para satisfacer los objetivos ambientales. Las opciones de PML requieren ser técnicamente viables antes de considerar su viabilidad económica, es decir, antes de considerar su rentabilidad. Durante la evaluación técnica, deben realizarse pruebas prácticas que permitan asegurar o, por lo menos, inferir que las opciones propuestas mejoran la eficiencia de la operación unitaria y/o no causan efectos indeseados en algún aspecto productivo, ambiental, de salud ocupacional u otros. Los impactos negativos previsibles, asociados a las opciones de PML seleccionadas, deben ser evaluados y minimizados para asegurar que los beneficios de estas medidas sean mayores o más importantes que los perjuicios, salvo que éstos sean inaceptables, sobre todo en términos ambientales; en cuyo caso, la opción en cuestión debe ser descartada, independientemente de los beneficios económicos que pudiese generar. El paso 14 presenta criterios e indicadores para realizar la evaluación económica de las opciones de PML seleccionadas. El estudio de la viabilidad económica mide la rentabilidad de la inversión, medido todo en base monetaria. Esta evaluación determina, en última instancia, la aprobación o rechazo de la opción en consideración.
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Finalmente, en el paso 15 de esta etapa, se señala las actividades que se pueden desarrollar para seleccionar y presentar las opciones viables de PML. Paso 11. Definir el tipo de evaluación El propósito de este paso es definir, para cada opción de PML seleccionada en la Etapa 3, lo siguiente: ¾ El tipo de evaluación (técnica y/o económica) necesaria para tomar una decisión sobre la viabilidad de la opción en consideración. ¾ La profundidad con la que se realizará una determinada evaluación considerada necesaria. Por ejemplo, una opción basada en la sustitución de insumos o en la modificación o cambio tecnológico en una operación unitaria, posiblemente requiera de una evaluación técnica profunda, y de un análisis económico detallado, mientras que una opción basada en la motivación de empleados posiblemente no los necesite. Asimismo, una opción de bajo costo basada en buenas prácticas operativas, posiblemente no necesite de una evaluación económica, siendo suficiente estimar el beneficio económico y/o ambiental, así como el período de retorno de la inversión, en caso de que ésta sea algo significativa (ver paso 14). Rol del equipo de diagnóstico: Si bien es deseable que toda opción de PML sea evaluada en términos técnicos y económicos, es importante que el equipo de diagnóstico sea objetivo al definir la profundidad y detalle requeridos para realizar una determinada evaluación. La objetividad del equipo de diagnóstico depende en gran medida de su capacidad para discernir entre lo que es importante calcular e informar en relación con la implementación de una opción de PML, y lo que es meramente un ejercicio de cálculos que no son útiles para tomar decisiones sobre dicha implementación y/o posterior funcionamiento de la opción planteada. Otros factores importantes que pueden influir en esta definición por parte del equipo de diagnóstico, son las prioridades de la empresa y el presupuesto asignado a la ejecución del diagnóstico. En particular, si una opción planteada no está dentro de las prioridades de la empresa, pero a juicio del equipo de diagnóstico es una opción que puede generar beneficios importantes en términos económicos y ambientales, entonces, en este caso, es posible que se requiera realizar la evaluación técnica y económica con una profundidad mayor que la que podría normalmente ser requerida, a fin de precisar y demostrar tales beneficios. Paso 12. Evaluación técnica – Aspectos productivos El objetivo de esta evaluación es verificar la viabilidad técnica de implementar las modificaciones o cambios propuestos en la opción de PML, y proyectar sus respectivos balances de masa y energía. Las actividades a desarrollarse son: a. Detallar los cambios técnicos necesarios para implementar cada opción de PML. Este detalle de cambios técnicos incluye: ¾ Describir el diseño (en forma gráfica, textual y/o numérica) de los cambios propuestos, incluyendo tipo de equipos, diagramas de flujo, etc. ¾ Especificar la naturaleza, forma y cantidad de entradas y salidas de la operación unitaria, así como las nuevas condiciones operativas propuestas y sus posibles efectos e interrelaciones con el resto de las operaciones unitarias que componen el proceso productivo. b. Determinar la factibilidad técnica de implementar los cambios requeridos por cada opción de PML. La factibilidad técnica de los cambios se determina en términos de: ¾ La viabilidad de los fenómenos involucrados en las operaciones unitarias: • Naturaleza / termodinámica / rendimiento de los cambios físicos y/o de las transformaciones químicas contempladas en cada opción de PML. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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• Dimensiones / resistencia de materiales. • Presión / temperatura / flujos / caudales manejables. • Otros. ¾ La disponibilidad o accesibilidad a: • Tecnología (materiales, equipo, maquinaria). • Materias primas / agua / energía / otros insumos. • Espacio físico / distribución física. • Logística / servicios. • Otros. ¾ Las condicionantes que impedirían o limitarían la viabilidad técnica del cambio propuesto: • Políticas / legislación vigente. • Sociales / organizativas / laborales. • Culturales. • Financieras. c. Proyectar balances de masa y energía en base a los cambios propuestos. La proyección de los balances de masa y de energía, supone rehacer los balances iniciales con los datos que se están proponiendo en las recomendaciones del diagnóstico. Deben reflejar la situación futura que se está planteando (ver Seccion 5.4). Rol del equipo de diagnóstico: La parte fundamental que el equipo de diagnóstico debe encarar durante la evaluación técnica relacionada con los aspectos productivos, es la viabilidad de los fenómenos involucrados en las opciones de PML planteadas y la disponibilidad o accesibilidad a tecnología e insumos, entre otros. En la literatura universal, a diferencia de la evaluación económica, no se cuenta con material que describa procedimientos estándar para realizar esta parte de la evaluación técnica. Sólo se cuenta con resultados de evaluaciones específicas sobre problemas técnicos concretos que, sin embargo, pueden ser útiles como modelos a ser utilizados por el equipo de diagnóstico. En particular, ya existen publicaciones de estudios de caso sobre temas de PML, que si bien no describen procedimientos de evaluación técnica, los resultados expuestos pueden ser asimilados para inferir la viabilidad de ciertas opciones, de tal manera que pueden ser útiles para facilitar el trabajo del equipo de diagnóstico. La parte fundamental de este análisis no debe ser realizada en forma aislada. Es decir, es aconsejable diseñar y realizar cálculos procurando proyectar los efectos que tendría la opción propuesta sobre las condicionantes antes mencionadas, así como sobre la viabilidad relacionada con los aspectos ambientales y económicos. Sin embargo, esta proyección no siempre es fácil de visualizar, razón por la cual, incluso después de finalizada la evaluación económica, el equipo de diagnóstico se ve obligado a revisar esta parte de la evaluación técnica, a menudo por más de una vez en forma cíclica. Por otra parte, una de las actividades más engorrosas de la evaluación técnica, y que consume un tiempo considerable, es la concertación con fabricantes y vendedores de materiales, insumos y equipos para obtener información sobre especificaciones técnicas y precios. En este sentido, el equipo de diagnóstico debe decidir si vale la pena pedir especificaciones técnicas detalladas (normalmente como parte de una cotización), o solamente obtener información por vía telefónica y/u otro medio electrónico, pero que con frecuencia no produce resultados satisfactorios. Sin embargo, a través de la experiencia, se puede fortalecer la comunicación con los proveedores, así como desarrollar un banco de datos, incluyendo costos, de diferentes tipos de materiales, insumos y equipos, haciendo esta evaluación técnica cada vez más fácil. Un caso particular que merece atención especial del equipo de diagnóstico es la condicionante financiera, la cual, y al margen de que la opción de PML pueda tener una alta rentabilidad, puede ser un obstáculo serio para su implementación, sobre todo cuando la empresa no dispone de recursos propios y no tiene acceso a crédito. En este caso, si la naturaleza técnica de la opción planteada requiere de una inversión cuyo monto no es accesible (por ejemplo, para adquirir un equipo o tener acceso a un servicio básico), se debe analizar la posibilidad de modificar dicha opción, a fin de viabilizarla en términos financieros antes de ser descartada. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Paso 13. Evaluación técnica – Aspectos ambientales El objetivo de esta evaluación es cuantificar la reducción en cantidad absoluta, concentración y peligrosidad, tanto de los insumos utilizados, como de los residuos asociados a las salidas de las operaciones unitarias modificadas. Para cuantificar y presentar los resultados de dicha reducción el equipo de diagnóstico debe realizar las siguientes actividades: ¾ Para cada operación unitaria y, si fuera el caso, para el proceso global, comparar los balances de masa y energía actuales (Paso 7) con los proyectados en base a las opciones de PML planteadas (Paso 12), a fin de cuantificar las reducciones mencionadas, halladas en términos de cantidades, concentraciones y peligrosidad. ¾ Expresar estas reducciones en términos de indicadores de desempeño relacionados con: • La eficiencia en el uso de materias primas, agua, energía y/u otros insumos. Los siguientes indicadores ilustran este concepto: la reducción en el uso de insumos por unidad de producto, expresado, por ejemplo, en [kg de insumo/kg producto] o [kWh de consumo/kg de producto]; y la reducción de residuos por unidad de producto, expresado, por ejemplo, en [kg de residuo/kg de producto]. • El reciclaje, reuso y/o recuperación de residuos, como tales o transformados, y para los cuales se les puede encontrar o se les encontró un uso interno o externo a la planta, o un mercado. Para expresar las cantidades recicladas, reusadas y/o recuperadas, se pueden utilizar indicadores similares por unidad de producto. Las opciones ambientalmente viables pueden ser calificadas como técnicamente viables y pueden pasar a ser evaluadas en términos económicos. Aquellas opciones con impactos ambientales previstos como desfavorables, deben ser descartadas. Rol del equipo de diagnóstico: Es importante que el equipo de diagnóstico documente la información procesada sobre los beneficios ambientales proyectados a partir de las opciones de PML en evaluación. Asimismo, es importante que el equipo de diagnóstico elija indicadores de desempeño apropiados, a fin de que éstos puedan ser útiles para hacer el seguimiento a las opciones implementadas y para realizar comparaciones futuras. Esta información es útil tanto para el industrial como para las agencias ambientales que apoyan este tipo de diagnósticos. Paso 14. Evaluación económica El objetivo de esta evaluación es determinar la factibilidad económica de las opciones de PML calificadas en el paso anterior como técnicamente viables. A fin de facilitar la evaluación económica, se requiere establecer ciertos criterios económicos (ver Anexo E, en el que se describen tres de estos criterios económicos) que permitan analizar el beneficio económico que se obtendría de la inversión destinada a implementar las opciones de PML. Los criterios económicos mencionados, pueden establecerse en base a la aplicación de cuatro conceptos financieros, los cuales también se describen en el Anexo E. Sin embargo, existen dos criterios sencillos que son adicionales a los criterios más sofisticados que se describen en el Anexo E, y que son de uso frecuente en la evaluación económica de las opciones de PML técnicamente viables. Estos criterios sencillos fueron construidos en base a indicadores establecidos por el CPTS, ver adelante, incisos a) y b), y con fundamento en los siguientes conceptos financieros: ¾ Período de recuperación (PR) de la inversión ¾ Rentabilidad de la inversión (RI)
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a) Período de recuperación (PR) de la inversión. Este concepto financiero se define como el número de períodos de tiempo (PR) que se requeriría para recuperar la inversión inicial (I0), asumiendo que en cada período se recupera un mismo monto de dinero, que es igual al valor del flujo de caja (FC) estimado para el primer período. Por lo tanto, el período de recuperación (PR) se expresa en términos de la inversión inicial I0 y del flujo de caja FC mediante la siguiente ecuación:
PR =
I0 FC
(1)
El flujo de caja (FC) para un período cualquiera (normalmente, cada período es de un año), se define como el ingreso neto obtenido en ese período. El ingreso neto se calcula por diferencia entre el ingreso bruto y el correspondiente costo imputado a las operaciones productivas durante dicho periodo. Para propósitos de la presente guía, el concepto de flujo de caja (FC) se expresa también en términos del ingreso neto, pero solamente de aquél que se deriva de la implementación de opciones de PML, y no en términos del ingreso neto total de las operaciones globales de producción de la empresa. El FC de una opción de PML está determinado, tanto por el ingreso bruto, como por el ahorro neto, generados, ambos, por su aplicación. En este contexto, se definen los siguientes términos: Y: Ingreso bruto estimado para el primer periodo (solo para la opción de PML en evaluación). AN: Ahorro neto estimado para el primer periodo (solo para la opción de PML en evaluación). Por lo tanto, el flujo de caja, FC, se define como el ingreso neto del primer período y está dado por la suma del ingreso bruto y el ahorro neto calculados para ese período: FC = Y + AN
(2)
El Ahorro neto no es más que la diferencia entre el ahorro bruto obtenido menos los costos operativos adicionales que pudieran existir con la aplicación de la opción de PML: A: Ahorro bruto estimado para el primer período, (solo para la opción de PML en evaluación). C: Costo operativo, para ese mismo período (solo para las operaciones asociadas a la opción de PML en evaluación). AN = A – C
(3)
Reemplazando (3) en (2), se obtiene que: FC = Y + A – C
(4)
Cabe hacer notar que al momento de evaluar las opciones de PML, normalmente no se dispone de información sobre las condiciones de financiamiento para implementar la opción. Por esta razón, para el cálculo del FC no se toma en cuenta el costo del capital de inversión y, para el cálculo del PR, no se toma en cuenta el valor del dinero en el tiempo porque no se dispone de una tasa de descuento. Reemplazando FC en la ecuación de PR, se obtiene que: PR =
I0 (Y + A − C)
(5)
Las unidades de PR están dadas en [períodos de tiempo], debido a que I0 se expresa en unidades de [dinero] y FC se expresa en unidades de [dinero / período de tiempo]. Por ejemplo, si la inversión inicial I0 es de 10,000 US$ y el flujo de caja FC es de 2,000 US$ / año (aquí se entiende que los períodos de tiempo son de un año cada uno). Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Entonces el período de recuperación será:
PR =
10,000 US$ = 5 años 2,000 US$ / año
Por lo tanto, PR representa el número de períodos (en este ejemplo, 5 años) que tienen que transcurrir para poder recuperar la inversión inicial de 10,000 US$, a partir de un FC de 2,000 US$/año En base al concepto del período de recuperación (PR), en el CPTS se ha establecido el siguiente criterio para evaluar las opciones de PML en términos económicos: Si PR ≤ 3 años, la inversión es muy atractiva en términos económicos Si PR > 3 y ≤ 8 años, la inversión es aceptable en términos económicos Si PR ≥ 8 años, la inversión no es atractiva en términos económicos El número de años que se señala en este criterio se denomina indicadores. Estos indicadores fueron definidos por el CPTS como resultado de su experiencia adquirida en la prestación de servicios de asistencia técnica en PML. Dichos indicadores no son necesariamente aplicables a otro tipo de proyectos, sobre todo a aquellos de largo plazo, en los que se debe tomar en cuenta el costo del capital invertido y el valor del dinero en el tiempo. El primer indicador que aparece en el criterio señalado (i.e. 3 años) establece el tiempo máximo deseable para recuperar la inversión realizada (según ese criterio, menor o igual a 3 años) y, por ende, dicho criterio permite apreciar cuán atractivo es el período de recuperación (PR) calculado para la opción de PML en evaluación; y es particularmente útil para analizar tiempos de recuperación para pequeñas y medianas inversiones destinadas a implementar opciones de PML. Cuando las inversiones son relativamente grandes, es necesario recurrir a criterios de evaluación económica más refinados, como los que se describen en el Anexo E.
b) Rentabilidad de la inversión (RI). Este concepto financiero se define como el porcentaje que representa el FC del primer período respecto al monto de la inversión y se expresa en términos de un porcentaje de rentabilidad por período (normalmente anual). Por ejemplo, si el monto de la inversión es de US$ 100, y el FC calculado para el primer año es de US$ 20, entonces la rentabilidad de la inversión es del 20% anual. Esta definición puede ser expresada mediante la siguiente ecuación: RI =
Flujo de caja del primer periodo × 100% Inversión inicial
RI =
FC × 100% I0
(6)
Donde el flujo de caja (FC) de dicho período está asociado exclusivamente al funcionamiento de la opción de PML implementada; y está dado por la ecuación (4). Por lo tanto: RI =
Y+A−C × 100% I0
(7)
Las unidades de RI se expresan en [% / período de tiempo], debido a que las unidades del FC se expresan en [dinero / período de tiempo], y las de I0 en [dinero]. Por ejemplo, si el flujo de caja (FC) es de 2,000 US$ / año, y la inversión inicial I0 es de 10,000 US$, entonces: 2,000 US$ / año × 100% 10,000 US$ = 20% / año o 20% anual RI =
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Por lo tanto, de acuerdo a este ejemplo, el rendimiento de la inversión es del 20% anual. Con base en el concepto financiero de rentabilidad de la inversión (RI), el CPTS estableció el siguiente criterio para evaluar las opciones de PML en términos económicos: Si RI ≥ 33% anual, la inversión es muy atractiva en términos económicos Si RI ≥ 12 y < 33% anual, la inversión es aceptable en términos económicos Si RI < 12% anual, la inversión no es atractiva en términos económicos El valor de los porcentajes anuales que aparecen en este criterio está relacionado con el indicador que mide el periodo de recuperación (PR). Dichos porcentajes, al igual que los indicadores mencionados en el punto anterior, surgen como resultado de la experiencia adquirida por el CPTS en la prestación de servicios de asistencia técnica en PML. En este sentido, el presente criterio no es necesariamente aplicable a otro tipo de proyectos, sobre todo aquellos de largo plazo, en los que se debe tomar en cuenta el costo del capital invertido y el valor del dinero en el tiempo. Más aún, cuando las inversiones son relativamente grandes, es necesario recurrir a criterios de evaluación económica más refinados, como los que se describen en el Anexo E. Para más detalle sobre los cálculos económicos, ver ejemplo en Anexo F – 3.
Rol del equipo de diagnóstico: Es importante que el equipo de diagnóstico tome en cuenta los siguientes aspectos relacionados con la evaluación económica de las opciones de PML: ¾ Un primer aspecto, está relacionado con la elección del criterio apropiado para evaluar las opciones de PML en términos económicos. Por ejemplo, para pequeñas inversiones (como aquellas relacionadas con buenas prácticas operativas) e, incluso, en la mayoría de los casos donde se requieren medianas inversiones (como aquellas relacionadas con la adaptación y/o modificación de la actual tecnología en uso), es más que suficiente que el equipo de diagnóstico utilice los criterios basados en el período simple de retorno (PR) y en el de rentabilidad de la inversión (RI). Para inversiones relativamente grandes, es posible que el equipo de diagnóstico tenga que utilizar criterios de evaluación más sofisticados (ver Anexo E). ¾ Un segundo aspecto, tiene que ver con la utilización, por parte del equipo de diagnóstico, de toda la información técnica disponible para estimar, por una parte, el monto de la inversión inicial requerida, y, por otra, el flujo de caja (FC) proyectado para el primer período de funcionamiento de la opción de PML (normalmente un año). Para realizar la evaluación económica, se requiere contar con información sistematizada, expresada en términos monetarios, elaborada en base a la información que proviene de los pasos y etapas anteriores. Toda información técnica distorsionada, incompleta, errónea y/o mal utilizada, dará lugar, no sólo a que el equipo de diagnóstico plantee opciones económicas de PML equivocadas, sino también, al descrédito de todos sus planteamientos en general. En este sentido, es importante que el equipo de diagnóstico realice sus planteamientos y utilice dicha información en coordinación directa con el jefe de producción y/o con el personal responsable de una determinada operación unitaria, incluyendo el personal administrativo que proporcionó toda o parte de la información económica y financiera. ¾ Un tercer aspecto, corresponde a la habilidad del equipo de diagnóstico para proporcionar a la empresa información técnica y económica confiable para propósitos diversos. Por ejemplo, es importante que la empresa pueda tomar decisiones en base a una evaluación económica propia, utilizando la información técnica proporcionada por el equipo de diagnóstico. Esta disponibilidad de información confiable, abre incluso la posibilidad de que una empresa, en caso de tener objetivos ambientales prioritarios o ineludibles, utilice otros posibles criterios, y no necesariamente el económico, al momento de tomar la decisión de implementar una opción de PML. Paso 15. Selección y presentación de las opciones de producción más limpia factibles Después de concluir el estudio de factibilidad, el equipo de diagnóstico debe realizar las siguientes actividades:
¾ Organizar las opciones de PML factibles en orden de prioridad, según los resultados obtenidos en las evaluaciones técnicas (productivas y ambientales) y económicas. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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¾ Realizar una selección final de las opciones de PML factibles, en base a un orden de prioridad. Para tal efecto, se debe aplicar un procedimiento basado en criterios de prioridad, los cuales están constituidos por los propios criterios utilizados en la evaluación económica, junto con otros que surgen de las necesidades manifiestas de la empresa, y que pueden, incluso, hacer que aspectos operativos y ambientales se antepongan a los económicos en términos de prioridad. ¾ Una vez realizada la selección final de las opciones de PML, éstas deben ser expresadas en forma de recomendaciones, señalando en forma clara, concisa, exacta y precisa las medidas específicas a ser implementadas por la empresa, la información básica que respalda las medidas propuestas, los beneficios económicos y ambientales que se derivarían de la implementación de tales medidas y los cálculos necesarios que justifican lo expuesto. Las medidas recomendadas deben ser presentadas en un informe de resultados del diagnóstico de PML, en el cual se incluyan indicadores productivos y de desempeño ambiental, entre otros. Rol del equipo de diagnóstico: La presentación del informe de diagnóstico de PML constituye la última actividad que realiza el equipo de diagnóstico, salvo que la empresa haya acordado con dicho equipo que éste debe continuar colaborando con su Comité de PML en la implementación de las recomendaciones, así como en el seguimiento y evaluación final de las recomendaciones implementadas (ver Etapa 5).
4.5 ETAPA 5: IMPLEMENTACIÓN, SEGUIMIENTO Y EVALUACIÓN FINAL Los objetivos de esta etapa son:
¾ hacer efectivo el programa de PML; ¾ verificar sus resultados; y ¾ promover la continuidad del programa. Con la entrega del informe de diagnóstico, el manejo de las actividades del programa de PML se transfiere del equipo de diagnóstico al Comité de PML de la empresa.
ETAPA 5: IMPLEMENTACIÓN SEGUIMIENTO Y EVALUACIÓN FINAL 16. Preparar un plan de acción. 17. Implementar las opciones factibles recomendadas. 18. Hacer seguimiento y evaluar los resultados de las opciones implementadas 19. Asegurar la continuidad del
El Comité de PML de la empresa asume la responsabilidad de ejecutar los siguientes pasos:
Paso 16. Establecer metas y preparar un plan de acción Las actividades a desarrollar por el comité de PML son:
¾ Establecer metas específicas para implementar las medidas de PML recomendadas. Las bases para establecer las metas son: • Los resultados del diagnóstico. • Los estándares internos de productividad y eficiencia. Estos indicadores, entre otros, pueden ser: m2 cuero / m2 piel; m3 agua / m3 bebida; kg desinfectante / kg pollo; kg NaOH / m3 leche, etc. • La información histórica sobre las tendencias de generación de desechos o de consumo de materias y energía en los procesos de la empresa. Por ejemplo, kg DBO / tonelada piel procesada. • Los estándares externos referenciales de eficiencia relacionados con los procesos productivos de otras empresas. Por ejemplo, m2 cuero / m2 piel; m3 agua / m3 bebida; kg DBO / tonelada producto. Es deseable que las metas tengan, por lo menos, las siguientes características: • Deben formularse de manera que sean alcanzables, pero sin sacrificar la eficacia de las mismas. • Deben ser definidas en el tiempo (con fechas de inicio y fin). • Deben ser mensurables; los indicadores deben permitir evaluar el avance del programa.
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Algunos ejemplos de metas: • Reducir en 15% el consumo de energía eléctrica (o de combustible) por unidad de producto durante el primer año del programa. • Incrementar en 20% la vida útil de los filtros de agua durante el primer semestre del programa; y en 50% durante el segundo semestre. • Reducir las pérdidas de leche de 4 L leche/m3 leche procesada a 1 L leche/m3 leche procesada, durante el primer trimestre del programa de reducción de mermas de leche.
¾ Elaborar el Plan de Acción. Este plan debe incluir, para cada medida de PML recomendada, las metas y sus actividades programadas, los responsables de llevarlas a cabo y el presupuesto asignado. Más aún, el plan debe definir metas, actividades y responsables para realizar el seguimiento y la evaluación final de las medidas de PML implementadas, incluyendo previsiones de presupuesto para este fin. Rol del Comité de PML: Durante la elaboración del plan de acción, es importante que el Gerente de Producción de la planta estimule la participación del personal operativo, no sólo para que éste se interiorice de las medidas de PML recomendadas, sino también como una forma de lograr su compromiso y de que se tome conciencia de los beneficios que conllevan dichas medidas para el futuro de la planta. Paso 17. Implementar las medidas de PML recomendadas En base al plan de acción, el Comité de PML debe desarrollar las siguientes actividades prioritarias:
¾ Designar y/o contratar personal responsable de preparar un plan detallado para implementar las medidas de PML recomendadas. Este plan puede incluir, entre otros, la forma específica de implementar medidas sencillas de ahorro de agua y de energía; la selección de equipos; el diseño de modificaciones de las instalaciones; la planificación del presupuesto aprobado para las inversiones requeridas; la previsión y acciones respectivas en relación al posible paro temporal de la línea de producción; el personal responsable de la instalación, la mano de obra involucrada; y otros. ¾ Ejecutar el programa de implementación de las medidas de PML, incluyendo pruebas preliminares. Los resultados obtenidos de las pruebas realizadas deben registrarse y evaluarse y, en base a ello, modificar y optimizar las operaciones unitarias vinculadas. ¾ Capacitar personal operativo. ¾ Poner en marcha la opción de PML implementada. Rol del Comité de PML: Durante la ejecución del programa de implementación de las medidas de PML recomendadas, el Comité de PML debe aplicar controles efectivos para asegurar el logro de las metas preestablecidas en el plan de acción. Con relación al equipo de diagnóstico, éste queda disponible para brindar aclaraciones y consejos al Comité de PML de la empresa, sólo en lo que concierne a los resultados del diagnóstico.
Paso 18. Hacer seguimiento y evaluar los resultados de las medidas implementadas El objetivo de este paso es comprobar, al cabo de un tiempo preestablecido en el plan de acción, los beneficios que proporciona cada una de las medidas de PML implementadas.
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Las actividades que el Comité debe realizar para el efecto, son:
¾ Usar indicadores útiles y sencillos para evaluar los resultados de la implementación del programa de PML. Algunos ejemplos de indicadores útiles y sencillos, son: • Porcentaje de reducción del consumo de materias primas, agua y/o energía, entre otros insumos, respecto a consumos históricos de la planta; y también, pueden expresarse en términos de la cantidad de materia y energía reducidas por unidad de producto. • Porcentajes de reducción en la generación de residuos respecto a las cantidades de desecho históricos; y también pueden expresarse en términos de la cantidad de desechos que fue reducida por año o por unidad de producto.
¾ Identificar y evaluar el posible efecto de las medidas de PML implementadas sobre las operaciones unitarias vinculadas, a través de consultas con los trabajadores, encargados de producción, calidad, ventas, etc. ¾ Elevar informes periódicos a la gerencia y, de ésta, a los empleados. Rol del Comité de PML: Es aconsejable que el Comité de PML designe y/o contrate personal independiente para la evaluación final de las medidas de PML implementadas, estableciendo términos de referencia basados en los indicadores utilizados para definir la eficiencia de las operaciones y la reducción de desechos. Asimismo, y como parte de los términos de referencia, es aconsejable que se definan los métodos a ser utilizados en las mediciones. Con relación al equipo de diagnóstico, éste normalmente no tiene un rol directo en el seguimiento y evaluación final de las opciones de PML implementadas, salvo que se haya establecido un contrato independiente con la planta para este fin. Sin embargo, al igual que en el anterior paso, el equipo de diagnóstico queda disponible para aclaraciones y consejos a la planta, sólo en lo que concierne a los resultados del diagnóstico, y siempre y cuando, éstos no requieran de una carga significativa de trabajo.
Paso 19. Asegurar la continuidad del programa de producción más limpia El Comité de PML debe usar los éxitos logrados en la evaluación final de las medidas de PML implementadas, para motivar y respaldar ante la gerencia de la empresa la continuidad del programa de PML en la planta. Asimismo, para dar continuidad al programa de PML, se debe identificar problemas asociados a la implementación de las medidas recomendadas, que no han sido resueltos, o mejoras que pueden ser introducidas en otras áreas de la planta. En este sentido, las actividades que pueden ser encaradas como parte de una siguiente fase del programa de PML, incluyen:
¾ Operaciones unitarias que no fueron evaluadas en detalle. ¾ Las medidas de PML implementadas que no dieron los resultados esperados. ¾ Otras actividades de planificación y desarrollo técnico de la empresa (mantenimiento, adquisiciones, estudios de nuevos productos, y otros), que no formaron parte del diagnóstico de PML. Rol del Comité de PML: El Comité de PML debe considerar la posibilidad de desarrollar el programa de PML en el marco más amplio de la gestión ambiental de la empresa. Para el efecto, se recomienda que dicho comité asuma las siguientes responsabilidades: ¾ Motivar a la Gerencia General de la empresa a crear un sistema de gestión ambiental (SGA) como parte del sistema global de gestión de la empresa (ver la Sección 3.5), a fin de ampliar el alcance del programa de PML y permitir su mejora continua. El Comité de PML puede asumir la responsabilidad de coordinar el desarrollo del SGA y de administrarlo.
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CAPÍTULO 5 MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA PRODUCTIVA 5.1 INTRODUCCIÓN La evaluación de la eficiencia productiva es un proceso que se realiza no solamente en los diagnósticos de producción más limpia, sino en la gestión empresarial en general, para verificar el uso de recursos, para determinar costos del proceso productivo, para proyectar la producción, para implementar nuevos proyectos, para realizar nuevas inversiones, etc. Los métodos para la evaluación de la eficiencia productiva más comúnmente usados, pero no los únicos, se basan en:
¾ ¾ ¾ ¾ ¾
Balances de masa y energía. Consumos, producción y descargas específicos. Correlaciones entre el consumo de insumos y la producción. Análisis de la cinética, de la concentración y de otras propiedades de fluidos y de procesos mecánicos. Análisis de la cinética química, de la entalpía y de la entropía de reacción.
En esta guía se desarrollan los primeros tres métodos.
5.2 LA CULTURA DE LA MEDICIÓN Todas las actividades que el ser humano realiza, requieren de mediciones con mayor o menor grado de exactitud. En las actividades industriales y económicas, la información y el grado de exactitud de la misma pueden estar relacionados, en muchos casos, con su propia supervivencia. Los procesos industriales están caracterizados por el uso de cantidades importantes de insumos (materias primas, agua, energía, etc.) los mismos que, sometidos a una transformación, dan lugar a productos, subproductos, residuos y desechos. La cantidad de pérdidas, residuos, mermas, fugas, etc., (tanto de insumos como de productos) no contabilizada adecuadamente puede significar pérdidas económicas importantes para las empresas, o costos elevados en su tratamiento o disposición. Para prevenir o reducir la generación de desechos, se debe examinar cada operación en el contexto global del proceso, a fin de identificar su origen y cantidad, los problemas operativos inherentes y las posibles soluciones y mejoras. El enfoque del examen de cada operación puede orientarse para detectar:
¾ ¾ ¾ ¾ ¾
uso ineficiente o pérdidas de agua, energía y otros insumos; residuos que pueden ser utilizados; residuos que ocasionan problemas de procesamiento; residuos considerados peligrosos o contaminantes; desechos para los cuales los costos de disposición final son elevados.
El examen de las operaciones requiere de balances de masa y energía que se obtienen después de observar, medir, registrar datos y realizar el análisis de muestras de insumos, por un lado, y de productos, subproductos, residuos y desechos, por otro; todo esto, en forma metódica y exhaustiva. De este modo, una actividad industrial que implica un proceso de producción, requiere de mediciones que sean lo más exactas posibles, en cada una de las operaciones unitarias que la conforman para ser eficiente y rentable. Las cantidades de materiales que ingresan y su calidad deben verificarse, porque ellas representan costos para la empresa. De igual manera, se debe evaluar la cantidad de los productos, subproductos, residuos y desechos que salen del proceso, porque permite obtener información valiosa, como: mercados de venta, políticas de precios y márgenes de utilidad. Adicionalmente, debe verificarse la calidad, sobretodo de los productos, para optimizar las condiciones técnicas de todo el proceso. Medir es determinar una cantidad comparándola con su respectiva unidad. La medición es importante para determinar el rendimiento de nuestras operaciones y procesos, y es clave para efectuar un buen control y posteriormente para evaluar el desempeño de nuestras actividades. De acuerdo a las experiencias del Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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CPTS, una gran parte de las empresas no mide, o no mide bien, por lo que es muy difícil establecer indicadores reales que permitan evaluar el ACTIVIDAD INDUSTRIAL comportamiento y las tendencias de la empresa. Las medidas deben ser exactas, precisas, reproducibles, periódicas, sencillas, claras, relacionadas con los ahorros económicos y comparables en el tiempo. Medir no siempre es una tarea fácil, implica contar con infraestructura e instrumentos de apoyo para controlar la evolución de las reacciones en cada operación, la calidad de materias primas, productos y subproductos, lo que significa, a veces, la necesidad de contar con un laboratorio de control para medir los principales parámetros del proceso (temperatura, pH, viscosidad, densidad, etc.).
¡Está saliendo menos producto! ¿Habremos introducido la suficiente materia prima?
“Lo que no se mide no se puede evaluar y lo que no se puede evaluar no se puede mejorar” La cultura de la medición no implica solamente la actividad de medir, sino también las de recolección y de análisis sistemático de muestras (gaseosas, líquidas, sólidas) para evaluar cualitativa y cuantitativamente un proceso, una operación o la contaminación generada, en función del tiempo; esto se conoce como monitoreo. Algunas de las razones para implementar un programa de monitoreo son:
¾ Mejorar el control del proceso y realizar acciones que permitan el uso más eficiente de los recursos. ¾ Conocer los contenidos de las descargas para evaluar el cumplimiento de las normas ambientales. ¾ Proporcionar los datos mensuales y anuales, para elaborar registros de indicadores que permitan una evaluación permanente. ¾ Proporcionar las bases para la elaboración de planes de adecuación ambiental. ¾ Evitar descargas accidentales, fugas y rebalses. ¾ Determinar la carga contaminante del efluente. ¾ Controlar el proceso de tratamiento. ¾ Controlar la descarga final hacia la planta de tratamiento o directamente hacia el cuerpo receptor. 5.2.1 Consideraciones para un monitoreo exitoso Un monitoreo exitoso depende de muchos factores como:
¾ Personal bien entrenado. Esto es muy importante sobretodo si se trata de manejar equipos de medición complejos o de interpretar resultados complicados. Las mediciones no deben ser hechas, necesariamente, por la empresa, se puede contratar servicios de terceros. ¾ Herramientas adecuadas y bien mantenidas. La calibración de los equipos y un mantenimiento preventivo ayudan a evitar errores en la medición. ¾ Condiciones apropiadas (ambientales, de infraestructura, tiempo). La toma de las muestras y las mediciones deben aplicarse siguiendo normas o estándares (nacionales o internacionales) de modo que sean reproducibles y se minimicen los errores. ¾ Representatividad de la muestra. La confiabilidad de un resultado depende de la importancia que tenga la muestra en el universo o conjunto de donde se la extrae. Las variaciones que pueden presentarse en las Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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muestras, como sus concentraciones, o las condiciones en las que se las toma, deben ser compensadas tomando, por ejemplo, muestras compuestas. ¾ Hojas de registro. Durante el proceso de medición, los datos deben registrarse en forma clara,
identificando fecha, hora de muestreo, hora de medición, responsable, características de la muestra, condiciones de operación productiva al momento de la medición o toma de muestra y otros datos de interés.
¾ Cadena de custodia de las muestras. Es un conjunto de hojas de registros que aseguran el rastreo de la muestra y por tanto que la muestra ha sido tomada, manipulada, transportada, preservada, analizada, almacenada, etc., en condiciones exigidas por las normas. Esto evitará cualquier modificación en la muestra y los resultados de los análisis serán confiables. La cadena de custodia es de especial importancia para las muestras que van a ser analizadas en laboratorios externos a la planta. Comúnmente, los pasos que deben seguirse en un monitoreo son:
5.2.1.1 Toma de las muestras Las muestras deben ser tomadas siguiendo criterios establecidos en procedimientos normalizados de operación, sean estos nacionales o internacionales. Uno de los principales errores que se comete en la toma de muestras, al no respetar dichos criterios, radica en la representatividad de la muestra.
Es recomendable realizar un muestreo representativo con muestras compuestas Uno de los criterios que debe tomarse en cuenta para que una muestra sea representativa, es que debe cubrir un periodo definido, con el fin de compensar las posibles variaciones de las concentraciones de contaminantes y del caudal. La representatividad de la muestra dependerá del tipo de muestra obtenida. Es así que entre los principales tipos de muestra se encuentran: 1. 2. 3.
Muestra simple o muestra parcial Muestra compuesta por tiempo Muestra compuesta proporcional al caudal
Muestra tomada en un momento dado Muestra obtenida mezclando muestras simples o parciales, de volumen idéntico, tomadas, por ejemplo, cada hora durante el periodo de monitoreo. Muestra obtenida mezclando muestras simples o parciales, con un volumen proporcional al caudal momentáneo; o bien, tomada con una frecuencia proporcional al caudal, es decir, con menos intervalos de tiempo con caudales crecientes, y con intervalos crecientes cuando el caudal se reduce.
Un ejemplo de la necesidad de tomar una “muestra compuesta por tiempo”, está representado en la Figura 5.1, en la que se puede apreciar que las cargas o flujos másicos tienen variaciones significativas durante un periodo de varias horas. Si se hace un muestreo momentáneo después de 4 horas, el resultado, 30 kg/h, sería mucho más alto que la carga representativa. En cambio, si se toma una muestra momentánea después de 8 horas la carga correspondiente de 10 kg/h sería mucho más baja que la carga representativa. En cambio, si se hace una muestra compuesta, con una muestra parcial cada hora, el resultado sería de aproximadamente 19 kg/h que es un promedio representativo para el periodo de 8 horas de medición. Después de realizar la toma de la muestra, ésta debe ser adecuadamente manipulada, transportada, preservada, codificada, almacenada (cadena de custodia). Dependiendo del tipo de muestra que se trate, existen procedimientos normalizados para su gestiónxii. Además, el monitoreo debe respetar un proceso para asegurar la calidad del muestreo y el análisis. Este proceso se basa en la elaboración de un plan, su implementación y revisión. Dentro del plan de muestreo, se requiere una definición de los objetivos del muestreo, es decir qué, porqué, cuándo, cómo, dónde, con qué precisión y exactitud se deberá muestrear. Otro aspecto importante son los costos económicos implicados en el muestreo. Por ejemplo, puede diseñarse un plan en el que se pretenda muestrear las descargas siguiendo el curso de un río que no tiene caminos que faciliten su acceso y, por ello, sea necesario recorrer todo o gran parte del curso del río a pie. Por otro lado, una vez tomada la Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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muestra, se pretenda conocer la concentración de parámetros que nada tienen que ver con las descargas de la industria, por ejemplo realizar un análisis de cromo en las descargas provenientes de una lechería. CARGAS MOMENTÁNEAS 35 Carga [kg/h]
30 25 20 15 10 5 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tiempo [h]
Figura 5.1 Ejemplo de variación de cargas en función del tiempo Elaboración: CPTS
La implementación del plan consiste en la colección/recolección de muestras en la industria y/o el medio ambiente que la rodea, su análisis y el reporte de resultados. Es necesario señalar que toda la implementación debe ser realizada en base a procedimientos normalizados de operación (PNO) que aseguren su calidad. Uno de los principales PNO es la cadena de custodia, la cual consiste en un seguimiento minucioso de la muestra, que comienza con la salida, del almacén, de los frascos para tomar la muestra, de las personas que los manipulan, los transportan, toman la muestra, aprueban la muestra, la transportan al laboratorio, las analizan, transcriben los resultados, los aprueban, los emiten y, finalmente, los entregan al o a los interesados. Finalmente, la revisión implica la verificación de los datos, su validación y su evaluación por parte del o de los interesados, con el fin de verificar la precisión y exactitud de los resultados de los análisis (ver más adelante: control de resultados).
5.2.1.2
Medición de caudal para poder determinar la carga diaria o específica
Existen varias razones por las que se debe medir el caudal (gaseoso o líquido):
¾ Para optimizar el consumo de agua es imprescindible medir la entrada de agua fresca. ¾ Para calcular la carga que se envía hacia un cuerpo receptor, planta de tratamiento o a la atmósfera se necesita saber no solo la concentración de los contaminantes sino también el caudal. La carga (M), se obtiene multiplicando la concentración (C) por el caudal (Q). M[kg / h] = C [kg / L ] x Q [L / h]
(6)
¾ Para poder calcular la carga específica que sale de una planta y, de esta manera, comparar su comportamiento con el de otras similares, aparte de conocer el caudal y la concentración, se necesita conocer la producción durante el periodo de monitoreo. La carga específica (Me), es la carga calculada según la ecuación (6) dividida por la cantidad de producción, en kg, durante el mismo periodo de tiempo. M[kg conta min ante / h] ⎡ kg conta min ante ⎤ = Me ⎢ ⎥ ⎣ kg producto ⎦ Pr oducción [kg producto / h]
(7)
Los métodos de medición del caudal y consumo de agua se detallan en la Sección 6.1.4.2.
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5.2.1.3
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Análisis
Generalmente, los análisis se realizan en un laboratorio externo a la planta. Es importante que el laboratorio sea reconocido y, de ser posible, esté certificado. Los métodos de análisis utilizados deben ser normalizados según estándares internacionales reconocidosxii. El error más común en resultados de monitoreo se debe, justamente, a análisis mal hechos. Es por ello que un control de los resultados es de suma importancia.
5.2.1.4
Control de los resultados
Como se mencionó, el error más común en programas de monitoreo es consecuencia de análisis mal hechos, es decir con resultados analíticos erróneos. Por esto, es muy importante controlar si los resultados son coherentes y volver a realizar el muestreo si existe duda sobre los resultados. A esto se suma que las condiciones del muestreo deben ser similares, para obtener una muestra con las mismas características que aquella cuyos resultados fueran observados. Una forma de controlar si los resultados del análisis son confiables, es entregar dos muestras idénticas al laboratorio, pero como si fueran diferentes. Si los resultados analíticos de las dos muestras no son similares se debe dudar del análisis y rehacer el muestreo. Otra forma de controlar los resultados es utilizar un balance de materia para estimar las concentraciones en las diferentes muestras. Si los resultados se desvían mucho del estimado se debe dudar del análisis y rehacer el muestreo.
5.2.1.5
Distribución de informes
Una vez terminado el monitoreo, es importante preparar, lo más rápidamente posible, un informe con los resultados y distribuirlo de acuerdo a lo establecido en las normas de la empresa o a lo que decida la instancia responsable. Un resultado de monitoreo que no es conocido por las instancias responsables no tiene ningún valor.
5.3 ELABORACIÓN DE UN DIAGRAMA DE FLUJO Un proceso productivo está constituido por una o varias operaciones unitarias. Una operación unitaria puede realizarse en varias etapas. A fin de identificar claramente todas las operaciones unitarias y sus interrelaciones se debe dibujar un diagrama de flujo que refleje fielmente lo que ocurre en el proceso. Para sistemas de producción complejos, donde existan varios procesos independientes, se puede preparar un diagrama de flujo general, mostrando todos los procesos, cada uno representado por un bloque y, en hojas separadas, además, preparar diagramas de flujo para cada proceso individual, indicando en detalle sus operaciones unitarias. Si éstas fueran complejas, se puede, a su vez, preparar diagramas de flujo, por separado, con el detalle que sea requerido. El diagrama de flujo debe, además, incluir operaciones complementarias o de soporte, tales como limpieza, almacenamiento, preparación de tanques y otras (si es necesario, éstas pueden presentarse por separado). Entre los símbolos más frecuentemente usados para elaborar un diagrama de flujo están:
Inicio/Fin
Documento
Operación unitaria
Operación manual
Conector fuera de la página
Decisión
Conector
Uno de los símbolos más usados es el que corresponde a “operación unitaria”. Cada operación unitaria es representada en secuencia y se la acompaña de sus respectivas entradas y salidas. Las entradas Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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corresponden a las materias primas o, en general, a los insumos utilizados (incluyendo la energía) cuya combinación permite su transformación (sea esta física o química) en producto. Las salidas son de dos tipos: residuos y desechos. Los residuos pueden ingresar en algún proceso o ser un subproducto con calidad suficiente para su comercialización en un mercado específico. Cada entrada y salida debe ser cuantificada, ya sea en cantidad y/o concentración de insumo, residuo o desecho. Opcionalmente, pueden utilizarse colores para resaltar las entradas / salidas. En la Figura 5.2 se muestra, como ejemplo, el diagrama de flujo de una cervecería típica. Malta (18.5 kg/hlc) Arrocillo (3.5 kg/hlc) Agua de proceso Agua de lavado Vapor (11 kg/hlc) Insumos varios
Maceración y cocimiento
Condensados de vapor (6.6 L/hlc) Aguas residuales
Bagazo (0.22 kg/hlc) para venta Agua lavado (20 L/hlc) Tierra infusoria (50 g/hlc) Placas filtrantes (261/año) Agua para preparar capas filtrantes (50 L/hlc)
Agua de lavado Insumos para maduración
Clarificación y filtración
Fermentación y maduración
Levadura de reciclaje Tierra infusoria (0.13 kg/hlc) Agua de lavado (12 L/hlc)
Agua (900 L/hlc) Lubricante de cadenas (41 mL/hlc) Soda cáustica Otros insumos (gas carbónico, etiquetas, tapa-coronas, etc)
Turbio caliente (0.85 L/hlc) Placas filtrantes usadas Aguas residuales
Gas carbónico impuro (descarte) Turbio frío sedimentado Levadura de descarte (2.5 kg/hlc) Aguas residuales Gas carbónico puro
Filtración
Embotellado
Aguas residuales (12 L/hlc) Gas carbónico
Condensados de vapor Residuos sólidos Aguas residuales Gas carbónico
Cerveza embotellada * hlc = hectolitro de cerveza
(200 hlc/día)
Figura 5.2 Diagrama de flujo de una cervecería Elaboración: CPTS
El diagrama de flujo es una de las mejores herramientas para identificar los flujos de materia/energía en las operaciones unitarias
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5.4 BALANCE DE MASA El diagrama de flujo es el punto de partida para efectuar un balance de masa. Una vez que se lo ha elaborado, deben cuantificarse, lo más exactamente posible, las entradas y las salidas, así como, de ser posible, los costos asociados a éstas. Dependiendo de la complejidad de los procesos y de la información disponible, es muy probable que se requiera investigar ciertos procesos en profundidad. A continuación, se explica la forma de cuantificar los flujos de entrada y salida, y la forma en que deben igualarse para un correcto balance de masaxiii
5.4.1 Bases para identificar y cuantificar entradas y salidas Todos los insumos que entran a un proceso u operación, salen como productos y como residuos/desechos. En este sentido, un balance de masa se define como la verificación de la igualdad cuantitativa de masas que debe existir entre los insumos de entrada y los productos y residuos de salida. El balance de masa es aplicable tanto a un proceso, como a cada una de las operaciones unitarias que componen un proceso. A menudo, no es posible identificar todas las salidas, por lo que se incluye una diferencia de masas “no identificada”. En un balance de masa, la suma de todas las masas que entran en un proceso u operación, debe ser igual a la suma de todas las masas que salen de dicho proceso u operación, es decir, la suma de masas de los productos, residuos y de todos los materiales de salida no identificados.6 Si: y Balance de Masa: Donde:
ME = Mi1 + Mi2 + … + Min MS = MP + MR + MN ME = MS
M = Masa ME = Entrada MS = Salida
Mi1 = Insumo 1 Mi2 = Insumo 2 Min = Insumo n
MR = Residuo MP = Producto MN = No identificado
Los materiales de salida no identificados, generalmente, se atribuyen a pérdidas de insumos y productos por derrames, fugas y otras causas similares, cuyo origen no pudo ser detectado y, por ende, sus masas no pudieron ser cuantificadas. Si bien el balance de masa incluye al agua, es conveniente realizar un balance específico sólo para agua, a fin de mostrar detalles que normalmente no deben incluirse en un balance global. Por su parte, el balance de energía, no se incluye en el balance de masa, por lo que se lo realiza en forma separada. Para hacer el balance de masa se requiere de toda la información asociada al manejo de los datos de entradas y salidas, incluyendo parámetros de operación, así como de información existente a nivel de la administración. En la Figura 5.3, se representa las entradas y salidas globales en una operación unitaria; mientras que en la Figura 5.4, se representa un detalle de las entradas y salidas, cuyas masas deben cuantificarse para hacer un balance.
Una de las principales razones para contabilizar la masa de los residuos, es el aspecto económico, debido a que las pérdidas significan costos. El balance de masa ayuda a la cuantificación de los residuos, y es el primer paso para su minimización. Los pasos siguientes son la identificación de los problemas asociados a los residuos, las oportunidades de mejora, el establecimiento de los objetivos y la elaboración de los planes
6
Si bien se puede asumir que la pérdida de masa está dada por la diferencia de masas entre las entradas y las salidas, en algunos sistemas productivos es necesario tomar en cuenta la masa que pudiera quedar residente en la operación, a fin de estimar correctamente la cantidad de la pérdida de masa no identificada. Es decir: Entradas + Masa residente inicial = Salidas + Masa residente final + Pérdidas no identificadas. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Entradas:
Salidas: MP (Masa de productos)
ME (Masa de entrada)
MR (Masa de residuos)
OPERACIÓN UNITARIA
MN (Masa no identificada)
Figura 5.3 Entradas y salidas en una operación unitaria Elaboración: CPTS
Entradas:
Salidas: Recuperación y reuso Residuos sólidos o semi-sólidos
Reactivos químicos Agua
PLANTA, PROCESO U OPERACIÓN UNITARIA
Aire Otros insumos
Aguas residuales Emisiones gaseosas No identificados
Reciclaje
Productos y subproductos
Figura 5.4 Detalle de los componentes típicos de un balance de masa Elaboración: CPTS
5.4.2 Cuantificación de las entradas 5.4.2.1
Cuantificación de la entrada de insumos
Entre los insumos que ingresan a un proceso u operación unitaria, además de materias primas, se puede incluir materiales reciclados, productos químicos, agua, aire y otros, que deben ser cuantificados. Para evaluar el consumo de cada los insumos debe examinarse todos los registros existentes. Por ejemplo, para materias primas, debe revisarse los inventarios que deben reflejar los movimientos de ingresos (compras) y de las salidas de almacenes. Contar con un registro de almacenes es muy útil, pues las compras de material y su correspondiente uso deben estar registrados. Un ejemplo se ilustra en el Cuadro 5.1.
Cuadro 5.1 Registro de almacén por insumo Insumo: Sal común Fecha 01.01.2002 05.01.2002 06.01.2002 07.01.2002
Compras
1,000
Unidad (kg, litro, tonelada, libra, N° de piezas, otro): kg Salida de almacén para producción
Operación de destino
200 300
Salado Piquelado Salado y piquelado Saldo corregido
31.12.2002
10,000
8,000
Total del año 31.12.2002
11,000
8,500
Saldo en almacén (saldo nuevo = saldo anterior + compras egresos)
Pérdidas (saldo registrado Observaciones Firma(s) inventario del almacén)
200 1200 1000 700
KP KP
2000
100
2,600
100
A.O.L Se realizó un inventario físico a fin de año
A.O.L
Elaboración: CPTS
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La determinación cuantitativa de las entradas netas de insumos al proceso o a las operaciones unitarias, requiere del control de las pérdidas previas en almacenamiento, por transferencia y manipuleo (incluye pérdidas por evaporación, fugas, goteos de tanques, etc.), además puede tener como base un registro global de compras de insumos y pérdidas, como las que se ilustran en el Cuadro 5.1, y que pueden computarse, por ejemplo, en un protocolo como el que se ilustra en el Cuadro 5.2.
Cuadro 5.2 Cantidad de insumos de entrada por un periodo determinado (hora, día, semana, mes, año) Operación Unitaria
Materia Prima 1 [kg o t/periodo]
Materia Prima 2 [kg o t/periodo]
....
Material reciclado [kg o t/periodo]
Agua 3 [m /periodo]
Energía eléctrica [kWh/periodo]
Combustibles 3 [m N* de gas o litros de diesel etc./periodo]
Operación Unitaria 1 Operación Unitaria 2 …….. Pérdidas en almacén y otras no identificadas Total: Elaboración: CPTS
* m3N: metros cúbicos bajo condiciones normales Una vez que se tenga un control de las entradas netas de los insumos al proceso y a cada operación unitaria, se debe determinar el consumo específico de cada insumo; es decir, es la cantidad total de un insumo utilizado por unidad de producto producido. Es importante que se utilice una misma unidad de referencia para todos los insumos. Si no se dispone de información sobre los consumos específicos, se debe adoptar medidas para poder determinarla. Las mediciones deben hacerse durante un intervalo de tiempo apropiado, para que las cifras sean confiables y puedan extrapolarse en el tiempo, con el fin de computar valores mensuales o anuales. En varias operaciones unitarias, el agua constituye tanto materia prima como un medio de enfriamiento, lavado de gases, lavado en general, enjuagues de producto, limpieza a vapor y otros. Adicionalmente, el agua se emplea para consumo doméstico. Los consumos específicos de todos estos usos deben también cuantificarse como parte de las entradas.
Recomendación: Se debe tener cuidado en la evaluación del agua, ya que el contenido de humedad en los productos en sí o en los materiales empleados para su fabricación puede variar a lo largo del proceso. Por esta razón, es mejor utilizar, en el balance, mediciones en base seca, es decir sin humedad. En algunas operaciones unitarias se puede reciclar residuos provenientes de las mismas u otras operaciones unitarias. Los consumos específicos de estos residuos reciclados también deben computarse como parte de las entradas. Respecto al consumo de energía, se debe hacer un balance de energía específico para todo el proceso y para cada operación unitaria, tal como se describe en la Sección 5.5 del presente capítulo. Los datos sobre los consumos específicos de los insumos en las entradas, deben mostrarse en los diagramas de flujo del proceso y de cada operación unitaria, a partir de los datos registrados (se puede usar un protocolo como el que se ilustra en el Cuadro 5.2, pero con consumos específicos).
5.4.2.2
Registro del consumo de agua
Como ya se mencionó, el agua es un insumo que se usa como materia prima y para diversos fines. El uso del agua en el lavado, enjuague, limpieza, consumo doméstico y otros, normalmente representa una buena Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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oportunidad para optimizar el consumo específico, mediante prácticas y medidas sencillas que, en la mayoría de los casos, conllevan ahorros económicos significativos. El consumo de agua, sea ésta de red, de pozo o de otra fuente, debe ser registrado mediante medidores. Los medidores son, definitivamente, una buena inversión, ya que permiten el control del consumo de agua y, de esta manera, facilitan la identificación de oportunidades que conducen a la optimización de su uso. Para su registro, por cada medidor, se puede usar un protocolo como el que se presenta en el Cuadro 5.3.
Cuadro 5.3 Registro del consumo de agua por medidor N° de medidor: Fecha
Consumo desde la última lectura
Observaciones
Firma
1 enero 2 enero
... ... Mes: Enero
Producción mes:
Elaboración: CPTS
Cuando no se cuenta con medidores de agua, la elaboración del balance de masa exige idear algún método para estimar tanto su consumo global en el proceso, como en cada operación unitaria. Dicho método puede basarse en la evaluación o en un estimado de la cantidad de agua suministrada por las fuentes de suministro en uso, aprovechando algunas de sus características, como por ejemplo (ver más información en Sección 6.1.4.2):
¾ la forma y capacidad del tanque de almacenamiento y la frecuencia con que se llena y vacía el mismo, utilizando marcas para medir los cambios de nivel del agua; ¾ la forma de transporte del agua (bombeo, manual, gravedad), el caudal y el tiempo de suministro por operación y por día. El caudal puede determinarse como un promedio de varias medidas realizadas con un balde (tacho) de volumen conocido y un cronómetro; ¾ superficie para colectar agua de lluvia y nivel pluvial por año. Para cada operación unitaria, se debe considerar los usos del agua, el volumen y la frecuencia de cada uso. Para obtener esta información se debe encarar un monitoreo, especialmente en aquellas operaciones intermitentes, tales como la limpieza con vapor y los lavados en general. En la práctica, se puede hacer determinaciones del caudal a través de mediciones del tiempo que toma llenar un balde de, por ejemplo, 10 litros. Después se observa la duración del uso (por día o por lote), incluyendo la intermitencia de dicho uso cuando corresponda, a fin de estimar el consumo. Para esto, se puede utilizar un protocolo como el que se ilustra en el Cuadro 5.4.
Cuadro 5.4 Medición del caudal y consumo de agua en cada proceso u operación unitaria. Tiempo de llenado del balde (t) [minutos] Operación Unitaria 1 Proceso u operación unitaria
Volumen del balde (V) [litros]
Caudal C = V/t [litros/minuto]
Duración del uso por día o por lote de producción (D) [minutos]
Consumo total por día o por lote = C x D [litros]
Observaciones
Manguera 1 Tanque 1
*
Máquina A
**
…... Total OU 1 Operación Unitaria 2 Elaboración: CPTS * El dato se refiere a la medición del tiempo de llenado del tanque 1 **El dato se refiere a la medición del tiempo de llenado de la maquina A
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En base a esta información, se debe preparar un resumen del consumo de agua para cada operación unitaria, por día o por año, y desglosado por tipo de uso. Esta información puede registrarse en un protocolo similar al mostrado en el Cuadro 5.5.
Cuadro 5.5 Resumen del consumo de agua en cada operación unitaria, desglosado por tipo de uso. Proceso u operación unitaria (OU)
Insumo usado en el proceso u operación 3 3 [m /día] o [m /año]
Limpieza 3
[m /día] o 3 [m /año]
Vapor 3 [m /día] o 3 [m /año]
Uso doméstico (baños etc.) 3 [m /día] o 3 [m /año]
Otros [m3/día] o [m3/año]
Consumo total por operación o por sección de la planta 3 [m ]
OU 1 OU 2 ...... Consumo total Elaboración: CPTS
5.4.3 Cuantificación de las salidas La cuantificación de las masas correspondiente a todas las salidas del proceso y de cada una de las operaciones unitarias, requieren del registro detallado de las cantidades del producto principal, los subproductos, los residuos reutilizables o reciclables, las aguas residuales, los efluentes gaseosos y los desechos sólidos que necesitan ser almacenados y/o enviados fuera de la planta para su disposición final. La cuantificación de la cantidad del producto principal es un factor clave en la eficiencia del proceso o de la operación unitaria. Se debe cuantificar, para cada operación unitaria, los productos intermedios que, en la operación actual, constituyen salidas y, en la operación unitaria siguiente, constituyen entradas.
Recomendación: Si el proceso u operación unitaria, se lleva a cabo con reacciones químicas, es importante comprender cómo afecta esto al balance de masa. Es muy útil en estos casos, realizar cálculos en base a las ecuaciones químicas igualadas, y a partir de la estequiometría analizar el comportamiento de los materiales. Todos los datos mencionados, tanto para el proceso como para sus operaciones unitarias, deben ser registrados en un protocolo similar al propuesto en el Cuadro 5.6.
Cuadro 5.6 Salidas de las operaciones unitarias* Operación Producto Subproducto Unitaria [cantidad] [cantidad] (OU) OU 1
Residuos a Residuos Residuos fuera reciclaje interno Almacenados de planta [cantidad] [cantidades] [cantidad]
Aguas residuales [cantidad]
Efluentes gaseosos [cantidad]
Total OU
OU 2 …… Total del proceso Elaboración: CPTS * Las cantidades se pueden expresar en kg o toneladas por año o por unidad de producto.
5.4.3.1
Cuantificación de aguas residuales
Los materiales contenidos en las aguas residuales representan, directa o indirectamente, una pérdida de insumos y, además, implican un costo de tratamiento. Los flujos de cada operación unitaria, así como los flujos del proceso global, requieren ser cuantificados, muestreados y analizados. A continuación, se presenta sugerencias sobre cómo efectuar un estudio de salidas de aguas residuales:
¾ Identificar los puntos de descarga de los efluentes; es decir, identificar por dónde abandona la planta el agua residual.
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¾ Identificar dónde confluyen los flujos de las diversas operaciones unitarias o áreas de proceso, incluyendo el punto donde se inicia y termina el flujo global. Esta acción permite esquematizar toda la red de drenaje de la planta. ¾ Conociendo la red de drenaje, se puede diseñar un programa apropiado de muestreo y de medición de flujos para monitorear, tanto las aguas residuales de cada operación unitaria como la composición del flujo global de la planta. ¾ Ejecutar un programa de monitoreo exhaustivo, tomando muestras sobre un amplio rango de condiciones de operación, tales como producción al máximo, arranque, cierre, lavado, etc. En el caso de sistemas combinados de drenaje de aguas de lluvia y de desecho, efectuar las mediciones de flujos y toma de muestras antes de que se mezclen con las aguas de lluvia. En el caso de sistemas combinados de descargas de aguas servidas (provenientes de servicios sanitarios) y de descargas de producción, efectuar las mediciones de flujos y toma de muestras antes de que se mezclen entre sí. ¾ Medir el caudal de los flujos intermitentes o pequeños de aguas residuales. Para caudales pequeños, puede emplearse un cronómetro y una cubeta o balde. Los caudales grandes ó continuos pueden evaluarse empleando técnicas tales como la de la placa de orificios o la del vertedero rectangularxiv (ver también Sección 6.1.4.2). Las aguas residuales deben ser analizadas para determinar la concentración de algunos parámetros importantes. Se debe tomar en cuenta los siguientes aspectos:
¾ Incluir en el análisis parámetros tales como pH, DQO, DBO5, sólidos suspendidos (SS), aceites y grasas (A&G). ¾ Especificar otros parámetros químicos a analizar, dependiendo de las entradas de insumos. Por ejemplo, para empresas que trabajan con metales pesados (como el cromo en una curtiembre), éstos son parámetros importantes. Para cada proceso, solamente se necesita medir o estimar los parámetros más relevantes. ¾ Tomar muestras para análisis de laboratorio en recipientes limpios y secos. En el caso de flujos continuos, tomar muestras compuestas. Por ejemplo, para un proceso de 10 horas, tomar cada hora una muestra de 100 mL para obtener un litro de muestra compuesta (el volumen de la muestra debe ser siempre el mismo). Para tanques por lotes y escurrimiento periódico, puede ser adecuada una sola muestra instantánea, pero del lote bien mezclado. Para asegurar la calidad de los análisis, es preferible que el personal del laboratorio contratado realice la toma de muestras. Para optimizar el número de muestras y de análisis, se puede identificar las salidas importantes y relacionarlas con las características de la operación que origina dichas salidas; así como con las propiedades, comportamiento y reacciones que sufren las masas de entrada. Por ejemplo, si el agua que ingresa es sólo para enfriamiento, sin que entre en contacto con materia soluble, es de esperar que el agua de salida tenga la misma composición que la de entrada y, por tanto, no requiere, en principio, de un análisis (o puede realizarse el análisis una sola vez a fin de verificar esta hipótesis). De manera similar, si un material entra en una operación, por ejemplo, en forma mecánica y sin transformaciones químicas, la cantidad de sólidos incorporada al agua residual puede estimarse por la diferencia entre el peso de entrada y el peso de salida del sólido, sin necesidad de realizar un análisis para determinar la cantidad de materia sólida, disuelta o no, que se ha incorporado al agua. Sin embargo, es posible que por hidratación del sólido (humedad), el peso de salida deba ser corregido por un factor de hidratación, que tendría que ser determinado. Los resultados obtenidos (cantidad de aguas residuales y sus cargas contaminantes) pueden ser registrados en un protocolo como el que se propone en los Cuadros 5.7.a y 5.7.b.
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Cuadro 5.7.a Aguas residuales – Caudales, concentraciones y cargas para cada operación unitaria (OU) Origen de las aguas residuales
Descarga 3 [m /día] o [L/h]
Concentración parámetro 1 [mg/L]
Carga 1 [mg/h] = Concentración x Descarga
Concentració n parámetro 2 [mg/L]
Carga 2 [mg/h] = Concentración x Descarga
Destino: Alcantarillado, reciclaje u otro
OU 1 OU 2 …… Total Elaboración: CPTS
--------------
--------------
Cuadro 5.7.b Aguas residuales – Cantidades por unidad de producción para cada operación unitaria (OU) Origen de las aguas residuales
Producción Cantidad de...... por por unidad de unidad de producción tiempo [mg/ unidad de [producción/h] producción]
Cantidad de...... por unidad de producción [mg/ unidad de producción]
Cantidad de........ por unidad de producción [mg/ unidad de producción]
Destino: Alcantarillado, reciclaje u otro
OU 1 OU 2 …… Total (descarga específica) Elaboración: CPTS NOTA: Las unidades de la descarga específica son [mg/unidad producción], y se obtiene de las siguientes operaciones: (descarga (L/h) x concentración (mg/L))/ producción por tiempo (producción/h) = cantidad del elemento descargado / unidad de producción.
5.4.3.2
Cuantificación de efluentes gaseosos
Para elaborar un balance de masa que sea lo más exacto posible, se requiere, también, cuantificar los efluentes gaseosos asociados al proceso o a cada operación unitaria. Los efluentes gaseosos no siempre son identificables y, por lo tanto, puede ser muy difícil medirlos. Cuando no es posible cuantificarlos, se los puede estimar en base a relaciones estequiométricas, a ecuaciones de gases o a otras relaciones. Se puede calcular la cantidad de gases producida a partir de la cantidad de insumos usados y de acuerdo a las reacciones químicas involucradas. Por ejemplo, en la combustión del carbón, éste se transforma en dióxido de carbono, generando calor según la siguiente reacción estequiométrica: C + O2 → CO2 + calor Sin embargo, el contenido de carbono (C) en un combustible depende de su naturaleza y, en consecuencia, la cantidad del dióxido de carbono (CO2) varía en función a dicho contenido. En el caso de solventes orgánicos volátiles, se puede asumir, según sea el caso, que una parte o el total del solvente se transforma en gas (es decir, se volatiliza). Por ejemplo, 1 kilogramo de solvente usado para limpieza, genera a la salida de la operación prácticamente 1 kilogramo de solvente en forma de gas. Se debe registrar los datos correspondientes a los efluentes gaseosos, indicando cuáles han sido estimados y cuáles son los que provienen de resultados de mediciones. Para casos en los que se requiera determinar la concentración de los componentes de un efluente gaseoso, se sugiere recurrir a laboratorios especializados, a fin de que éstos sean los que realicen los muestreos y las correspondientes mediciones.
5.4.3.3
Cuantificación de residuos sólidos o semisólidos
Muchos procesos producen residuos que no pueden ser tratados en la planta, por lo que se necesita transportarlos a otras instalaciones para su tratamiento y/o disposición final. Los residuos pueden ser sólidos o semisólidos (lodos). Pueden ser peligrosos o no-peligrosos. El transporte y tratamiento de estos residuos Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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fuera de la planta, son frecuentemente costosos. Por lo tanto, la minimización de residuos significará ahorros económicos. Para el registro corriente de disposición de residuos sólidos, se puede aplicar el protocolo sugerido en el Cuadro 5.8.
Cuadro 5.8 Registro de datos para residuos sólidos Fecha 1 de Enero
Cantidad Tipo de 3 [en turriles, m o residuo toneladas] 3 14 m virutas
Origen del residuo Del rebajado
Destino
Observaciones
Firma
Relleno
2 de enero
..…. Mes: Enero Elaboración: CPTS
Producción en este mes:
El control puede facilitarse midiendo el volumen y peso de la basura recolectada en turriles, durante un día o semana normal de trabajo. Al final, se debe llenar un protocolo como el que se ilustra en el Cuadro 5.9.
Cuadro 5.9 Resumen de la generación de residuos de diferentes operaciones y su disposición Origen
Descripción
Operación 1, recepción
Sal, sólido
Operación 2, remojo
Lodo
Cantidad [t/año; m3/año o t/producto]
Servicio / Destino
Costos / Ingresos [US$/año o US$/producto]
Relleno sanitario
.. Sección almacenes
Pérdidas
... Total Elaboración: CPTS
5.4.4 Elaboración de un balance de masa Un balance de masa está basado en el axioma que dice:
“la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma” Por lo tanto, a través del balance de masa, no sólo se tiene una mejor comprensión de lo que ocurre con las entradas y salidas, sino también permite identificar el origen de los residuos y, a menudo, la existencia de pérdidas de masa que, de otra manera, pasarían desapercibidas. El balance inicial debe ser considerado como una evaluación aproximada que debe ser revisada y perfeccionada. De acuerdo al tamaño y complejidad de la planta, se puede elaborar un balance de masa para cada operación unitaria o un solo balance para todo el proceso, puede ser suficiente. Para esto, se debe contar con información elaborada para cada operación unitaria y para el proceso global. Una vez evaluada la información, se decide si deben incluirse todas las entradas y salidas en el balance de masa, y/o se hacen balances unitarios por separado. Para fines de seguimiento y evaluación de la planta, se debe procurar utilizar siempre las mismas unidades de medición (preferentemente, el Sistema Internacional (SI) de unidades), la unidad de tiempo (por hora, día, mes o año) y la referencia para calcular los consumos específicos (por unidad de producción o por unidad de materia prima). Asimismo, se debe usar valores medidos en unidades estándar con referencia al, o los diagramas de flujo. Con la información obtenida para las entradas y salidas de masa en cada operación unitaria, se puede estructurar el balance de masa de acuerdo al protocolo ilustrado en el Cuadro 5.10.
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Cuadro 5.10 Forma de presentar el balance de masa de cada operación unitaria OPERACIÓN UNITARIA 1 Entradas [Cantidades, en unidades estándar por unidad de tiempo o por unidad de producción] Materia Prima 1 Materia Prima 2 Materia Prima 3 Reuso/Reciclaje de Residuos Agua (*) Total Salidas [Cantidades, en unidades estándar por unidad de tiempo o por unidad de producción] Productos Subproductos Pérdidas de materia prima medidas durante almacenamiento y manejo Residuos reusados/reciclados o transportados fuera de la planta para recuperación Aguas residuales (*) Efluentes gaseosos Residuos líquidos peligrosos transportados fuera de la planta Residuos sólidos (o lodos) peligrosos transportados fuera de la planta Residuos líquidos no peligrosos transportados fuera de la planta Residuos sólidos (o lodos) no peligrosos transportados fuera de la planta Total Diferencia de entradas y salidas = Masas no identificadas Elaboración: CPTS (*) Puede realizarse también un balance de agua específico
El balance de masa se elabora, normalmente, usando unidades de peso, ya que la magnitud de un volumen puede cambiar con la temperatura. Para convertir unidades de volumen a unidades de peso, es útil contar con una tabla de densidades, para líquidos y gases, en función de la temperatura. Así también, para conocer la masa de un gas puede recurrirse a la ecuación de estado de los gases (PV = nRT)7. Una vez concluido el balance de masa global, y/o de cada operación unitaria, vale la pena repetir el procedimiento con respecto a cada residuo de interés. También, es importante efectuar un balance de agua para registrar todas sus entradas y salidas hacia y desde las operaciones unitarias, pues las diferencias entre las entradas y salidas, son un indicio importante de que ocurren pérdidas, tales como fugas e incluso goteras. Los totales globales e individuales (por operación unitaria) deben ser revisados para detectar fallas en la información o inexactitudes. La suma de las entradas debe ser igual a la suma de las salidas. Si se tiene una diferencia significativa de masa, se debe investigar con mayor profundidad cada operación. En el caso de que las salidas sean menores que las entradas, se debe buscar pérdidas potenciales o descargas de residuos (tales como evaporación). Las salidas podrían aparentar ser mayores que las entradas si se cometen errores grandes de medición o estimación, o si se pasan por alto algunas entradas. Un buen balance de masa no solo refleja la adecuada recolección de datos, sino que asegura entender el proceso y sus operaciones. En la práctica, rara vez ocurrirá que, por la complejidad que supone la determinación de valores exactos, las entradas igualen a las salidas, por lo que se requiere tener un buen criterio para determinar qué nivel de precisión es aceptable. Algunos ejemplos de balances de masa se presentan en el Anexo F – 1.
7
P: presión, V: volumen, n: número de moles, R: constante universal de los gases, T: Temperatura.
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5.5 BALANCE DE ENERGÍA El balance de energía o balance energético es la cuantificación de las existencias y los flujos de energía. En una empresa cualquiera, el balance energético, expresado en unidades físicas, permite seguir los flujos energéticos en un proceso, controlarlos y compararlos con referencias, y así, optimizarlos. Este concepto está basado, por una parte, en el Primer Principio de la Termodinámica (conservación de la energía); y, por otra, en el hecho de que en el análisis energético del proceso de fabricación de un producto, pueden considerarse las consecuencias del Segundo Principio de la Termodinámica. Esto significa que se puede calcular la energía mínima teórica necesaria para obtener ese producto. Este mínimo teórico necesario puede servir de referencia comparativa con los consumos reales industriales y, así, poder fijar metas para una mejora de los procesos desde el punto de vista energético. Está demás recalcar que el mínimo teórico es sólo una referencia, no así una meta a alcanzar. El balance de energía se basa en la aplicación, del método “entrada-salida”, al estudio de la energía total (Et) que interviene en un proceso. La energía total (ET) es la cantidad de energía equivalente (directa o indirecta), que se suministra al proceso para la fabricación de un producto, y que debe ser medida en el lugar de producción. Si el proceso fuera exotérmico, es decir si el proceso generara energía, se debe añadir, a la energía suministrada del exterior, la energía generada por el proceso, para satisfacer la relación: ETotal = ET = Esuministrada + Eexotérmica En los párrafos precedentes cuando se hace referencia a proceso, debe entenderse que éste puede ser una operación unitaria, un proceso mismo, un conjunto de operaciones unitarias o de procesos en una planta industrial o en una empresa de servicios. Siguiendo el mismo método explicado en detalle para obtener el balance de masa, se puede elaborar un balance de energía en cada operación unitaria o proceso en los que interviene. Sin embargo, debe tomarse en cuenta las particularidades de las distintas formas de energía que se usan en la actividad industrial. La presente guía se ocupa de la energía térmica (calor) y de la energía eléctrica, por ser las formas de energía más comúnmente utilizadas en la industria. La energía térmica o calor, proviene del proceso de combustión de combustibles como la leña, el gas natural (GN), el gas licuado de petróleo (GLP) y otros; también de reacciones químicas que ocurren en el proceso de producción o de manera específica para generar calor; y finalmente, las reacciones a nivel nuclear. El aprovechamiento del calor se verifica a través de distintos mecanismos, entre ellos: la producción de vapor para luego ser conducido y aprovechado en distintos intercambiadores y reactores; el calentamiento de aire u otros gases, que también pueden ser conducidos y aprovechados en diferentes equipos u hornos; el uso directo de la llama que, generalmente, se usa en el lugar donde se produce la combustión o generación de calor, etc. En cualquier caso, el objetivo final es aprovechar la energía térmica para producir un cambio controlado, como la cocción de alimentos, el secado de productos, el calentamiento de ambientes y hasta la generación de otro tipo de energía, como la eléctrica. La energía eléctrica, a su vez, es la forma de energía más versátil y limpia; se la puede conducir a través de distancias muy grandes, su aplicación es amplia y su manipulación es relativamente simple. A partir de la energía eléctrica, se puede obtener también calor, sin embargo, la utilidad principal, en la industria y los servicios, es la generación de movimiento mecánico a través de motores de diferentes potencias. La iluminación artificial de ambientes es también uno de los usos más extendidos de la energía eléctrica. A continuación se darán las pautas generales para la elaboración de balances de energía térmica y eléctrica; así como algunos ejemplos.
5.5.1 Energía Térmica La Figura 5.5 muestra un diagrama en el que se representan las entradas y salidas de energía térmica que ocurren en un proceso o en una operación unitaria.
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SALIDAS
ENTRADAS
Energía de entrada, EE
Operación unitaria o proceso productivo
Eu, Energía útil o aprovechada en el producto Energía de salida, ES
Er, Energía residual o de rendimiento Ei, Energía de ineficiencias
Energía perdida, Ep
Figura 5.5 Entradas y salidas de energía en un proceso o en una operación unitaria Elaboración: CPTS
De manera general, en base al diagrama de la Figura 5.5, el balance de la energía térmica puede ser expresado mediante las relaciones matemáticas que se muestran en la Figura 5.6, donde EE es la energía total que ingresa al proceso u operación unitaria y debe ser igual, en procesos no exotérmicos (que generan calor), a ES que es la energía de salida o energía total (ET). Esta última esta compuesta por la suma de Eu y Ep, es decir de la energía útil y de la energía pérdida. La energía útil (Eu) es una parte de la energía total (ET) que se consume estrictamente para que ocurra la transformación química, física o físico-química de los insumos en productos (la energía útil, normalmente, puede ser calculada, obteniéndose un valor teórico cuyo uso es aceptable en los balances de energía). A su vez, la energía perdida (Ep) es la suma de la energía residual o de rendimiento (Er) y de la energía perdida debido a ineficiencias (Ei), por deficiencias o fugas. Energía de entrada (EE):
Energía de salida (ES):
Balance:
EE = Suma de todas las energías de entrada
ES = Eu + Ep Ep = Ei + Er ES = Eu + Ei + Er
EE = ES = ET
Donde: Eu: Energía útil Ep: Energía perdida Ei: Energía perdida por ineficiencias Er: Energía residual
Figura 5.6 Relaciones asociadas al balance de energía térmica en procesos no exotérmicos Elaboración: CPTS
La energía residual o de rendimiento (Er), es la energía que se pierde como parte del rendimiento termodinámico de una máquina térmica, por ejemplo, la energía que se pierde con los gases residuales de combustión que salen por la chimenea de hornos y calderas, y que no está disponible por ser necesaria para que opere el tiraje normal de estos equipos. La energía perdida por ineficiencias (Ei), es la energía que se pierde por fugas, por ejemplo, la energía perdida por radiación/convección a través de las paredes sin aislar o con mal aislamiento de una caldera u horno; el exceso de gases que salen por la chimenea. También comprende otro tipo de ineficiencias operativas, entre ellas, la energía perdida por una mala combustión de los quemadores; el accionar de equipos sin carga, etc. Adicionalmente, se define la energía disponible (Edisp) como la energía efectivamente disponible; es decir, la energía de entrada o total (EE = ET) menos la energía residual (Er): Edisp = EE – Er = ET – Er
(1)
El balance de energía, siguiendo el principio de conservación de la energía, supone que, para los procesos no exotérmicos, la energía total de entrada (EE) es igual a la energía total de salida (ES).
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Entonces, reemplazando EE por EE, se tiene que: Edisp = ES – Er = ET – Er
(2)
Sustituyendo ES = Eu + Ei + Er (ver Figura 5.6) en la ecuación 2, se obtiene: Edisp = Eu + Ei
(3)
Por otra parte, el rendimiento termodinámico de una máquina, Rη, se define como la razón entre la energía disponible (Edisp) y la energía total de entrada (EE): Rη =
E disp EE
=
(E E − E r ) E = 1− r EE EE
(4)
De acuerdo a esta ecuación, y considerando que termodinámicamente Er no puede ser cero, el rendimiento termodinámico de una máquina es siempre inferior a la unidad. El rendimiento termodinámico es una referencia del rendimiento teórico máximo que se puede alcanzar con una máquina, y depende de las características de su diseño y construcción, por tanto, variará de una maquina a otra. Este parámetro permite conocer el nivel de eficiencia que se puede alcanzar si se reduce al máximo las pérdidas de energía que son controlables, como las fugas, las deficiencias en el aislamiento u otras ineficiencias. Otro concepto, distinto al del rendimiento termodinámico, es la eficiencia térmica de un proceso o de una operación unitaria, Rξ, la cual se define como la razón entre la energía útil (Eu) y la energía disponible (Edisp):
Rξ =
Eu Eu = E disp E u + E i
(5)
La eficiencia térmica puede, en principio, ser igual a la unidad si se logra eliminar las pérdidas de energía por ineficiencias operativas (Ei). Este parámetro permite conocer cuánto de la energía introducida en una máquina está siendo aprovechada efectivamente en la transformación de un producto y cuánto de esta energía se desperdicia debido a pérdidas en el equipo o maquinaria que se está usando, en ambos casos, respecto a la energía disponible (Edisp). Por ejemplo, cuando se produce vapor, la energía útil para producir un kg de vapor es, aproximadamente, 640 kcal, mientras que la energía disponible (una vez descontada la energía residual (Er), de la energía total (ET)) puede alcanzar a 1000 kcal. Esto implica que Eξ es 0.64 y la energía que se pierde por ineficiencias (Ei) en la máquina, es 360 kcal. Finalmente, el rendimiento energético total (RT) se define como el producto del rendimiento termodinámico de la máquina (Rη) y la eficiencia térmica del proceso o de la operación unitaria (Eξ): RT = Rη × Rξ =
E disp EE
×
Eu E = u E disp E E
(6)
Del resultado de la ecuación anterior, se deduce que el rendimiento energético total (RT) es la razón entre la energía útil (Eu) y la energía de entrada (EE), que también es la energía total (ET). En muchos casos, en una operación específica, se conoce, por una parte, la cantidad total de energía que se ha introducido a una máquina (EE o ET), y se puede calcular la energía útil o efectivamente aprovechada en la transformación (Eu), pero no se conoce el rendimiento termodinámico de la máquina (Rη). Entonces, el rendimiento energético total (RT), o rendimiento global, permite evaluar de manera general el rendimiento que se está obteniendo de la energía global de la máquina en cuestión. Si se toma el ejemplo del vapor de agua, la energía útil (para producir 1 kg de vapor) es de 640 kcal, y suponiendo que la energía de entrada o total es de 1,100 kcal, entonces se tendrá un rendimiento total igual a 0.58.
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5.5.1.1
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Cuantificación de la energía térmica de entrada (EE)
La manera adecuada de cuantificar la energía de entrada es contar con medidores del o de los combustibles utilizados, en cada una de las operaciones unitarias, y registrar los consumos diarios y los volúmenes de producción que se obtienen en ese mismo periodo. Por ejemplo, la cantidad de gas natural (GN) que consume un horno y la cantidad de material secada en 8 horas. Lo propio se puede hacer con el consumo de GN en una caldera y la cantidad de vapor que se genera. A partir del registro de estos datos, se puede obtener los consumos específicos, según lo que se explica en la Sección 5.7. El Cuadro 5.11 ilustra un ejemplo de protocolo que puede utilizarse para el registro diario de datos. Cuadro 5.11 Registro de datos de las entradas de energía y del consumo específico Combustible 1 Operación Unitaria Consumo
Producción
Combustible 2 Consumo específico
Consumo
Producción
Consumo específico
OU1 OU2 ...... Pérdidas en almacén o no identificadas Total: Equivalente energético (kcal, MJ o Btu) Elaboración: CPTS
En caso de no contar con los medidores para cada operación unitaria, se puede determinar el consumo global a partir de un medidor principal en la acometida de la planta o por el registro de volúmenes comprados, si se trata de combustibles como diesel, GLP, fuel oil, etc. En este último caso se deberá tomar en cuenta las pérdidas en almacenamiento, especialmente por evaporación y/o fugas en las tuberías (ver Cuadro 5.11). Una vez determinadas las entradas netas de combustibles al proceso u operación unitaria, se debe convertir la cantidad total de combustible (kg, L, m3, mpc) en su equivalente energético (kcal, MJ o Btu). Para ello es necesario conocer el poder calorífico del combustible empleado. El Cuadro 5.12 muestra el poder calorífico (en kcal) para los combustibles más utilizados: Cuadro 5.12 Poder calorífico de combustibles en kcal Combustible Gas Natural (GN) Gas Licuado de Petróleo (GLP) Diesel
Poder Calorífico 263,340 kcal/mpc 11,833 kcal/kg 10,972 kcal/kg
Fuente: Plan Nacional de Energía, Ministerio de Energía e Hidrocarburos
En la práctica, el cómputo de EE puede realizarse identificando sólo las operaciones donde se usa energía en cantidades significativas (generalmente, en el calentamiento de agua, procesos de secado, y otros). Si no se dispone de información precisa sobre el consumo específico para las operaciones individuales, se debe aplicar algún método para determinar cantidades de consumo promedio de energía por lote de producción o por período de tiempo. Las mediciones deben hacerse durante un intervalo de tiempo apropiado, para que las cifras puedan extrapolarse en forma confiable a valores mensuales o anuales. 5.5.1.2
Cuantificación de la energía térmica de salida (ES)
La cuantificación de la energía de salida (ES) es más compleja que la de entrada (EE). El cómputo de ES toma en cuenta, por una parte, la energía útil (Eu) que corresponde estrictamente a la energía teórica que se consume, durante el proceso u operación, para transformar la materia prima en producto; y, por otra, la energía perdida (Ep), que corresponde al total de la energía no aprovechada. Como se explicó anteriormente, esta última tiene dos componentes: el primero, corresponde a la energía residual que se Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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pierde debido al rendimiento propio de la máquina (Er); y el segundo, a la energía que se pierde por radiación, transmisión y convección (Ei), atribuible a fugas de calor, falta de aislamiento, mala combustión, etc. Para el cómputo de ES, en una operación unitaria o proceso, normalmente se requiere efectuar mediciones específicas como la temperatura en las paredes de los equipos; la temperatura en chimeneas; cuantificar las fugas de calor; etc. Por ejemplo, para calcular ES en una caldera, se deberá calcular la energía útil (Eu) (teórica). Para esto es necesario conocer la cantidad de vapor producido en un determinado tiempo (kg de vapor /hora) y la temperatura y/o presión del vapor. Por otra parte, deberá hacerse una estimación, lo más exacta posible, de la energía perdida (Ep), para lo que deberán efectuarse mediciones de las características de la combustión, a partir de los humos de chimenea8; de las temperaturas en las paredes de la caldera, para calcular las pérdidas por radiación/convección y, finalmente, el régimen de purgas de la caldera. Conociendo la eficiencia de diseño de la caldera, se puede obtener, por diferencia, la energía perdida por ineficiencias (Ei). En el caso específico de calderas, hornos, secadores y otros equipos térmicos, se puede conocer la eficiencia de construcción a partir de los datos de placa o en los manuales de funcionamiento. Por esta razón, es necesario que las empresas guarden de manera segura los manuales y especificaciones del proveedor. Es recomendable que la empresa cuente con una biblioteca donde se guarden dichos documentos, junto a los reportes de mantenimiento. Todos los datos, pueden ser registrados en un protocolo similar al propuesto en el Cuadro 5.13. Cuadro 5.13 Registro de las energías de salida por unidad de producción (UP)* Operación Unitaria
Energía útil (Eu) [cantidad / UP]
Energía residual (Er) [cantidad / UP]
Pérdidas de energía por ineficiencias (Ei) [cantidad / UP]
OU 1 OU 2 .... Total Elaboración: CPTS (*) Las cantidades también se pueden expresar en kcal por mes ó kcal por año.
En algunas situaciones, resulta complicado estimar las pérdidas por ineficiencias (Ei). En estos casos, se suele computar Ei por diferencia entre la energía total de entrada (EE) y la suma de las energías útil (Eu) y la residual (Er) (ver ecuación de ES en la Figura 5.6, en la cual se ha sustituido ES por EE, y se ha despejado el término Ei): Ei = EE – (Eu + Er) (7) El riesgo de estimar las pérdidas de energía mediante este cálculo, es que cualquier valor de Eu o de Er no computado correctamente, queda registrado, por defecto o por exceso, como parte del valor de Ei. Por ejemplo, un error que puede cometerse fácilmente al medir la energía residual de una caldera (Er), es el incluir en este término la energía en exceso que se pierde con los gases que salen por la chimenea, debido a un uso innecesario o a un exceso de combustible, o a una mala transferencia de calor por falta de limpieza y mantenimiento del intercambiador de calor. 5.5.1.3
Procedimientos para realizar el balance de energía térmica
El vapor en una industria se destina para diversos propósitos, entre ellos, el calentamiento de insumos en una operación determinada, la evaporación de líquidos, el calentamiento de agua, etc. Generalmente, el uso de vapor se efectúa a través de intercambiadores de calor, que es la forma más eficiente de usarlo, o de manera directa, como vapor “vivo”.
8
La medición de los gases de combustión se puede realizar con un analizador de gases, o a partir de mediciones de la temperatura, de los flujos de los humos, y relacionar estas mediciones con la estequiometría de la combustión. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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En los ejemplos 1 y 2 se detallan los procedimientos para efectuar los balances de energía para una caldera y para un evaporador, respectivamente. 5.5.1.4
Ejemplo 1. Balance de energía de una caldera
La generación de vapor se efectúa a través de una caldera en la cual se introduce agua y se usa un combustible, que puede ser gas natural, GLP, diesel, u otro, para calentarla y luego vaporizarla a la temperatura y presión convenientes para el uso al cual está destinado. Un esquema simple de una caldera se presenta en la Figura 5.7. Er: Energía residual por gases de combustión Eich: Energía perdida por ineficiencias a través de la chimenea
Eu: Energía útil (vapor)
Eirc: Energía perdida por radiación
Agua
EE : Energía de entrada (GN) Eip : Energía perdida por purgas
Figura 5.7 Esquema general de una caldera Elaboración: CPTS
Para obtener el balance se debe efectuar las mediciones necesarias, con la mayor exactitud posible y en un determinado periodo, para determinar la energía de entrada (EE) en la caldera (combustible) y compararla con la de energía de salida ES (energía útil más energía perdida). Ver Figura 5.6. a. Determinación de la energía de entrada EE: la fuente de energía para vaporizar el agua proviene del combustible que se usa en la caldera, por lo tanto, será necesario conocer la cantidad que, de dicho combustible, ingresa al caldero en un determinado tiempo. La cantidad de energía de entrada será igual a la cantidad del combustible multiplicado por su poder calorífico. ⎡ kcal ⎤ EE = m [mpc] x Pc ⎢ ⎥ ⎣ mpc ⎦
(Tomando el gas natural como ejemplo)
donde: m: volumen de gas natural [millar de pies cúbicos, mpc] Pc: poder calorífico del gas natural [kcal/mpc] Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Dependiendo del tipo de combustible que se esté usando, habrá que tener cuidado con las unidades que se usan para medir la cantidad y el poder calorífico (Pc) del mismo. Para combustibles sólidos y líquidos se usan, normalmente, unidades de energía por unidad de masa, como kcal/kg, kjoul/mol; para combustibles gaseosos, como el gas natural, se usan unidades de energía por unidad de volumen, como kcal/mpc, BTU/m3.
b. Determinación de la energía de salida ES: como se ha definido anteriormente, la energía de salida (ES) es igual a la suma de la energía útil (Eu), la energía que se pierde por ineficiencias (Ei) y la energía residual o de rendimiento (Er). ES = Eu + Ei
+ Er
Para calcular la energía de salida en la caldera, habrá que estimar cada uno de los factores que componen la fórmula anterior. A continuación se presenta un procedimiento para determinarlos:
1. Cálculo de la energía útil (Eu): en el caso de la caldera, la energía útil es igual a la energía consumida para producir una cantidad de vapor a una determinada presión, según los requerimientos de la planta. Por su parte, la masa de vapor será igual a la masa de agua introducida a la caldera9: mV = mH2O la masa de agua puede determinarse leyendo el volumen en el medidor instalado a la entrada de la caldera, o, en caso de no existir el medidor, midiendo el volumen de condensados de vapor a la salida de la caldera. En muchas plantas, los condensados de vapor se reciben en un depósito desde donde se bombea nuevamente a la caldera; si este es el caso se puede medir el volumen de condensado producido en un periodo de tiempo determinado. En caso de no existir un depósito de condensados, es posible medir el volumen de vapor producido en un determinado periodo de tiempo, haciendo burbujear el vapor producido en un recipiente con agua fría, y determinar la cantidad del vapor condensado por diferencia entre el volumen inicial de agua fría y el volumen obtenido después de hacer burbujear el vapor. Este último procedimiento permite tener un valor confiable, pero debe ser efectuado con mucho cuidado debido, principalmente, a la presión y temperatura del vapor que se está midiendo. Para obtener un dato lo más exacto posible, el burbujeo de vapor en el agua fría debe controlarse a fin de que éste no escape del recipiente. Esto implica que el extremo de la manguera por donde sale el vapor debe sumergirse hasta el fondo del recipiente y cuidando que el agua donde se efectúa el burbujeo no llegue al punto de ebullición. Es recomendable no sobrepasar los 70 ºC. ⎡ kg ⎤ ⎡ kg ⎤ m H2O [kg] = VH2O [L ] × ρ H2O ⎢ ⎥ = Vcondensado [L] × ρ H2O ⎢ ⎥ ⎣L⎦ ⎣L⎦ donde: VH2O: volumen de agua [L] Vcondensado: volumen de condensado [L] rH2O: densidad del agua [kg/L] Finalmente, la energía útil será: ⎡ kcal ⎤ ⎡ kcal ⎤ E u [kcal] = m H2O [kg] × Cp H2O ⎢ ⎥ × (Tf − T0 ) [°C] + m H2O [kg] × L H2O ⎢ ⎥ ⎣ kg °C ⎦ ⎣ kg ⎦
9
Esta igualdad se cumple cuando la caldera está trabajando en régimen, es decir, se está hablando del flujo de entrada y de salida de agua en su estado líquido y gaseoso, respectivamente, sin incluir el volumen adicional de agua (volumen “muerto”) que está en el interior de la caldera. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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donde: LH2O: calor latente de vaporización del agua [kcal/kg] CpH2O: capacidad calorífica del agua a presión constante [kcal/kg ºC] Tf: temperatura final del agua [ºC] To: temperatura inicial del agua [ºC]
2. Cálculo de la energía perdida por ineficiencias (Ei): la energía que se pierde por ineficiencias se debe, principalmente, a las pérdidas por radiación y convección por falta o mal estado del aislamiento en la superficie de la caldera, a la pérdida de agua caliente que se elimina por las purgas que se efectúan, y al exceso de calor que se pierde por la chimenea. En consecuencia, Ei será igual a: E i = E irc + E ip + E ich
donde: Eirc: energía perdida por radiación y convección Eip: energía perdida por purgas Eich: energía perdida por ineficiencias, a través de la chimenea Para calcular la energía perdida por radiación y convección (Eirc), se requiere conocer la superficie exterior del caldero o la superficie sin aislamiento, la temperatura de esta superficie y la del ambiente, el lapso que se ha tomado para hacer las mediciones, así como el coeficiente combinado de transferencia de calor por radiación y convección, hs. Estos datos deben aplicarse a la siguiente fórmula:
[ ]
⎡ kcal ⎤ 2 E irc = h s ⎢ ⎥ × A Ext m × (TSexterior − Tamb ) [K ] × t op [h] 2 ⎢⎣ h m K ⎥⎦ donde: AExt: área de la superficie exterior del caldero [m2] TSexterior: temperatura de la superficie exterior [ºC] Tamb: temperatura ambiente [ºC] top: tiempo que dura la operación [horas] hs: coeficiente combinado de transferencia de calor por radiación y convección [kcal/hora m2 K] Para calcular energía perdida por purgas (Eip) se requiere conocer la masa de agua que se extrae en las purgas, su temperatura y la capacidad calorífica del agua. Estos datos se pueden aplicar a la siguiente fórmula: ⎡ kcal ⎤ E ip [kcal] = m H2O purgas [kg] × Cp H2O ⎢ ⎥ × Tpurgas − Tamb [°C] ⎣ kg °C ⎦
(
)
donde: mH2O: masa del agua proveniente de las purgas [kg] Tpurgas: temperatura del agua de las purgas [ºC] Tamb: temperatura del medio ambiente [ºC] Cp: capacidad calorífica del agua [kcal/kg °C] Finalmente, para calcular la energía perdida por ineficiencias a través de la chimenea (Eich) se requiere conocer el flujo de los gases de salida y la temperatura a la que están saliendo los mismos. Dependiendo de la temperatura de los gases de chimenea y de las dimensiones de ésta, la medición del flujo puede efectuarse con distintos equipos de medición como un anemómetro, Tubo Pitot, o un analizador de gases, entre otros. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Debe aclararse que en este punto se está calculando el calor excedente que sale por la chimenea, pues existe una cantidad de calor que se perderá debido a la energía termodinámicamente necesaria para que funcione la caldera, como se verá en el siguiente punto. Debe satisfacer la ecuación: Eich = Etch – Erch donde: Etch: energía total que sale por la chimenea Erch: energía residual o termodinámicamente necesaria Los gases de combustión en la chimenea deben estar, como referencia, entre 120 y 150 °C, por lo tanto, cualquier temperatura superior a 150 °C, representará una pérdida de calor, o calor excedente. Para el cálculo respectivo se deberá aplicar la siguiente fórmula: ⎡ kcal ⎤ E ich [kcal] = m gc [kg] × Cp gc ⎢ ⎥ × Tgc − Tamb [°C] ⎣ kg °C ⎦
(
)
donde: mgc: masa de los gases de combustión [kg] Cpgc: capacidad calorífica a presión constante de los gases de combustión [kcal/kg ºC] Tgc: temperatura de los gases de combustión [ºC] TAmb: temperatura ambiente exterior [ºC]
3. Cálculo de la energía residual o de rendimiento (Er): como se ha explicado anteriormente, Er es la energía que se pierde como parte del rendimiento termodinámico de una máquina térmica, en este caso la caldera, pero sin lo cual no podría funcionar. Dentro de estas pérdidas debe considerarse, por una parte, la cantidad de energía que debe salir por la chimenea para que exista el flujo de calor y la caldera funcione, la cual dependerá del diseño del equipo y, por otra parte, la energía que se gasta en el calentamiento del equipo, es decir, la energía que interviene en el calentamiento de la masa de la caldera (carcaza, tuberías de intercambio de calor y cámara de combustión, principalmente). Esta última será mínima si el caldero funciona en régimen continuo o, por el contrario, será mayor si el funcionamiento es intermitente. Para el caso específico de la caldera, se tiene que: E r = E igc + E im caldero
donde: Eigc: energía perdida por los gases de combustión Eim caldero: energía que se pierde para calentar la masa total del caldero Para calcular Eigc se requiere medir el flujo de los gases de combustión, su temperatura y la temperatura ambiente. Debe tomarse en cuenta que la temperatura de salida depende de la construcción y características de funcionamiento de la caldera, sin embargo se puede tomar como valor referencial, para un buen funcionamiento, el rango entre 120 y 150ºC. ⎡ kcal ⎤ E igc [kcal] = m gc [kg] × Cp gc ⎢ ⎥ × Tgc − Tamb [°C] ⎣ kg °C ⎦
(
)
donde: mgc: masa de los gases de combustión [kg] Cpgc: capacidad calorífica a presión constante de los gases de combustión [kcal/kg ºC] Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Tgc: temperatura de los gases de combustión [ºC] TAmb: temperatura ambiente exterior [ºC] Para calcular Eim caldero se debe conocer la masa de la carcasa de la caldera y de sus componentes que se calientan durante su operación. Este dato puede obtenerse del manual de funcionamiento y las características del aparato; en caso de no contar con esta información se puede estimar la masa considerando el material con el que está fabricado, por lo general hierro fundido, y sus dimensiones. Conociendo la masa del caldero, la diferencia de temperaturas entre el equipo y el medio ambiente, y la capacidad calorífica del hierro fundido se tiene: ⎡ kcal ⎤ E im caldero m [kcal] = m caldero [kg] × Ce HF ⎢ ⎥ × (Tf − T0 ) [°C] ⎣ kg °C ⎦ donde: mgc: masa de la carcasa y componentes del caldero [kg] CeHF: calor específico del hierro fundido [kcal/kg ºC] Tgc: temperatura final de la carcasa y componentes del caldero [ºC] TAmb: temperatura inicial de la carcasa y componentes del caldero [ºC]
c. Cálculo del rendimiento de la caldera: a partir de los datos obtenidos en el balance de energía se puede calcular la energía neta (EN), el rendimiento termodinámico (Rη), la eficiencia térmica (Eξ) y el rendimiento energético total RT. Para este cálculo deben usarse las ecuaciones 3, 4, 5 y 6 de este acápite. En el Anexo F – 8 “Balance de energía en una operación de evaporación” se describe un procedimiento para realizar el balance energético de un equipo de vaporización, usando como ejemplo la evaporación de leche natural.
5.5.2 Energía Eléctrica Para hacer un uso óptimo de la energía eléctrica, es necesario tener el control sobre su consumo, tanto en el proceso global de producción, como en las operaciones donde el consumo es significativo. Sin embargo, efectuar un balance energético del consumo de electricidad, en términos absolutos, por lo general, resulta complicado. Una forma razonable de cuantificar los consumos y flujos de la energía eléctrica, es a través de un sistema de control de dichos consumos y flujos de cada equipo, en cada una de las operaciones unitarias, en cada proceso y de una manera global. La forma adecuada de controlar el consumo de energía es a partir de un balance de energía en términos de consumos específicos; es decir, relacionando la cantidad de energía eléctrica que se consume [kWh] por unidad de producto elaborado [kg], [tonelada], etc. El consumo específico puede ser medido, de manera global, calculando la razón entre el consumo total de energía y la producción total, o puede efectuarse de manera específica para cada una de las operaciones que se desarrolla en la planta o en cada equipo. Para controlar el consumo de energía eléctrica, es necesario contar con información, tanto de su consumo, como de la producción. El registro de la información puede ser diario, semanal o mensual, dependiendo del tipo de industria, de la exactitud de la información que se requiera y/o de las exigencias de control que se imponga la industria. Para obtener información sobre el consumo de energía eléctrica, las empresas deberán instalar, además del medidor principal, medidores en las operaciones con mayores consumos de energía o que tengan consumos permanentes, como en el caso de las bombas de agua. Además, la empresa deberá llevar un control de los volúmenes de producción total y de los volúmenes de insumos y productos intermedios procesados en cada una de las operaciones, registrándolos con la misma frecuencia con la que se registra el consumo de energía eléctrica. Por ejemplo, en las empresas, se puede usar un protocolo, como el que se ilustra en el Cuadro 5.14, para registrar el consumo de energía y los volúmenes de producción. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Cuadro 5.14 Protocolo para el registro del consumo de energía eléctrica por tipo de equipo u operación Medidor 1 Equipo 1 Fecha
Cantidad procesada [t]
Consumo [kWh]
Medidor 2 Equipo 2 Consumo específico [kWh/t]
Consumo [kWh]
Cantidad procesada [t]
Medidor 3 Compresores Consumo específico [kWh/t]
Consumo [kWh]
Cantidad procesada [t]
Consumo específico [kWh/t]
01-Jun 02-Jun 03-Jun ... 30-Jun Total Lectura anterior Medidor 4 Operación X Fecha
Consumo [kWh]
Cantidad procesada [t]
Medidor 5 Bombeo de agua Consumo específico [kWh/t]
Consumo [kWh]
Volumen consumido 3 [m ]
Consumo específico 3 [kWh/m ]
Medidor Principal Consumos en Planta Consumo [kWh]
Cantidad procesada total[t]
Consumo específico [kWh/t]
01-Jun 02-Jun 03-Jun … 30-Jun Total Lectura Anterior
Elaboración: CPTS
Como se observa en el Cuadro 5.14, la información puede ser registrada en forma diaria para cada una de las operaciones o de los equipos más importantes, en los cuales se haya instalado un medidor específico. En los medidores 1, 2, 3, en la columna de consumo, se debe anotar el total diario de energía eléctrica consumida, por medidor. En tanto que en la columna de “Cantidades procesadas”, se debe anotar la cantidad de insumos (en kilogramos o toneladas) que ha sido procesada en el equipo 1 o en la operación asociada. El medidor 5 está dedicado exclusivamente al bombeo de agua. Se recomienda registrar tanto el consumo de energía eléctrica como el volumen total de agua consumida, el mismo que deberá ser medido en la entrada principal del sistema de distribución de agua. Con estos datos, y con los de la producción total, se puede calcular y registrar el consumo específico de energía eléctrica en función de:
¾ El volumen total de agua consumida (expresado en kWh/m3 agua). ¾ La cantidad total de materia prima utilizada o de producto producido (expresado en kWh/t de materia prima o producto). Los consumos menores de la planta, tales como iluminación, administración, cocina, etc., pueden ser calculados por diferencia respecto a la lectura del medidor principal de la empresa de servicios de energía eléctrica que registra el consumo total. Para efectuar el balance de energía eléctrica se utilizan básicamente los mismos conceptos definidos en la Figura 5.5. Sin embargo, se deberá tomar en cuenta las definiciones y las particularidades de los equipos en los cuales se usa la energía eléctrica. Para el balance de energía eléctrica de un motor eléctrico, por ejemplo, deberá tomarse en consideración los siguientes parámetros:
¾ La potencia activa (PA), que es aquella que produce trabajo mecánico efectivo (incluye el trabajo mecánico demandado por el mismo motor para funcionar en vacío (PAm)). La PA se mide en kilovatios [kW]. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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¾ La potencia reactiva (PR), que es la potencia que genera el motor como resultado del desfase que existe entre el voltaje y la corriente inducida por las bobinas del propio motor. Esta potencia se opone a la corriente que circula de la red hacia el motor y no produce trabajo mecánico útil para el usuario. La potencia reactiva tiene dos componentes, el primero debido al diseño del motor (PRd) y el segundo debido a la falta de carga mecánica10 con relación a la carga mecánica nominal del motor (PRf). La PR, se mide en kilovoltios-amperio reactivos, [kVAr]. ¾ La potencia aparente (PAP), que es el producto del voltaje [V] aplicado a un motor por el total de la corriente [A] que circula por el mismo. También se la define como la suma vectorial de la potencia activa y la potencia reactiva. Es decir, es la potencia total demandada por el motor a la red eléctrica. La PAP, se mide en kilovoltios-amperio, [kVA].
cia ten o P
nte are Ap
A kV
φ
Potencia Reactiva kVAr
¾ El factor de potencia (FP), que es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente. Esta relación, que varía entre 0 y 1, permite conocer el grado de aprovechamiento o correcto uso de la energía asociada a la potencia. Cuanto más próximo a 1 sea el FP mayor será el grado de aprovechamiento. El FP, se conoce también como el coseno del ángulo φ (cos φ).
Potencia Activa kW
Para un motor bien dimensionado con relación a la operación o trabajo mecánico que debe desarrollar (es decir, que está funcionando con una carga mecánica igual a la carga mecánica nominal de diseño), se tiene que:
¾ La energía total (ET), que es igual a la energía aparente, se calcula multiplicando el valor de la potencia aparente [kVA] por el tiempo [horas] de funcionamiento. Su unidad de medida es el kilovoltio-amperio hora [kVAh]. ¾ La energía activa (EA) se calcula multiplicando el valor de la potencia activa [kW] por el tiempo [horas] de funcionamiento. Su unidad de medida es el kilovatio hora [kWh], que es la magnitud que se lee normalmente en los medidores eléctricos para el cobro de la energía eléctrica consumida. ¾ La energía reactiva (ER) se calcula multiplicando el valor de la potencia reactiva [kVAr] por el tiempo [horas] de funcionamiento. Su unidad es el kilovoltio-amperio reactivo hora [kVArh]. Para efectuar el balance de energía eléctrica es necesario tomar en cuenta que:
¾ La energía activa (EA) tiene dos componentes: donde:
EA = EA m + EA u
EAm: energía activa consumida mecánicamente por el motor para su funcionamiento, que puede disiparse como calor, o que interviene para vencer el rozamiento y la propia inercia del motor, por lo que no es aprovechable. Esta pérdida puede incrementarse dependiendo de las condiciones de trabajo del motor; por ejemplo, mala ventilación, falta de lubricación, mala alineación del eje, poleas mal ajustadas, etc.
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En un motor, la carga mecánica es la fuerza que se opone al movimiento de rotación del eje del motor.
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EAu: energía activa útil que produce trabajo efectivo, por ejemplo la molienda de un material, el movimiento de una zaranda, etc.
¾ La energía reactiva (ER) también tiene dos componentes: donde:
ER = ERd + ERf
ERd: Energía reactiva consumida por el motor para su funcionamiento. No es aprovechable. Cuando la carga mecánica es igual a la carga mecánica de diseño, entonces el factor de potencia es igual al factor de diseño que, en la mayoría de los motores, es igual a 0.85. ERf: Energía reactiva debida al desfase que se produce entre el voltaje y la corriente que circula por las bobinas del motor, cuando éste trabaja con una carga mecánica inferior a la carga mecánica de diseño. Cuando la carga mecánica es igual a la carga de diseño, ERF es cero y, por tanto solo en este caso la energía reactiva (ER) es igual a la energía reactiva de diseño ERd (que equivale a la diferencia del factor de potencia (FP) de 0.85, de diseño, al factor de potencia de 1).
¾ La energía total (ET) es igual a la suma vectorial de EA + ER o a la suma aritmética: donde:
ET = Er + Edisp
Er: energía residual, que a su vez es la suma vectorial de EAm + Erd, previamente definidas y, por tanto, es una energía no aprovechable, cuya magnitud depende de las características de diseño del motor y del estado físico del motor (mantenimiento). Edisp: energía disponible, que a su vez es la suma vectorial de EAu + ERf, también previamente definidas y, por tanto, es la energía potencialmente aprovechable del motor, para producir trabajo mecánico útil. En el Cuadro 5.15, se presenta un resumen de las relaciones que existen entre los diferentes términos de energía.
Cuadro 5.15 Relaciones entre términos de energía ← Suma aritmética → EA = EA m + EAu ↑ + + + Suma ER = ERd + ERf vectorial ॥ ॥ ॥ ↓ ET = Er + Edisp A partir de la información que se presenta en el Cuadro 5.15, se puede concluir lo siguiente:
¾ La energía residual (Er) solo puede ser disminuida reduciendo la magnitud de la energía activa del propio motor (EAm), ya que la energía reactiva de diseño (ERd) es constante para un motor dado. EAm puede reducirse con un buen mantenimiento del motor, para que tienda a cero y, de esta forma, Er tienda a ERd, con el propósito de mejorar la eficiencia energética y, por ende, lograr ahorros económicos. ¾ La energía disponible (Edisp) puede transformarse íntegramente en energía activa útil (EAu) en la medida en que la magnitud de la energía reactiva ERf tienda a cero. ERf tiende a cero, cuando la carga mecánica impuesta al motor tiende a ser igual a la carga mecánica de diseño. En este punto, la energía disponible (Edisp) se transforma íntegramente en energía útil (EAu), generando ahorros económicos. ¾ Por otra parte, las energías EAm, ERd y ERf son los tres componentes de la energía perdida (Ep). Se debe recordar que la suma vectorial de EAm más ERd es igual a la energía residual (Er), que es una energía
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que se pierde, al igual que la energía ERf. Sin embargo, esta última es una pérdida por un deficiente uso del motor. Por otro lado, en el caso de un sistema de iluminación con focos incandescentes, por ser un sistema que funciona con resistencias, la potencia reactiva PR [kVAr] será igual a cero, por lo tanto, la potencia aparente PAP [kVA], será igual a la potencia activa PA [kW]. De aquí, se puede concluir que la energía total, ET, demandada por el sistema de iluminación en un determinado tiempo, t, será igual a la energía activa EA [kWh] que consumen los focos. Por su parte, la energía útil, EAu, será igual a aquella parte de la energía activa (EA) que se convierte efectivamente en iluminación, es decir lúmenes; mientras que la energía disipada por los focos como calor, será igual a la energía residual, Er, necesaria para el funcionamiento de los focos incandescentes.
5.6 CÁLCULO DE CONSUMOS Y DESCARGAS ESPECÍFICOS Un beneficio adicional, que se obtiene a partir de los registros tanto del balance de masa como del balance de energía, es disponer de una base de datos para calcular consumos y descargas específicos, los cuales pueden utilizarse como indicadores para evaluar el rendimiento operativo y el desempeño ambiental de la empresa. Como se ha mencionado anteriormente, un consumo específico expresa la cantidad de materia o de energía consumida por unidad de insumo utilizado, o de producto manufacturado. Para todo insumo de entrada al proceso u operación, se puede calcular su respectivo consumo específico. De manera análoga, una descarga específica expresa la cantidad de residuos generados, ya sea por unidad de insumo utilizado o de producto manufacturado. Para cada residuo, sea éste tratado como desecho o no, se puede calcular su respectivo valor de descarga específica. En las empresas, los consumos y descargas específicos, que normalmente se expresan en unidades de consumo o de descarga por “tonelada de materia prima” o por “m3 de producto”, u otra unidad, son muy útiles para evaluar internamente, y en forma periódica, la eficiencia de cada operación unitaria así como la del proceso global de la empresa. Más aún, permiten realizar comparaciones con consumos y descargas específicos de otras empresas (en inglés “benchmarking”). Estas comparaciones pueden ayudar a identificar operaciones que podrían ser mejoradas a través de prácticas de producción más limpia. En particular, a partir de los resultados del cálculo periódico del consumo específico de agua y de energías eléctrica y térmica, expresados en función del consumo de materia prima o de la producción de la planta (m3 agua/kg de materia prima, kWh/t producto y kcal/m3 de producto), se pueden construir gráficas que permiten analizar el comportamiento de dichos consumos en función de la producción. Un comportamiento típico observado en las industrias en general, es que a mayores volúmenes de producción se tiene menores consumos específicos de agua, energía eléctrica y térmica. Resulta evidente que, si la empresa está produciendo al máximo de su capacidad instalada, el consumo específico de los insumos será menor, y viceversa. A muy bajos volúmenes de producción, el consumo específico crece de manera rápida. El hecho de tener información sobre el consumo de insumos (materia prima, agua, energía y otros) y su respectivo análisis, permite a la administración o gerencia general de la empresa:
¾ Planificar los niveles de producción en los cuales el consumo específico es menor, de acuerdo a la capacidad instalada y la demanda de sus productos. ¾ Fijar metas de consumo de insumos de manera global y por proceso. Esto permite un control, bastante preciso, de los niveles de consumo y del rendimiento de la planta en cada una de sus secciones. ¾ Asignar los costos por consumo de cada insumo, a cada una de las operaciones que interviene en el proceso productivo. ¾ Efectuar una correcta gestión de los recursos, superando oportunamente los problemas que pueda enfrentar en la planta.
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El análisis de los consumos específicos y de las descargas específicas, constituye una manera de examinar la eficiencia de cualquier operación unitaria o del proceso entero. Los consumos y descargas específicos sirven para evaluar, cada uno por su lado, las entradas o salidas de materiales y energía. Ambos indicadores pueden ser usados para comparar la eficiencia de la planta con la de otras o para contrastarlos con estándares internacionales. Igualmente, se pueden comparar con otros indicadores como los de “mejor práctica industrial” (best industrial practice – BIP) o los de “mejores técnicas disponibles” (best available techniques - BAT) para un proceso u operación en particular o para toda la planta. Esta comparación puede ayudar a conocer aquellos procesos u operaciones que tienen un buen potencial para ser mejorados a través de medidas de producción más limpia. En general, para comparar consumos específicos se debe tener en cuenta aspectos como: capacidad de producción de la planta, tecnología empleada, tipo de procesos u operaciones, tipos de insumos utilizados y otros. Por ejemplo, no es posible comparar el consumo específico de energía en una curtiembre que sólo hace wet blue, con una que llega a cuero acabado, salvo que en ésta, se descuente el consumo de energía asociado a las operaciones adicionales requeridas para producir el cuero acabado. Además, estos indicadores constituyen un apoyo práctico, por ejemplo, para la elaboración del Informe Ambiental Anual (requerido por el RASIM, en su artículo 59 y en el Anexo 9, que contiene “indicadores de rendimiento”). Asimismo, los indicadores de rendimiento permiten evaluar las pérdidas de materia prima y, con ello, verificar si el proceso o la operación están llevándose a cabo de forma óptima. Afortunadamente, existen muchas posibilidades disponibles para reducir las pérdidas de materia prima y de otros insumos en los procesos productivos (ver Capítulo 6). De todas maneras, siempre será necesario conocer el punto de partida con el que la industria puede comparar y analizar su situación específica y buscar soluciones óptimas para la minimización de residuos.
5.7 CORRELACIONES ENTRE CONSUMOS ESPECÍFICOS Y PRODUCCIÓN Otro método útil para detectar ineficiencias, es correlacionar el consumo específico de un insumo o grupo de insumos, con el volumen de producción. Hablar de correlación significa, dentro del contexto de esta guía, encontrar una correspondencia o relación recíproca entre las variables “consumo específico” y “producción”. Existen diversas técnicas para encontrar estas relaciones de correspondencia o correlaciones, que van desde el cálculo simple del coeficiente de correlación, pasando por métodos de regresiones simple y múltiple, hasta la determinación de funciones “consumo específico-producción”. A continuación se explica brevemente en qué consiste el método de determinación de funciones “consumo específico-producción” que es una técnica muy utilizada y útil. A partir de datos históricos de consumos específicos y producción, se puede obtener una función genérica “consumo específico – producción”. Esta función es la siguiente: C E = C ER +
C FR VP
donde: CE: consumo específico; CER: consumo específico en régimen; CFR: consumo fuera de régimen; VP: volumen de producción. El consumo específico CE, es la cantidad total de un insumo utilizado por unidad de producto producido. El consumo específico en régimen CER, es el consumo específico de un insumo, que se da durante la transformación de una materia prima en producto, cuando el proceso u operación unitaria, donde se produce esta transformación, se encuentra funcionando en forma regular y permanente.
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Por su parte, el consumo fuera de régimen CFR, es la cantidad de un insumo que se ha consumido, pero que no está asociada directamente a la producción. Por ejemplo, si el insumo en cuestión es la energía, el consumo de energía fuera de régimen lo constituirá la energía que consume una máquina cuando está trabajando al vacío, es decir, sin carga (por ejemplo, el motor de un molino funcionando sin carga para moler); o la energía que se usa en un horno para calentarlo al inicio de su operación o entre cargas. Igualmente la energía empleada para calentar las oficinas de gerencia de una planta, con una estufa, corresponde también a un consumo fuera de régimen. Como se observa en la ecuación, a medida que la producción se incremente, el consumo específico CE se aproximará al consumo específico en régimen; mientras que el cociente CFR/VP tenderá a cero. Esto ocurre porque a diferencia del consumo en régimen, el consumo fuera de régimen no depende del volumen producido y permanece constante (aunque puede presentar variaciones) a medida que cambia el volumen de producción. Por ello, cuando aumenta la producción el cociente del consumo fuera de régimen entre el volumen de producción tiende a cero. La función obtenida nos permite analizar que, dentro de los límites de la capacidad de producción de la planta, cuanto mayor sea el volumen de producción, menor será el consumo específico, por lo tanto, será más eficiente y la empresa podrá planificar los niveles de producción más convenientes. (Ver ejemplo en la Sección 6.2.3).
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CAPÍTULO 6 MEDIDAS GENERALES DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA (PML) El agua y la energía, en cualquiera de sus formas, constituyen dos de los insumos más importantes y comunes en la actividad industrial. Por esta razón, en esta guía, solamente se ha considerado los usos de ambos insumos, dejando aquellos otros, que son específicos de una industria en particular, para ser considerados en su correspondiente guía técnica sectorial. Dada su importancia, realizar una gestión adecuada de estos insumos es imprescindible, no solo porque son necesarios para el proceso productivo y para las actividades auxiliares, sino también porque constituyen, en general, una parte significativa de los costos de una empresa. Una buena gestión del agua y de la energía, permite optimizar su consumo de manera estructurada y sistemática, manteniendo o incluso incrementando los niveles de producción, lo que resulta en un mayor beneficio económico, una reducción del impacto negativo sobre el medio ambiente y, a menudo, incrementando el bienestar y la productividad de los trabajadores. El objeto del presente capítulo es el de contribuir al establecimiento de una buena gestión de agua y energía en una empresa de cualquier tipo, para lo que se lo ha dividido en dos partes:
¾ Programa general para optimizar el uso de agua y; ¾ Programa de eficiencia energética. Al inicio de cada una de estas partes se expone brevemente aspectos generales relativos a las fuentes de aprovisionamiento de estos insumos y a sus costos. Luego, se aborda temas que tienen que ver con el registro y tratamiento de la información, que sirven de base para la toma de decisiones, para terminar explicando algunas medidas de producción más limpia dirigidas a lograr un uso más eficiente de estos insumos.
6.1 PROGRAMA GENERAL PARA OPTIMIZAR EL USO DE AGUA El agua es un insumo que por varias décadas ha sido usado en forma indiscriminada, a tal punto que, por falta o por deficiencias en las medidas de protección y conservación, en muchos lugares del mundo este recurso se está agotando, mientras que la demanda se está incrementando, habiéndose por ello convertido en un insumo estratégico. El aumento en la demanda que viene acompañado, en algunos casos, del agotamiento paulatino de las fuentes naturales de agua, está haciendo que su precio aumente continuamente. Las aguas resultantes del uso industrial y doméstico contienen desechos que, en general, las hacen nocivas a los seres humanos y al medio ambiente, por lo que requieren de un tratamiento previo a su descarga a los cuerpos receptores de agua. En muchos casos, estas aguas son destinadas para uso doméstico y riego. El costo de tratamiento de estas aguas se incrementa en forma proporcional a su volumen y a la carga contaminante que contienen, lo que incide en el precio final de los productos. De acuerdo a los diagnósticos de PML realizados por el CPTS en industrias del sector manufacturero, se ha podido constatar que, en general, no se hace un uso adecuado del agua. Esta mala práctica tiene efectos negativos importantes sobre el medio ambiente y la economía de las empresas. Las pérdidas se deben, en la mayoría de los casos, a fugas, a derrames, a lavados ineficientes, al uso de mangueras en lugar de escobas, a grifos no cerrados o mal cerrados y otros. La reducción en el consumo de agua, proveniente de la optimización de su uso, permite manejar menores volúmenes tanto en las descargas, como en el tratamiento, si éste fuera necesario, por lo que, además del ahorro en los costos de suministro de agua, genera:
¾ una reducción en los costos de tratamiento y en la disposición de los efluentes; ¾ un ahorro en el consumo de energía (como consecuencia de la reducción del consumo de energía eléctrica, si es que se bombea el agua, y/o si se consume agua caliente); ¾ un ahorro por la optimización en el uso de reactivos químicos; Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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¾ una disminución de la inversión por la reducción del tamaño de la planta de tratamiento, en caso de que se requiera instalarla, o el aumento de su eficiencia, si ya existiera. Debe notarse que la disminución del consumo de agua reduce el volumen de los efluentes y, por consiguiente, incrementa la concentración de los contaminantes lo que no implica que se esté generando una mayor carga contaminante. El incremento de la concentración puede ser beneficioso debido a que puede facilitar el tratamiento de los contaminantes y reducir los costos de operación del sistema de tratamiento de aguas residuales. Por ello, en general, la forma correcta de evaluar el desempeño ambiental de una planta, en función de sus descargas, debe hacerse en términos de la cantidad de carga contaminante generada por unidad de producto (kg contaminante/unidad de producto) y no solo en términos de la concentración del efluente (en mg/L o kg/m3; ver ejemplos en Anexos F – 1 y F – 2). Existe el pensamiento, bastante generalizado, de que “la solución a la contaminación es la dilución”, es decir que consumiendo grandes cantidades de agua, se producirá un efluente diluido y aceptable dentro de los límites que exige la legislación. Sin embargo, la concentración de los efluentes originales, por lo general, suele ser lo suficientemente alta como para necesitar un incremento relativamente grande en el consumo de agua, para lograr producir un efluente de “calidad aceptable”. Las ineficiencias en el uso de agua normalmente encontradas en las industrias, duplican o triplican el consumo total de agua en la planta, sin que el exceso de agua consumida sea suficiente para que la concentración de contaminantes disminuya por dilución a niveles aceptables. Adicionalmente, las prácticas de dilución de los efluentes para alcanzar los límites permisibles, están prohibidas dentro de la legislación ambiental, lo que está expresamente indicado en el Artículo 78 del RASIM.
6.1.1 Fuentes de suministro de agua en Bolivia El suministro de agua en Bolivia tiene como base el aprovechamiento de las tres grandes vertientes que componen el sistema hidrográfico boliviano:
¾ La vertiente del Amazonas ¾ La vertiente del Altiplano o Endorréica ¾ La vertiente del Río de la Plata Estas vertientes están conformadas por una serie de cuencas, las que presentan enormes contrastes en la precipitación media anual, desde menos de 200 mm al sudoeste del país, hasta más de 5,000 mm en el Chapare, al este de Cochabamba. Los datos meteorológicos muestran que la vertiente del Amazonas tiene el doble de precipitación que la del Río de La Plata y cuatro veces más que la del Altiplano. La ciudad de Cochabamba enfrenta los mayores problemas de abastecimiento de agua potable, seguida de las ciudades de Potosí, Sucre y Cobija. En el resto de las ciudades principales del país la oferta de agua es concordante con la demanda, estimándose no obstante que a partir del año 2005 los sistemas actuales presenten severos cortes de agua a pesar de las obras de mejoramiento y del emprendimiento previsto de nuevas captaciones, Mattos & Crespo (2000)xv. La elección de la ubicación de una industria manufacturera está en gran medida determinada por el abastecimiento de agua con el que se cuente, en particular por la confiabilidad, calidad, cantidad y costo de la misma, así como por la disponibilidad de alcantarillado. La mayor parte de las industrias en Bolivia está ubicada dentro de las ciudades y en la mayoría de los casos utiliza el agua potable de los sistemas de distribución. El parque industrial de Santa Cruz es la única zona industrial en Bolivia que cuenta con servicios básicos y que se encuentra alejada de las zonas residenciales. La demanda de agua varía según la industria. Las mayores industrias consumidoras de agua en La Paz pertenecen al ramo de los textiles, curtiembres, producción de levadura y cerveza. En Cochabamba, los usuarios más importantes son las curtiembres, fábricas de detergentes, aceites y papel. En Santa Cruz, los grandes consumidores son los ingenios azucareros, las fábricas de aceite comestible, los mataderos.
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El abastecimiento de agua potable está administrado por empresas municipales, privadas y cooperativas que tienen concesiones para aprovechar los recursos hídricos. A continuación se presenta un resumen de las principales fuentes de suministro de agua en Bolivia.
6.1.1.1
Aguas de lluvia
Las aguas de lluvia constituyen una importante fuente de suministro de agua de buena calidad, opción que está siendo ampliamente aplicada por la industria en varios países, en regiones donde hay disposición de agua pluvial durante varios meses del año. En Bolivia, la estación lluviosa dura aproximadamente 4 meses. Se inicia en diciembre para concluir en marzo, con precipitaciones máximas en enero y en un segundo lugar en febrero. De 60 a 80 % de las precipitaciones ocurre durante estos 4 meses. La escorrentía, que es un indicador de disponibilidad de agua de lluvia, se manifiesta en magnitudes importantes en la zona de llanura de la vertiente del Amazonas. Globalmente, se observa una distribución heterogénea, donde la vertiente del Altiplano es una región con poca disponibilidad de agua en relación a las otras regiones hidrográficas o vertientes. El sudoeste del país es la región más seca con 5,000 mm).
6.1.1.2
Aguas superficiales
Las aguas superficiales comprenden un complejo sistema de ríos, lagos, lagunas, humedales, reservorios artificiales (presas) y otros cuerpos de agua. Los recursos hídricos superficiales de una determinada región provienen de la precipitación pluvial caída en su cuenca de alimentación y de los manantiales (descarga subterránea). En la zona Andina (zona de origen de la escorrentía en el país), Bolivia cuenta con la aportación de agua de deshielo de glaciares que alimenta de manera relativamente continua a los ríos con un agua de alta calidad en su origen. La calidad de las aguas superficiales está siendo afectada fuertemente en todo el país por los asentamientos humanos y las aguas de los desechos municipales, mineros, industriales y agrícolas. La vertiente del Amazonas tiene la mayor disponibilidad de aguas superficiales y la vertiente del Altiplano la menor. Se estima que por la vertiente del Amazonas fluyen 180,000 millones de m3/año, por la vertiente del Río de la Plata 22,000 millones de m3/año y por la vertiente del Altiplano 1,650 millones de m3/año, Montes de Oca (2004) xvi. Existen importantes variaciones anuales en el caudal de los ríos principales, dependiendo de las variaciones en los parámetros climatológicos. Aparte de los ríos, el país cuenta con un alto número de lagos y lagunas. Si se asume la denominación de lago para una masa de agua con un área mayor a 200 km2, existen 6 lagos en Bolivia: Titicaca, Poopó, Uru Uru, Coipasa, Rogagua y Rogaguado. En las vertientes del Altiplano y del Río de la Plata existen innumerables lagunas de altura. En la vertiente del Amazonas, se tienen lagunas de origen fluvial y de origen tectónico.
6.1.1.3
Aguas subterráneas
Las aguas subterráneas se encuentran en depósitos acuíferos, algunos con un gran potencial de almacenamiento. Debe tomarse en cuenta que el aprovechamiento de los acuíferos debe hacerse de manera racional, de acuerdo su capacidad de recarga, lo contrario puede tener consecuencias irreversibles. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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La calidad del agua de los acuíferos varía según la composición mineralógica de la zona en la que se encuentran y/o de la manera en la que la población que hace uso de esta agua. En general, mientras mayor es el uso de los recursos naturales o más poblada se encuentra la zona donde están ubicados los acuíferos, mayor es el deterioro de la calidad del agua. Los recursos hídricos subterráneos no han sido cuantificados a nivel nacional. Únicamente se cuenta con estudios locales (Altiplano Norte y Centro, valles de Cochabamba y Tarija y ciudades de Trinidad y Santa Cruz). Los acuíferos con más potencial se encuentran en las provincias hidrogeológicas de la vertiente del Amazonas, de la cuenca Pantanal-Chaco Pampeano y del Altiplano.
6.1.1.4
Reciclaje y reutilización del agua
Además de las fuentes mencionadas, se puede recurrir al reciclaje y reutilización del agua como prácticas de optimización, asociadas también a la necesidad de consumir agua de buena calidad en ciertos procesos industriales y, a la vez, economizar en el tratamiento de efluentes.
¾ Reciclaje del agua. Es el empleo de agua, en circuito abierto, para cumplir con, por lo menos, dos funciones sucesivas y diferentes, con una eventual fase intermedia de tratamiento. Típicamente, la primera función es en un proceso que requiere agua de alta calidad y la segunda en una operación que requiere agua de menor calidad. Un ejemplo común es el uso de agua en primera instancia para refrigeración de intercambiadores, condensadores o calderas y en segunda instancia en operaciones de limpieza. Otro ejemplo es el uso de aguas sanitarias, que después de un tratamiento terciario se usan en circuitos de refrigeración abiertos o para el riego de áreas verdes. ¾ Reutilización o reuso del agua. Consiste en emplear el agua nuevamente en un mismo uso, compensándose pérdidas inevitables durante el proceso, con aporte de agua fresca. Esto requiere un control de la acumulación progresiva de sales minerales, compuestos orgánicos u otros materiales y, por lo tanto, exige una manutención constante y cuidadosa. El reciclaje y reutilización de agua constituyen medidas de PML, que de hecho ya se están aplicando de manera eficaz en ciertas industrias bolivianas.
6.1.2 Calidad del agua La calidad del agua que se consume en una planta puede afectar tanto la eficiencia de las operaciones como la calidad del producto. El control de calidad del agua puede lograrse a través de un programa de monitoreo, cuya frecuencia puede ser diaria, estacional (época seca, época de lluvias) o anual, dependiendo de la procedencia del agua y del uso o destino que se le quiera dar. Los controles a ser utilizados deben seleccionarse según la fuente de donde provenga el agua.
¾ Si es de acequia, se debe analizar, además de la calidad del agua, su recorrido, lugares por donde pasa y cuán uniforme es la concentración de sustancias que podrían afectar la eficiencia de las operaciones y/o calidad del producto. ¾ Si es de pozo poco profundo (napa freática), la industria corre el peligro de que el agua no tenga una composición uniforme en sustancias disueltas, y/o esté contaminada con microorganismos, ya sea en forma accidental o permanente, por lo que dichas aguas deben ser analizadas en forma rutinaria. ¾ Si es de pozo profundo, la composición del agua es generalmente uniforme en el tiempo, sin microorganismos, pero puede ser muy mineralizada, por lo que debe ser analizada periódicamente. ¾ Si es agua potable de la red municipal, la composición también puede variar y algunos parámetros pueden estar fuera de los rangos óptimos para las operaciones.
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6.1.3 Costo del agua Cuando la fuente de agua es un pozo, una acequia o un río, existe el convencimiento de que “el agua no cuesta, así que no hay porqué cuidarla”. Nada más alejado de la realidad. En general, y por principio, se debe cuidar el agua y su uso, haciéndolo en forma racional, porque es un recurso que se está volviendo escaso y, por lo tanto, disponer de él es cada vez un privilegio mayor. Además, el costo de esta agua, en algunos casos particulares, puede ser incluso superior al costo del agua captada de la red municipal. Por otra parte, se debe considerar que los pozos, en particular, no tienen una capacidad ilimitada de suministro y pueden agotarse en menos tiempo de lo esperado, afectando las reservas de agua de la zona. El costo relacionado con el abastecimiento de agua de pozo, en una planta, tiene varios componentes que dependen del tipo de pozo y del volumen de agua demandado:
¾ Costo de perforación, de construcción y de mantenimiento del pozo. ¾ Costo de las bombas, determinado por la potencia necesaria en función de la profundidad del pozo, del caudal y de la presión de bombeo requerida. ¾ Costo de operación (mano de obra, energía) y mantenimiento de las bombas. ¾ Costo de los sistemas de tratamiento de agua (filtros, ablandadores, etc.), a lo que debe adicionarse los costos de operación y de mantenimiento de estos sistemas. Más aún, y al margen de la fuente de suministro de agua, la inversión y el costo de mantenimiento de la instalación necesaria para abastecer las diferentes áreas de la planta (instalación de tuberías, medidores, válvulas, tanques de presión, tanques de almacenamiento y otros), se incrementa en función del volumen de agua demandado. Por otra parte, el costo relacionado con el manejo de las aguas residuales también depende del volumen de agua demandado:
¾ Costo de las bombas para el manejo de aguas residuales, determinado por la potencia requerida para el manejo de un volumen diario de aguas residuales, el mismo que depende, a su vez, del volumen de agua utilizado en las operaciones. ¾ Costo de operación y mantenimiento de dichas bombas. ¾ Costo de construcción y mantenimiento de los tanques de almacenamiento, según su tamaño. ¾ Costo del tratamiento de las aguas residuales, según el volumen a ser tratado. ¾ Costo de los equipos utilizados en el tratamiento de las aguas residuales, según potencia y/o tamaño: motores, tamices, aeradores, mezcladores, filtros y otros. ¾ Costo de operación y mantenimiento de dichos equipos, incluyendo la energía consumida y la mano de obra empleada. Por lo tanto, el volumen de agua demandado conlleva una serie de costos cuya suma puede ser igual o mayor que el costo asociado a las tarifas de agua potable suministrada por la red. Es decir, el beneficio económico de no pagar por el servicio de agua potable al contar con agua de pozo, puede ser menor que el beneficio que se deja de percibir por no hacer un uso racional del agua.
Nadie tiene derecho a ser ineficiente en el uso de recursos, aunque pague por ellos, ya que su despilfarro puede hacer que a otros les haga falta.
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6.1.4 Medidas generales para optimizar el uso de agua y reducir la contaminación Algunas medidas que pueden ser incluidas en un programa para optimizar el uso de agua, son:
6.1.4.1
Concienciar y capacitar al personal.
En particular, se debe concienciar y capacitar al personal sobre la importancia de conservar el recurso agua y, por ende, de la necesidad de hacer un uso racional del mismo. Debe existir el convencimiento de que el agua es un insumo importante y valioso, que tiene un costo que afecta la rentabilidad de la empresa, y que la mayor parte del agua que se utiliza en el predio se convierte en agua residual que debe ser tratada a costo de la empresa. La gerencia debe estar involucrada en el programa de ahorro de agua. Sin apoyo de los más altos niveles de la empresa, un programa de esta naturaleza no dará buenos resultados.
Figura 6.1 Limpieza en seco en la empresa Rico Pollo (Tarija) Fuente: Foto CPTS (2002)
La capacitación de los empleados debe estar dirigida a introducir prácticas de uso eficiente del agua, tales como:
¾ el uso de cepillos y raspadores de goma para todas las operaciones de limpieza de pisos, en lugar del chorro de agua de una manguera, que solo debe usarse para el lavado final (los pisos planos y lisos facilitan su limpieza con escobas o raspadores de goma); ¾ la dosificación correcta del volumen de agua requerido en las operaciones de producción y en los lavados.
Figura 6.2 Pistolas ahorradoras de agua en la empresa Rico Pollo (Tarija) Fuente: Fotos CPTS (2002)
6.1.4.2
Medir el consumo de agua.
Para realizar un programa de gestión del agua, es muy importante:
¾ Conocer el volumen de agua empleado en toda la planta, por operaciones o por secciones. Este volumen puede conocerse mediante estimaciones o por mediciones in situ. ¾ Explicar al personal la forma de calcular los volúmenes adecuados de agua que se necesitan en cada operación y las formas de verificar que la dosificación de agua sea la correcta, por ejemplo, con el uso de un medidor de agua en la línea de alimentación, o un tanque de dosificación.
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La medición del consumo de agua puede ser de tipo continuo o discontinuo.
a. Medición continua Hay varias medidas relacionadas con el consumo de agua que pueden realizarse en una planta. Por lo tanto, para seleccionar el tipo de medidor, debe estar muy claro el objetivo que se persigue con la medición. Por ejemplo, un caudalímetro mide el volumen de agua que pasa por el conducto por unidad de tiempo (m3/h, L/min, etc.); un flujómetro mide la velocidad promedio que adquiere el agua al pasar por una sección determinada (m/s); mientras que un medidor de agua registra el volumen total de agua consumido (m3 o L), en forma acumulativa.
1. Caudalímetros automáticos. Para la medición continua se puede utilizar caudalímetros automáticos. Esta forma de medición es útil cuando se trata de medir caudales con cierto grado de precisión, sobretodo en el control de operaciones en un proceso o una planta de tratamiento. Existen de diferentes tipos:
¾ ¾ ¾ ¾ ¾
Tubo de burbuja y vertederos de varios modelos en canales. Medidor Parshal en canales. Medidores V-A, (Velocidad-Área) en canales. Medidores electromagnéticos en tuberías. Medidores Doppler en tuberías.
2. Medidores volumétricos de agua. Adicionalmente, la medición del consumo de agua se puede realizar en forma directa con medidores volumétricos de agua, que miden el volumen total del agua consumida. Los medidores de agua deben instalarse, especialmente, en aquellas secciones de la planta donde se consume gran cantidad de agua, ya sea en la línea de distribución o en los equipos donde se emplea agua. Pueden ser “permanentes” o “temporales”
¾ Los medidores permanentes (también llamados fijos), aportan datos precisos diarios, semanales, mensuales, estacionales y durante eventos poco usuales. Los resultados se pueden usar para estimar tendencias a largo plazo. Este tipo de medidores se observa en la Figura 6.3.
Figura 6.3 Medidores volumétricos fijos de agua ¾ Los medidores temporales pueden ser de dos tipos básicos: los externos a la tubería y los registradores de flujo por inserción. • Los medidores externos, adosados a la tubería, envían señales ultrasónicas a lo largo de las paredes de la misma y a través del flujo de agua. Son útiles cuando se necesita únicamente de una estimación Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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del rango de caudal. Para su instalación, no se requiere hacer modificaciones a las instalaciones hidráulicas; sin embargo, hay que instalarlos sobre un tramo recto de tubería, equivalente a, por lo menos, 30 veces el diámetro del tubo en el que se quiere medir. • Los medidores de flujo por inserción, requieren de un punto de entrada a la línea de suministro mediante un pequeño orificio. Una cabeza electromagnética, o un pequeño impulsor, mide la velocidad del flujo en ese punto. La tubería debe atravesarse para obtener el perfil del flujo a partir del cual se calcula la relación entre la velocidad puntual medida y el caudal total. El perfil no uniforme de los conductos, así como la corrosión interna de los tubos, puede generar distorsiones en las mediciones. Los resultados de los medidores de inserción suelen ser más confiables y exactos que los obtenidos con medidores adosados. Los medidores temporales tienen un costo elevado en el mercado nacional, por lo que, generalmente, no se utilizan. En su lugar, son recomendables los medidores volumétricos permanentes o, en una primera etapa, medir el caudal de agua con los métodos: balde y cronómetro, y llenado/vaciado de tanque.
b. Medición discontinua La medición discontinua se puede efectuar con varios métodos manuales. Este tipo de medición es aceptable cuando se trata de estimar caudales o volúmenes que no varían mucho en el tiempo y se usa también para calibrar caudalímetros automáticos. Algunos ejemplos de tipos o métodos de medición discontinua son:
¾ Tiempo de llenado de un volumen conocido (método del balde y cronómetro) ¾ Cambios de nivel en tanques en un tiempo definido (método del llenado/vaciado de un tanque) ¾ Dilución con una sustancia marcadora (método de los trazadores) 1. Método del balde y cronómetro La medición del caudal de agua, puede efectuarse manualmente usando un recipiente aforado y un cronómetro. Este método consiste en medir el tiempo que tarda en llenarse un recipiente de volumen conocido. El caudal se calcula dividiendo el volumen de agua en el recipiente, entre el tiempo que se ha tardado en llenar el mismo. Conocido el caudal, el volumen de agua consumido por un determinado equipo se calcula multiplicando el caudal por el tiempo Este método es sencillo pero no exacto. De hecho, el caudal de cualquier válvula en la planta varía fuertemente con la variación de la presión del sistema o de la línea de abastecimiento de agua, por lo que el caudal no es constante. En este sentido, este método solo sirve para obtener un estimado del volumen consumido.
Volumen medido en un determinado tiempo
Caudal
=
Volumen de agua Tiempo
Figura 6.4 Medición con balde y cronómetro Fuente: Elaboración CPTS
2. Método del llenado/vaciado de un volumen de agua en un tanque Para estimar el caudal promedio del agua suministrada desde alguna estructura de volumen conocido (como un tanque, una cisterna, etc.), puede medirse el tiempo que tarda en llenarse o vaciarse dicho volumen y calcular el caudal. Como se vio en el método del “balde y cronómetro”, el caudal se calcula dividiendo el volumen (capacidad) de dicha estructura entre el tiempo que se tardó en llenar/vaciar ese volumen. Cabe hacer notar que, si se utiliza el método del llenado del tanque (Figura 6.5.a), el volumen medido será aquel que es suministrado por el bombeo de agua o por la red durante el tiempo de la medición, pero no realmente el consumido; mientras que si se utiliza el método del vaciado del tanque (Figura 6.5.b), el volumen de agua Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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medido será el volumen real consumido en la planta o en las operaciones en las que se haya utilizado el agua. b
a Llenado
Nivel inicial
Nivel inicial
Nivel final
Vaciado
Volumen de llenado en un determinado tiempo
Volumen de vaciado en un determinado tiempo
Nivel final
a) Método llenado del tanque; b) Método vaciado del tanque Figura 6.5 Esquema para la medición por el método llenado/vaciado de tanque Fuente: Elaboración CPTS
3. Método de los trazadores Una sustancia coloreada (también se emplean esferas u objetos pequeños) se inyecta en la corriente donde se desea medir el caudal. Se anota el tiempo que transcurre desde que se inyectó la sustancia en un punto fijo inicial, hasta que la sustancia coloreada llega a otro punto fijo final. Conociendo la distancia entre estos dos puntos y el tiempo transcurrido, puede determinarse la velocidad de flujo. Para determinar el caudal se necesita, además, conocer el área por donde atravesó el efluente. Este método es utilizado, sobretodo, para calcular caudales en tuberías.
[ ]
⎡m3 ⎤ ⎡m ⎤ 2 caudal ⎢ ⎥ = velocidad ⎢ ⎥ × área m ⎣s⎦ ⎢⎣ s ⎥⎦
Recomendación: Para incrementar la confiabilidad de la medición del consumo de agua, se sugiere realizar un mínimo de 3 pruebas (o el número que sea necesario para incrementar dicha confiabilidad). Otro método para medir el caudal de forma indirecta, es a partir de los datos de la operación de bombeo de agua. El método produce datos no muy confiables, pero permite una comprensión de los patrones de consumo y también aporta información de la operación de bombeo y el control del sistema de bombeo. Este método no se describe en la presente guía.
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6.1.4.3
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Desarrollar un programa de monitoreo del uso de agua
Cada unidad o área de trabajo, debe asumir una responsabilidad directa y rendir cuentas por el volumen de agua consumido en sus operaciones. Debe registrarse el consumo de agua en la planta (m3/día), en cada una de sus diferentes áreas de producción y, si es posible, en cada una de sus operaciones. Asimismo, se debe calcular, al final de cada mes, los consumos específicos de agua (en m3/unidad de producción o materia prima) y compararlos con los índices de consumos específicos establecidos como referencia por la empresa. Se debe evaluar los logros alcanzados por el programa de ahorro de agua. Es importante recordar que “lo que no se mide, no se puede evaluar”.
6.1.4.4
Realizar balances de agua
Los balances de agua cumplen varios propósitos:
¾ ¾ ¾ ¾
Evaluar la distribución del consumo de agua en distintas operaciones y secciones de la planta. Comparar el consumo teórico de la planta con el consumo actual. Identificar fugas o pérdidas de agua. Identificar oportunidades de ahorro del consumo de agua.
En el Capítulo 5 se encuentra el método y los registros que se emplean para realizar dichos balances.
6.1.4.5 Identificar y evitar pérdidas de agua por fugas o rebalses Normalmente, las fugas ocurren en tuberías, mangueras, válvulas, grifos, inodoros, tanques de almacenamiento y otros. Las actividades de identificación de fugas deben realizarse en todas las áreas de la planta, incluyendo el sistema de abastecimiento de agua de la planta, áreas de producción, baños, comedores, oficinas, etc. Asimismo, se debe identificar la presencia de fugas y pérdidas mientras la planta no está trabajando. Una vez por semana o por mes, la empresa debería hacer una lectura del medidor principal de agua al final del día de trabajo y, otra lectura, a primera hora de la mañana siguiente, a fin de determinar el volumen de agua que ha podido ser consumido durante la noche. El volumen de agua consumido por una planta, mientras ésta no está en funcionamiento, es, generalmente, agua desperdiciada por fugas, rebalses o usos de agua ajenos a la producción. En la Figura 6.6, se muestra una fuga de agua.
6.1.4.6
Captar agua de lluvia.
Figura 6.6 Fuga en tubería Fuente: Foto CPTS
Aprovechar el agua de lluvia captándola y almacenándola. La factibilidad técnica y económica de esta medida depende en gran medida de la precipitación pluvial que existe en la zona donde está instalada la planta11. También está relacionada con la superficie disponible en la planta que puede ser utilizada para recolectar el agua de lluvia, particularmente techos.
6.1.4.7
Instalar equipos ahorradores de agua en toda la planta.
Existen equipos sencillos, y de fácil instalación, que permiten ahorrar agua. Por ejemplo, grifería de cierre temporizado, pistolas de cierre automático para mangueras, válvulas reguladoras de presión, válvulas con flotadores de cierre para tanques de almacenamiento de agua, duchas de bajo caudal, etc. La Figura 6.7 muestra un dispositivo de ahorro de agua usado en inodoros. La bolsa llena de agua se introduce en el tanque de agua y, el volumen que ocupa, permite reducir el volumen de agua que se necesita en el inodoro. Esta bolsa también puede sustituirse por una botella de refresco; la idea es crear un volumen muerto. 11
Información proporcionada por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI).
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a
a) Reductor de volumen tipo bolsa (sin agua); b) Reductor de volumen tipo bolsa (lleno de agua); c) Reductor de volumen tipo bolsa (lleno de agua y colocado en el tanque del inodoro) Figura 6.7 Dispositivo de reducción de volumen (tipo bolsa) Fuente: Foto CPTS
La Figura 6.8 muestra diferentes tipos de ahorradores de agua para grifos basados en la inyección de aire al flujo de agua, por lo que se denominan “aeradores”. Estos accesorios suelen venderse solos o junto con los grifos, y existen para la venta en el mercado boliviano.
a) Aerador estándar (Neoperl, www.neoperl.com); b) Flujo aerado producido por un aerador estándar (Neoperl, www.neoperl.com); c) Flujo en spray, producido por un aerador (Neoperl, www.neoperl.com); d) Aerador en spray dual (AM Conservation Group, www.amconservationgroup.com)
Figura 6.8 Ejemplos de diferentes tipos de aeradores para grifos Fuente: Neoperl y AM Conservartion Group
La Figura 6.9 muestra un restrictor de caudal, que también se instala en grifos, y permite reducir el consumo de agua al reducirse el orificio de entrada de agua.
Figura 6.9 Restrictor de caudal Los dispositivos descritos en las Figuras 6.8 y 6.9, también se aplican en el caso de duchas ahorradoras de agua, las cuales, en muchos casos, ya los traen incorporados. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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6.1.4.8
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Segregar los flujos.
La solución de un problema de contaminación de efluentes líquidos se complica, en términos técnicos y económicos, si las aguas residuales de diferentes corrientes se mezclan. Mantener las corrientes de residuos separadas en origen facilita su manejo, su aprovechamiento y su tratamiento (válido también para los otros tipos de residuos: sólidos y gaseosos). La segregación de efluentes facilita la recuperación de residuos en forma de productos útiles y evita que éstos, por lo menos en parte, se mezclen con otros que impidan su utilización, lo que puede implicar que alcancen un valor económico mayor que si se los mezcla. Es menos complicado separar los residuos en el punto de producción, que hacerlo una vez que éstos han sido mezclados.
6.1.4.9
Instalar rejillas para separar sólidos gruesos.
Para prevenir posibles daños en las bombas de agua, así como inconvenientes en el filtrado de efluentes líquidos, los sólidos gruesos, cuyo ingreso al efluente no pudo ser evitado al momento de su generación, deben ser retenidos para evitar su incorporación al colector final del efluente. Ello puede conseguirse instalando rejillas en todos los canales (ver Figuras 6.10 a y b). a
b
a) Rejillas en medio de las canaletas; b) Rejillas sobre las canaletas
Figura 6.10 Rejillas para separación de sólidos gruesos Fuente: Foto CPTS
6.1.4.10
Separar los sólidos mediante filtración
Igualmente, mediante gravedad o con una bomba, los baños líquidos que contienen sólidos suspendidos deben ser filtrados, por ejemplo a través de un tamiz inclinado, para su remoción. Este tamiz puede estar hecho de un marco de madera, malla de alambre y, entre ambos una tela de material sintético (el nylon se usa para soluciones básicas; el poliéster para ácidas y el polipropileno para cualquiera de las dos), cuya malla dependerá del tamaño del material que se pretende separar. El tamiz debe ser colocado en forma inclinada sobre el tanque donde se colecta el filtrado y debe tener guías para que conduzcan el flujo de los sólidos hacia el depósito instalado para su posterior disposición o reuso (ver Figura 6.11). A continuación del tamiz, sólo en caso necesario, se puede instalar una trampa de aceites y grasas con un tanque de sedimentación para asegurar la separación de grasas.
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Flujo de sólidos
Figura 6.11 Tamiz
inclinado
en
Curtiembre CURMA Fuente: Foto CPTS
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6.2 PROGRAMA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA La eficiencia energética se define como la habilidad de lograr objetivos de producción, empleando la menor cantidad de energía posible. Una mayor eficiencia en el uso de los recursos energéticos, además de reducir costos de producción, contribuye a disminuir los niveles de contaminación ambiental desde la fuente primaia de energí hasta el punto final de consumo. En este sentido, un programa de eficiencia energética permite mitigar el impacto negativo sobre el medio ambiente y obtener beneficios económicos para la empresa. A continuación, se realiza un breve resumen de las fuentes de suministro de energía, se brinda algunos criterios que permiten comprender, en algunos casos, la forma en la que se determina su costo y, finalmente, se propone una serie de medidas dirigidas a efectuar un uso más eficiente de este insumo.
6.2.1 Fuentes de energía 6.2.1.1 Energía eléctrica La industria eléctrica se compone de tres etapas interrelacionadas que deben estar perfectamente coordinadas para poder atender la demanda de energía eléctrica en el país, estas etapas son: generación, transmisión o transporte y distribución. El 50% del total de la energía eléctrica generada en Bolivia es de origen hidroeléctrico y el 50% restante de origen termoeléctrico (principalmente en base a gas natural). Las empresas generadoras de energía eléctrica más importantes del país son:
¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
Empresa Eléctrica Corani S.A. Empresa Eléctrica Guaracachi S.A. (EGSA) Empresa Eléctrica Valle Hermoso S.A. (EVH) Compañía Boliviana de Energía Eléctrica (COBEE) Compañía Eléctrica Central Bulo Bulo S.A. (CECBB) Empresa Río Eléctrico S.A. (ERESA), Hidroeléctrica Bolivia S.A. (HB) Sociedad Industrial Energética y Comercial Andina S.A. (SYNERGIA)xvii
Las empresas generadoras entregan la energía a empresas transportadoras en los denominados puntos de entrega. Existen dos empresas transportadoras:
¾ Transportadora de Electricidad S.A. (TDE), e ¾ Interconexión Eléctrica ISA Bolivia S.A. La función de las empresas transportadoras es llevar la energía que les fue entregada por la empresa generadora hasta los puntos de recepción. En los puntos de recepción las empresas transportadoras entregan, a su vez, la energía a las empresas distribuidoras y/o a los clientes finales no regulados. Finalmente, las empresas distribuidoras se encargan de proveer de electricidad a los usuarios finales. Entre las empresas distribuidoras más importantes del Sistema Interconectado Nacional (SIN), se puede citar a las siguientes:
¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
Electricidad de La Paz (ELECTROPAZ) – La Paz Cooperativa Rural de Electrificación Ltda (CRE) – Santa Cruz Empresa de Luz y Fuerza Eléctrica Cochabamba S.A. (ELFEC) – Cochabamba Empresa de Luz y Fuerza Eléctrica de Oruro S.A. (ELFEO) – Oruro Compañía Eléctrica Sucre S.A. (CESSA) – Sucre Servicios Eléctricos Potosí S.A. (SEPSA) – Potosí
Además, existen otras empresas distribuidoras que prestan sus servicios en ciudades y localidades que no pertenecen al Sistema Interconectado Nacional (SIN), en los denominados Sistemas Aislados. Se cita a continuación algunas de estas empresas distribuidoras:
¾ Servicios Eléctricos de Tarija (SETAR) – Tarija Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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¾ Cooperativa de Servicios Eléctricos Trinidad Ltda. (COSERELEC) – Trinidad ¾ Empresa Nacional de Energía (ENDE) – Cobija y otras menores. También existen usuarios que generan su propia electricidad, por ello, se los denomina auto-productores. Entre los más importantes de Bolivia están los ingenios azucareros que, mediante sistemas de cogeneración y utilizando como combustible el bagazo, generan energía eléctrica y térmica para su autoabastecimiento y, en algunos casos, energía eléctrica para vender a la Red. En la industria, la energía eléctrica se utiliza principalmente para el accionamiento de motores, compresores de aire, equipos eléctricos y para la iluminación.
6.2.1.2 Energía térmica con combustibles fósiles La energía térmica utilizada por las industrias en Bolivia, proviene principalmente de la combustión de gas natural y de derivados del petróleo, como gas licuado de petróleo, diesel y gasolina. Por su menor costo y por su menor incidencia en la contaminación ambiental, es recomendable el empleo de gas natural como energético principal. La distribución de gas natural se realiza a través de redes de distribución. Estas redes están operadas por empresas especializadas, entre las cuales se puede mencionar las siguientes:
¾ ¾ ¾ ¾ ¾
Empresa Tarijeña de Gas (EMTAGAS) – Tarija Empresa Cochabambina de Gas SAM (EMCOGAS) – Cochabamba Empresa de Servicio de Gas Santa Cruz SAM (SERGAS) – Santa Cruz Empresa Distribuidora de Gas Sucre SAM (EMDIGAS) – Sucre Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos (YPFB) – La Paz, Oruro y Potosí.
La distribución y venta de GLP, diesel y gasolina, se realiza a granel a través de empresas comercializadoras. La energía térmica se utiliza en la industria de dos maneras:
¾ En forma directa, donde la llama producida por la combustión actúa directamente para el calentamiento de hornos, tostación de minerales, etc.; ¾ En forma indirecta, donde la combustión se utiliza para producir vapor o aire caliente que luego son utilizados para la generación eléctrica, los sistemas de calefacción o el secado con aire caliente. El mayor impacto ambiental de la combustión de combustibles fósiles es la emisión de gases, principalmente de dióxido de carbono. Además, si la combustión es incompleta, se genera monóxido de carbono y otros compuestos y/o, si existen fugas, se desprenden los hidrocarburos utilizados como combustibles. Para evitar la generación de monóxido de carbono, es importante controlar todas las variables que intervienen en el proceso de combustión, ya que además, implica un mayor consumo de combustible por unidad térmica producida.
6.2.1.3 Energías provenientes de fuentes renovables Es posible generar energía eléctrica y energía térmica, a partir de fuentes renovables. La gran ventaja radica en que el uso de algunas de ellas tiene, en general, un impacto bajo sobre el medio ambiente. Las energías renovables son en sí mismas un tema amplio que requeriría de un documento específico. Por esta razón, en la presente guía, sólo se hace una mención general de este tema. La energía eléctrica puede ser generada a través de módulos fotovoltaicos, generadores eólicos, micro centrales hidroeléctricas y otros. Sin embargo, los costos de inversión son, por el momento, relativamente altos. Por ello, desde un punto de vista económico, su uso en Bolivia sólo se justifica en lugares alejados de la red eléctrica y con consumos relativamente bajos. La energía térmica puede ser generada con calentadores solares. Una aplicación de estos calentadores es el precalentamiento de agua para procesos industriales. La ventaja de su utilización es que, pese a que la Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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inversión inicial puede ser un poco mayor a la de un sistema convencional con combustibles fósiles, los costos de operación son muy bajos. La energía solar en el campo de energía térmica tiene tres aplicaciones principales para fines industriales:
¾ Precalentamiento de agua. ¾ Deshidratación y secado de productos agrícolas. ¾ Secado de madera. También es posible usar energía solar para iluminación, mediante paneles fotovoltaicos. Además, la iluminación natural puede reemplazar, en muchos casos, a la iluminación artificial; de esta manera, se disminuye el consumo de energía eléctrica, necesaria para el funcionamiento de luminarias. Otra fuente de energías renovables para la generación de calor es la biomasa. Es, principalmente en el área rural, que se utiliza la biomasa como fuente energética (leña, estiércol, residuos vegetales como la cascarilla de cereales, entre otros). Sin embargo, debe aclararse que su uso indiscriminado y sin control puede provocar impactos negativos sobre el medio ambiente, entre ellos la deforestación y, con ella, la degradación de los suelos.
6.2.2 Costo de la energía 6.2.2.1 Costo de la energía eléctrica Las actividades del sector eléctrico en el país, son reguladas por la Superintendencia de Electricidad, en base a los principios establecidos en la Ley de Electricidad (Nº 1604 de diciembre de 1994) y sus Reglamentos. Según estas disposiciones legales, cada una de las distribuidoras debe elaborar su respectiva Estructura Tarifaria para el cobro de la energía que suministran. Esta estructura tarifaria, es revisada y aprobada por la Superintendencia de Electricidad, en uso de las facultades y atribuciones conferidas por la mencionada ley. En general, las estructuras tarifarias obedecen a los mismos principios básicos en todas las empresas distribuidoras reguladas. Sin embargo, el número de categorías y los costos unitarios en cada categoría son distintos, para cada empresa distribuidora. Dentro de una estructura tarifaria, existen distintas categorías de consumo, que se definen, primero, en función del tipo de usuario final. De esta manera, se tiene las siguientes categorías: doméstica o residencial, industrial, comercial y categorías especiales. Luego, estas categorías se definen en función de los niveles de potencia demandados (pequeña, mediana y gran demanda) y, finalmente, del nivel de tensión o voltaje requerido (alta, media o baja tensión). Por lo tanto, las tarifas del servicio eléctrico, dependen de la categoría asignada a cada consumidor. Con base en estas categorías, las distribuidoras cobran diferentes cargos tarifarios, que se computan, generalmente, en función de la potencia demandada (kilowatios, kW), la energía consumida (kilowatios-hora, kWh), el factor de potencia (Fp) y los horarios de consumo (dentro y fuera de punta). A continuación, se presenta una explicación general de los diferentes cargos por concepto de servicio eléctrico.
a. Cargo por demanda de potencia (kW) A continuación se explica la manera en que las empresas distribuidoras efectúan el cobro por demanda de potencia, que corresponde a: (1) pequeñas demandas, (2) medianas demandas y (3) grandes demandas.
1. Pequeñas demandas: se asigna la categoría de pequeñas demandas, a empresas cuya demanda de potencia no sobrepasa los 10 kW. Esta categoría corresponde a empresas cuyas cargas instaladas se deben, por lo general, a la iluminación y a pequeños motores, Cuando una empresa está en esta categoría no paga cargo alguno por potencia, sólo paga por su consumo de energía (kWh) según lo que indique su medidor. 2. Medianas demandas: se asigna la categoría de medianas demandas, a empresas cuya demanda de potencia está entre 10 kW y 50 kW. En esta categoría se cobra un cargo por la potencia demandada (kW), además del cargo por concepto de energía consumida (kWh). Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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3. Grandes demandas: se asigna la categoría de grandes demandas, a empresas con demandas de potencia superiores a 50 kW. Las empresas de esta categoría, al igual que las de la categoría de medianas demandas, deben pagar un cargo por la potencia demandada (kW), además del cargo por la energía consumida (kWh). Sin embargo, la diferencia principal con respecto a la categoría de medianas demandas, radica en que sus cargos por demanda de potencia y consumo de energía serán distintos, en función del horario en el que realizan la demanda y el consumo. Además, en la categoría de grandes demandas, existe un cargo adicional por bajo factor de potencia, debido a la potencia reactiva (kVAr), generada en la empresa. Como se verá a continuación, es muy importante que las empresas realicen un adecuado control de su máxima demanda, especialmente, aquellas sujetas al cobro por este concepto. La potencia se mide con un demandímetro, de manera permanente durante el periodo eléctrico (por lo general, el periodo anual del servicio eléctrico se extiende de noviembre a octubre del siguiente año). El demandímetro proporciona una lectura promedio de todas las medidas realizadas durante intervalos de tiempo, que han sido fijados en 15 minutos. El cargo por potencia corresponde a la máxima potencia alcanzada en cualquiera de esos intervalos de 15 minutos durante la vigencia del periodo eléctrico. Si, por ejemplo, una empresa ha demandado un máximo de potencia durante un intervalo de tiempo de al menos 15 minutos, la empresa distribuidora le cobrará, en la factura de ese mes y en la de cada uno de los meses siguientes, hasta la finalización del periodo eléctrico, el monto correspondiente a ese máximo de potencia demandado. Esto, sin importar que la empresa haya utilizado dicha potencia solo en ese intervalo de tiempo y sin importar que durante lo que resta del periodo eléctrico su potencia demandada sea menor. La máxima potencia demandada será la referencia para el cobro por potencia hasta que la empresa alcance un nuevo máximo, en cuyo caso, éste se convertirá en el parámetro de referencia para el cobro por potencia. Por la importancia que tiene el cargo de la demanda por potencia, se insiste en el hecho de que si la empresa llega a sobrepasar en algún mes el valor de la demanda máxima, no solo tendrá que pagar por la potencia máxima registrada ese mes, sino que además, ese máximo alcanzado se convertirá automáticamente en el nuevo parámetro con el que la empresa eléctrica cobrará el cargo por máxima potencia demandada, hasta que finalice el periodo del servicio eléctrico. Esto ocurrirá sin importar que la empresa registre demandas máximas menores posteriormente. Como se mencionó, para el caso de grandes demandas, los cargos por demanda de potencia y consumo de energía también están en función del horario en el que se produce la demanda y el consumo. Por ello, se debe tener en cuenta la existencia de dos bloques horarios: (i) el de punta, que es el más caro y (ii) el de fuera de punta, con tarifas más bajas. En la categoría grandes demandas, se diferencia el cargo por demanda de potencia en punta del cargo por demanda de potencia fuera de punta. Las empresas distribuidoras calculan el cargo de la siguiente manera: si una empresa demanda 100 kW en punta y 60 kW fuera de punta, entonces, la empresa distribuidora le cobrará únicamente por los 100 kW en punta, al precio unitario de la potencia en punta. Si, por contrario, la empresa demanda 60 kW en punta y 100 kW fuera de punta, entonces, la distribuidora le cobrará por los 60 kW en punta, a precio unitario de la potencia en punta y, por la potencia excedente fuera de punta, esto es, 100 kW – 60 kW = 40 kW, al precio unitario de la potencia fuera de punta. El precio de la potencia fuera de punta es mucho menor. Nótese que en ambos casos se cobra a la empresa un cargo por 100 kW de potencia demandada, la diferencia es que en el primero los 100 kW tienen un precio mayor (en punta), mientras que en el segundo, 60 kW son a un precio mayor (en punta) y 40 kW a un precio menor (fuera de punta).
b. Cargo por consumo de energía (kWh) La mayoría de las estructuras tarifarias en Bolivia han adoptado tres bloques: i) “alto”, entre las 18:00 y las 23:00 horas; (ii) “medio”, entre las 23:00 y las 24:00 horas y entre las 6:00 y las 18:00 horas.; y (iii) “bajo”, entre las 0:00 y las 6:00 horas. La tarifa de energía difiere según el bloque respectivo. En el bloque alto, la tarifa de energía es mayor, coincidiendo con el horario de punta. Estos bloques son llamados también “punta”, “resto” y “valle”, respectivamente.
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c. Cargo por bajo factor de potencia (FP) Este cargo penaliza la generación de energía reactiva (kVArh), que se origina a causa del funcionamiento de motores eléctricos u otro tipo de cargas inductivas. La presencia de energías reactivas es responsable de la disminución del factor de potencia. Actualmente, algunas distribuidoras realizan el cobro indirecto por este concepto, penalizando a las industrias que tienen factores de potencia inferiores a un valor fijado por la distribuidora. Por lo general, este valor se encuentra entre 0.85 y 0.95.
d. Cargo por alumbrado público Las empresas deben pagar montos que corresponden a las tasas de alumbrado público. Generalmente, son porcentajes sobre su consumo de energía eléctrica. ELECTROPAZ cobra, por ejemplo, 0.0460 Bs/kWh en la ciudad de La Paz; y 0.0434 Bs/kWh en la ciudad de El Alto.
e. Cargo por recojo de basura Es un porcentaje calculado sobre el costo de la energía, sin incluir los impuestos, que varía de acuerdo a criterios establecidos por cada gobierno municipal.
6.2.2.2 Costo de la energía térmica El costo de la energía térmica depende fundamentalmente del precio del combustible utilizado para generarla. En la Figura 6.12, se presenta los precios de los combustibles más utilizados en Bolivia. Para que los precios entre combustibles sean comparables, se los ha calculado por unidad de energía generada, en este caso, el millón de BTU (equivalentes a 252 Mcal). Es posible observar que el más ventajoso en términos económicos es el gas natural (GN). 14.4
Gasolina especial
13.7
Diesel oil
9.6
Fuel oil
9.1
Querosén
8.3
Petróleo
6.8
Gas licuado de petróleo (GLP)
5.7
Gas natural comprimido (GNC)
2.7
Gas natural doméstico
2.2
Gas natural comercial Gas natural industrial
0.0
1.7 2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
US$/Millón de BTU o 252 Mcal
Figura 6.12 Precio aproximado en Bolivia, en dólares, de la cantidad teórica necesaria de diferentes combustibles para generar 1 millón de BTU o 252 Mcal de energía Elaboración: CPTS
Los precios de la leña y de otros combustibles provenientes de la biomasa fluctúan de acuerdo a la región del país e, incluso, con la estación del año.
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140 L gas comprimido
1 MMBTU ≈ 1 mpc 1 Millón de BTU (British Thermal Units) equivale a 1 millar de pies cúbicos
3.05 m
Energía teórica necesaria para calentar y vaporizar 406 L de agua
(1 pc)
3.05 m
Leña altiplano 72 kg
Diesel 28.7 L
30.5 cm 30.5 cm 30.5 cm
Gasolina 30.4 L
3.05 m
Leña trópico 84 kg
Querosén 28.4 L
Petróleo 29.4 L
Figura 6.13 Equivalencia energética de diferentes combustibles Elaboración: CPTS
En la Figura 6.13, se presenta la equivalencia energética entre diferentes combustibles. Así, dos garrafas y media de GLP, de 10 kg (25 kg) producen la misma energía (1 millón de BTU o 252 Mcal), que 1 millar de pies cúbicos de gas natural o 28.4 L de querosén, etc., considerando un rendimiento energético teórico del 100%.
6.2.3 Registro y tratamiento de la información Para gestionar la energía de manera adecuada, la empresa debe definir una estrategia sobre el uso de la energía y establecer los procedimientos necesarios que faciliten su cumplimiento. Dentro de estos procedimientos, tiene especial importancia el registro, procesamiento y análisis de la información energética de la planta. El conocimiento de las cantidades, los flujos y costos permitirá un control adecuado y, por ende, la toma de decisiones oportunas que conducirán a optimizar el uso de energía. Si la empresa no es capaz de obtener información de su proceso productivo, será incapaz de realizar mejoras en su gestión. Es más, en muchos casos ni siquiera será capaz de estructurar un proceso de gestión. Lo que no se mide no se puede planificar ni controlar. Se debe recalcar que las posibilidades de un control adecuado son mayores si el nivel de información es más detallado. Por ejemplo, si la empresa no tiene más que el medidor principal de electricidad, la gerencia dispondrá sólo de información global y no podrá discriminar el consumo de los distintos procesos o secciones de la planta y, por tanto, no tendrá la posibilidad de imputar apropiadamente los costos de electricidad. Por esta razón, es recomendable la instalación de medidores en las secciones y operaciones más importantes, incluyendo la administración. Por otra parte, los registros que muchas empresas tienen sobre sus consumos de energía, se limitan a los pagos que realizan por su utilización (facturas de electricidad, gas natural, diesel, etc.). Estos registros, permiten únicamente llevar un control de tipo financiero-contable. Sin embargo, no ofrecen la posibilidad de establecer un vínculo entre el consumo de energía y el nivel de producción. Esta falta de información, limita la posibilidad que tienen las empresas para tomar acciones dirigidas a realizar un uso más eficiente de la energía. No es suficiente que los datos de consumo obtenidos de las distintas mediciones sean registrados, es necesario que sean convertidos en información efectiva; para ello, será necesario su tratamiento y análisis correspondientes. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Algunos beneficios del registro y tratamiento de la información del consumo de energía se mencionan a continuación: • Permite llevar un control adecuado de las variaciones de consumo a lo largo del tiempo, detectando variaciones estacionales en el consumo. • Permite identificar problemas que pudieran existir en la facturación. Por ejemplo, a veces el consumo de la empresa se dispara de un mes a otro sin motivos aparentes. Esto puede deberse a problemas en la calibración de los medidores o a errores en la lectura de los mismos. • Facilita la identificación de operaciones unitarias ineficientes en el consumo de energía y posibilita tomar acciones correctivas inmediatas. • Proporciona elementos de análisis que permiten priorizar las inversiones de capital en maquinaria y equipos que consumen energía de manera ineficiente. • Permite evaluar el éxito de un programa de ahorro de energía en la empresa. • Sirve de base para crear incentivos que estén dirigidos a realizar un adecuado manejo de la energía. Si el costo de energía va a parar a una cuenta de gastos generales y se imputa de manera arbitraria entre las distintas secciones o departamentos de una empresa, los responsables de las secciones o departamentos que hayan efectuado una buena gestión interna de la energía no verán retribuido su esfuerzo, y es muy probable que en el siguiente periodo ni siquiera dediquen tiempo a efectuar un mejor manejo de la energía. En cambio, si se contabiliza e imputa adecuadamente los costos de energía, una buena gestión energética puede ser premiada, por ejemplo, con un mayor presupuesto para el siguiente periodo. • Posibilita una mayor precisión en la elaboración del presupuesto de la empresa. • Proporciona información de base para negociar mejores condiciones de precio para el suministro de los insumos energéticos. • Posibilita una adecuada determinación de los costos de producción. A continuación, se intenta, a partir de un ejemplo, mostrar la importancia del registro, tratamiento y análisis correspondiente al consumo de energía de una empresa, utilizando datos sencillos para un periodo de 6 meses. En el cuadro 6.1 se ha consignado la información básica con datos que cualquier empresa debería tener a su alcance. El cuadro representa un registro mensual de los datos proporcionados por la gerencia de producción y las facturas o preavisos del pago de energía. Los datos que se presentan en este ejemplo son ficticios.
Cuadro 6.1 Registro de producción y consumo de energía Volumen Producción Consumo de energía Mes [kg] [kWh] Enero 300 500 Febrero 600 800 Marzo 100 300 Abril 400 600 Mayo 500 700 Junio 200 400 La figura 6.14 muestra un primer nivel de tratamiento de la información donde se puede observar el consumo de energía mes a mes; el gráfico es útil porque permite un análisis rápido de las variaciones mensuales del consumo. Algunas preguntas, como los altos consumos en los meses de febrero y mayo, surgen naturalmente. También es posible observar si existe una tendencia marcada a incrementar o disminuir el consumo.
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900
Consumo de energía (kWh)
800
800 Línea de tendencia
700 600 500
700 600
500
400
400
300
300
200 100 0 Ene
Feb
Mar
Abr Serie1
May
Jun
Lineal (Serie1)
Figura 6.14 Variación del consumo mensual de energía Elaboración: CPTS
Siguiendo con el tratamiento de la información, se debe relacionar el consumo de energía con la producción mensual de la planta. De esta manera, se obtiene un indicador muy importante que se denomina consumo específico, que es el resultado del cociente entre el consumo de energía y el volumen de producción y que nos muestra cuánta energía se consume por unidad de producto. CE =
Consumo de energía [kWh ] Volumen de producción [kg ]
En base a los datos del Cuadro 6.1 se ha calculado el consumo específico para los 6 meses. Es posible observar que en el mes de febrero el consumo de energía representa una cantidad muy elevada (800 kWh/mes), pero el consumo específico para el mismo mes resulta el menor de la serie, y por tanto, el más eficiente (1.33 kWh/kg). Esto se debe a que el volumen de producción también es el más elevado (600 kg/mes). En el mes de marzo se puede observar el caso opuesto, es decir, menor consumo de energía, menor volumen de producción, por lo tanto mayor consumo específico.
Cuadro 6.2 Consumo específico de la planta por mes Volumen de Producción Consumo de Energía Mes [kg] [kWh] Enero 300 500 Febrero 600 800 Marzo 100 300 Abril 400 600 Mayo 500 700 Junio 200 400
Consumo Específico [kWh/kg] 1.67 1.33 3.00 1.50 1.40 2.00
A partir de los datos del Cuadro 6.2, es posible graficar el consumo específico respecto a los volúmenes de producción. La curva obtenida, muestra que el consumo específico disminuye conforme se incrementa el volumen de producción. Esto ocurre hasta alcanzar un límite, que corresponde al nivel máximo de producción de la planta con ese nivel de eficiencia (Ver Figura 6.13). Esto permite a la empresa planificar los niveles de producción más convenientes, para tener los menores consumos energéticos.
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3,50
Consumo específico [kWh/kg]
3,00
2,50
(a) CE = 1 + 200/VP
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00 0
100
200
300
400
500
600
700
Volumen de producción [kg]
Figura 6.15 Consumo específico de energía en función al volumen de producción Elaboración: CPTS
Adicionalmente, se puede obtener la ecuación que corresponde a la curva del consumo específico en función del volumen de producción. La ecuación (a) CE = 1 + 200/VP, correspondiente a la curva concreta del ejemplo. Puede ser escrita de manera general como:
C E = C ER +
C FR VP
Se debe recordar, para este caso, que: El consumo específico en régimen CER, es el consumo de energía mínimo por unidad de producto, tomando en cuenta los niveles de eficiencia y rendimiento de los equipos y/o procesos que intervienen en la producción, etc. Por otra parte, el consumo fuera de régimen CFR, es la cantidad de energía que se ha consumido en el proceso, pero que no está asociada directamente a la producción. En el caso de nuestro ejemplo, el consumo específico en régimen CER, es igual a 1 kWh/kg de producto, en tanto que el consumo fuera de régimen CFR, es igual a 200 kWh. Como se observa en la figura 6.15, a medida que la producción se incremente, el consumo específico CE se aproximará al consumo específico en régimen, es decir a 1 kWh/kg; mientras que el cociente CFR/VP tenderá a cero. Si se resuelve la ecuación para los distintos volúmenes de producción, se encontrará los respectivos consumos específicos, esto es:
Cuadro 6.3 Cálculo del consumo específico a partir de la ecuación de la curva de la Figura 6.13 Mes CE = CER + CFR / VP Enero 1 200 300 1.67 Febrero 1 200 600 1.33 Marzo 1 200 100 3.0 Abril 1 200 400 1.5 Mayo 1 200 500 1.4 Junio 1 200 200 2.0 Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Para mejorar su desempeño energético la empresa puede implementar algunas medidas que le permitan disminuir los consumos específicos en régimen (CER) y fuera de régimen (CFR). En ambos casos, podrían lograrse ahorros de energía importantes. Siguiendo con el ejemplo, la empresa puede reducir el consumo específico en régimen (CER) a partir de acciones muy concretas, tales como: mejorar el aislamiento, si se trata de un horno o una caldera; incrementar el rendimiento de motores eléctricos; o evitar pérdidas por fugas durante la producción. Es común que con este tipo de acciones se logren ahorros entre el 15 y 20% del consumo específico en régimen. Por tanto, asumiendo el 20% y los mismos volúmenes de producción, las nuevas condiciones serán las que se muestran en el Cuadro 6.4.
Cuadro 6.4 Cálculo del consumo específico mejorando el consumo específico en régimen (CER) Mes CE = CER + CFR / VP Enero 0.8 200 300 1.47 Febrero 0.8 200 600 1.13 Marzo 0.8 200 100 2.8 Abril 0.8 200 400 1.3 Mayo 0.8 200 500 1.2 Junio 0.8 200 200 1.8 La ecuación del consumo específico bajo estas nuevas condiciones será (b) CE = 0.8 + 200/VP; y la curva que se obtiene a partir de esta disminución del consumo específico en régimen (CER) en 0.2 kWh/kg, se desplaza hacia abajo en el eje de las ordenadas como se observa en la Figura 6.16. Título del gráfico 3,50
Consumo específico [kWh/kg]
3,00
2,50
(a) CE = 1 + 200/VP (b) CE = 0.8 + 200/VP
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00 0
100
200
300
400
500
600
700
Volumen de producción [kg]
Figura 6.16 Desplazamiento de la función de consumo específico de energía cuando el consumo específico en régimen (consumo base) disminuye Elaboración: CPTS
La empresa también puede asumir acciones destinadas a reducir el consumo de energía fuera de régimen (CFR). Es decir, eliminar el funcionamiento de motores sin carga; o reducir las intermitencias, entre otras. Asumiendo que se reduce en un 25% el consumo de energía fuera de régimen, se puede obtener otro régimen de funcionamiento con los resultados que se presentan en el Cuadro 6.5
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Cuadro 6.5 Cálculo del consumo específico reduciendo el consumo de energía fuera de régimen (CFR) Mes CE = CER + CFR / VP Enero 1 150 300 1.50 Febrero 1 150 600 1.25 Marzo 1 150 100 2.50 Abril 1 150 400 1.38 Mayo 1 150 500 1.30 Junio 1 150 200 1.75 A partir de estos nuevos datos se puede obtener una curva (c) de consumo específico, cuya característica respecto a las curvas anteriores (a) y (b), es un cambio en la pendiente, ver Figura 6.17. 3,2
2,7
Consumo específico [kWh/kg]
(a) CE = 1 + 200/VP (b) CE = 0.8 + 200/VP
2,2
(c) CE = 1 + 150/VP
1,7
1,2
0,7 0
100
200
300
400
500
600
700
Volumen de producción [kg]
Figura 6.17 Consumo específico de energía en función del volumen de producción. Entre (a) y (b) varía el consumo de base, entre (a) y (c) el consumo fuera de régimen (CFR) Fuente: Elaboración CPTS
Las acciones que descritas: disminución del consumo específico en régimen (CER) y reducción del consumo de energía fuera de régimen (CFR), no son excluyentes sino complementarias. Por lo tanto, las empresas pueden encarar ambos tipos de acciones y conseguir una disminución importante de su consumo específico total de energía. La ecuación que se obtiene de la combinación de las medidas es: (d) CE = 0.8 + 150/VP. En el Cuadro 6.6 se puede apreciar los consumos específicos, bajo las nuevas condiciones, para cada uno de los volúmenes de producción.
Cuadro 6.6 Cálculo del consumo específico reduciendo el consumo de energía fuera de régimen (CFR) Mes CE = CeR + CFR / VP Enero 0.8 150 300 1.3 Febrero 0.8 150 600 1.05 Marzo 0.8 150 100 2.30 Abril 0.8 150 400 1.18 Mayo 0.8 150 500 1.10 Junio 0.8 150 200 1.55 Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Resumiendo, el hecho de contar con datos de volúmenes de producción y niveles de consumo de energía, así como su tratamiento adecuado, resultan un instrumento de análisis muy útil para la gestión interna de la energía. Posibilita, por tanto, que los mandos gerenciales puedan tomar medidas en el momento adecuado. La utilidad de la información será mayor cuanto más precisos sean los datos que se obtengan; de ahí la importancia de contar con medidores al menos en las operaciones unitarias más importantes del proceso productivo. Este método de análisis es aplicable al consumo de energía eléctrica, agua, GN, o cualquier otro insumo.
6.2.4 Medidas generales para optimizar el uso de energía eléctrica A continuación, se hace una descripción de medidas destinadas a hacer un uso eficiente de la energía eléctrica y se plantean algunas recomendaciones útiles para que la empresa pueda elegir una categoría de consumo que le ofrezca las tarifas más convenientes.
6.2.4.1 Negociar una correcta asignación de la categoría Si bien una correcta asignación de la categoría de suministro eléctrico no es una medida de eficiencia energética, se la incluye en esta parte de la guía, por el impacto económico que puede tener en una empresa. Se ha ubicado esta sección al principio de las medidas generales, debido a que debe ser una de las primeras actividades que debe encarar la empresa. Los resultados de los diagnósticos de PML realizados por el CPTS, muestran que la categoría asignada a un porcentaje considerable de empresas no es correcta. Por este motivo estas empresas efectuaban pagos mayores a los que les correspondía. En este sentido, y a partir de las características de la potencia demandada y del consumo de energía eléctrica, se debe analizar cuál de las categorías de consumo corresponde a la empresa. Como se explicó en la Sección 6.2.2.1, la asignación de categoría está en función de la máxima potencia demandada. Por esta razón, es necesario que la empresa realice mediciones para conocer este parámetro, o lo estime sumando las potencias nominales (o de placa) de las principales cargas que funcionan en forma simultánea durante periodos de por lo menos 15 minutos. Algunos consejos para la negociación de la tarifa son:
¾ Estudiar detalladamente la estructura de la tarifa actual que se está pagando a la distribuidora y verificar, a partir de los datos monitoreados en los medidores de energía y potencia, si la máxima demanda registrada (kW) corresponde a la categoría actualmente asignada. ¾ Revisar las tarifas de otras categorías similares o de aquéllas que podrían ser asignadas a la empresa y estudiar la conveniencia económica de cambiar de categoría (la empresa puede solicitar a la Superintendencia de Electricidad, una copia de la estructura tarifaria vigente en la empresa distribuidora que le presta el servicio). ¾ En caso que se haya identificado la categoría que corresponda, negociar con la distribuidora el cambio a dicha categoría. El beneficio que se lograría con esta medida es reducir el monto facturado por concepto de suministro de energía eléctrica, con el consiguiente ahorro económico para la empresa. El cambio de categoría requiere de pequeñas inversiones y, en algunos casos, tan sólo de un trámite.
6.2.4.2 Gestionar la máxima demanda de potencia Es muy importante efectuar un control continuo y riguroso de la demanda de potencia. El encendido simultáneo de varios motores y equipos eléctricos, o el funcionamiento innecesario de varias cargas eléctricas en forma simultánea, puede ocasionar que se registre una demanda mayor a la necesaria. Aun cuando ésta haya ocurrido por sólo 15 minutos, será tomada en cuenta para la facturación del mes en curso, y de los próximos meses, hasta la finalización del periodo eléctrico (el periodo eléctrico comienza en noviembre y finaliza en octubre). Este hecho ocasiona incrementos significativos en el monto de la factura de Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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electricidad, tanto del mes respectivo como de los siguientes meses, por más de que, posteriormente, se reduzca el valor de la máxima demanda mensual, según se explicó en la Sección 6.2.2.1) Para una adecuada gestión de la demanda, es decir, para evitar y/o reducir picos elevados de potencia; (ver Figura 6.18), se puede llevar a cabo las siguientes acciones:
¾ Analizar los datos de potencia eléctrica (o curvas de carga eléctrica), a fin de identificar los valores más altos y más bajos de las demandas, e indagar las razones que los causaron. A partir de esta información, es posible que se tenga una idea de cómo reducir la máxima demanda en planta.
P o t e n c i a
P o t e n c i a
Tiempo
Tiempo
Figura 6.18 Gestión de la máxima demanda Elaboración: CPTS
¾ Efectuar un control o gestión de la máxima demanda en forma manual. Para esto, será necesario concienciar y entrenar al personal en las siguientes tareas: • Los encargados de encender y operar los equipos de mayor potencia, deberán seguir un protocolo preestablecido de encendido secuencial de máquinas, con intervalos de al menos 5 minutos. Esto disminuye el riesgo de que se registren demandas instantáneas elevadas con efectos negativos en los costos de la energía eléctrica. • Programar las actividades de producción de tal manera que se evite, en lo posible, el funcionamiento simultáneo de equipos de gran potencia. También, se debe apagar todos los equipos cuando se produzcan cortes intempestivos del suministro de energía, ya que pueden producirse demandas excesivas una vez normalizado el suministro de electricidad. • Otra opción de control de la demanda, más sofisticado y efectivo, consiste en la utilización de instrumentos de control automático, que se encarguen de controlar la demanda máxima, a fin de que ésta no sobrepase valores preestablecidos. Por lo general, este tipo de instrumentos activan alarmas o provocan el apagado automático de algunos equipos y máquinas durante un periodo breve de tiempo que no compromete el proceso de producción. • Las empresas que tienen contratos de suministro por bloque horario, en lo posible deben desplazar los picos más altos de potencia al horario fuera de punta (ver Figura 6.19) a fin de reducir el cargo por demanda, ya que la tarifa en horario de punta es mayor (casi el doble). Para tal efecto, se debe planificar el encendido y operación de las cargas más grandes en el horario fuera de punta (de horas 00:00 a 18:00 y 23:00 a 24:00) y minimizar o evitar, si es posible, el funcionamiento de máquinas en el horario de punta (de horas 18:00 a 23:00).
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Una buena gestión de la demanda y una reducción en la máxima potencia demandada permiten:
¾ Reducir el monto de la factura por concepto de máxima demanda, lo que puede representar un ahorro económico importante para la empresa. Más aún, debido a que existe una tendencia a incrementar la tarifa por potencia demandada, su buena gestión asegura un pago correcto a futuro. ¾ Negociar la asignación de una nueva categoría, además de una recontratación de la máxima potencia, con lo que el pago global del consumo de energía puede reducirse aún más que con sólo una reducción en el pago del cargo por demanda. ¾ Disminuir la cantidad de energía que se utiliza y, por ende, que debe ser generada, con lo que se contribuye a reducir el impacto ambiental que provoca la generación de electricidad. Desplazar el pico de dem anda
120
100
80
60
40
20
0 00:00
02:00
04:00
06:00
08:00
10:00
12:00
14:00
16:00
18:00
20:00
22:00
00:00
Ho r a
Figura 6.19 Desplazamiento del pico de demanda en punta Elaboración: CPTS
6.2.4.3 Mejorar el rendimiento de motores Los motores eléctricos en una planta industrial son, por lo general, los que demandan la mayor potencia y los que consumen el mayor porcentaje de energía eléctrica. Por ejemplo, la eficiencia típica de conversión de energía eléctrica en trabajo mecánico, para un motor de corriente alterna (AC) de inducción estándar de tres fases, es de aproximadamente 75% cuando el motor es de 10 HP; y de 95% cuando el motor es de 150 HP (en ambos casos, con una carga mayor al 70% respecto a la carga nominal del motor). Esto implica pérdidas que van de un 5% (motor de 150 HP) a un 25% (motor de 10 HP). Una parte de este porcentaje es inevitablemente desperdiciado durante el proceso de conversión de energía eléctrica en trabajo mecánico (pérdidas por fricción en los engranajes y en el ventilador) y, otra parte, debido a la resistencia eléctrica del embobinado. Un motor eléctrico puede funcionar con una eficiencia inferior a la nominal, debido a factores de dimensionamiento y/o instalación. Entre ellos:
¾ ¾ ¾ ¾
Temperatura de operación del motor. Desequilibrio de fases. Sobredimensionamiento. Transmisión (correas).
a. Temperatura de operación del motor. Si la temperatura del motor se eleva, aumenta también la resistencia del embobinado y se producen mayores pérdidas. Esto ocurre, debido a que un incremento de la temperatura origina un aumento de la resistencia al paso de corriente eléctrica en el alambre de cobre del embobinado. Por esta razón, es importante que la instalación del motor se efectúe en un lugar que permita su ventilación adecuada. Por ello, es conveniente que el motor no esté empotrado, ni rodeado de cajas u otros objetos. Además, una rutina de limpieza del motor, permitirá mantener libre de suciedad (principalmente polvo) sus orificios de ventilación. Estos cuidados son especialmente necesarios cuando un Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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motor opera en lugares cuya altura supera los 1,800 metros sobre el nivel del mar (lo que ocurre en ciudades como La Paz, Oruro, Potosí, Cochabamba, Sucre y Tarija). A dichas alturas, el ventilador no realiza su trabajo con la misma eficiencia debido a la menor densidad del aire.
b. Desequilibrio de la tensión entre fases. El desequilibrio de la tensión entre fases se define como el porcentaje de la mayor desviación de la tensión de las fases, respecto al promedio de la tensión de las tres fases. Por ejemplo, si la tensión medida en las tres fases es 384 V, 383 V y 373 V, el promedio de la tensión será 380 V, la mayor desviación se produce entre 373 V y 380 V; por tanto, el desequilibrio de tensión de fases será de 1.8% (100 x │373 – 380│ / 380). Es muy fácil detectar este problema midiendo simplemente la diferencia de voltaje de cada una de las fases con respecto al neutro en los tableros de distribución, que se encuentran al interior de una planta. Las causas más comunes del desequilibrio de tensión de fases son: inestabilidad de la red eléctrica, una desigual distribución de cargas monofásicas, operación incorrecta del equipo de corrección del factor de potencia, transformador desequilibrado y un circuito abierto en el sistema primario de distribución. El desequilibrio de tensión de fases degrada la eficiencia y disminuye significativamente la vida útil de los motores de tres fases. El desequilibrio de tensión a nivel de los conectores de un motor, provoca, además, un desequilibrio de corriente que es aún mayor al desequilibrio de tensión. El desequilibrio de corriente provoca pulsos de torque, incrementa las vibraciones mecánicas, sobrecalienta el motor y por ende incrementa las pérdidas. La reducción de la eficiencia de un motor que está siendo alimentado con tensiones desequilibradas depende de varios factores como el diseño, la velocidad, su eficiencia y su capacidad. Sin embargo, para tener una idea de la magnitud del problema, un desequilibrio de tensión de fases del 2.5% reduce la eficiencia del motor en aproximadamente 1.5%. En este sentido, es importante determinar las causas que originan el desequilibrio de tensión de fases y subsanar el problema para mejorar, tanto la eficiencia como la vida útil de los motores. El desequilibrio de tensión de fases de un motor no debería, en ningún caso, superar el 1%.
c. Motores sobre y sub dimensionados. La carga de un motor eléctrico se expresa normalmente en términos de un porcentaje de la potencia nominal demandada por el motor. Por ejemplo, si la potencia nominal del motor es de 2 HP, y la potencia que demanda operando con una determinada carga es de 1 HP, entonces la carga del motor es de 50% (aproximadamente). La eficiencia de un motor, tomando en cuenta únicamente la relación entre la carga nominal del motor y la demanda mecánica del usuario, se define como el porcentaje de energía eléctrica transformada en trabajo mecánico. La eficiencia de los motores eléctricos se mantiene relativamente constante solamente en un rango determinado de cargas. Este rango es más amplio conforme se incrementa la potencia nominal de los motores. Una gran mayoría de los motores eléctricos, cuya potencia nominal está entre 1.5 y 60 HP, está diseñada para operar en un rango de cargas entre 50% y 100%, sin que la eficiencia cambie significativamente. En este rango de cargas, la máxima eficiencia ocurre a un 75% de carga, y no a carga completa (la diferencia entre la eficiencia a carga completa (100%) y a 75% de carga no es muy significativa, sobre todo si se considera que el error asociado a la medición de la eficiencia de motores es considerable). Los motores pequeños (0 a 1 HP) operan con una eficiencia constante solamente con cargas entre 85% y 100%; mientras que los motores grandes (60 a 100 HP), operan con una eficiencia constante en rangos más amplios de carga (20% a 100%). La eficiencia de cualquier motor disminuye en forma drástica cuando opera por debajo o por encima de su rango de carga de diseño (estas dos situaciones corresponden a un motor que opera en forma sobre y sub dimensionada, respectivamente). La Figura 6.20, muestra la curva de rendimiento de motores de distinta potencia, que operan con diferentes factores de carga. Se observa que, a medida que el factor de carga con el que operan estos motores se aproxima a su rango de carga de diseño, la curva de rendimiento disminuye su pendiente, lo que significa que su rendimiento tiende a hacerse constante. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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100 95 90
rendimiento [%]
85
700 HP 200 HP
80
50 HP 10 HP
75
7.5 HP 5 HP
70
3 HP 1 HP
65 60 55 50 0
25
50
75
100
f actor de carga [%]
Figura 6.20 Curva de rendimiento de motores en función de su factor de carga Elaboración: CPTS, a partir de datos de Motor Master+ 4.0 (USDOE)
En general, los motores mantienen una eficiencia de conversión de energía eléctrica en energía mecánica constante, que está entre un 50% y un 100% de carga, y alcanza un máximo de eficiencia cuando esta cerca del 75% de carga. Sin embargo, esta eficiencia baja drásticamente por debajo del 50% de la carga. En este sentido no es recomendable contar con motores exageradamente sobredimensionados (que trabajan con un factor de carga por debajo del 50%), puesto que la eficiencia será baja. Por lo tanto, se recomienda cambiar los motores que se encuentren sobredimensionados (o con bajo factor de carga). Los motores subdimensionados también ocasionan pérdidas de energía muy importantes, además, si un motor opera con una carga superior a la de su capacidad nominal puede fundirse. d. Transmisión (correas). En el sector industrial, el uso de correas de transmisión entre el motor y la carga es generalizado, ya que permite una cierta flexibilidad en la instalación del motor con respecto a la carga y permite variar las revoluciones a través de poleas de diferentes tamaños. La gran mayoría de las correas utilizadas en la actualidad es de tipo V. Estas correas pueden tener una eficiencia de transmisión del orden del 95% al momento de instalarse. Sin embargo, esta eficiencia puede fácilmente disminuir en un 5% si la correa no está adecuadamente ajustada. Existe, como alternativa, las llamadas correas dentadas y las correas sincrónicas. Estas correas cuentan con dientes que incrementan el rozamiento y evitan que la correa resbale; en el caso de las correas sincrónicas, se requieren poleas igualmente dentadas. El uso de este tipo de correas permite una eficiencia de transmisión de un 98%. Sin embargo, cabe mencionar que las correas sincrónicas producen mayor ruido que las del tipo V. Por otra parte, se puede considerar la alternativa de usar un variador de frecuencia, que eliminaría la necesidad de usar poleas y correas. Sin embargo, el costo de los variadores de frecuencia, hace necesario que se realice un análisis de costo-beneficio antes de optar por esta alternativa.
6.2.4.4 Motores de alta eficiencia También es importante señalar que, desde hace algunos años, han aparecido en el mercado los denominados “motores eficientes”, que garantizan una mayor eficiencia en el uso de la energía eléctrica con menores costos de operación. Esto es importante, si se toma en cuenta que el costo de operación para el funcionamiento de un motor durante su vida útil (consumo de electricidad), es muy superior a su precio. De esta manera, la eficiencia es un factor muy importante al momento de decidir sobre la compra de un motor u otro. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Los motores eficientes cuentan con un mejor diseño y tecnología de materiales. Si bien pueden requerir una mayor inversión en comparación con los motores estándar, la inversión adicional es recuperada con el ahorro de energía eléctrica. El periodo de recuperación puede variar de los seis meses a los tres años, dependiendo, principalmente, del número de horas de uso y de la potencia del motor. En las situaciones siguientes es recomendable que la industria se plantee adquirir un motor eficiente: (i) ampliaciones o nuevas instalaciones; (ii) compra de paquetes de equipos (compresores, bombas, etc.); (iii) en lugar de rebobinar un motor usado; (iv) para reemplazar motores sobredimensionados; y (v) como parte de un programa de mantenimiento preventivo o un programa de eficiencia energética. La Figura 6.21 presenta los rendimientos de motores estándar y eficientes, para diferentes potencias.
100.00
Rendimiento motor eficiente 95.00
Rendimiento [%]
90.00
85.00
Rendimiento motor estándar 80.00
75.00
70.00 1
2
5
10
20
50
100
200
500
Potencia [HP]
Figura 6.21 Rendimiento de motores normales y eficientes Elaboración: CPTS a partir de datos de Motor Master+ 4.0 (USDOE)
6.2.4.5 Incrementar el factor de potencia Por lo general, en instalaciones industriales predominan las cargas reactivas debido al uso de motores eléctricos y bobinas, entre otros, que son causantes de la generación de energía reactiva, que es la responsable de la disminución del factor de potencia. Cuando el factor de potencia está por debajo del mínimo establecido por las distribuidoras12, las empresas industriales deben pagar un cargo adicional que incrementa el monto final de la factura. La generación de energía reactiva introduce pérdidas adicionales al incrementar el efecto Joule13. Esto ocurre porque la energía reactiva aumenta la corriente (amperaje) que circula por los conductores eléctricos y contribuye a su sobrecalentamiento, lo que implica mayores pérdidas de energía.
12
Cada una de las empresas distribuidoras define un factor de potencia (Fp) mínimo, por debajo del cual se efectúa la penalización. Por lo general, el valor de este factor está entre 0.85 y 0.95. 13 El efecto Joule es el calentamiento de un cuerpo debido a la resistencia al paso de la corriente que lo atraviesa. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Para reducir la cantidad de energía reactiva que se genera y disminuir, así, el pago adicional por este concepto, se recomienda:
¾ Dimensionar las necesidades de fuerza motriz (motores eléctricos) de acuerdo a los requerimientos reales de la planta. El bajo factor de potencia y, en consecuencia, la generación de energías reactivas, es el resultado de la sobreestimación de la potencia instalada en motores respecto a la demanda efectiva de potencia para desarrollar el proceso productivo en la planta. Con frecuencia se encuentra maquinaria equipada con motores que sobrepasan por mucho las necesidades reales de dicha maquinaria. Dimensionar las necesidades de fuerza motriz, a partir de mediciones específicas, debe tener como objetivo que la carga mecánica efectiva de cada motor esté lo más próxima a su capacidad nominal. Una vez que se conoce las necesidades reales se puede intercambiar algunos motores, en primera instancia o sustituir los sobredimensionados por otros de menor potencia. En aquellos casos en los cuales se tengan cargas mecánicas variables, como cintas transportadoras, trituradoras, equipos de funcionamiento intermitente, etc, es necesario instalar equipos adicionales en cada motor, que permitan variar la potencia en función de la carga mecánica que soporta el mismo (variadores de frecuencia). En caso de que la medida anterior no permita tener un factor de potencia igual o mayor al exigido por la empresa distribuidora, se recomienda:
¾ Instalar bancos de capacitares, como medida correctiva que puede aplicarse (ver Figuras 6.22 y 6.23), a fin de compensar la energía reactiva e incrementar el factor de potencia (Fp) por encima del mínimo establecido por la empresa distribuidora. Se recomienda dimensionar debidamente el banco de capacitores que se quiere instalar. La ecuación para dimensionar el banco de capacitores es la siguiente:
[
C BC = Pa ⋅ tan (arccos (Fp i )) − tan (arccos (Fp f
))]
Donde: CBC = Capacidad del banco de capacitores [kVAr] Pa = Potencia activa promedio de todas las cargas [kW] Fpi = Factor de potencia inicial (el que se quiere corregir) Fpf = Factor de potencia final (al que se quiere llegar) Es recomendable instalar, conjuntamente con el banco de capacitores, un “cerebro electrónico” (ver Figura 6.24) que controle automáticamente el encendido y apagado de los capacitores, ya que, según se activan o desactivan las cargas a compensar, los capacitores deben ser encendidos y apagados con la misma frecuencia.
Figura 6.22 Capacitores
Figura 6.23 Banco de capacitores
Figura 6.24 Cerebro electrónico
Fuente: Catálogo proporcionado gentilmente por la empresa P.A. Energía (
[email protected])
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Los beneficios asociados a la adecuada dimensión de los motores son:
¾ Reduce la generación de energía reactiva y, en consecuencia, evita las penalizaciones por bajo factor de potencia. ¾ Evita efectuar inversiones en la instalación de bancos de capacitores. ¾ Mejora el aprovechamiento de la energía eléctrica reduciendo las pérdidas por efecto Joule. ¾ Incrementa el rendimiento de los motores y su vida útil. Por su parte, los beneficios asociados a la instalación de un banco de capacitores son:
¾ Corrige el bajo factor de potencia y elimina o reduce la penalización que se debe pagar por bajo factor de potencia. ¾ Reduce las pérdidas por efecto Joule y, por tanto, disminuye el consumo de energía, con el efecto correspondiente en el valor de la factura. De esta manera, también se puede alcanzar un desempeño eficiente en la utilización de la energía eléctrica. En el Anexo F – 5 se presenta un ejemplo sobre las oportunidades de ahorro con el mejoramiento del factor de potencia.
6.2.4.6 Mejorar la eficiencia de los sistemas de refrigeración Los sistemas de refrigeración son comúnmente utilizados en las industrias de alimentos. En muchas de estas industrias el consumo de la energía eléctrica utilizada para el funcionamiento de compresores y condensadores (ventilación) del sistema de refrigeración, puede representar más del 50% del consumo total de la empresa. Un sistema de refrigeración puede provocar altos costos de operación cuando funciona por debajo de sus niveles de eficiencia nominal. Esto puede ocurrir debido a desperfectos en el sistema. Para detectar la presencia de estos desperfectos, es recomendable contar con un programa de mantenimiento que contemple: (i) realizar inspecciones generales, (ii) tomar lecturas periódicas de corriente, voltaje, temperatura, presión, flujo y niveles de fluidos del sistema. Todo ello con el objetivo de verificar el estado de funcionamiento del sistema. Dentro del programa de mantenimiento preventivo, el personal encargado del equipo puede realizar las siguientes actividades: (i) lubricación y alineación de motores, (ii) verificación y ajuste de las correas, (iii) lavado del serpentín y (iv) reemplazo de filtros. Cuando se realicen pruebas de presión, se recargue el refrigerante, se pruebe las sondas de temperatura y presión, se pruebe los termostatos y presostatos, o se repare e instale accesorios eléctricos y mecánicos, se requiere de personal técnicamente calificado. Se debe subrayar que el consumo de energía de un sistema de refrigeración se debe principalmente al funcionamiento del compresor. En este sentido, se debe considerar la adquisición de un compresor eficiente. Los compresores a tornillo en general presentan mayores rendimientos que los compresores reciprocantes (a pistones). Es común, en las industrias de alimentos, que los sistemas de frío incluyan cámaras de frío para el almacenamiento de productos. Si este es el caso, es importante que la cámara de frío sea hermética y que cuente con un aislamiento térmico apropiado en las paredes laterales como en pisos y techos. De manera general, se recomienda tomar en cuenta los siguientes puntos al momento de adquirir e instalar un sistema de frío:
¾ Asegurarse que el equipo de frío sea el adecuado para las temperaturas a las que se piensa trabajar. ¾ Asegurarse que el equipo de frío esté correctamente dimensionado para la carga de frío (en el caso que se encuentre sobredimensionado se encenderá y apagará continuamente provocando picos de demanda).
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¾ Mantener el condensador alejado del sol. De preferencia instalarlo en un lugar con sombra y con buena circulación de aire. Una alternativa para los sistemas de refrigeración que se debe considerar en el momento de adquirir estos equipos, son los sistemas de refrigeración por absorción, cuyo funcionamiento está basado en la utilización directa de energía térmica. En el caso de la “cámara de frío” se recomienda tomar las siguientes acciones:
¾ Instalar cortinas en las entradas y salidas de la cámara de frío para evitar el ingreso de calor. ¾ Instalar un sistema de iluminación eficiente al interior de la cámara para evitar aportes de calor por la iluminación. ¾ Instalar censores de presencia para la iluminación. De esta manera, se asegura que la iluminación no quede encendida sin necesidad cuando ya nadie se encuentra dentro de la cámara. De manera general, se recomienda realizar las siguientes tareas de mantenimiento preventivo:
¾ Mantener un espacio adecuado alrededor de la unidad externa con el propósito de evitar que se perjudique el flujo de aire a través del serpentín del condensador. ¾ Realizar una limpieza frecuente de los filtros y reemplazarlos apenas presenten signos de obstrucción. ¾ Aspirar la suciedad y el polvo del serpentín del condensador un par de veces al año, para evitar que se restrinja el flujo de aire. 6.2.4.7 Mejorar la eficiencia de sistemas de bombeo y ventilación En los sistemas de bombeo y ventilación se utilizan bombas, compresores, ventiladores y sopladores para el movimiento de fluidos. Los ventiladores y sopladores son ampliamente utilizados en aplicaciones industriales, por ejemplo, en los equipos de secado; en los sistemas de calefacción en general; o en la distribución de aire en edificios. Las industrias, por lo general, cuentan con redes de ductos por las que se distribuye diferentes fluidos que son impulsados mediante el empleo de bombas. La inadecuada selección de bombas, ventiladores y motores, origina pérdidas de energía por bajo rendimiento. La característica (flujo-diferencial de presión) de dispositivos como ventiladores, sopladores, o bombas, se asemeja a la curva negra de la Figura 6.25. Una vez instalados, estos dispositivos funcionarán con un diferencial de presión y un flujo, de acuerdo al comportamiento representado en la mencionada curva. Es importante dimensionar el motor y la bomba de manera que en conjunto el sistema opere en el rango de máxima eficiencia, (curva azul en la Figura 6.25), que no necesariamente será el de máxima eficiencia de la bomba (curva roja en la Figura 6.25) o del motor. Aunque en el gráfico las curvas de eficiencia del sistema y de la bomba coinciden, esto no ocurre normalmente, por esta razón, se deberá prever la instalación de un variador de frecuencia que permita una regulación automática para trabajar en el punto de máxima eficiencia.
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Guía Técnica General de Producción Más Limpia Eficiencia bomba
Curva Flujo - Dif. De presión
90
20
80
18
70
16 14
Eficiencia [%]
60
12
Punto de Máx eficiencia
50
10
40
8
30
6
20
4
10
2
0 0
20
40
60
80
100
120
140
Diferencial de presión [m.c.a]
Eficiencia sistema
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0 160
Flujo [L/s]
Figura 6.25 Curva típica característica “Flujo – diferencial de presión” para bombas, compresoras, ventiladores y sopladores Elaboración: CPTS
Existen, por otra parte, diferentes tipos de ventiladores, bombas o sopladores; por ejemplo, ventiladores axiales y radiales; o bombas de embolo o rotativas; cada una con sus respectivas características y sus aplicaciones específicas. Por esta razón es muy importante seleccionar el tipo apropiado del dispositivo para una aplicación concreta, con el fin de lograr la mayor eficiencia posible durante el funcionamiento. También, una parte de las pérdidas de energía está asociada a las fugas en los ductos y a la fricción entre las paredes de éstos y el fluido. Esto último ocurre cuando se tienen diámetros menores a lo necesario. No se debe olvidar la importancia de construir los ductos con el diámetro adecuado para reducir las pérdidas por fricción. De igual manera, se debe tomar en cuenta que la existencia de codos, reductores, acoples o uniones innecesarios en las redes de distribución, produce también pérdidas por fricción. Además, se debe realizar un mantenimiento preventivo para evitar que, por efectos de corrosión o deposición de material en los ductos que lo deformen o reduzcan su diámetro, se incrementen las pérdidas de carga. Finalmente, el mantenimiento rutinario deberá asegurar que no aparezcan fugas. En los últimos años, han aparecido en el mercado los denominados “ventiladores eficientes”. Estos ventiladores llegan a consumir aproximadamente un 65% menos de energía que los modelos estándar gracias a un mejor diseño de las aletas del ventilador y a la utilización de materiales más livianos en su construcción y, por lo tanto, mueven un mayor volumen de aire por unidad de energía eléctrica.
6.2.4.8 Instalar variadores de frecuencia Los variadores de frecuencia, son dispositivos electrónicos que convierten una entrada de corriente alterna (AC) de una frecuencia fija (en general la frecuencia de la red, que en el caso de Bolivia es igual a 50 Hz), en una frecuencia de salida variable. De esta manera, la velocidad de rotación del motor variará en función de la frecuencia de salida del variador de frecuencia. La mayoría de los motores para plantas industriales operan a velocidades prácticamente constantes, que dependen del diseño del motor. Sin embargo, los equipos que utilizan estos motores (ventiladores, bombas de agua, compresores, elevadores, transportadoras, etc.) pueden operar a distintas velocidades, Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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dependiendo de los requerimientos o de las cargas. La reducción de velocidad, que generalmente se efectúa a través de métodos mecánicos (poleas, engranajes u otros mecanismos, que en general son ineficientes), puede realizarse con variadores de frecuencia, que permiten que la velocidad del equipo disminuya en función de la carga de los equipos, lo que reduce el consumo de energía. De esa manera, se evita que los motores trabajen a velocidades mayores a las necesarias cuando el equipo opera con poca carga e, inclusive, puede permitir que el equipo se detenga (velocidad 0) cuando está sin carga. De esa manera se evitan pérdidas de energía. También se puede utilizar un variador de frecuencia como arrancador suave, y así evitar tensiones mecánicas y demandas de potencia muy elevadas cuando el equipo vuelve a operar con carga. La Figura 6.26 da una idea de la reducción del consumo de energía eléctrica que se puede obtener al utilizar un variador de frecuencia para ajustar una velocidad en lugar de hacerlo por métodos mecánicos (damper o válvula). V a ria d o r d e fre cu e n c ia
M é to d o M e c á n ic o (v á lv u la , d a m p e r, e tc.)
1 0 0 .00
Potencia Eléctrica (%)
7 5 .00
A h o rro d e E n e rg ía 5 0 .00
2 5 .00
0 .0 0 0
25
50
75
10 0
R e lac ió n d e v e lo c id a d (% )
Figura 6.26 Comparación entre la potencia que requiere un variador de frecuencia y un método mecánico cualquiera. Elaboración: CPTS en base a datos obtenidos de Fincor Electronics
Si bien instalar variadores de frecuencia es una manera eficiente para reducir la velocidad, se debe tomar en cuenta que, por lo general, los variadores de frecuencia causan distorsiones armónicas en la red eléctrica, por lo que es necesario instalar estos dispositivos con filtros adecuados, además de asistencia técnica especializada.
6.2.4.9 Planificar la producción con respecto al consumo de energía eléctrica La Figura 6.27 muestra un ejemplo de consumo específico de energía eléctrica en función del volumen de producción [kWh/tonelada de producto]. Se observa que a mayores volúmenes de producción, los consumos específicos de energía son menores. Éste es un comportamiento que se cumple por efecto de economías de escala. Como se explica en la Sección 6.2.3, el consumo específico fuera de régimen disminuye a medida que la producción aumenta, entonces, también se reduce el consumo específico total. Esto implica que, planificando volúmenes de producción adecuados, la empresa puede lograr importantes ahorros de energía. Por ejemplo, en una empresa, es mejor planificar la producción hasta niveles cercanos a los que permite su capacidad instalada. Suponiendo que la capacidad instalada es de 100 toneladas por turno, es mejor producirla en un solo turno, que producir las 100 toneladas en dos turnos, cada uno de 50. De esta manera el consumo específico de energía disminuirá y, en la misma proporción, disminuirá el costo específico de producción. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Consumo específico de elecricidad [kWh/t]
600
500
400
300
200
100
0 4
6
8
10
12
14
16
Volumen de producción en toneladas de piel fresca [t]
Figura 6.27 Consumo específico de energía eléctrica, en función de la producción Fuente: Elaboración CPTS
Los pasos para la implementación de esta medida son:
¾ A partir de la información mensual de la producción y del consumo de energía de la empresa, se debe construir primeramente un gráfico como la de la Figura 6.27, y luego determinar cuál es el volumen de producción que permite el menor consumo específico de energía eléctrica posible. Por ejemplo, el gráfico muestra que con una producción de 12 toneladas o más, la empresa alcanza consumos específicos menores a 200 kWh/t. Por supuesto, el máximo volumen de producción por unidad de tiempo está restringido por la capacidad instalada de la planta. ¾ Luego de determinar el máximo volumen de producción posible por unidad de tiempo, se debe planificar la producción a ese ritmo para evitar, en lo posible, la producción de lotes pequeños; de esta manera se alcanzará el consumo específico óptimo. Se debe tomar en cuenta, sin embargo, que bajo determinadas condiciones de mercado, es difícil planificar la producción tomando en cuenta estrictamente criterios de eficiencia productiva. Así, existirán ocasiones en las que la empresa se vea obligada a trabajar por debajo de su nivel de consumo específico óptimo. Los beneficios potenciales de una producción mejor planificada, son:
¾ Disminución del costo de producción, en virtud de la reducción del consumo específico de energía eléctrica y de otros insumos (agua, gas, etc.) ¾ Disminución del impacto ambiental originado por la generación de energía. Si se consume menos energía eléctrica se necesitará generar menos energía. 6.2.4.10 Optimizar la iluminación En general, el consumo de energía eléctrica para la iluminación en las plantas industriales, representa una pequeña parte del consumo total. Sin embargo, presenta un potencial de ahorro de energía interesante. Los niveles de iluminación y la calidad de luz en los puestos de trabajo afectan a la seguridad, al confort y a la productividad de los trabajadores, factor muy importante que debe tomarse en cuenta. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Existen diferentes tecnologías que son utilizadas en la iluminación que tienen distintos rendimientos de conversión lumínica. La Figura 6.27 presenta los rendimientos de iluminación para diferentes tecnologías. 160
Rendimiento de Iluminación [Lum/W]
140
120
100
80
60
40
20
0 Incandescente [8 a 22]
Mercurio [22 a 58]
Fluprescente [30 a Halogenuro Vapor de sodio de Vapor de sodio de 83] metálico [67 a 115] alta presión [74 a baja presión [70 a 132] 152]
Figura 6.28 Rendimientos lumínicos para diferentes tecnologías de iluminación Elaboración: CPTS, en base a información obtenida de “Energy Efficient Lighting” - USDOE
Como se puede observar en la Figura 6.28, los focos incandescentes, utilizados comúnmente, son los más ineficientes. Una de las medidas más aconsejables es sustituir estos focos por fluorescentes de tubo, o por fluorescentes compactos; especialmente en aquellos ambientes en los que la iluminación artificial es requerida por muchas horas, como es el caso de oficinas, pasillos, galpones, etc. Generalmente, los focos fluorescentes compactos son más caros que los focos incandescentes, por lo tanto, no es recomendable su sustitución en lugares que requieren iluminación esporádica, como es el caso de baños, depósitos que no tienen personal permanente, espacios poco frecuentados y otros, debido a que la relación costo-beneficio no es óptima. En todo caso, se debe efectuar un análisis de los costos y los ahorros a obtenerse. El ahorro proveniente de la sustitución de focos incandescentes por fluorescentes compactos, alcanza hasta un 70% del consumo de energía para iluminación. El uso de otro tipo de luminarias eficientes, como las de vapor de sodio o halogenuro metálico, se debe evaluar en función de las necesidades específicas de la planta. La evaluación debe tomar en cuenta, además de aspectos económicos, aspectos relativos al color, forma del cono de luz, generación de calor, atracción de insectos, según corresponda. También, se debe considerar otros aspectos que influyen en el rendimiento de los sistemas de iluminación, como el tipo de pantallas, el color de las paredes, la disponibilidad de iluminación natural, la limpieza y mantenimiento de ventanas, tragaluces, entre otros.
6.2.4.11 Reducir fugas en el sistema de aire comprimido Las fugas en un sistema de aire comprimido pueden originar importantes pérdidas de energía. En algunas empresas se ha llegado a detectar hasta un 25% de pérdidas del aire generado por un compresor. Los lugares más comunes donde se producen las fugas son: los empalmes, mangas, juntas, codos, filtros, reguladores, trampas de condensado y válvulas. La magnitud de las fugas depende de la presión de Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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suministro y tienden a aumentar en los sistemas sin control. Por otro lado, la magnitud de las fugas es también proporcional al cuadrado del diámetro del orificio. El Cuadro 6.7 muestra una aproximación de las pérdidas de aire (en m3/h) para diferentes presiones y diámetro de orificio.
Cuadro 6.7 Pérdidas de aire para diferentes presiones y diámetro de orificio Diámetro de Orificio [mm] Presión [bar] 0.40 0.80 1.59 3.18 6.36 9.54 Pérdidas en m3/h 0.51 2.04 8.16 32.64 130.39 294.1 4.8 0.561 2.21 9.18 36.38 145.69 328.1 5.5 0.629 2.55 10.03 40.46 161.16 362.1 6.2 0.697 2.72 11.05 44.2 176.8 397.8 6.9 0.833 3.4 13.43 53.72 214.2 499.8 8.6 Elaboración: CPTS, en base a datos obtenidos de Office of Industrial Technologies - USDOE
La manera más eficiente para detectar fugas en los sistemas de aire comprimido, es emplear detectores ultrasónicos que llegan a captar sonidos agudos que son emitidos por las fugas de aire. Otro método comúnmente utilizado es el de pasar agua con jabón por todos los elementos y conductos del sistema de aire comprimido. Se recomienda realizar las tareas de detección de fugas una vez por mes. Una vez que se ha identificado los lugares donde se tiene fugas, se debe realizar las reparaciones rápidamente para evitar seguir perdiendo aire y, por ende, energía eléctrica consumida por el compresor.
6.2.4.12 Otras medidas relativas al uso eficiente de energía eléctrica ¾ Instalar medidores de energía eléctrica en secciones específicas de la planta, particularmente donde los consumos de energía sean elevados o sean de uso permanente. Por ejemplo, colocar medidores en las bombas de suministro de agua y otros. El monitoreo del consumo de energía eléctrica en las operaciones más importantes, permite una adecuada asignación de costos y facilita el control de fallas y usos no eficientes de la energía. ¾ Registrar las lecturas diarias de todos los medidores instalados, a fin de ejercer un control del consumo de energía y potencia. ¾ Realizar el mantenimiento periódico de todas las instalaciones eléctricas (cables, tableros, etc.). En los tableros de distribución, se debe identificar el nombre de cada carga asociada a ellos (por ejemplo: máquina 1, máquina 2, etc.). ¾ Redimensionar y adecuar las instalaciones eléctricas. Por ejemplo, conductores con diámetros inadecuados y longitudes excesivas. Esto contribuirá a la reducción de pérdidas por efecto Joule. ¾ Ajustar las conexiones eléctricas para disminuir pérdidas de energía y minimizar el riesgo de accidentes en la planta. ¾ Instalar elementos de protección adecuados en los tableros de distribución (disyuntores). 6.2.5
Medidas generales para optimizar el uso de energía térmica
Los combustibles comúnmente utilizados para generar energía térmica en la industria son el gas natural, el gas licuado de petróleo (GLP) y el diesel. Otros combustibles como la leña, el estiércol y el bagazo son usados, principalmente, en las industrias rurales. Generalmente, estos combustibles son utilizados para proveer energía térmica, ya sea a través de la generación de vapor en calderas; de manera directa en hornos o secadores; para el accionamiento de motores de combustión interna y otro tipo de necesidades.
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El impacto de la producción de energía térmica, en términos ambientales, está relacionado, principalmente, con la emisión de gases generados por la combustión, entre ellos, el dióxido de carbono (CO2), el monóxido de carbono (CO), el óxido nitroso (NO), el metano (CH4) y partículas; todos ellos denominados Gases de Efecto Invernadero (GEI). Generalmente, en las industrias, la energía térmica es suministrada mediante vapor de agua, o agua caliente, que se generan en calderas de distinto tipo, desde las más rústicas como un tanque calentado a soplete hasta modelos sofisticados. Por lo general, se utiliza como combustible gas natural (GN), gas licuado de petróleo (GLP), diesel y, en algunos casos, leña u otros materiales orgánicos (como cáscaras o residuos vegetales), cuyo uso debe ser optimizado. A continuación se presenta algunas medidas relativas al uso de la energía térmica.
6.2.5.1 Sustituir combustibles Los combustibles de uso más común en Bolivia son el gas natural (GN), el gas licuado de petróleo (GLP), el diesel y la leña. Unos son más contaminantes que otros. Así, el diesel, por su relativo alto contenido en azufre, es más contaminante que el GN, que no lo contiene. Por otra parte, si bien la combustión de combustibles como leña, gas y diesel generan gases de efecto invernadero, más o menos en magnitudes parecidas, es evidente que el uso indiscriminado de leña tiene, además de la emisión de gases, otros efectos locales como la deforestación y la emisión de humo y de partículas de carbón, entre otros. Se ha observado que, generalmente, el momento de elegir un combustible, priman los factores de costo y disponibilidad, antes que el factor ambiental. Por ejemplo, algunas empresas no tienen conexión de GN, y puede ser que acceder a él resulte muy caro o no factible. Por ello, optan por otro combustible menos eficiente. A continuación se presentan algunas medidas que pueden tomarse en cuenta el momento de decidir la elección o sustitución de un combustible. Como se ha repetido insistentemente, el uso de GN es aconsejable tanto desde un punto de vista económico (ver Figura 6.12) como desde un punto de vista ambiental. Por ejemplo, el costo para generar 10 Mcal a partir de diesel (0.54 US$/10 Mcal) es aproximadamente el doble que el del GLP (0.27 US$/10 Mcal) y ocho veces más que el del GN (0.067US$/10 Mcal). Si no es posible acceder a una conexión de GN, ya sea por razones económicas y/o técnicas, el GLP es un sustituto adecuado por ser más barato y menos contaminante que el diesel u otros derivados del petróleo. Sin embargo, el abastecimiento de GLP en instalaciones industriales con consumos superiores a 500 kg/mes, no debe efectuarse en garrafas, pues el nivel de pérdidas en estos recipientes está alrededor del 10%. Es conveniente el uso de recipientes fijos (tanques); es común que las empresas distribuidoras instalen estos recipientes sin costo alguno para el usuario. Las empresas industriales utilizan diesel, generalmente como combustible de vehículos de transporte de materiales. En términos de generación de energía térmica para procesos industriales (vapor, hornos, etc.), no es aconsejable utilizar diesel, ya que éste, además de tener un precio elevado en comparación al GN o al GLP, contiene azufre y otros compuestos contaminantes. Con relación a la leña para uso industrial, muy difundido en empresas del área rural, es aconsejable, en lo posible, su sustitución por GN o GLP. En todo caso, para definir el tipo de combustible que se va a utilizar, se debe hacer un análisis de costobeneficio (disponibilidad, precio, seguridad en el suministro, capacidad de almacenamiento, etc.) y de los efectos ambientales que conlleva la sustitución de un combustible por otro. En general, la sustitución de la leña o de diesel por GN o por GLP, genera ahorros económicos muy atractivos y, al mismo tiempo, reduce la emisión de gases que contienen azufre y compuestos orgánicos contaminantes. En el Anexo F – 7 se presenta un ejemplo sobre cambio de combustibles.
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Finalmente, cabe destacar que, en términos ambientales, los hidrocarburos bolivianos tienen un bajo contenido de azufre y de otros compuestos contaminantes, comparados con otros que provienen de la importación.
6.2.5.2 Optimizar el funcionamiento de la caldera Una regulación y control permanente de la caldera, permitirá optimizar su funcionamiento, alargar su vida útil y, en consecuencia, generar importantes ahorros económicos, además de disminuir las emisiones de gases que contribuyen al efecto invernadero. Para optimizar el funcionamiento de la caldera, se debe tomar las siguientes medidas:
¾ Mantener una relación óptima de la mezcla aire-combustible: Una relación aire-combustible óptima es vital para un eficiente proceso de combustión. Una mezcla con un exceso de aire, fuera del rango aceptable, provoca el enfriamiento de los gases de combustión y, por lo tanto, disminuye la eficiencia en la transferencia de calor. Por otro lado, una mezcla “rica en combustible” (déficit de aire) causa una combustión incompleta, que origina la emisión de combustible parcialmente quemado a través de la chimenea. Para cada tipo de combustible, existe una relación aire-combustible óptima. Por ejemplo, para el gas natural, puede existir un exceso de aire aceptable que oscila entre 10 a 15% respecto a la relación estequiométrica: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O Para regular el funcionamiento óptimo de una caldera (rendimiento), es aconsejable el uso de un equipo denominado “analizador de gases”. La empresa no requiere adquirir este equipo, ya que existen empresas que pueden prestarle este servicio de análisis. También se puede controlar el rendimiento de la caldera, midiendo los flujos de aire, combustible y la temperatura de los gases de combustión a la salida de la chimenea. Para ello, es necesario disponer de medidores de flujo de combustible y aire, y de una termocupla o de un termómetro que registre temperaturas de hasta por lo menos 250 ºC. Si la temperatura de los gases de la chimenea está por debajo de 140 ºC, es posible que exista un exceso de aire mayor al recomendado. Un alto contenido de monóxido de carbono en los gases, indica combustible no quemado o déficit de aire. En ambos casos se debe regular los flujos de combustible y de aire, hasta encontrar la relación óptima. Otra manera de detectar un exceso o déficit de aire es observar el color de la llama; si la llama presenta una coloración amarilla - rojiza, significa que existe un déficit de aire. Si la llama es de color azul, no se puede llegar a una conclusión, porque es posible que exista o no un exceso de aire fuera del rango aceptable. Entonces, si se observa una llama de color azul, para determinar si la cantidad de aire es adecuada, será necesario revisar la temperatura de la chimenea como se indica en el párrafo anterior.
¾ Ejecutar un programa continuo de mantenimiento de la caldera Realizar inspecciones técnicas de la caldera en forma periódica, y verificar el buen funcionamiento del quemador. Un incorrecto alineamiento de éste puede provocar malas mezclas aire-combustible. Asimismo, debe efectuarse una limpieza periódica de los tubos por donde pasa el agua o los gases de combustión, ya que la presencia de cualquier obstrucción o agente extraño en ellos, reduce la eficiencia del intercambio de calor y, por lo tanto, el rendimiento de la caldera.
¾ Recuperar el calor residual de la caldera Una caldera, funcionando bajo condiciones adecuadas, genera gases de combustión que salen por la chimenea a una temperatura entre 140 y 150 ºC. Una parte del calor contenido en estos gases, a esas temperaturas, puede ser aprovechado utilizando un intercambiador de calor para precalentar el agua de reposición de la caldera o el aire de ingreso al quemador. Sin embargo, la recuperación del calor destinado al precalentamiento de aire de ingreso al quemador, puede elevar la temperatura de la llama, incrementando Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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la generación de óxidos de nitrógeno durante la combustión. Más aún, se debe cuidar de no enfriar mucho los gases de la chimenea, ya que el producto de la condensación de los gases es corrosivo y puede dañar partes de la caldera. Para evitar cualquiera de estos efectos, se puede instalar aletas reguladoras (“dampers”) que dirijan una parte de los gases hacia los recuperadores de calor y, la otra parte, salga directamente por la chimenea, a fin asegurar que la mezcla total de los gases a la salida de la chimenea estén a una temperatura adecuada. Controlando estos aspectos, se puede obtener excelentes resultadosxviii. También se puede aprovechar los gases de la chimenea para otros fines.
¾ Efectuar descargas o purgas de agua del fondo de la caldera Es recomendable que, después de un día de uso, se efectúen purgas de agua del fondo de la caldera; además, una purga completa cada semana (o en periodos más largos, según el uso). Esto permite expulsar el carbonato de calcio y otros sólidos solubles e insolubles presentes en el agua. Su acumulación provoca la formación de incrustaciones en diferentes partes de la caldera que disminuyen la eficiencia de intercambio de energía y la vida útil de la caldera. Para evitar una alta concentración de las sustancias mencionadas, el agua de alimentación a la caldera debe estar debidamente ablandada (reducir la presencia de calcio y magnesio), empleando para ello, resinas de intercambio iónico. Los beneficios de tener una caldera bien regulada, periódicamente purgada y con una adecuada relación aire-combustible son:
¾ Se evita incrustaciones, bajos rendimientos en la transferencia de calor, la emisión de combustible no quemado, temperaturas altas en los gases de combustión, y otros aspectos negativos que reducen la vida útil de la caldera. ¾ Se obtiene un ahorro significativo de energía (combustible) y, por ende, aumentan los beneficios económicos para la empresa. De manera general, y de acuerdo a la experiencia del CPTS, se puede lograr reducciones del 5 al 20% en el consumo de combustible. 6.2.5.3 Reparar o cambiar trampas de vapor defectuosas En los sistemas de transmisión y uso de vapor, se utiliza trampas de vapor, que son dispositivos encargados de dejar pasar el condensado de vapor una vez que éste ha cedido su calor latente. Las trampas de vapor expulsan aire, dióxido de carbono y gases no condensables, evitando, a la vez, el paso del vapor. Para que una trampa de vapor sea eficiente debe permitir solo pérdidas mínimas de vapor, tener larga vida, ser resistente a la corrosión, ventear completamente aire y dióxido de carbono, debe operar en casos de contra presión, así como en presencia de suciedad. Existen diferentes tipos de trampas de vapor, entre las más comunes están: (i) las de balde invertido, (ii) las de boya (flotador), (iii) las termostáticas y (iv) las termodinámicas o de disco controlado. Para que una trampa de vapor funcione correctamente, se debe tener mucho cuidado al seleccionar el tipo de trampa, su tamaño y rango de presión. Por lo tanto, se recomienda que la selección de trampas de vapor se realice con asesoramiento de personal especializado. Una trampa de vapor puede fallar en posición abierta o cerrada. Es muy común encontrar en los sistemas de distribución de vapor, trampas que se han quedado abiertas y que dejan pasar el vapor continuamente. De esta manera, una gran cantidad de vapor pasa continuamente sin ceder su contenido energético provocando pérdidas de energía. El Cuadro 6.8, muestra las pérdidas de vapor por hora para una trampa que ha fallado en la posición abierta. Las fugas de vapor están en función del tamaño del orificio que deja pasar el vapor y de la presión del sistema.
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Cuadro 6.8 Pérdidas de vapor por hora para diferentes presiones y diámetros de fugas Diámetro Presión de vapor bar (manométrica) (mm) 1 2 4 7 10 16 25 40 Fugas de vapor [kg/h] 0.9 1.3 2.1 3.4 4.7 7.2 11 17 1.02 1.2 1.8 2.9 4.7 6.4 10 15 24 1.19 2.1 3.1 5.2 8.3 11 18 27 43 1.59 3.3 4.9 8.1 13 18 28 42 66 1.98 4.7 7 12 19 26 40 61 96 2.38 5 7.5 13 20 28 43 65 103 2.46 6.4 10 16 25 35 54 83 130 2.78 8.4 13 21 33 46 71 108 170 3.18 11 16 26 42 58 89 137 215 3.57 13 20 32 52 71 110 169 266 3.97 19 28 47 75 103 159 243 383 4.76 26 38 64 102 140 216 331 522 5.56 33 50 83 133 183 282 432 681 6.35 42 63 105 168 231 357 546 861 7.14 52 78 130 208 286 441 675 1,064 7.94 63 95 157 252 346 534 817 1,288 8.73 75 113 187 299 411 636 972 1,532 9.53 102 153 255 407 560 865 1,323 2,085 11.11 134 200 333 532 731 1,130 1,727 2,723 12.7 169 253 421 673 926 1,430 2,186 3,447 14.29 209 313 520 831 1,143 1,765 2,699 3,447 15.88 253 378 629 1,006 1,383 2,136 3,266 5,149 17.46 301 450 749 1,197 1,646 2,542 3,887 6,128 19.05 410 613 1,020 1,630 2,240 3,460 5,290 8,341 22.23 604 904 1,503 2,403 3,303 5,102 7,800 12,298 26.99 Fuente: Guía para la conservación de vapor en el drenado de condensados – Armstrong Internacional INC.
Una vez que se cuantifica las pérdidas de vapor es posible determinar las pérdidas de energía multiplicando la cantidad de vapor que se pierde por el contenido de energía útil que contiene el vapor (ver ejemplo al final de la Sección 6.2.5.4). Si la trampa de vapor falla en posición cerrada, el condensado comienza a acumularse, reduciendo la capacidad de flujo de las líneas de vapor y la transferencia térmica del equipo al que está asociado. La acumulación excesiva de condensado puede originar golpes de ariete, que son muy perjudiciales para el sistema de vapor. El aire que queda atrapado dentro de las líneas de vapor reduce la temperatura y la presión del vapor y puede reducir, igualmente, la potencia de transferencia del intercambiador de calor. Es recomendable hacer una inspección de las trampas de vapor con cierta frecuencia para verificar que éstas se encuentren funcionando correctamente. Dependiendo de la presión a la que opera el sistema de distribución de vapor, se sugieren las siguientes frecuencias de inspección: (i) semanalmente para sistemas de alta presión (mayor a 150 psig), (ii) mensualmente para sistemas de media presión (de 30 a 150 psig) y (iii) anualmente para sistemas de baja presión (por debajo de 30 psig). Los métodos más utilizados para la inspección de las trampas de vapor son los siguientes: i) temperatura, (ii) sonido, (iii) visual y (iv) ultrasónico. De estos métodos, el ultrasónico es el más preciso para determinar la correcta operación de las trampas de vapor. Los detectores ultrasónicos llegan a captar sonidos agudos que son emitidos por el paso de vapor y agua a través de la trampa de vapor.
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6.2.5.4 Eliminar fugas en el sistema de distribución de vapor y retorno de condensados La eliminación de fugas en las tuberías de provisión de vapor y de retorno de condensados, así como en tanques de almacenamiento y en acoples, conduce a importantes ahorros de energía. Las fugas de vapor incrementan el uso de combustible, ya que se tiene que generar vapor adicional para compensar las pérdidas. El Cuadro 6.8 muestra la cantidad de vapor perdida por hora, como consecuencia de las fugas en función del diámetro del orificio que deja pasar el vapor y de la presión del sistema. Una vez que se cuantifica las pérdidas de vapor, es posible determinar las pérdidas de energía multiplicando el vapor que se pierde por el contenido de calor que contiene el vapor con respecto al del agua de alimentación de la caldera. Las fugas en las líneas de retorno de condensados incrementan el uso de agua de reposición, ocasionando un gasto mayor de combustible para calentar dicha agua de reposición. Por tanto, se debe identificar y eliminar todas las fugas presentes en las líneas de provisión de vapor, de retorno de condensados, tanques de almacenamiento y acoples. De manera general, se obtendrá reducciones en el consumo de combustible, en la emisión de gases de combustión y en el consumo de agua. El ahorro económico en agua puede ser muy significativo cuando su reposición requiere de un tratamiento previo (ablandamiento).
¾ A continuación se presenta el ejemplo de una fuga (con valores aproximados para un cálculo sencillo), cuyo diámetro es de 1.98 mm, en un sistema de 7 bar de presión, de una planta que utiliza vapor durante 4 horas al día, 300 días al año y GLP, como combustible para generarlo. Según el Cuadro 6.8, la pérdida es igual 13 kg de vapor por hora, lo que corresponde a 52 kg/día (13 kg/hora x 4 horas/día) y a 15,600 kg/año (52 kg/día x 300 días/año). Cálculo aproximado de la cantidad de energía necesaria para generar 15,600 kg/año de vapor y su impacto económico. 100 kg (agua) + ΔE [kcal]
100°C 70% de eficiencia energética
→ 100 kg (vapor)
C ( GLP ) = Capacidad calorífica del GLP = 11,830 kcal / kg ( GLP ) Costo(GLP) = Costo del GLP = 0.26 US$ / kg ( GLP ) •
energía requerida para evaporar 1 kg de agua, ΔE en kcal/kg(agua)
Factor de eficiencia: f =
[
70% = 0.7 100%
+ Calor latente ) [kcal] ] (Calor sensible M [kg] × f
ΔE kcal / kg ( agua ) =
= =
=
(agua )
(M(agua ) [kg] × Cp (agua ) [kcal / °C] × ΔT[°C] + M(agua ) × L (agua→vapor ) [kcal / kg (agua ) ]) (
M (agua ) [kg] × f
100 kg (agua ) × 1 kcal / °C kg (agua ) × (100 − 20 )°C + 540 kcal / kg (agua ) 100 kg (agua ) [kg] × 0.7
)
1 kcal / °C kg (agua ) × (100 − 20 )°C + 540 kcal / kg (agua ) 0.7
= 886 kcal/kg(agua)
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•
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Cantidad de GLP para evaporar 1 kg de agua (M(GLP/kg agua)):
[
]
M GLP / kg( agua ) kg ( GLP ) / kg ( agua ) =
=
[
AE kcal / kg ( agua )
[
]
C GLP kcal / kg (agua )
]
886 kcal / kg ( agua ) 11,830 kcal / kg ( GLP )
= 0.075 kg(GLP)/kg(agua)
•
Costo del GLP por año (Costo(GLP,año)) para producir 15,600 kg de vapor/año
Costo ( GLP,año ) [US$ / año] = M(agua,año) [kg (agua) /año] x MGLP/kg(agua) [kg (GLP) /kg (agua) ] x P(GLP) [US$/kg (GLP) ] = =
15,600 kg(agua)/año x 0.075 kg(GLP)/kg(agua) x 0.26 US$/kg(GLP) 304 US$/año
Reparar la fuga costará mucho menos de los 300US$.
6.2.5.5 Reducir pérdidas de energía por falta de aislamiento La falta de aislamiento en los sistemas de aprovisionamiento y distribución de energía térmica (caldera, tuberías de vapor y de condensados, acoples, tanques, etc.) ocasiona pérdidas de calor por convección y por radiación, a través de las superficies externas que se encuentran a alta temperatura (por ejemplo, partes de las cámaras de combustión, intercambiadores de calor y ductos expuestos). Temperaturas superiores a los 90 ºC en las superficies de tuberías y equipos, representan riesgos para el personal y, en algunos casos, pueden provocar incendios. Para evitar pérdidas de calor, se debe aislar todas las tuberías y/o superficies que estén a alta temperatura, empleando fibra de vidrio u otro material aislante. Cuando sea necesario, y sobre el aislante, utilizar un revestimiento de chapas delgadas de latón, a fin de reducir las pérdidas de calor por radiación. Se debe evitar que el material aislante se moje, a fin de que no pierda sus propiedades aislantes.
Una tubería de hierro galvanizado, de 1 pulgada de diámetro y 20 metros de longitud, que transporta vapor a 90 ˚C sin aislamiento durante 8 horas al día, pierde aproximadamente 5 millones de kcal por año. Esto equivale a aproximadamente 40 US$/año si se usa gas natural (GN), y 172 US$/año si se usa gas licuado de petróleo (GLP). El aislamiento de las líneas de vapor genera importantes ahorros de energía. De manera general, se obtendrán reducciones en el consumo de combustible, en la emisión de gases de combustión, en las pérdidas de calor y en el riesgo de quemaduras por parte de los empleados.
6.2.5.6 Planificar la producción para reducir el consumo de energía térmica Como en el caso de la energía eléctrica, una planificación de la producción puede reducir el consumo específico de energía térmica. La Figura 6.29 ilustra esta situación. Se observa que, a mayores volúmenes de producción (por ejemplo, en toneladas por día o por hora), el consumo específico de GN (pies cúbicos/tonelada (pc/t)) se reduce. Los pasos que se siguen para la implementación de esta medida son:
¾ A partir de la información mensual de producción y de datos mensuales de consumo de combustibles en la empresa, construir, primeramente, un gráfico como el que se muestra en la Figura 6.29. Luego se debe determinar el volumen de producción que permita el menor consumo específico de energía térmica posible. A manera de ejemplo, en el gráfico se observa que para una producción superior a 12.9 Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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3 toneladas, la empresa alcanza consumos específicos menores a 3.3 pie /t. Por supuesto, el volumen máximo de producción está restringido por la capacidad instalada de la planta.
¾ Luego de determinar el máximo volumen de producción posible por unidad de tiempo, se debe planificar la producción a este ritmo, por períodos de tiempo determinados, paralizando la producción entre períodos durante un tiempo definido, de tal manera de evitar la producción de lotes pequeños en forma continua; todo ello, con el objetivo de alcanzar un consumo específico de combustible reducido. Por ejemplo, en vez de utilizar vapor un par de horas cada día, se puede intensificar la producción de tal manera de usar vapor el día entero, paralizando la producción de vapor los siguientes dos o tres días, según se requiera. Se puede lograr una reducción importante en el consumo de combustible, con el consecuente beneficio económico que ello implica, así como alargar la vida útil de los equipos. 7.0
Consumo específico de GN [mpc/t]
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0 7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
Volumen de producción en toneladas de piel fresca [t]
Figura 6.29 Consumo específico de gas natural, en función de la producción Fuente: Elaboración CPTS
6.2.5.7 Otras medidas relativas al uso eficiente de energía térmica Entre otras medidas, se sugiere:
¾ Programar un mantenimiento anual o semestral de la caldera de vapor. ¾ Asegurar que se encuentren instaladas válvulas de alivio que permitan la evacuación del vapor, en caso de presiones accidentales excesivas. ¾ Recuperar, si es posible, los condensados de las operaciones donde se utiliza vapor. ¾ Considerar el uso de energía solar para precalentar agua de reposición de la caldera. 6.2.5.8 Cogeneración La cogeneración consiste en la generación simultánea de energía eléctrica y energía térmica (como calor o vapor), ambas plenamente aprovechables por la empresa. Los sistemas de cogeneración usan diversas formas tecnológicas, pero siempre incluirán un generador de electricidad y un sistema de recuperación de calor residual. A través de los sistemas de cogeneración se pueden alcanzar niveles de rendimiento de aproximadamente el 90% respecto a la energía contenida en el combustible empleado. Estos niveles de rendimiento dependen en gran medida de las características de la empresa, de las distancias que pueden Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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separar al sistema de generación con los usuarios finales, especialmente del vapor o el calor. Los niveles de eficiencia se incrementan si los sistemas de cogeneración están instalados tan cerca como sea posible de los usuarios finales. El combustible ideal para llevar a cabo sistemas de cogeneración es el gas natural por ser un combustible limpio, lo propio para sistemas de ciclo combinado. Sin embargo, se puede utilizar cualquier combustible, dependiendo de su disponibilidad y de los costos del proyecto. Los ingenios azucareros son ejemplos de cogeneración en nuestro país. El combustible utilizado es el bagazo proveniente de la molienda de la caña, el vapor producido por las calderas se usa para la generación eléctrica, mientras que la energía residual se usa para los procesos de evaporación y cristalización. Estos sistemas actualmente son de baja eficiencia, pero pueden ser mejorados substancialmente, permitiendo, incluso, vender el excedente de energía eléctrica a la red de distribución pública. Actualmente, los países con mayor nivel de penetración de la cogeneración en sus sistemas eléctricos, son los de la Unión Europea donde representa un 10% del mercado eléctrico. Países como España, que han impulsado fuertemente la cogeneración, tiene grados de penetración aún mayores. Entre los beneficios de la cogeneración se debe señalar las siguientes: Incremento del rendimiento en la conversión del combustible en energía útil. Reducción de los niveles de emisión de GEI, especialmente CO2. Reducción de los costos para las empresas, mejorando su competitividad. Resulta una oportunidad para instalar sistemas de generación eléctrica descentralizada para consumidores locales de poblaciones menores, proporcionando altos niveles de confiabilidad y eficiencia y reduciendo pérdidas por transmisión. ¾ Permite el aprovechamiento de residuos de biomasa, restos de procesos agrícolas, gases de refinería, etc., por tanto, incrementan el costo-efectividad de la planta y reducen los costos de disposición de residuos.
¾ ¾ ¾ ¾
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CAPÍTULO 7 ANEXOS 7.1 ANEXO A. GLOSARIO Término en español
Término en inglés
Balance de masa
Mass balance
Concentración
Concentration
Consumo especifico
Specific consumption
Descarga especifica
Specific discharge
Descarga o emisión
Discharge
Desecho
Waste
Desarrollo Sostenible
Sustainable Development
Diagrama de flujo (de un Flow sheet (of a proceso) process) Diagrama de flujo (de una operación unitaria
Flow sheet (of a unit operation)
Eficiencia energética
Efficiency energy
Efluente
Effluent
Gas Licuado de Petróleo Liquefied Petroleum (GLP) Gas (LPG) Gas Natural (GN)
Natural Gas (NG)
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Explicación Cuantificación de las entradas y salidas de masa en un proceso o en cada una de las operaciones unitarias. Valor que expresa la cantidad de una sustancia disuelta (soluto) por unidad de volumen o masa de solución, o de disolvente según sea el caso. Relación numérica que expresa el consumo de un insumo por unidad de producción o de materia prima. Por ejemplo 12 kg de sal por tonelada de piel. Relación que expresa la cantidad de desechos descargados por unidad de producto o de materia prima. Las descargas consisten en el vertido o emisión de los desechos sólidos, líquidos o gaseosos al ambiente. Liberación de materia y/o energía, de cualquier naturaleza (sólida, líquida, gaseosa, mezcla o combinación de ellas, incluyendo flujos calóricos), al ambiente (aire, agua o suelo) fuera del sistema productivo. Energía o materia (sólida, líquida, gaseosa, mezcla o combinación de ellas, incluyendo flujos calóricos) a la que ya no se le da valor alguno y, por tanto, se la descarga o emite o es objeto de disposición final. Proceso mediante el cual se satisfacen las necesidades de la actual generación, sin poner en riesgo la satisfacción de las necesidades de las generaciones futuras (Ley de Medio Ambiente, 1992). Esquema gráfico, con símbolos y flechas, que representan a un proceso, mostrando la secuencia de todas sus operaciones unitarias. Esquema gráfico, con símbolos y flechas, que muestra la secuencia de etapas o actividades de una operación unitaria, incluyendo sus entradas (insumos) y salidas (productos, subproductos y residuos). Habilidad de lograr objetivos productivos empleando la menor cantidad de energía posible. Materia y/o energía residual (sólido, líquido, gaseoso, mezcla o combinación de ellos, incluyendo flujos calóricos), cruda o tratada, que puede contener contaminantes y que se encuentra en cualquier punto del proceso productivo antes de su descarga o emisión. Mezcla de gases, principalmente propano y butano, mantenida en estado líquido en recipientes bajo presión. Gas metano, con cierto contenido de etano y propano. Se comercializa a nivel industrial y domiciliario, normalmente a través de gasoductos y líneas de distribución secundarias. 118
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Homogeneización
Homogenization
Insumo
Production supplies
Lodo
Sludge
Mejores técnicas disponibles
Best Available Technology (BAT)
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Operación de uniformizar una mezcla de sustancias por medios químicos o físicos, por ejemplo a través de una agitación. Toda entrada al sistema productivo (materia prima, agua, energía, reactivos químicos, material filtrante, resinas de intercambio iónico, empaquetaduras, etc.). Residuo semi-sólido. Son los medios más eficaces para el desarrollo de las actividades productivas y de sus modalidades de producción. La eficacia se mide en términos de la capacidad práctica de determinadas técnicas que, en principio, permiten alcanzar valores límite de descargas o emisiones para evitar o minimizar el impacto ambiental. En este contexto, se definen los siguientes términos: ¾ técnicas: la tecnología, métodos y procedimientos utilizados, incluyendo el diseño de la instalación y la forma de su construcción, uso, mantenimiento y abandono. ¾ mejores técnicas: las técnicas más eficaces para proteger el medio ambiente en su conjunto. ¾ disponibles: las técnicas asequibles en el mercado, cuya utilización permita la producción de bienes y servicios bajo condiciones competitivas, tanto en términos técnicos como económicos. (Adaptado del Diario Oficial de las Comunidades Europeas: “Directiva 96/61/CE del Consejo de la Unión Europea, Nº L257/26, de 24 de septiembre de 1996).
Merma
Loss
Pérdida. Muestra obtenida mezclando muestras simples Muestra compuesta por Sample composed per (muestras parciales) de volumen idéntico tomadas, por tiempo time ejemplo, cada hora durante el periodo de monitoreo. Muestra obtenida mezclando muestras parciales de volumen proporcional al caudal momentáneo, o bien Muestra compuesta Proportional compound tomada con una frecuencia proporcional al caudal, es proporcional al caudal sample to the volume decir con menos intervalos de tiempo con caudales crecientes y con intervalos crecientes cuando el caudal se reduce. Muestra simple Simple Sample Muestra tomada en un momento dado. Medida de la acidez o basicidad de una solución. Una pH pH solución acuosa con pH mayor a 7 es básica; igual a 7 es neutra; y menor a 7 es ácida. Intenciones y dirección generales de una organización relacionadas con su desempeño ambiental como las Política Ambiental Environmental policy ha expresado formalmente la alta dirección (ISO 14001: 2004) Uso de procesos, prácticas o productos que permiten reducir o eliminar la generación de contaminantes en sus fuentes de origen, es decir, que reducen o eliminan las sustancias contaminantes que podrían Prevención de la penetrar en cualquier corriente de residuos o emitirse Pollution Prevention contaminación al ambiente (incluyendo fugas), antes de ser tratadas o eliminadas, protegiendo los recursos naturales a través de la conservación o del incremento en la eficiencia. (Science Advisory Board de la EPA).
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Proceso
Producción Más Limpia (PML)
Process
Cleaner Production (CP)
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Conjunto de diferentes operaciones unitarias encadenadas, dirigidas a la consecución de un fin predeterminado. “Es la aplicación continua de una estrategia ambiental, preventiva e integrada, a los procesos productivos, a los productos y a los servicios para incrementar la eficiencia global y reducir riesgos para los seres humanos y el ambiente. La Producción Más Limpia puede ser aplicada a los procesos empleados en cualquier industria, a los productos mismos y a los diferentes servicios prestados en una sociedad. En los procesos productivos, la Producción Más Limpia conduce al uso eficiente de materias primas, agua y/o energía; la eliminación de materias primas tóxicas y peligrosas; y la reducción, en la fuente, de la cantidad y toxicidad de las emisiones y los desechos asociados al proceso de producción. En los productos, la Producción Más Limpia busca reducir los impactos negativos de los productos sobre el ambiente, la salud y la seguridad, durante todo su ciclo de vida, desde la extracción de las materias primas, pasando por la transformación y uso, hasta la disposición final del producto. En los servicios, la Producción Más Limpia implica integrar los asuntos ambientales en la concepción y prestación de servicios”. (Traducción, realizada por el CPTS, de la definición oficial, en inglés, de Producción Más Limpia, adoptada por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente PNUMA (United Nations Environment Program – UNEP).
Reciclaje
Recycling
Recuperación
Recovery
Residuo
Residue, remainder
Reuso Sistema de Gestión Ambiental (SGA)
Environmental Management System (EMS)
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Convertir el residuo en una materia prima o un nuevo producto Aprovechar o extraer componentes útiles del residuo. Es un efluente considerado como “insumo de menor valor”, cuya totalidad o parte de sus componentes pueden ser objeto de reciclaje, reuso o recuperación. Volver a utilizar el residuo en su forma de insumo original. Parte del sistema de gestión de una organización, empleada en desarrollar e implementar su política ambiental y gestionar sus aspectos ambientales (ISO 14001:2004)
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7.2 ANEXO B. UNIDADES Longitud: m cm mm
metro centímetro milímetro
Área: m2 cm2 mm2
metro cuadrado centímetro cuadrado milímetro cuadrado
Volumen: m3 dm3 L cm3 mL mpc
metro cúbico decímetro cúbico Litro centímetro cúbico mililitro millar de pies cúbicos
Masa: t kg g mg qq
tonelada kilogramo gramo miligramo quintal
Tiempo: h min s
hora minuto segundo
Temperatura: ºC K
grado Celsius o centígrado Kelvin
Presión: mmHg
milímetros de mercurio
Potencia: kW
kilovatio
Energía: kcal MJ kWh
kilocaloría megajoule kilovatio-hora
Concentración: N ppm M
Normalidad (N° equivalentes/L) partes por millón Molaridad (N° de moles/L)
(*) Se adoptará el litro (L) como equivalente al decímetro cúbico (dm3) 3 (**) Se adoptará el mililitro (mL) como equivalente al centímetro cúbico (cm )
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7.3 ANEXO C. RESUMEN DE LA LEGISLACIÓN EN MATERIA AMBIENTAL EN BOLIVIA (actualizado al 15 de febrero de 2005) Gentileza: MINISTERIO DE DESARROLLO SOSTENIBLE VICEMINISTERIO DE RECURSOS NATURALES Y MEDIO AMBIENTE DIRECCIÓN GENERAL DE MEDIO AMBIENTE
LEGISLACIÓN INTERNACIONAL RATIFICADA POR BOLIVIA 1. Tipo: Convenio Nombre del convenio: Sistema de control de los movimientos transfronterizos de los desechos peligrosos y otros desechos. Convenio de Basilea Fecha: Fue adoptado por 116 estados el 22 de marzo de 1989. Entró en vigor el 5 de mayo 1989. En Bolivia fue ratificado el 12 de julio de 1996, mediante Ley de la República, Ley No. 1698 Significado: El convenio de Basilea representa nuevas normas, reglas y procedimientos jurídicos para regir los movimientos y la eliminación de los desechos peligrosos tanto a nivel internacional como nacional. A este respecto dicho instrumento representa la intención de la comunidad internacional de resolver este problema ambiental de forma colectiva. El texto del convenio ofrece un sistema regulador establecido para la vigilancia y el control de los movimientos transfronterizos de desechos peligrosos. Cada Estado parte del convenio de Basilea esta sujeto a todas las obligaciones que entraña el Convenio. Un Estado Parte en el convenio de Basilea debe contar con la legislación nacional para aplicar lo estipulado en el Convenio. Por lo tanto, toda persona que se halle bajo la jurisdicción nacional de un Estado Parte en el Convenio de Basilea y que intervenga en el movimiento transfronterizo de desechos peligrosos u otros desechos esta obligada jurídicamente a cumplir las leyes y reglamentos nacionales pertinentes que rigen los movimientos transfronterizos de desecho y su eliminación. Objetivos: El objetivo general del convenio de Basilea es establecer un control estricto de los movimientos transfronterizos de los desechos peligrosos y otros desechos para proteger la salud de las personas y el medio ambiente de los efectos nocivos que pudieran derivarse de la generación y manipulación de esos desechos, los principales objetivos del convenio de Basilea son: a) Reducir los movimientos transfronterizos de desechos peligrosos y otros desechos a un mínimo compatible con su manejo ambientalmente racional; b) Tratar y eliminar los desechos peligrosos y otros desechos lo mas cerca posible de su fuente de generación de una manera ambientalmente racional; y c) Reducir al mínimo la generación de desechos peligrosos y otros desechos (atendiendo tanto a la capacidad como al peligro potencial). Resultado: El convenio de Basilea establece un mecanismo armonizado internacionalmente para controlar los movimientos transfronterizos de los desechos peligrosos y otros desechos sometidos al convenio. Existe un Manual de instrucciones que se ha preparado con objeto de proporcionar una interpretación armonizada del convenio, de su sistema de control y de facilitar la aplicación del sistema de control. El manual va destinado a las personas que intervienen el movimiento transfronterizo de los desechos peligrosos y otros desechos sin embargo, hay que tener presente que el manual debe considerarse solamente como un documento explicativo de apoyo del texto del Convenio de Basilea. En ningún caso sustituye el texto del convenio o de ninguna ley nacional, en caso de duda sobre algún aspecto del convenio de Basilea dirigirse a la autoridad competente del convenio.
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2. Tipo: Convenio Nombre del convenio: Convenio de Rótterdam Fecha: El Convenio de Rótterdam se aprobó en la Conferencia de Plenipotenciarios celebrada en Rótterdam el 10 de septiembre de 1996 y se abrió a la firma el 11 de septiembre de 1998. Permaneció abierto a la firma durante un año en la Sede de las Naciones Unidas en Nueva York, hasta el 10 de septiembre de 1999. El convenio entrará en vigor a los 90 días de depositarse 50 instrumentos de ratificación, aceptación, aprobación o adhesión, mientras tanto hay 83 países que se han adherido al convenio. Aun no ha entrado en vigor, en este periodo provisional se trabajara en el convenio. Significado: Según el Convenio, la exportación de productos químicos sólo podrá tener con el consentimiento fundamentado previo de la parte importadora. El procedimiento de consentimiento fundamentado previo (CFP) es un medio de obtener oficialmente y difundir las decisiones de los países importadores respecto de sí desean recibir futuros envíos de determinado producto químico y de velar por la aplicación de esas decisiones por parte de los países exportadores e importadores de proteger la salud humana y el medio ambiente de los efectos perjudiciales de esos productos químicos. El Convenio incluye disposiciones sobre el intercambio de información entre las partes sobre los productos químicos potencialmente peligrosos que puedan exportarse e importarse y prevé un proceso nacional de adopción de decisiones relativas a la importación y la aplicación de las decisiones por los exportadores. Las decisiones que adopte la Parte importadora no han de estar sujetas a consideraciones comerciales; es decir: si la Parte decide no dar su consentimiento a la importación de un determinado producto químico, también ha de poner término a la fabricación de ese producto en el país para uso interno así como rechazar las importaciones provenientes de Estados que no sean Partes en el Convenio. El Convenio abarca plaguicidas y productos químicos industriales prohibidos o rigurosamente restringidos por las Partes por motivos sanitarios o ambientales y respecto de los cuales estas partes han de presentar notificaciones para que se les aplique el procedimiento de CEP. También podrán proponerse las formulaciones de plaguicidas muy peligrosas que entrañen riesgos por las condiciones en que se utilizan en las Partes que son países en desarrollo o países con económicas en transición. La decisión de aplicar el procedimiento de CFP a un producto químico quedará a criterio de la Conferencia de las Partes. Inicialmente, el Convenio se aplicará al menos a 27 productos químicos a los cuales ya se aplicaba el procedimiento vigente de CFP voluntario; probablemente se añadirán otros cientos de productos químicos a medida que se vayan poniendo en práctica las disposiciones del Convenio. Objetivos: El objetivo del presente Convenio es promover la responsabilidad compartida y los esfuerzos conjuntos de las Partes en la esfera del comercio internacional de ciertos productos químicos peligrosos a fin de proteger la salud humana y el medio ambiente frente a posibles daños y contribuir a su utilización ambiental racional. Resultado: En el convenio se establecen disposiciones relativas a la asistencia técnica entre las Partes. Teniendo en cuenta en particular las necesidades de los países en desarrollo y de los países con economías en transición, las Partes cooperarán para promover la asistencia técnica encaminada al desarrollo de la infraestructura y la capacidad necesarias para que la gestión de los productos químicos se efectúe de conformidad con lo dispuesto en el Convenio. Las Partes que tengan programas más avanzados de reglamentación de la gestión de los productos químicos han de prestar asistencia técnica, incluida capacitación, a otras Partes para que desarrollen su infraestructura y capacidad en relación con la gestión de los productos químicos a lo largo de todo su ciclo. Las Partes han de facultar a una o más autoridades nacionales para que actúen en su nombre en el cumplimiento de las funciones administrativas que establece el Convenio. La aplicación del Convenio será supervisada por una Conferencia de las Partes. Se establecerá un Comité de examen de productos químicos que se encargará de examinar las notificaciones y propuestas de la Partes y hacer recomendaciones a la Conferencia de las Partes respecto de los productos químicos a los que debería aplicarse el procedimiento de CFP. En virtud del convenio, todo el proceso ha de llevarse a cabo de forma abierta y transparente. Quedan excluidos del ámbito de aplicación del Convenio determinados grupos de productos químicos como los estupefacientes y las sustancias psicotrópicas, el material radiactivo, los desechos, las armas químicas, los productos farmacéuticos y los alimentos y sus aditivos.
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3. Tipo: Protocolo Nombre del Protocolo: Protocolo sobre Seguridad de la Biotecnología. Fecha: Este convenio se celebró en Cartagena de Indias (Colombia) del 14 al 22 de febrero de 1999 Significado: La decisión II/5 de la conferencia de la Partes en el convenio, relativa a la elaboración de un protocolo sobre seguridad de la biotecnología, centrando específicamente en los movimientos transfronterizos de cualesquiera organismos vivos modificados resultantes de la biotecnología moderna que puedan tener efectos perjudiciales para la conservación y la utilización sostenible de la diversidad biológica, que establezca en particular, para su ulterior examen, un procedimiento adecuado de acuerdo fundamento previo. Reafirmando el enfoque de precaución que figura en el principio 15 de la Declaración de Río sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo. Conscientes de la rápida expansión de la biotecnología moderna y de la creciente preocupación publica sobre sus posibles efectos perjudiciales para la diversidad biológica, teniendo también en cuenta los riesgos para la salud. Reconociendo que para la biotecnología moderna tiene grandes posibilidades de contribuir al bienestar humano si se desarrolla y utiliza con medidas de seguridad adecuadas para el medio ambiente y la salud humana. Reconociendo también la crucial importancia que tiene para la humanidad los centros de origen y los centros de diversidad genética. Teniendo en cuenta la reducida capacidad de muchos países, en especial los países en desarrollo, para controlar la naturaleza y la magnitud de los riesgos conocidos y potenciales derivados de los organismos vivos. Objetivos: De conformidad con el enfoque de precaución que figura en el principio de 15 de la declaración de Rió sobre el Medio Ambiente y el desarrollo, el objetivo del presente protocolo es contribuir a garantizar un nivel adecuado de protección en la esfera de la transferencia, manipulación y utilización seguras de los organismos vivos modificados resultantes de la biotecnología moderna que puedan tener efectos perjudiciales para la conservación y la utilización sostenible de la diversidad biológica, centrándose concretamente en los movimientos transfronterizos. Resultado: El presente protocolo se aplicará, con sujeción a lo dispuesto en el párrafo 2 del presente artículo, al movimiento transfronterizo, la manipulación y la utilización de los organismos vivos modificados que puedan tener un efecto adverso para la conservación y la utilización sostenible de la diversidad biológica, los riesgos para la salud humana, impactos socioeconómicos y daños a la propiedad. Sin prejuicio del derecho de las Partes a someter todo organismo vivo modificado a una evaluación del riesgo antes de adoptar cualquier decisión con respecto a la importación, el presente protocolo no se aplicara a: a)
Los movimientos transfronterizos de organismos vivos modificados que no sea probable que tengan efectos perjudiciales para la conservación y la utilización sostenible de la diversidad biológica, teniendo en cuenta los riesgos para la salud humana, según lo que se especifique en un anexo del Protocolo. b) Al transito de organismos vivos modificados, salvo en lo que se refiere a los artículos 2, 14 y 15 y a los movimientos transfronterizos intencionales de organismos vivos modificados destinados al uso confinado. Acuerdos: Las partes podrán concertar acuerdos y arreglos bilaterales, multilaterales y regionales con partes que no sean partes relativos a los movimientos transfronterizos intencionales de organismos vivos modificados, siempre que esos acuerdos y arreglos sean compatibles con los objetivos del protocolo y no constituyan una reducción del nivel de protección previsto en el protocolo
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4. Tipo : Protocolo Nombre del Protocolo: Protocolo de Kyoto Fecha: 06/02/2000 en el “Taller de presentación y el camino a Kyoto” Significado: En la década de los años 80, se hizo aparente que las emisiones antropogénicas de CO2 y otros gases de efecto invernadero afectan al clima mundial con potenciales resultados catastróficos para la naturaleza y el hombre. El incremento en la concentración de esos gases últimamente ha causado un incremento en la temperatura de la atmósfera, lo que ha ocasionado el elevamiento del nivel del mar, el cambio en los patrones de precipitación, perdida en la biodiversidad y una tendencia al aumento de la incidencia de fenómenos extremos (tormentas, inundaciones, sequías etc.). En la Cumbre de la tierra del Río de Janeiro en 1992 el cambio climático fue uno de los tópicos clave y los países industrializados (pertenecientes al Anexo 1) pensaron en reducciones de emisiones, y fue abierta para su firma la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático de las Partes de la Convención celebrada en Kioto. El Protocolo compromete a los países desarrollados y a los países con economías en transición a economías de mercado, a reducir sus emisiones en 5.2% en promedio, bajo los niveles de 1990 para el periodo de compromiso del Protocolo del 2008 al 2012. Al mismo tiempo, el Protocolo de Kioto suministra los fundamentos de mercado para su mercado internacional de créditos de emisión. Como los costos de mitigación de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) difieren entre países, las ganancias económicas pueden ser alcanzadas a través de un comercio internacional de derechos en emisión, que permita a los países reducir emisiones. Por esta razón, el Protocolo de Kioto permite tres mecanismos diferentes para el comercio de emisiones, conocidos como implementación Conjunta, el Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) y el Comercio Internacional de Emisiones y abre la posibilidad a la formación de burbujas internacionales de emisión. De esta manera, solo el MDL abre la posibilidad a los países en desarrollo para participar en este esfuerzo internacional para reducir emisiones. Durante los recientes pasados años, el interés en el mercado emergente de reducción de GEI de modo estable se ha incrementado. Hasta el año 2010 se espera que se constituya un mercado global de derechos de emisión con un valor de varios miles de millones de dólares, proveyendo oportunidades de negocios y opciones para encontrar fondos para proyectos que contribuyan al desarrollo sostenible. Objetivos: Comercio de Emisiones (CE), el protocolo de Kioto en el Artículo 17 suministra la posibilidad de comerciar emisiones entre los países desarrollados (países del Anexo B del Protocolo). Basadas en las emisiones de 1990 de los países del Anexo B y sus individuales cuantificados de limitación y reducción de emisiones, las “Cantidades Asignadas” de cada uno de los países del Anexo B pueden ser calculadas, en este sentido las “Partes de la Cantidades Asignadas” (Parts of Assigned Amounts – PAAs) de un país individual pueden ser comercializados a través del Articulo 17. Este comercio será emprendido principalmente por entidades públicas, aunque se espera la participación del sector privado, lo cual aún no se ha decidido. El Articulo 4 suministra la posibilidad a los países del Anexo I conformar “burbujas”, en el sentido de que varios países pueden acordar alcanzar sus compromisos de reducir emisiones de manera conjunta. La unión Europea (UE) ha conformado esta burbuja y como resultado, algunos de los países dentro de la burbuja de la UE han acordado reducir sus emisiones más allá de su meta fijada por Kyoto, mientras otros podrán emitir más de lo que ellos tendrían permitido emitir bajo los compromisos de Kyoto. La Implementación Conjunta (IC), adicionales a los Artículos 17 y 4, está concebida como un mecanismo basado en proyectos entre países del Anexo I. La idea considera una inversión hecha con el propósito de reducir emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), por la cual el inversor recibe con retorno de su inversión los créditos de emisión. El efecto de reducción de emisiones es calculado por comparación de las emisiones actuales con una línea de base de emisiones. La reducción de emisiones alcanzada por los proyectos de IC tiene como resultado “Unidades de Reducción de Emisiones” (Emission Reduction Units – ERUs). El Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL), el Articulo 12 del Protocolo de Kioto establece el MDL, con el propósito de ayudar a los países en desarrollo a alcanzar el desarrollo sostenible y contribuir al objetivo último de la Convención, así como ayudar a los países del Anexo I para alcanzar el cumplimiento de sus compromisos cuantificados de limitación y reducción de emisiones. Los proyectos MDL son de hecho muy similares a los de IC, solo que la inversión es emprendida en un país no perteneciente al Anexo I, los cuales se beneficiarán de las actividades de proyectos que resulten en “Reducción Certificadas de Emisiones “(Certified Emission Reductions – CERs). Los proyectos MDL requieren que sus resultados sean reducciones adicionales de emisiones, es decir reducciones de emisiones que no hubieran ocurrido de otra manera. El cálculo del efecto de reducción de emisiones de un proyecto de mitigación de GEI esta hecho por comparación de los flujos potenciales de GEI del proyecto con la situación que tendría lugar si el proyecto no fuese implementado. Este escenario “de lo que ocurriría“ es llamado línea de base. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Resultado: Tres Resultados Principales: Actividad Feriales y Unilateralidad: el estudio apoya la posición negociadora de Bolivia referida a los siguientes puntos: a) demanda de inclusión en el MDL de los proyectos referidos al Uso de la Tierra, Cambio en el Uso de la Tierra y Actividades Forestales (proyectos LULUCF) y b) requerimiento de que se acepte el financiamiento unilateral para los proyectos MDL (ver los Capítulos 2, 5 y 6). Distribución de los excedentes MDL: en el estudio se presenta un enfoque innovador a la distribución de los excedentes de proyectos MDL. Los gobiernos anfitriones del MDL son estimulados para asegurar que parte de los excedentes MDL sea retenida en los países anfitriones. En este sentido debido a que los convenios de distribución de créditos no parecen ser los más adecuados se presenta un régimen de impuestos que tienen mayores ventajas tanto para los países anfitriones, como para los inversores. La propuesta esta basada en la legislación fiscal existente y puede ser fácilmente implementación (Ver Capítulo 5). Aprobación de proyectos MDL: un procedimiento directo para la aprobación de los proyectos MDL es delineado, el cual esta basado en la legislación existente, aspecto que facilita en gran manera la rápida implementación de las sugerencias (ver Capítulos 4y 5 ) Por último durante los recientes pasados años, el interés en el mercado emergente de reducción de GEI de modo estable se ha incrementado. Hasta el año 2010 se espera que se constituya un mercado global de derechos de emisión con un valor de varios miles de millones de dólares, proveyendo oportunidades de negocios y opciones para encontrar fondos para proyectos que contribuyan al desarrollo sostenible.
5. Tipo: Convenio Nombre del convenio: Cambio Climático Fecha: Mediante Decreto Ley 1576, ratifica la Convención Marco de las NN.UU., sobre el Cambio Climático (CC). Resultado: Una de las mayores experiencias en Bolivia es que se ha culminado con el Inventario Nacional de Emisiones de Gases de Efecto Invernadero y los Análisis de Vulnerabilidad y adaptación al CC, así como los estudios preliminares de opciones de mitigación de gases de efecto invernadero en el sector energético y no energético. También se ha llevado a cabo un Plan Nacional de Acción sobre el CC, y la Comunicación Nacional que el país presentó en la gestión 1998. 6. Tipo: Convenio Nombre del convenio: Capa de Ozono Fecha: En Agosto de 1994, Bolivia promulgó la Ley 1584 Resultado: Noviembre de 1995, el Comité Ejecutivo del Fondo Multilateral aprobó el Programa Nacional para la Reducción Gradual del Consumo de sustancias Agotadoras de la Capa de Ozono (SAO), donde se establece el Plan de Acción del Gobierno. En 1996 /97. Se formularon proyectos de inversión industrial para cooperar en la sustitución del consumo de SAO En 1997/98 Se aprobó el financiamiento para la elaboración del Proyecto de Inversión para el Sector de Espumas. 7. Tipo: Convenio Nombre del convenio: MERCOSUR Fecha: 17 de Diciembre de 1996 el Gobierno de Bolivia firma el acuerdo como país asociado al MERCOSUR en la reunión de Presidentes y a partir de la fecha se llega a denominar Estados Miembros y Asociados con el denominativo de MERCOSUR, Bolivia y Chile Resultados y/o acuerdos: En relación a temas ambientales se tiene: Establecimiento de los “puntos de contacto”, a la persona física o jurídica que realiza idéntica función ante el organismo Internacional de Energía Atómica (O.I.E.A.). Información tanto cuantitativa como cualitativamente de las fuentes radiactivas bajo control y registro de las respectivas autoridades competentes en materia nuclear. Levantamiento de la lista de material de “uso dual” para evaluar los potenciales inconvenientes que podrían plantearse al instrumentarse futuras medidas de control. Aporte de experiencias sobre hechos de tráfico ilícito, a fin de reunir información sobre el “modus operandi”, tácticas utilizadas, rutas habituales, etc.
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Procedimientos, en los distintos ámbitos (aduaneros, de fuerza de seguridad, autoridades regulatorias nucleares, de inteligencia, etc.), a fin de implementar, por consenso, medidas de prevención, detección y respuesta ante la eventual ocurrencia de un hecho de tráfico ilícito de materiales nucleares y/o radiactivos. También están los diferentes acuerdos que han llegado.( Documentación en archivo) a) No. 10/00 Acuerdo sobre reglamentación del régimen de transito vecinal fronterizo entre los estados parte del Mercosur, la República de Bolivia y la República de Chile. b) No. 8/00 Acuerdo sobre complementación del Plan General de Cooperación y Coordinación reciproca para la seguridad regional en materia de Trafico ilícitos de material nuclear y/o radiactivo entre el Mercosur, la República de Bolivia y al República de Chile c) No. 6/00 Acuerdo sobre complementación del Plan General de Cooperación y Coordinación reciproca para la seguridad regional en materia de ilícitos ambientales entre el MERCOSUR, la República de Bolivia y la República de Chile. d) No. 5/00 Plan general de Cooperación y Coordinación reciproca para la seguridad regional. e) No. 4/00 Acuerdo sobre complementarios del plan General de Cooperación y Coordinación reciproca para la seguridad regional en materia de delitos Económicos/Financieros entre el MERCOSUR, la República de Bolivia y la República de Chile. f) No. 14 Acuerdo complementación de la definición y configuración del sistema de intercambio de información de seguridad entre el MERCOSUR, la República de Bolivia y la República de Chile.
8. Tipo: Protocolo de enmienda Nombre del convenio: Tratado de Cooperación Amazónica Fecha: 27 del mes de Abril de 1999 (Según Ley No. 1973) Bolivia se suscribió en fecha 3 de Julio de 1978, ratificado luego por el supremo Gobierno mediante Decreto Ley N° 16811 del 19 de Julio de 1979; Bolivia constituyó legalmente su Comisión Permanente recién el 5 de febrero de 1981 mediante Decreto Supremo N° 17996; quedando sin vigencia en 1993; Pero en 1997 se promulga una nueva Ley de Ministerios N° 1788 y Decreto Reglamentario N° 24855 que modificaría nuevamente la estructura del poder ejecutivo. Significado: Las Repúblicas de Bolivia, Brasil, Colombia, Ecuador, Guyana, Perú, Surinam y de Venezuela, crean la Organización del Tratado de Cooperación Amazónica (OTCA), dotada de personalidad jurídica, siendo competente para celebrar acuerdos con las partes Contratantes, con estados no miembros y con otras organizaciones internacionales. Desarrollaran e implementarán estrategias que contribuyan a la preservación del medio ambiente, a través del manejo adecuado de los recursos naturales, que permita un equilibrio ecológico que garantice un desarrollo sostenible de la Región Amazónica. Fomentar la investigación y divulgación del uso económico de la biodiversidad amazónica para el aprovechamiento sostenible de la región, promoviendo el intercambio de experiencias sobre la productividad natural de los ecosistemas, de las especies y de los recursos genéticos. Objetivos: La Organización del Tratado de Cooperación Amazónica tendrá una Secretaria permanente con sede en Brasilia, encargada de implementar los objetivos previstos en el tratado de conformidad con las resoluciones emanadas de las reuniones de Ministros de relaciones Exteriores y del Consejo de Cooperación Amazónica. Dicha Secretaria elaborará, con las Partes Contratantes, sus planes de trabajo y programa de actividades, así como formulará su presupuestoprograma, los cuales deberán ser aprobados por el Consejo de Cooperación Amazónica. Resultado: La Comisión Especial de Medio Ambiente de la Amazonía (CEMAA), fue creada en la Tercera Reunión de Ministros de Relaciones Exteriores del Tratado de Cooperación Amazónica, realizada en la ciudad de Quito, Ecuador el 7 de Marzo de 1989. 9. Tipo : Comisión Especial (Esta dentro del Tratado de Cooperación Amazónica) Nombre de la Comisión: Comisión Especial de Medio Ambiente de la Amazonía (CEMAA) Fecha: Se crea en Marzo de 1989, en la ciudad de Quito, Ecuador el 7 de marzo de 1989 Significado: a) Estudiar y proponer a la luz de los principios del Tratado de Cooperación Amazónica, acciones y medidas conjuntas de manejo ambiental que favorezcan la realización de proyectos de desarrollo sostenible de los recursos en la Amazonía. b) Definir y proponer los estudios e investigaciones concordantes con sus finalidades de acuerdo con las prioridades determinadas por el consejo; c) Considerar la unificación y/o interrelación de metodologías para la evaluación de impactos ambientales; d) Examinar la posibilidad de elaborar programas conjuntos en esta área; e) Instruir a la Secretaria Pro Tempore para que examine alternativas para la captación de recursos financieros y la cooperación técnica para proyectos conjuntos de los países Miembros del Tratado y para el desarrollo de las labores que se le encomiende; f) Analizar la posible compatibilización de legislaciones ambientales en la Región; g) Intercambiar informaciones sobre programas nacionales destinados a la protección del medio ambiente en la región amazónica. Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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Objetivos:
En el ejercicio soberano del derecho inherente a la soberanía de cada Estado sobre sus áreas amazónicas, se logre, ínter alía, a) b)
Impulsar las investigaciones para conocer los riesgos naturales actuales y potenciales para la región; Prevenir el deterioro de los recursos naturales amazónicos, particularmente la deforestación y degradación de los suelos; c) Estudiar metodologías comunes de evaluación de impacto ambiental; d) Elaborar programas y proyectos; e) Examinar ofertas de cooperación en aspectos relativos al medio ambiente y, f) Analizar la posible compatibilización de legislaciones ambientales”. Resultado: Hasta la fecha se han realizado seis Reuniones Ordinarias de la CEMAA. En la Primera Reunión Ordinaria de la CEMAA, se crean ocho programas centrales, con la idea de que cada País Parte asumiera la coordinación regional de cada uno de ellos. Son los siguientes: a) Evaluación de los Recursos Naturales Renovables, Zonificación Agro ecológica y Monitoreo de las Alternativas en el Uso de la Tierra. b) Ecología, Biodiversidad y Dinámica en las Poblaciones c) Fauna Silvestre d) Recursos Hidrobiológicos e) Defensa y aprovechamiento de los Recursos Forestales f) Planificación y Manejo de las Áreas Protegidas g) Unificación y/o Interrelación de Metodologías para la Evaluación de Impactos Ambientales, Compatibilización de las Legislaciones Ambientales e Intercambios de informaciones sobre Programas Nacionales de Protección del Medio Ambiente en la Región Amazónica. Teniendo como Coordinador a Bolivia h) Investigación Ambiental. Existen 27 proyectos asignados a 8 programas (tres ya han sido ejecutadas). Además de 7 nuevos proyectos aún no asignados a programas, propuestos por Suriname (05), Perú (01) y Bolivia (01). En la VII Reunión Ordinaria de la Comisión Especial de Medio Ambiente de la Amazonia (CEMAA) se pudo determinar una nueva estructura de funcionamiento de la CEMAA, se determinaron las áreas temáticas, sobre la base de la cuales se deben ir definiendo los proyectos que serán presentados y los que resulten de la priorización que realizará cada país Luego de hacer un análisis de los 27 proyectos de la CEMAA, se pudo determinar que 3 proyectos han sido ejecutados, 7 no tienen perfil ni ficha de proyecto, 7 solo tienen ficha de proyectos, 8 tienen fichas y proyecto inicial y 2 tienen ficha y Documentos de Talleres, estos proyectos figuran en listas muchos años y no han dado resultados esperados y tampoco el país proponente del proyecto ha realizado ningún avance o actualización de los mismos. En este sentido, es importante realizar una selección y priorización a fin de que permanezcan solo los más importantes y que sean viables desde todo punto de vista. La Comisión Especial Nacional de Medio Ambiente de la Amazonia de Bolivia, ya tiene definidos sus objetivos e identificadas las instancias involucradas en el tema y una priorización de proyectos. Sobre esta base, se debe realizar la priorización de los proyectos existentes y presentación de nuevos proyectos en coordinación con la Dirección General de Biodiversidad, Dirección General de Clasificación de Tierras y Cuencas y la Dirección General de Desarrollo Forestal. Dichos proyectos son Programas de Apoyo a la zonificación de la Amazonia, Fase II experiencia Piloto en el manejo de la fauna silvestre en los países de la Cuenca amazónica, Utilización del bosque Amazónico, Fase I, Bolivia, Ecuador y Perú, Acción para una Amazonía Sostenible, Valoración Económica sobre la base del Potencial de Biodiversidad en Áreas Naturales Protegidos de los países del TCA, Afectación Ambiental de la Actividades, obras y/o proyectos en la Amazonía (Bolivia, Perú y Brasil). Proyecto Regional del Uso Sostenible y Conservación de la Fauna silvestre en los países de la Cuenca Amazónica, Ordenación de la pesca en la Cuenca Amazónica.
10. Tipo : Protocolo Nombre del protocolo: Protocolo de Montreal Fecha: 3/08/1994 y ratificada el 21/12/1998 Significado: Leyes de protección Capa de Ozono Objetivos: Reducción de la capa y cumplir las medidas de control para Sustancia Agotadoras de Ozono 11. Tipo : Convenio Nombre del convenio: Convenio Estocolmo Fecha: 23/05/2001; ratificado 05/2004 Objetivos: Eliminar disminuir y sustituir los contaminantes orgánicos persistentes para proteger la salud y el medio ambiente Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles – CPTS
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GLOSARIO DE CODIGOS (COD), LEYES (L) CONSTITUCIÓN POLÍTICA DEL ESTADO (CPE), REGLAMENTOS, DECRETOS SUPREMOS (DS), RESOLUCIONES MUNICIPALES (RM), RESOLUCIONES ADMINISTRATIVAS AREA GENERAL DISPOSICION CPE DS DS DS DS DS DS DS LEY LEY
No 24176 24176 24176 24176 24176 24176 24176 1333 696
FECHA 06/02/96 08/12/95 08/12/95 08/12/95 08/12/95 08/12/95 08/12/95 08/12/95 27/04/92 10/01/85
TEMA Constitución política del estado Ley de medio ambiente /aprueba reglamentos Reglamento general de gestión ambiental Reglamento de prevención y control ambiental Reglamento en materia de contaminación atmosférica Reglamento en materia de contaminación hídrica Reglamento para actividades con sustancias peligrosas Reglamento de residuos sólidos Ley de medio ambiente /apruébese Ley orgánica de municipalidades / apruébese
AREA DE MINERIA DISPOSICION DS DS DS LEY DS DS DS LEY LEY DS DS COD. LEY
No 25151 24782 24780 1777 24301 24299 23214 1297 1243 21297 21297 7148
FECHA 04/09/98 31/07/97 31/07/97 17/03/97 22/05/96 20/05/96 21/07/92 27/11/91 11/04/91 09/06/86 09/06/86 07/05/65 26/10/06
TEMA Servicio Nacional Técnico de Minas Reglamento ambiental para las actividades mineras Reglamento del régimen tributario minero Código de minería Regula pago de patentes mineras sin recargos impositivos Aplicación del régimen impositivo minero Código de minería reglamenta Ley 1243 de modificaciones Código de minería /modifica Ley 1243 Código de minería/ eleva rango de Ley e introduce modificaciones Oro/ reglamenta fiscalización sobre producción Reservas fiscales mineras/dispone levantamiento total con excepciones que indica Código de minería/ se aprueba Reglamento de aguas
AREA HIDROCARBUROS DS
No 24914
FECHA 05/12/97
DS
24806
04/08/96
DS DS
24804 24595
04/08/97 06/05/97
DS
24419
27/11/96
LEY DS DS DS DS DS DS DS LEY LEY
1731 24412 24400 24499 24498 24398 24336 24335 1689 1194
25/11/96 14/11/96 31/10/96 31/10/96 31/10/96 31/10/96 19/07/96 19/07/96 30/04/96 01/11/90
DISPOSICION
Tema Reglamento sobre el régimen de precios de los productos del petróleo /ratifica y reglamenta DS 24804 Aprueba modelos de contratos de riesgo compartido para áreas de exploración y explotación por licitación publica Aprueba reglamento sobre el régimen de precios de los productos del petróleo YPFB/ transferirá el 45% de sus ventas diarias en el mercado interno con cargo a IVA, IT e HD Aprueba clasificación de campos con hidrocarburos nuevos explotados directamente por YPFB Modificaciones a la ley 843 de reforma tributaria y 1696 de hidrocarburos YPFB / sus pasivos laborales del proceso de capitalización se transfieren al TGN Aprueba reglamentos de ley de hidrocarburos Aprueba reglamentos de ley de hidrocarburos Aprueba reglamentos de ley de hidrocarburos Reglamento de delimitación de áreas Mapa de Bolivia con interés petrolero/ se aprueba Ley de hidrocarburos / aprueba reglamentos Ley de hidrocarburos / se aprueba Ley de hidrocarburos /se aprueba
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AREA DE LA INDUSTRIA DISPOSICION
No
RM RM OM R. DS
7489 10 27421
FECHA 30/11/96 30/11/96 28/07/89 24/01/85 26/03/2004
Tema Normas de materiales de saneamiento básico Normas de residuos sólidos Empresa municipal de aseo /apruébese estatutos Eliminación de desechos en cuerpos de agua/ aprueba reglamentación Sistema de licencias de importación y control de sustancias agotadoras del ozono 09/06/2004 Reglamento de gestión ambiental de sustancias agotadoras del ozono 04/2000 Ley de servicios de agua potable y alcantarillado sanitario Norma para la Aplicación de Tarifas de distribución
DS 27562 LEY 2066 Resolución 162/200 SSDE 1 SSDE: Superintendencia de Servicios de Energía Eléctrica
AREA RECURSOS NATURALES DS DS DS DS DS DS
No 25158 24848 24784 24781 24774 24773
FECHA 04/09/96 20/0997 31/07/97 31/07/97 31/07/97 31/07/97
DS
24773
31/07/97
DS
24676
21/06/97
DS DS LEY LEY DS DS DL DL DL
24566 24529 1715 1700 22884 22581 15464 15089 3464
10/04/97 21/03/97 18/10/96 12/07/96 03/08/91 14/08/90 12/05/78 03/11/75 02/08/53
DISPOSICION
Tema Servicio Nacional de Áreas Protegidas Crea el Consejo Consultivo de Política Agropecuaria Reglamento de la Ley de Reforma Agraria (INRA) Reglamento general de Áreas Protegidas Reglamento para la conservación y aprovechamiento del lagarto Régimen de concesiones de tierras fiscales para conservación y protección de la biodiversidad, investigación y ecoturismo Régimen de concesiones de tierras fiscales para la conservación y protección de la biodiversidad, investigación y ecoturismo Aprueba reglamento de la Decisión 391 de la Comisión del Acuerdo de Cartagena y el reglamento sobre biodiversidad Estatuto de la superintendencia forestal Reglamento para la conservación de la vicuña Ley del servicio nacional de reforma agraria Ley forestal Pausa ecológica /aprueba su reglamento Reglamento de pesca y agricultura /apruébese Ley de derechos de pesca /modifica DL. 15089 Ley de vida silvestre, parques nacionales, caza y pesca / apruébese Ley de reforma agraria / artículos vigentes
SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL DISPOSICION LEY LEY COD. LEY Resolución ministerial de Salud Resolución ministerial de Salud Resolución Ministerial
No
1732 318/04
FECHA 8/12/1942 2/08/1979 14/12/1956 29/09/1996 27/05/2004
318/04
27/05/2004 Reglamento de la Inspección Médica al Trabajo
496/04
23/09/2004 Reglamento de los Comités Mixtos Higiene, Seguridad y Salud Ocupacional
16998
Tema Ley General del Trabajo Ley General de Higiene, Seguridad Ocupacional y Bienestar Código de Seguridad y Salud Ocupacional Ley de Pensiones Reglamento de Servicios Médico de Empresa
Para mayor información consultar: http://www.bolivia-industry.com/sia http://gaceta.comunica.gov.bo/ http://www.mds.gov.bo/
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7.4 ANEXO D. CUESTIONARIO
TÉCNICO PARA DIAGNÓSTICOS DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA EN EL SECTOR INDUSTRIAL MANUFACTURERO
A continuación se presenta el cuestionario técnico que utiliza el CPTS para la preparación de sus diagnósticos de PML.
Estimado señor Gerente: Para que la evaluación técnica de su planta sea eficiente, es necesario preparar la información con anticipación. Esto permitirá que los técnicos a cargo del diagnóstico de producción más limpia, que incluye prevención de la contaminación y eficiencia energética, puedan planificar la forma más conveniente para identificar los problemas de su empresa y proponer la mejor solución a los mismos. Por esta razón, es necesario contar con la mejor y más exacta información posible, la cual será manejada con la más alta confidencialidad. Con este propósito se ha desarrollado el presente cuestionario, el cual le solicitamos contestarlo cuidadosamente. Su diseño tiene carácter general, y quizás no se ajuste 100% a la realidad de su empresa; en todo caso, confiamos en su sentido común para proporcionarnos información objetiva que permita a los técnicos entender y tener una idea preliminar clara sobre los procesos de su planta, especialmente en aquellos que tengan mermas, generen contaminación y/o energéticamente no sean muy eficientes. Entendemos que el contestar este cuestionario puede ser relativamente complicado y algo tedioso para usted. Sin embargo, es conveniente y beneficioso disponer de esta información en todo momento, debido a que cualquier análisis técnico o elaboración de proyectos va a requerir de la misma. Cuando tenga que llenar el Manifiesto Ambiental Industrial y el Plan de Manejo Ambiental, si es que no lo hubiera hecho ya, encontrará que van a requerir de su empresa información similar a la requerida en este cuestionario. Debido a la cantidad de información que tendrá que investigar y redactar, le sugerimos aprovechar los informes rutinarios emitidos por sus sistemas de control, que contengan la información requerida. Simplemente inclúyalos. Si es que la información de respuesta al presente cuestionario no fuera la más adecuada, ocurrirá que cuando los técnicos vayan a pasar una semana en su planta, tendrán que obtener la información correcta personalmente, restando tiempo a su verdadero trabajo. Reiteramos una vez más la confidencialidad con la que el CPTS maneja esta información. En caso de necesitar alguna aclaración al respecto o con referencia al cuestionario en general, le pedimos contactarnos a la brevedad posible; y estaremos encantados de poder ayudar.
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CUESTIONARIO TÉCNICO Datos Generales: Empresa: ___________________________________________________________________________ Rubro de producción: __________________________________________________________________ Gerente General: _____________________________________________________________________ Dirección: _________________________________________________ Ciudad: __________________ Teléfonos: ____________________________________________ Casilla: ______________
Fax: _________________________
Correo Electrónico: _____________________________________________
Gerente de Planta (persona de contacto) ___________________________________________________ Dirección: __________________________________________________ Ciudad: __________________ Teléfonos: ____________________________________________ Casilla: ______________
Fax: _________________________
Correo Electrónico: ______________________________________________
Datos Técnicos: 1.
Lista de productos y subproductos de la compañía, indicando las cantidades producidas en los últimos 12 meses, así como sus precios de venta.
2.
Indicar en una lista de productos y subproductos, el volumen de producción que se quisiera tener como referencia para la elaboración del proyecto; es decir, sus proyecciones para el futuro. Este dato es fundamental, porque los cálculos contemplados en las recomendaciones de prevención de la contaminación y de eficiencia energética deberán considerar los planes de crecimiento de la empresa.
3.
Descripción de los procesos de producción, en el que se incluyan todos los procesos y/u operaciones relevantes en orden sucesivo, indicando el objetivo de cada uno(a), así como el flujo y cantidades de los principales insumos y productos. Por favor incluir un diagrama de bloques de los procesos para cada línea de producción. Identificar los cuellos de botella.
4.
Cada proceso y/u operación de la producción (incluidos en el diagrama de bloques del punto 3), puede ser continuo, por lotes, o una combinación de ambos. En algunos casos, seguramente la información no se encuentra disponible, pero en todo caso, por favor al menos haga estimaciones. Al especificar cantidades, se debe entender que éstas deben referirse a unidades relativas (p.e. kg/h, kg/lote, lotes/día, litros/min, etc.). Es importante aclarar si la información es la especificada por el fabricante, si fue medida por los técnicos de planta o si se trata de una estimación. A continuación, le pedimos tenga a bien especificar cada uno de los procesos y/u operaciones mencionadas:
4.1 Descripción del proceso, explicando objetivos, instrucciones al operador, y especificación de las variables operativas (temperatura, presión, pH, etc). 4.2 Describir las operaciones de control de calidad, así como el sistema de control de producción. Adjuntar como muestra una hoja de control de proceso (batch sheet). 4.3 Cantidad de todos los materiales que ingresan al proceso, tales como materia prima, agua, energía y otros insumos (no olvidar incluir, por ejemplo, enjuagues y lavados, y su periodicidad).
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4.4 Cantidad de materiales que salen del proceso (productos, subproductos y pérdidas, incluyendo residuos y desechos). Indicar si algún material se recicla o reutiliza (p.e. recirculación de agua de enfriamiento). 4.5 Descripción de maquinarias y equipos, indicando datos relevantes (como marca, fabricante y año de construcción, dimensiones, uso de vapor y/o agua, capacidad de producción, eficiencia, velocidades, potencia de los motores, presiones de trabajo, consumo de combustible, etc.). 5.
Descripción de los servicios internos y externos que se usan en la planta (generación de vapor; recojo de basura; etc.; en lo posible cuantificada, por ejemplo, en kg/h). Adjuntar diagrama de vapor, indicando los usos del vapor en la planta, y un diagrama de aguas, indicando su procedencia, tratamiento, si corresponde, y los distintos usos en la planta. Incluir la misma descripción de equipos mencionada en el punto 4.5 para calderas, compresoras de aire, equipo de refrigeración, equipo de tratamiento de aguas. En caso de usar agua de pozo, indicar el caudal promedio y la potencia de las bombas.
6.
Planos de las instalaciones: -
Ubicación de los procesos y/u operaciones, así como de los equipos auxiliares (calderas, compresoras, refrigeración, tratamiento de aguas, etc). Diagrama unifilar Ubicación de los sistemas de drenaje de aguas de desecho (industriales y sanitarias) Ubicación de los sistemas de distribución de agua en la planta, especificando si se trata de agua de pozo, de la red municipal, lluvia, etc. Ubicación de tanques cisternas de almacenamiento.
7.
Lista de compras de materia prima, indicando costo-almacén así como cantidades para los últimos doce meses. En la misma tabla incluir el consumo de materia prima en la producción.
8.
Lista de compras de productos químicos y de otros insumos en general, indicando costoalmacén así como cantidades para los últimos doce meses. En la misma tabla incluir el consumo de dichos insumos para la producción. En el caso de productos químicos u otros insumos, cuya composición química se desconozca, favor especificar el nombre comercial y el fabricante. Favor pedir al proveedor toda la información técnica posible.
9.
Detalle de los servicios públicos utilizados durante los últimos doce meses, para electricidad, agua, gas natural, diesel, gasolina, recojo de desechos sólidos, etc. Este detalle deberá especificar la cantidad consumida así como el monto pagado. Fotocopias de las facturas serían muy útiles. A continuación le proporcionamos un esquema para resumir esta información:
9.1 Consumo de agua Consumo de agua de la red __________ Consumo de agua de pozo __________ Consumo otras fuentes _____________ Totales: ________________
m3 / año m3 / año m3 / año m3 / año
Costo: _______________ US$ / año Costo: _______________ US$ / año Costo: _______________ US$ / año Costo: ______________ US$ / año
9.2 Consumo de energía Eléctrica (Red):
Número de Transformadores ____________ Máx. Potencia demandada (total) _______ kW Transformador 1 ____________________ kW Transformador 2 ____________________ kW Etc. ____________________ kW Energía consumida (total) ______________kWh/año Costo Total ____________________ US$/año
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Autogeneración: Capacidad instalada ______________kW Generación ____________________ kWh / año Rendimiento ____________________ kWh / unidad Combustible: GN ____________________ mpc / año Diesel __________________ m3 / año Gasolina _______________ m3 / año Otros __________________ m3 / año Costo total ______________ US$ / año Combustibles:
Gas Natural________ mpc / año Gasolina __________ m3 / año Diesel ____________ m3 / año Otros _____________ m3 / año
Costo Costo Costo Costo Total
__________ US$ / año __________ US$ / año __________ US$ / año __________ US$ / año ___________ US$ / año
9.3 Principales cargas (energía eléctrica) El siguiente listado es sólo un ejemplo; por favor enumerar los principales usos finales de la energía propios de su planta.
Uso Generación de vapor Molienda Tamizado Destilación Hornos etc.
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Descripción
Capacidad
9.4 Descargas sólidas El siguiente cuadro es sólo un ejemplo. Por favor, adecuar el cuadro a la situación de su empresa, especificando cantidades generadas por año y el costo asociado al o a los servicios de recojo de basura y/o el costo de deshacerse de los desechos sólidos y/u otros; incluyendo los posibles ingresos por venta de residuos u otros similares.
Origen / Descripción 1. Molienda / materia calcárea 2. Proceso 1 / sedimentos 3. Proceso 2 / desperdicios 4. Destilación / borras 5. Hornos / cenizas
Cantidad (t/año)
Servicio / Destino Empresa Aseo Urbano / Relleno Sanitario Empresa Aseo Urbano / Relleno Sanitario Empresa XYZ / Alimento balanceado para animales Empresa XYZ / Alimento balanceado para animales Horno X / Deposición de partículas finas en área poblada
Costo / Ingreso (U$S/año) Costo del servicio Costo del servicio Monto del ingreso por venta de los desperdicios Monto del ingreso por venta de las borras Costo limpieza del área; y/o demandas de vecinos
6. etc.
10. Información referente a aguas residuales y material de desecho. Favor incluir en esta información solicitada copias de los análisis de laboratorio más representativos. Si no tuviera alguno, es importante que los consiga. 11. Una descripción del calendario de la empresa, incluyendo una estimación del total de días trabajados en los 12 meses pasados, cantidad de turnos por día, días por semana y horas por día.
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Explicar el régimen de vacaciones y, si es el caso, cuánto tiempo se para la planta a fin de año por las fiestas y/o por mantenimiento preventivo.
12. Incluir información sobre su personal: Cantidad de ingenieros, técnicos y obreros, así como otros datos pertinentes, tales como políticas de contratación, trabajadores eventuales, capacitación, medidas de seguridad, etc. 13. Después de analizar todos los datos anteriores, posiblemente su perspectiva respecto de la contaminación y desperdicios de su planta haya cambiado. Por eso queremos verificar su respuesta a las siguientes preguntas: -
¿Qué problemas de contaminación enfrenta la compañía actualmente? ¿Tiene quejas de vecinos? ¿Ha recibido anteriormente o espera recibir inspecciones de instituciones del Estado? ¿La construcción de una planta de tratamiento de aguas residuales está incluida dentro de los planes de la empresa? ¿Que recursos estaría la compañía en condiciones de invertir para mejorar sus problemas de generación de desperdicios y contaminación ambiental? ¿La empresa cuenta con un plan destinado al ahorro de energía? ¿La empresa recibe asesoramiento en temas de eficiencia energética? ¿El personal de la empresa ha recibido algún tipo de entrenamiento en relación con la eficiencia energética?
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7.5 ANEXO E. CRITERIOS
DE EVALUACIÓN TÉCNICAMENTE VIABLES
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ECONÓMICA
DE
LAS
OPCIONES
DE
PML
Las medidas de PML a ser implementadas, son recomendadas en base a las opciones de PML calificadas como económicamente factibles. En este sentido, el objetivo de los criterios de evaluación económica (ver adelante) es determinar la factibilidad económica de las opciones de PML calificadas como técnicamente viables. Estos criterios permiten además analizar el beneficio económico que se obtendrá después de realizar la inversión destinada a implementar las medidas de PML recomendadas. Para aplicar los criterios de evaluación económica, se requiere contar con información sistematizada, expresada en términos monetarios, elaborada en base a la información que proviene de las etapas y pasos previos al de la evaluación económica. Los criterios económicos mencionados pueden construirse en base a la aplicación de los siguientes conceptos financieros:
¾ ¾ ¾ ¾
Valor actual (VA) y valor futuro (VF) Flujo de caja (FC) Valor actual neto (VAN) Tasa interna de retorno (TIR)
1.
Valor actual (VA) y valor futuro (VF)
El valor actual (VA) de un monto de capital que se espera recibir en fecha futura, se define como la capacidad de consumo o de inversión que dicho monto de capital permitiría en tiempo presente (el valor actual también se denomina valor presente). El valor futuro (VF) de un monto de capital presente, se define como la capacidad de consumo o de inversión que dicho monto permitiría en un tiempo futuro. El siguiente ejemplo ilustra estos dos conceptos. Si un empresario, el día de hoy, con un dólar, puede comprar 100 hojas de papel de un cierto tamaño y calidad, al cabo de cinco años, con ese mismo dólar, dicho empresario posiblemente podrá comprar tan solo 80 hojas del mismo tamaño y calidad de papel. Por lo tanto, al cabo de esos cinco años, el empresario tendrá que pagar 1.25 dólares si es que éste desea comprar las mismas 100 hojas de papel. Es decir, al cabo de cinco años, 1.25 dólares tendrán el mismo valor adquisitivo que 1 dólar de hoy. La relación que existe entre el valor actual (VA) y el valor futuro (VF) de un monto de capital, está dada por la siguiente ecuación: VA =
VF
(1)
(1 + r )n
Donde r es una tasa de descuento que, en el caso del ejemplo anterior, representa la disminución anual de la capacidad de consumo que tiene el dólar; y n es el número de años transcurridos. El siguiente ejemplo ilustra esos mismos dos conceptos, pero en términos de un depósito a plazo fijo. Si un empresario, el día de hoy, coloca 1 dólar en el banco, a plazo fijo, por un período de cinco años, entonces, asumiendo que la tasa de interés anual r sea la misma que la tasa de descuento mencionada en el ejemplo anterior, al cabo de dicho período el empresario podrá retirar del banco la cantidad de 1.25 dólares. Es decir, el capital futuro (VF) que se retirará del banco debido al depósito a plazo fijo de un capital actual (VA), está dado por: VF = VA (1 + r )
n
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(2)
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Cabe señalar que, en general, una tasa de descuento r cualquiera se expresa en términos de una fracción numérica porcentual; y su relación con el correspondiente valor porcentual de dicha tasa (r%), está dada por la siguiente ecuación: Fracción numérica porcentual r =
Valor porcentual r% 100%
(3)
Por ejemplo, si el valor porcentual de una tasa de interés fuese del 25%, su correspondiente fracción numérica porcentual será r = 0.25 (es decir, r = 25% / 100%). Asimismo, si el valor porcentual de una tasa de descuento fuese del 7%, entonces r = 0.07 (es decir, r = 7% / 100%).
2.
Flujo de caja (FC)
El flujo de caja (FC) es el ingreso neto ocurrido en un período determinado (normalmente de un año), dado por la diferencia entre el ingreso bruto (Y) y el correspondiente costo (C) incurrido en dicho período, como consecuencia de una inversión inicial (I0). Esta definición puede ser representada mediante la siguiente ecuación: FC (período 1) = Y1 – C1 FC (período 2) = Y2 – C2 ········································· FC (período n) = Yn – Cn Sin embargo, debido a que se desea adaptar el concepto de flujo de caja (FC) solamente a aquel que se deriva de la implementación de opciones de PML, y no al FC total incurrido durante las operaciones de producción de la empresa, se definen los siguientes términos: Yn = Ingreso bruto percibido en el año n asociado solamente a la implementación de una opción de PML An = Ahorro bruto del año n derivado solamente de la implementación de una opción de PML Cn = Costo incurrido el año n asociado solamente al gasto operativo imputado a la opción de PML Por lo tanto: FC (año n) = Ingreso neto (año n) = Ingresos netos + Ahorro bruto (año n) – Costo operativo (año n) = Yn + An – Cn (4) La ecuación (4) será entonces utilizada para calcular flujos anuales de caja, interpretados como el ingreso neto anual que se logrará después de implementar la opción de PML. El flujo de caja, así definido, puede ser utilizado, por si mismo, como un buen indicador de la rentabilidad de la opción de PML, pero solamente cuando la inversión inicial para implementar la opción de PML no sea significativa o sea despreciable. En este caso, el costo del capital de inversión, por ser despreciable, no afectaría significativamente el balance de ingresos y egresos efectivos de dinero.
3.
Valor actual neto (VAN)
Cuando se realiza una inversión de capital, el inversionista espera obtener un retorno de su inversión, de tal manera que, al cabo de un tiempo, se recupere el capital invertido y, posteriormente, éste se incremente en forma indefinida. Sin embargo, para tomar decisiones, al inversionista le interesa saber cuánto valdría hoy el capital que acumulará al cabo de un cierto tiempo, como resultado de los flujos de caja periódicos que le generará su inversión.
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En este sentido, el valor actual neto (VAN) de una inversión inicial (I0), se define como el valor presente que tendría un capital invertido al cabo de un número de períodos de tiempo (n), por los flujos de caja que se obtendrán en cada período, aplicando a dichos flujos de caja una tasa de descuento (r), que puede tener un valor constante o variable para cada uno de los períodos mencionados. Esta definición puede ser expresada mediante la siguiente ecuación: VAN (n,r ) = − I 0 + VA (r ) [FC (1) ] + VA (r ) [FC ( 2 ) ] + ..... + VA (r ) [FC (n ) ] = − I0 +
FC (1)
(1 + r )
1
+
FC ( 2 )
(1 + r )
2
+ ..... +
FC (n )
(1 + r )n
(5)
Donde:
¾ ¾ ¾ ¾
VAN(n,r) es el valor actual neto del capital invertido, al cabo de un número de períodos de tiempo n, aplicando a los flujos de caja de cada período una tasa de descuento r; I0 es el capital inicial invertido, el cual lleva signo menos por que se refiere a un egreso; FC(n) es el flujo de caja del período n; y r es la tasa de descuento que permite calcular el valor actual de los flujos de caja FC(n).
La ecuación (5) puede expresarse como una sumatoria de los valores actuales de los flujos de caja de cada período, de la siguiente manera: n
VAN (n,r ) = − I0 +
[FC (n ) ]
∑ (1 1
(6)
+ r)
n
Si el flujo de caja FC(n) tiene un mismo valor para cada período n [es decir FC(n) = FC(cte)], entonces el término FC(cte) de la ecuación (6) puede ser factorizado, y el VAN(n,r) puede ser expresado como sigue: n
VAN (n,r ) = − I0 + FC ( cte )
∑ (1 1
4.
1
(7)
+ r)
n
Tasa interna de retorno (TIR)
La tasa interna de retorno (TIR), se define como aquella tasa de descuento que, al cabo de un número n de períodos de tiempo predefinido, hace que el VAN(n,TIR) sea igual a cero. Es decir (ver ecuación 6): n
VAN (n,r ) = 0 = − I 0 +
∑ (1 1
FC (n )
+ TIR )
n
(8)
Al hacer el VAN(n,TIR) igual a cero, y dado que I0, FC(n) y n son conocidos, matemáticamente queda definido el valor de la tasa de descuento (TIR). Es decir, despejando I0 de la ecuación (8), se tiene que: n
I0 =
∑ (1 1
FC (n ) + TIR )
n
(9)
El significado de la ecuación (9) es el siguiente: existe un valor de la tasa de descuento (TIR), tal que, el valor actual (o valor presente) de la suma de los flujos netos de caja FC(n) es igual al monto de la inversión inicial (I0). Es decir, la suma de los ingresos netos a ser obtenidos a futuro, equivale a recuperar el monto de la inversión inicial en términos de su valor actual.
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5.
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Criterios para la evaluación económica
Los siguientes tres criterios, que se construyen en base a los conceptos descritos en los puntos anteriores, pueden ser utilizados para evaluar la factibilidad económica de las opciones de PML.
¾ ¾ ¾
Máximo número de períodos de retorno (MNPR), como criterio para aceptar una inversión. Valor actual neto mínimo (VANM), como criterio para aceptar una inversión. Tasa de retorno mínima (TRM), como criterio para aceptar una inversión.
5.1
Máximo número de períodos de retorno (MNPR), como criterio para aceptar una inversión
Este criterio compara el número de períodos n requerido para el retorno de la inversión inicial, en términos de su valor actual, adoptando para ello una tasa de descuento r predefinida, y un número máximo de períodos de retorno, nmáx, establecido por el inversionista como una referencia para aceptar o rechazar la inversión. Este criterio es útil cuando el inversionista tiene como condición recuperar la inversión en un plazo fijo determinado, el cual automáticamente define el valor de nmáx. Por lo tanto: Si n ≤ nmáx, se aprueba la inversión Si n > nmáx, se rechaza la inversión El número de períodos n se calcula haciendo que el valor del VAN(n,r) de la ecuación 7, adquiera el valor cero (o el valor positivo más bajo posible), en función a un flujo de caja proyectado de valor constante, FC(cte), y estableciendo un valor para la tasa de descuento r: n
VAN (n,r ) = − I0 + FC (cte )
∑ (1 1
1 + r)
n
→ 0
( 10 )
El valor de n, que permite que la ecuación (10) se aproxime a cero, se halla por iteración. Es decir, se va dando valores de n, de tal manera que la ecuación (10) proporcione el valor positivo más bajo posible.
5.2
Valor actual neto mínimo (VANM), como criterio para aceptar una inversión
Este criterio compara el VAN(n,r) de una inversión, calculado en función de un flujo de caja FC(n,r), proyectado para un período n y una tasa de descuento r predefinidos, y el valor actual neto mínimo, VANM, de la inversión, que el inversionista establece como referencia para la aceptación o rechazo de dicha inversión. Por lo tanto: Si VAN(n,r) ≥ VANM, se aprueba la inversión Si VAN(n,r) < VANM, se rechaza la inversión Este criterio normalmente utiliza un valor de referencia del VANM igual a cero (este valor significa que el inversionista, como mínimo, desea recuperar la inversión inicial en términos de su valor actual), pero nada impide que dicho valor de referencia, impuesto como requisito por el inversionista, sea mayor que cero. Por ejemplo, el inversionista puede requerir que la opción de PML a ser implementada, retorne como mínimo US$ 5,000 (expresado en términos de su valor actual neto), al cabo de un período de tiempo y tasa de descuento predeterminados. El cálculo del VAN(n,r) puede realizarse empleando la ecuación (6) o la (7), dependiendo de que el flujo de caja FC(n,r) sea variable o constante, respectivamente. Existen dos consideraciones importantes en la utilización de cualquiera de estas ecuaciones:
¾
La primera, es la determinación del número de períodos n a ser utilizado para el cálculo del VAN(n,r). Este número puede determinarse en función a ciertas restricciones técnicas asociadas a la operación unitaria en cuestión, o a restricciones emergentes ya sea del inversionista o de la duración planificada de un producto en el mercado. Por ejemplo, si la vida útil de un equipo, que
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forma parte de dicha operación unitaria, es de 5 años, o si los inversionistas quieren saber qué pasa en este tiempo, entonces n = 5.
¾
La segunda consideración, es la elección de la tasa r a la cual se van a descontar los flujos de caja FC(n,r). Si los flujos proyectados son los flujos de caja para la opción de PML (que es lo usual para un proyecto), la tasa r tiene que ser el Costo Promedio Ponderado del Capital (conocido como WACC, por su nombre en inglés: Weighted Average Cost of Capital). r = WACC = Wd x Kd x (1 − Tiu ) + Wfp x Kfp donde: Wd Wfp Kd Kfp Tiu
= Proporción de la inversión inicial que se financia con deuda. = Proporción de la inversión inicial que se financia con recursos propios. = Tasa de interés que se paga por la deuda o costo de la deuda. = Rentabilidad exigida por el inversionista. = Tasa del impuesto a las utilidades (cuando se financia una opción de PML con deuda, se debe deducir el impuesto a pagar, porque el pago de la deuda entra como “Gastos financieros” que disminuyen el “Beneficio neto”. En Bolivia, Tiu = 25%).
El WACC es la tasa que se debe utilizar cuando la inversión es financiada tanto con recursos propios como con fondos de una deuda. El WACC toma en cuenta la estructura de capital con la que se está financiando la opción de PML. Esta estructura influye en el riesgo del capital invertido y, por lo tanto, determina la tasa de descuento que se debe utilizar. Si el proyecto es financiado enteramente con recursos propios (Wfp = 100%), la tasa que se debe utilizar es la rentabilidad exigida por el accionista (Kfp). Del mismo modo, si un proyecto es financiado enteramente con deuda (Wd =100%), se puede utilizar el costo de la deuda (Kd), como tasa de descuento. Alternativamente, para cualquiera de los dos casos extremos mencionados en el párrafo anterior, se podría utilizar una tasa de descuento que represente el costo de oportunidad del capital.
5.3
Tasa de retorno mínima (TRM), como criterio para aceptar una inversión
Este criterio compara la tasa interna de retorno (TIR) de una inversión, calculada en función de un flujo de caja FC(n,r), proyectado para un período n predefinido, y el valor de una tasa de retorno mínima (TRM), que el inversionista establece como referencia para la aceptación o rechazo de dicha inversión. Por lo tanto: Si TIR ≥ TRM, se aprueba la inversión Si TIR < TRM, se rechaza la inversión Este criterio puede utilizar, como valor de referencia de la TRM, por ejemplo:
¾ ¾ ¾
la tasa de interés (o el costo de capital) con la que se financia la opción de PML; la rentabilidad esperada por los inversionistas; la rentabilidad de otras opciones alternativas (costo de oportunidad).
Cuando la TIR es mayor o igual que la TRM, la inversión es aceptable, ya que la tasa de retorno de la inversión es igual o mayor que el costo promedio ponderado del capital que se emplea para realizar esa inversión. La TIR se calcula mediante la ecuación (9). El número de períodos n se define de manera similar a la señalada en el punto E.5.2 anterior. Por ejemplo, si la vida útil de un equipo es de 6 años, entonces n = 6; o, si el proyecto es a largo plazo, el inversionista podría elegir, por ejemplo, n = 20 años.
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ANEXO F. EJERCICIOS Y EJEMPLOS 7.5.1 Anexo F – 1. Balance de masa y dilución
Planteamiento del problema Ocho industrias descargan sus residuos líquidos en un río que tiene un caudal mínimo de 25 m3/s. El contaminante principal depositado es material orgánico. Las corrientes residuales de las diferentes industrias tienen los caudales y concentraciones de DBO5 siguientes: Empresa
Caudal de la descarga [m3/s] 0.03 0.06 0.04 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8
Concentración de DBO5 [mg/L] o [g/m3] 2,500 1,500 2,900 1,200 800 0 0 0
La concentración de DBO5 aguas arriba de los puntos de descarga de las ocho empresas, era de 20 mg/L en las condiciones de caudal mínimo. Suponiendo que en el río se produce un mezclado total, que la concentración máxima permisible, según el RASIM, para descargas de DBO5, es de 80 mg/L, y que el río ha sido clasificado como Clase D (ver Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica): 1. ¿Cuál será la concentración de DBO5 promedio aportado por las empresas? Comentarios. 2. ¿Cual será la concentración de DBO5 en el río aguas abajo?
Sistema administrado por la empresa de agua potable y alcantarillado Puntos de descarga de las ocho empresas a un sistema colector
Corriente residual 3 Q descarga total = ? m /s C media = ? mg/L
Zona donde ocurre la mezcla total de la corriente residual con las aguas del río
3
Q río arriba = 25 m /s
Materias primas
C río arriba = 20 mg/L
3
Q río abajo = ? m /s C río abajo = ? mg/L
La figura presenta un diagrama del proceso para las condiciones de flujo mínimo en el río. Q = Caudal C = Concentración DBO5
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Soluciones propuestas Entrada (río aguas arriba) + Entrada (corriente residual) = Salida (río aguas abajo)
1. Concentración de DBO5 promedio aportada por las empresas:
- Cálculo del caudal de la corriente residual [m3/s]: n
Q desc arg a total = ∑ Q i = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 + Q 7 + Q 8 i=1
= 0.03 + 0.06 + 0.04 + 0.01 + 0.02 + 0.03 + 0.04 + 0.05 = 0.28 m3/s
- Cálculo de la concentración media de la corriente residual [mg/L]: n
∑(Q ×C ) [(Q ×C ) + (Q ×C ) + (Q ×C ) + (Q ×C ) + (Q ×C ) + (Q × C ) + (Q ×C ) + (Q × C )] = = Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q ∑Q i
Cmedia
i
1=1
1
1
2
2
n
3
3
1
4
2
3
4
4
5
5
5
6
6
7
6
7
7
8
8
8
i
i=1
=
[(0.03 × 2,500 ) + (0.06 × 1,500 ) + (0.04 × 2,900 ) + (0.01 × 1,200 ) + (0.02 × 800 ) + (0.03 × 0) + (0.04 × 0) + (0.05 × 0)] 0.03 + 0.06 + 0.04 + 0.01 + 0.02 + 0.03 + 0.04 + 0.05 Cmedia =
309g / s 0.28 m3 / s
= 1,104 g/m3 = 1,104 mg/L
- Si estas descargas fueran recolectadas o almacenadas en un tanque homogenizador, la concentración es mucho mayor que la establecida en el RASIM, para descargas directas a cuerpos de agua (80 mg/L), razón por la que las empresas deben hacer esfuerzos por reducirlas si descargan individualmente y directamente al río o si se descarga al alcantarillado, la empresa administradora de aguas debería fijar un límite conveniente o tratarlas. Para evitar tratar esta agua, la empresa administradora de aguas debería fijar un límite máximo de 130 mg/L, con lo que: n
∑(Q × C ) [(Q × C ) + (Q = = ∑Q i
Cmedia
i
1=1
1
1
2
n
× C2 ) + (Q3 × C3 ) + (Q4 × C4 ) + (Q5 × C5 ) + (Q6 × C6 ) + (Q7 × C7 ) + (Q8 × C8 )] Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8
i
i=1
=
[(0.03 × 130 ) + (0.06 × 130 ) + (0.04 × 130 ) + (0.01 × 130 ) + (0.02 × 130 ) + (0.03 × 0) + (0.04 × 0) + (0.05 × 0)] 0.03 + 0.06 + 0.04 + 0.01 + 0.02 + 0.03 + 0.04 + 0.05
Cmedia =
309g / s
0.28 m3 / s = 74.3 g/m3 = 74.3 mg/L
Con lo que se cumple el límite de los reglamentos.
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2. Concentración de DBO5 en el río corriente abajo:
- Cálculo del caudal total, incluyendo el del río (Q río abajo [m3/s]): Q río abajo = Q río Arriba
+
n
∑ Q i = Q ríoArriba + Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 + Q 7 + Q 8
i =1
= 25 + 0.03 + 0.06 + 0.04 + 0.01 + 0.02 + 0.03 + 0.04 + 0.05 = 25.28 m3/s
- Cálculo de la concentración aguas abajo del río (Crío abajo [mg/L]): n
Q ríoabajo × C ríoabajo =
∑ (Q
i
× C i ) + (Q rA × C rA )
i=1
25.28 x Crío abajo = (25 x 20) + (0.03 x 2,500) + (0.06 x 1,500) + (0.04 x 2,900) + (0.01 x 1,200) + (0.02 x 800) + (0.03 x 0) + (0.04 x 0) + (0.05 x 0)] Críoabajo =
809 g / s 25.28 m 3 / s
= 32 g/m3 = 32 mg/L
- Si el río estuviera clasificado bajo cualquiera de las siguientes clases, no satisface a ninguna de ellas, por lo que sería necesario, o reducir la concentración del contaminante o tratarlas: (Para DBO5, en mg/L: Río Clase A: < 2; Río Clase B: < 5; Río Clase C: < 20; Río Clase D: < 30) Suponiendo que las aguas han sido clasificadas como clase D, la empresa administradora de aguas podría fijar un límite, para que entre todas las empresas puedan cumplir, sin necesidad de tratar las aguas. Por ejemplo 500 mg/L. n
Q ríoabajo × C ríoabajo =
∑ (Q
i
× C i ) + (Q rA × C rA )
i=1
25.28 x C río abajo = (25 x 20) + (0.03 x 500) + (0.06 x 500) + (0.04 x 500) + (0.01 x 500) + (0.02 x 500) + (0.03 x 0) + (0.04 x 0) + (0.05 x 0)] C ríoabajo =
580 g / s 25.28 m 3 / s
= 23 g/m3 = 23 mg/L
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7.5.2 Anexo F – 2. Cálculo de las descargas de aguas residuales en un matadero
Planteamiento del problema Un matadero procesa 150 reses por día (de 8 horas). Trabaja 300 días al año (25 días por mes). Las operaciones incluyen: atontado con martillo, iza, desangrado, descuerado, apertura de la carcasa, eviscerado y lavado. Eventualmente se puede proceder al trozado en cortes especiales. En la operación de desangrado, la res es izada boca abajo y apuñalada en el cuello, a fin de que la sangre escurra sobre una canaleta de acero inoxidable que conduce a un tanque situado en una habitación adyacente. Actualmente esta sangre, junto con residuos de grasa y otros, es descargada a un drenaje que se conecta a un sistema de alcantarillado, el cual conduce los efluentes hasta las lagunas de tratamiento operadas por una empresa que presta servicios de agua potable y alcantarillado. En el presente ejercicio, se va a efectuar el cálculo del caudal, carga y concentración de las aguas residuales del matadero, tomando en cuenta la siguiente información:
¾ El contenido promedio de sangre de cada res es de 18 litros (densidad de la sangre fresca es 1.1 g/cm3). Se sabe que los valores de los siguientes parámetros de la sangre, son: -
DQO DBO5 Nitrógeno total (N2, molecular)
= = =
500,000 mg/L 180,000 mg/L 30,000 mg/kg
¾ El peso promedio de cada res es de 396 kg. De acuerdo a datos proporcionados por la planta y a estadísticas realizadas a nivel de mataderos de tamaño pequeño y mediano (Carawan et. al., 1979), se ha establecido que por cada 1,000 kg de res en pie procesada, se utiliza en promedio un total de 4.6 m3 de agua y se generan las siguientes cantidades promedio de: -
Sólidos Suspendidos Totales (SST) Grasas y Aceites (G&A) Fósforo (como P)
= = =
5.6 kg 2.1 kg 0.05 kg
Se ha determinado, mediante análisis, que, en las descargas de este matadero, la cantidad de Sólidos Sedimentables (SS; expresado en [mL/Lxh]) es una fracción, igual a 0.02 [mL/mgxh], de la concentración de Sólidos Suspendidos Totales (SST; expresado en [mg/L]).
¾ Adicionalmente, de los 1,000 kg de res en pie procesada, se genera, en promedio, las siguientes cantidades de DQO, DBO y nitrógeno total (N2, molecular), cuyo origen es distinto de aquel que se genera por la sangre (v.g. proviene de residuos de vísceras, grasas, heces fecales y otros): -
DQO DBO Nitrógeno total (N2, molecular)
= = =
6.2 kg 4.1 kg 0.7 kg
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Soluciones propuestas 1.
Cálculo del caudal de descarga (Qq):
El caudal mensual de las descargas [m3/mes], requiere determinar la masa total de reses en pie (Mtr) que se procesan al mes. Mtr [kg/mes]
= Nr [reses/día] x Mr [kg/res] x Nd [días/mes] = 150 reses/día x 396 kg/res x 25 días/mes = 1,485,000 kg/mes
Qd [m3/mes]
= = = =
2.
Volumen total de agua + Volumen total de sangre 4.6 m3/1,000 kg x Mtr kg/mes + Nr reses/día x Vsr m3/res x Nd días/mes 4.6 m3/1,000 kg x 1,485,000 kg/mes + 150 reses/día x 0.018 m3/res x 25 días/mes 6,898.5 m3/mes
Cálculo de la carga y concentración de los contaminantes:
MDQO [kg/mes] = MDQO (sangre) [kg/mes] + MDQO (otros) [kg/mes] = Nr [reses/día] x Nd [días/mes] x Vsr [m3/res] x CDQO(sangre) [kg/m3] + 6.2 [kg DQO/1,000 kg reses] x Mtr [kg/mes] = 150 reses/día x 25 días/mes x 0.018 m3/res x 500 kg/m3 + 6.2 kg DQO/1,000 kg reses x 1,485,000 kg/mes = (33,750 + 9,207) kg/mes = 42,957 kg/mes CDQO [mg/L]
= (MDQO [kg/mes]/Qd [m3/mes]) x (1 mg/10-6 kg) x (1 m3/ 103 L) = (42,957 kg/mes/6,898.5 m3/mes) x 1,000 (mg x m3) / (kg x L) = 6,227 mg/L
MDBO5 [kg/mes] = MDBO5 (sangre) [kg/mes] + MDBO5 (otros) [kg/mes] = Nr [reses/día] x Nd [días/mes] x Vsr [m3/res] x CDBO5(sangre) [kg/m3] + 4.1 [kg DBO5/1,000 kg reses] x Mtr [kg/mes] = 150 reses/día x 25 días/mes x 0.018 m3/res x 180 kg/m3 + 4.1 kg DBO5/1,000 kg reses x 1,485,000 kg/mes = (12,150 + 6,088.5) kg/mes = 18,238.5 kg/mes CDBO5 [mg /L]
= (MDBO5 [kg/mes]/Qd [m3/mes]) x (1 mg/10-6 kg) x (1 m3/103 L) = (18,238.5 kg/mes/6,898.5 m3/mes) x 103 (mg x m3)/(kg x L) = 2,643.84 mg/L
MN2 [kg/mes]
= MN2 (sangre) [kg/mes] + MN2 (otros) [kg/mes] = Nr[res/día] x Nd[días/mes] x Vsr[m3/res] x CN2(S)[kg/kg] x D(S)[kg/m3] + 0.7 [kg N2/1,000 kg de reses] x Mtr [kg/mes] = 150 res/día x 25 día/mes x 0.018 m3/res x 0.03 kg/kg x 1,100 kg/m3 + 0.7 kg N2/1,000 kg de reses x 1,485,000 kg/mes = (2,227.5 + 1,039.5) kg/mes = 3,267 kg/mes
CN2 [mg / L]
= (MN2 [kg/mes]/Qd [m3/mes]) x (1 mg/10-6 kg) x (1 m3/ 103 L) = (3,267 kg/mes/6,898.5 m3/mes) x 1,000 (mg x m3) / (kg x L) = 473.58 mg/L
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MSST [kg/mes] = 5.6 [kg SST/1,000 kg reses] x Mtr [kg/mes] = 5.6 kg SST/1,000 kg reses x 1,485,000 kg/mes = 8,316 kg/mes CSST [mg / L]
= (MSST [kg/mes]/Qd [m3/mes]) x (1 mg/10-6 kg) x (1 m3/ 103 L) = (8,316 kg/mes/6,898.5 m3/mes) x 1,000 (mg x m3) / (kg x L) = 1,205.48 mg/L
SS [ml / L x h] = 1,205.48 mg/L x 0.02 ml/mg x h = 24.11 ml/L x h MG&A [kg/mes] = 2.1 [kg G&A/1,000 kg reses] x Mtr [kg/mes] = 2.1 kg G&A/1,000 kg reses x 1,485,000 kg/mes = 3,118.5 kg/mes CG&A [mg/L]
= (MG&A [kg/mes]/Qd [m3/mes]) x (1 mg/10-6 kg) x (1 m3/103 L) = (3,118.5 kg/mes/6,898.5 m3/mes) x 1,000 (mg x m3)/(kg x L) = 452.05 mg/L
MP [kg/mes]
= 0.05 [kg P/1,000 kg reses] x Mtr [kg/mes] = 0.05 kg P/1,000 kg reses x 1,485,000 kg/mes = 74.25 kg/mes
CP [mg / L]
= (P [kg/mes]/Qd [m3/mes]) x (1 mg/10-6 kg) x (1 m3/ 103 L) = (74.25 kg/mes/6,898.5 m3/mes) x 1,000 (mg x m3)/(kg x L) = 10.76 mg/L
Para la solución de este ejercicio se empleó (*): Mtr [kg/mes]: masa total de las reses faenadas por mes; Nr [reses/día]: número de reses faenadas por día; Mr [kg/res]: masa de cada res; Nd [días/mes]: número de días trabajados (de faenado) por mes; Qd [m3/mes]: promedio del volumen del efluente descargado por mes (volumen total de agua + volumen total de sangre); MDQO [kg/mes]: masa de materia orgánica, expresada en términos de Demanda Química de Oxígeno (DQO), que se descarga en el efluente por mes; MDQO (sangre) [kg/mes]: masa de materia orgánica, expresada en términos de DQO, contenida en la sangre y que se descarga en el efluente por mes; MDQO (otros) [kg/mes]: masa de materia orgánica, expresada en términos de DQO, contenida en otras partes de las reses y que se descarga en el efluente por mes; Vsr [m3/res]: volumen de sangre que contiene cada res; DQO(sangre) [kg/m3]: concentración equivalente de materia orgánica, expresada en términos de DQO, contenida en la sangre de res; DQO [mg/L]: concentración equivalente de materia orgánica, expresada en términos de DQO, con la que se descarga el efluente final; MDBO5 [kg/mes]: masa de materia orgánica, expresada en términos de Demanda Bioquímica de Oxígeno, a cinco días, (DBO5), que se descarga en el efluente mensualmente; MDBO5 (sangre) [kg/mes]: masa de materia orgánica, expresada en términos de DBO5, contenida en la sangre y que se descarga en el efluente mensualmente; MDBO5 (otros) [kg/mes]: masa de materia orgánica, expresada en términos de DBO5, contenida en otras partes de las reses y que se descarga en el efluente mensualmente; DBO5(sangre) [kg/m3]: concentración equivalente de materia orgánica, expresada en términos de DBO5, contenida en la sangre de res; DBO5 [mg /L]: concentración equivalente de materia orgánica, expresada en términos de DBO5, con la que se descarga el efluente final;
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MN2 [kg/mes]: masa de nitrógeno equivalente en nitrógeno molecular que se descarga en el efluente mensualmente; MN2 (sangre) [kg/mes]: masa de nitrógeno equivalente en nitrógeno molecular, contenida en la sangre y que se descarga en el efluente mensualmente; MN2 (otros) [kg/mes]: masa de nitrógeno equivalente en nitrógeno molecular contenida en otras partes de las reses y que se descarga en el efluente mensualmente; CN2(S)[kg/kg]: cantidad de nitrógeno equivalente en nitrógeno molecular contenida en un kg de sangre; CN2 [mg / L]: concentración de nitrógeno equivalente en nitrógeno molecular con la que se descarga el efluente final; D(S)[kg/m3]: densidad de la sangre de res; MSST [kg/mes]: masa de sólidos suspendidos totales, que se descarga en el efluente mensualmente; CSST [mg / L]: Cantidad de sólidos suspendidos totales con la que se descarga cada litro del efluente final; SS [ml / L x h]: volumen de sólidos suspendidos que sedimenta por unidad de volumen y de tiempo; MG&A [kg/mes]: masa de grasas y aceites, que se descarga en el efluente mensualmente; CG&A [mg/L]: cantidad de grasas y aceites con la que se descarga cada litro del efluente final; MP [kg/mes]: masa de fósforo equivalente en fósforo atómico, que se descarga en el efluente mensualmente; CP [mg / L]: concentración de fósforo equivalente en fósforo atómico con la que se descarga el efluente final; (*) Todos los datos correspondientes son promedios para el periodo considerado (año, mes, día).
Parámetro DQO DBO5 N2 SST G&A P
Resumen de los resultados Carga Concentración [kg/mes] [mg/L] 42,957 6,227 18,239 2,644 3,267 474 8,316 1,206 3,119 452 74 11
Descarga específica [kg/t res] 28.9 12.3 2.2 5.6 2.1 0.05
Estos resultados pueden compararse con los límites permisibles del RASIM, si son descargados a cuerpos de agua, o con los límites permisibles de los reglamentos de las empresas de servicios de agua potable y alcantarillado, si son descargados al alcantarillado. Asimismo, las descargas específicas pueden compararse con otras empresas del rubro para evaluar su desempeño ambienta y eficiencia productiva.
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7.5.3 Anexo F – 3. Cálculo de factibilidad económica: caso de una medida de PML en un matadero de reses
Planteamiento del problema Para el presente ejercicio, retomaremos el caso del matadero de reses descrito en el ejercicio “Cálculo de las descargas de aguas residuales de un matadero”, a fin de efectuar cálculos que nos permitan evaluar la factibilidad económica de una de las recomendaciones hecha en un diagnóstico de producción más limpia (PML): procesar la sangre que actualmente se descarga a través del drenaje para fabricar harina de sangre como subproducto, el cual puede ser vendido y usado en la fabricación de alimento balanceado para animales o también como fertilizante. La implementación de esta recomendación de PML para producir harina de sangre, además de representar un ingreso económico, evitará la descarga de contaminantes orgánicos a los cuerpos de agua. 1. Con los datos sobre la contaminación que produce la sangre (ver ejercicio en Anexo F – 2), se pide calcular la reducción de la contaminación como efecto de la implementación de la recomendación (suponiendo una eficiencia en la recolección de sangre del 80%), en base a los siguientes parámetros: a. b. c. d. e. f.
DQO (en %) DBO5 (en %) Nitrógeno total (en %) Sólidos Suspendidos Totales (en %) Sólidos Sedimentables (en %) Grasas y Aceites (en %)
Como dato se conoce, por una correlación estadística de datos experimentales (Randolph Packing Co., N.C., USA), que la eliminación de la sangre reduce la cantidad de Sólidos Suspendidos Totales y de Grasas y Aceites en forma proporcional a la reducción de la DBO5. 2. El proceso tradicional necesario para producir harina de sangre es el siguiente: La sangre se tamiza, para separar las impurezas; luego, se vierte el contenido de sangre en un deshidratador, con flujo de aire forzado el cual calienta la sangre de 20°C hasta una temperatura de 100 ºC, durante 1 hora, para remover todo su contenido de humedad posible (entalpía de evaporación del agua = 540 [kcal/kg]). Mediante este proceso se puede obtener 11 kg de harina a partir de 100 kg de sangre fresca, lo cual requiere que se evapore 89 kg de agua. La capacidad calorífica del gas licuado de petróleo (GLP) es 11,830 kcal/kg; y su costo es 0.26 US$/kg. Considerando, además, que el proceso requiere de un operario a tiempo completo y de otros gastos operativos, cuyo monto alcanza a 600 US$/mes, calcular: a. El consumo específico de energía requerida para deshidratar la sangre, en kcal/kg de sangre (suponer una eficiencia del 70%). b. El consumo específico de GLP utilizado en el proceso, en kg/kg de sangre y en kg/kg de harina de sangre. c. El costo de combustible para una operación de 12 meses. d. El costo de la mano de obra y misceláneos para una operación de 12 meses. e. El ingreso por concepto de venta de harina de sangre en US$/año, sabiendo que su precio es de 35 centavos de dólar por kilo. f. El periodo de recuperación de la inversión, por la compra de un deshidratador, cuya cotización, incluyendo todos los gastos de instalación, asciende a 35,000 US$. Para el cálculo del período de recuperación, se debe considerar sólo los ingresos y costos asociados al proceso de producción. g. La Tasa Interna de Retorno (TIR), a fin de establecer si la inversión es aconsejable aplicando el criterio de la Tasa de Retorno Mínima Aceptable, TRM. Para el efecto, considerar un período de
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vida útil del equipo de ocho años y las siguientes dos tasas de interés anual:
-
La tasa de interés anual, en moneda extranjera, que actualmente pagan los bancos en caja de ahorro (1.21% anual, a fines de junio de 2004). La tasa de interés anual, en moneda extranjera que, en años pasados, los bancos solían pagar en caja de ahorro (alrededor del 9% anual). La misma tasa que el punto anterior, pero considerando una vida útil del deshidratador de sólo 5 años.
Soluciones propuestas 1.
Porcentaje de reducción (%R) de la contaminación.
%R (DQO) =
MDQO (Sangre ) [kg / mes ] MDQO (total ) [kg / mes ]
× 100% × 80%
[
]
[
Nr [reses / día] × N d [días / mes ] × Vsr m 3 / res × DQO (sangre ) kg / m 3
=
MDQO(total ) [kg / mes ]
] × 100% × 80%
=
150 reses / día × 25 días / mes × 0.018 m 3 / res × 500 kg / m 3 × 100% × 80% 42,957 kg / mes
=
33,750 × 100% × 80% = 62.9% 42,957
%R (DBO5 ) =
=
MDBO5 (Sangre ) [kg / mes ] MDBO5 (total ) [kg / mes ]
× 100% × 80%
[
]
[
Nr [reses / día] × N d [días / mes ] × Vsr m 3 / res × DBO 5 (sangre ) kg / m 3 MDBO5 (total ) [kg / mes ]
] × 100% × 80%
=
150 reses / día × 25 días / mes × 0.018 m 3 / res × 180 kg / m 3 × 100% × 80% 18,238.5 kg / mes
=
12,150 × 100% × 80% = 53.3% 18238.5
N2(sangre) = 30,000 mg/kg x (10-6 kg/1 mg) x 1,100 kg/m3 = 33 kg/m3 %R (N2 ) =
=
MN2 (Sangre ) [kg / mes ] MN2 (total ) [kg / mes ]
× 100% × 80%
[
]
[
Nr [reses / día] × N d [días / mes ] × Vsr m 3 / res × N 2 (sangre ) kg / m 3 MN2 (total ) [kg / mes ]
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] × 100% × 80%
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=
150 reses / día × 25 días / mes × 0.018 m 3 / res × 33 kg / m 3 × 100% × 80% 3,267 kg / mes
=
2,227.5 × 100% × 80% = 54.6% 3,267
%R(SST) =
53.3% (por la correlación estadística con la DBO5)
=
53.3% (por la correlación estadística con la DBO5)
%R(A&G) =
53.3% (por la correlación estadística con la DBO5)
%R(SS)
2.
Cálculos relacionados con la implementación de la recomendación de PML de producir harina de sangre.
El proceso de deshidratación, de acuerdo a los datos ofrecidos, puede ser representado de la siguiente manera: 100°C 70% de eficiencia energética
100 kg (sangre) + ΔE [kcal]
→ 11 kg (harina de sangre) + 89 kg (vapor)
C ( GLP ) = Capacidad calorífica del GLP = 11,830 kcal / kg ( GLP ) Costo(GLP) = Costo del GLP = 0.26 US$ / kg ( GLP ) 2.a La energía requerida para deshidratar 1 kg de sangre, ΔE en kcal/kg(Sangre)
f =
Factor de eficiencia:
70% = 0.7 100%
+ Calor latente ) [kcal] ] (Calor sensible [kg] × f M
[
ΔE kcal / kg ( sangre ) =
(sangre )
=
=
(M(agua ) [kg] × Cp (agua ) [kcal / °C] × ΔT[°C] + M (agua ) × L (agua→vapor ) [kcal / kg (agua ) ])
(
M (sangre ) [kg] × f
89 kg (agua ) × 1 kcal / °C kg (agua ) × (100 − 20 )°C + 540 kcal / kg (agua ) 100 kg (sangre ) [kg] × 0.7
)
= 788 kcal/kg(Sangre) 2.b La cantidad de GLP para deshidratar 1 kg de sangre (M(GLP/kgS)); y la cantidad de GLP para obtener 1 kg de harina de sangre (M(GLP/kgH))
[
]
M GLP / kg( S ) kg ( GLP ) / kg ( S ) =
=
[
] C GLP [kcal / kg (S ) ] AE kcal / kg ( S )
788 kcal / kg ( S ) 11,830 kcal / kg ( GLP )
= 0.067 kg(GLP)/kg(S)
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[
]
M GLP / kg( H ) kg ( GLP ) / kg (H) =
=
[
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]
[
M GLP / kg( S ) kg ( GLP ) / kg ( S ) × M( S ) kg ( S )
[
M(H) kg (H)
]
]
0.067 kg ( GLP ) / kg ( S ) × 100 kg ( S ) 11 kg (H)
= 0.61 kg(GLP)/kg(H) 2.c El costo del GLP para una operación de 12 meses (Costo(GLP,año)) M( S,año ) [kg( s ) / año ] = Nr [reses/día] x N d [días/año] x Vsr [m 3 /res] x D (S) [kg/m 3 ] = 150 reses/día x 300 días/año x 0.018 m3/res x 1,100 kg/m3 x 80% = 712,800 kg(S)/año Costo ( GLP,año ) [US$ / año] = M(S,año) [kg (S) /año] x M GLP/kg(S) [kg (GLP) /kg (S) ] x P(GLP) [US$/kg (GLP) ] = =
712,800 kg(S)/año x 0.067 kg(GLP)/kg(S) x 0.26 US$/kg(GLP) 12,417 US$/año
2.d El costo de la mano de obra y otros gastos operativos para una operación de 12 meses (Costo(mo,año))
Costo (mo,año ) [US$ / año] = 600 US$/mes x 12 meses/año = 7,200 US$/año
2.e El ingreso anual (Y) por venta de la harina de sangre en US$/año
[
]
M(H,año ) kg (H) / año =
[
]
[
M( S,Año ) kg ( s ) / año × M(H) kg (H)
=
]
100 kg ( S ) 712,800 kg ( s ) / año × 11 kg (H) 100 kg ( S )
= 78,408 kg(H)/año Ingresos:
[
]
[
Y(H,año ) = M (H,año ) kg (H ) / año × P( H ) US $ / kg (H )
]
= 78,408 kg(H)/año x 0.35 US$ / kg(H) = 27,443 US$ / año
2.f El período de recuperación de la inversión (PR) Inversión:
I( deshidratador ) = 35,000 US$
Ingresos:
Y(H,año )
Costos:
C ( año )
= 27443US$ / año
= Costo ( GLP,año ) + Costo (mo,año ) = 12,417 US$ / año + 7,200 US$ / año = 19,617 US$ / año PR =
=
I( deshidratador ) FC ( anual )
35,000 US$
(27,443 − 19,617 ) US$ / año
= 4.47 años
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2.g Examinar si la inversión es aconsejable, aplicando el criterio de la TRM Si r(n=8,VAN=0 ) ≥ TRM
entonces la inversión es aconsejable.
Para hallar la tasa interna de retorno (r), requerimos que: VAN(n=8,r ) = 0 Este concepto del VAN aplicado a nuestra situación en particular (p.e. 8 años de vida útil del deshidratador), puede ser representada mediante la siguiente expresión: n
0 = −I0 +
FC (n)
∑ (1 + r ) 1
n
El Flujo de Caja (FC), para cualquier año (n), está dado por: FC(n) = (Y + A − C )n Sin embargo, el problema plantea que el cálculo se realice sin considerar otros ahorros (A) que pudieran existir. Por lo tanto: FC(n) = (Y − C ) n n
0 = −I0 +
∑ 1
( Y − C) n (1 + r )n
0 = − I0 + (Y − C)1
1
(1 + r )
Si asumimos que:
1
+ (Y − C)2
1
(1 + r )
2
+ ... + (Y − C)8
1
(1 + r )8
(Y – C)1 = (Y – C)2 = ..... = (Y – C)8, se tiene que:
⎡ 1 1 1 ⎤ + + ... + 0 = − I0 + (Y − C) × ⎢ ⎥ 1 2 (1 + r ) (1 + r )8 ⎦⎥ ⎣⎢ (1 + r ) Ordenando términos: ⎡ 1 I0 1 1 ⎤ = PR = 4.47 = ⎢ + + ... + ⎥ 1 2 (Y − C) (1 + r ) (1 + r )8 ⎦⎥ ⎢⎣ (1 + r )
El valor de r que satisface esta ecuación se halla mediante cálculo iterativo (v.g. se van dando valores de r hasta que se obtenga un valor igual o satisfactoriamente próximo a PR = 4.47). De esta manera se obtiene que: r[n=8, VAN=0] = 0.1512 TIR = r[n=8, VAN=0 ] × 100% = 0.1512 x 100% = 15.12%
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a. Decidir si la inversión es aconsejable, considerando el dato ofrecido: TRM = 1.21%
(
)
Comparando: TIR r[n=8, VAN=0 ] = 15.12% > 1.21% se concluye que la inversión es aconsejable. b. Decidir si la inversión es aconsejable, considerando el dato ofrecido: TRM = 9%
(
)
Comparando: TIR r[n =8, VAN=0 ] = 15.12% > 9% la inversión seguiría siendo aconsejable. c. Decidir si la inversión es aconsejable, considerando: TRM = 9%; y una vida útil del deshidratador de sólo 5 años: VAN (n=5,r ) = 0 ⎡ 1 I0 1 1 ⎤ = PR = 4.47 = ⎢ + + ... + ⎥ 1 2 (Y − C) (1 + r ) (1 + r )5 ⎥⎦ ⎢⎣ (1 + r ) TIR = r[n=5, VAN=0 ] × 100% = 0.0385 x 100% = 3.85%
(
)
Comparando: TIR r[n=5, VAN=0 ] = 3.85% < 9% la inversión no es aconsejable. Para la solución de este ejercicio se empleó:
%R(i): Porcentaje de reducción de la contaminación debida la presencia del componente i; Mtr [kg/mes]: masa total de las reses faenadas por mes; Nr [reses/día]: número de reses faenadas por día; Mr [kg/res]: masa de cada res; Nd [días/mes]: número de días trabajados (de faenado) por mes; MDQO [kg/mes]: masa de materia orgánica, expresada en términos de Demanda Química de Oxígeno (DQO), que se descarga en el efluente por mes; MDQO (sangre) [kg/mes]: masa de materia orgánica, expresada en términos de DQO, contenida en la sangre y que se descarga en el efluente por mes; Vsr [m3/res]: volumen de sangre que contiene cada res; DQO(sangre) [kg/m3]: concentración equivalente de materia orgánica, expresada en términos de DQO, contenida en la sangre de res; MDBO5 [kg/mes]: masa de materia orgánica, expresada en términos de Demanda Bioquímica de Oxígeno, a cinco días, (DBO5), que se descarga en el efluente mensualmente; MDBO5 (sangre) [kg/mes]: masa de materia orgánica, expresada en términos de DBO5, contenida en la sangre y que se descarga en el efluente mensualmente; DBO5(sangre) [kg/m3]: concentración equivalente de materia orgánica, expresada en términos de DBO5, contenida en la sangre de res; MN2 [kg/mes]: masa de nitrógeno equivalente en nitrógeno molecular que se descarga en el efluente mensualmente; MN2 (sangre) [kg/mes]: masa de nitrógeno equivalente en nitrógeno molecular, contenida en la sangre y que se descarga en el efluente mensualmente; CN2(Sangre)[kg/m3]: concentración de nitrógeno equivalente en nitrógeno molecular contenida la sangre; ΔE [kcal/kg(Sangre)]: consumo específico de energía, para deshidratar 1 kg de sangre; M(S) [kg(S)]: masa de sangre; M(H) [kg(H)]: masa de harina de sangre; M(GLP/kgS) [kg(GLP)/kg(S)]: consumo específico de GLP necesaria para deshidratar 1 kg de sangre; M(GLP/kgH) [kg(GLP)/kg(H)]: cantidad de GLP para obtener 1 kg de harina de sangre; C(GLP) [Kcal/kg(GLP)]: capacidad calorífica del GLP (11,830 kcal/kg(GLP)); Costo(GLP) [US$/kg(GLP)]: costo del GLP
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LH2O [kcal/kg]: calor latente de vaporización del agua (540 kcal/kg); CpH2O [kcal/kg ºC]: capacidad calorífica del agua a presión constante (1kcal/kg °C); ΔT [ºC]: diferencia entre la temperatura final y la temperatura inicial del agua; mH2O [kg]: masa de agua; P(GLP) [US$/kg(GLP)]: precio de 1 kg de GLP; Costo(GLP,año) [US$/año]: costo del GLP para una operación de 1 año; D(S)[kg/m3]: densidad de la sangre de res; Costo(mo,año) [ US$/año]: costo de la mano de obra y misceláneos para una operación de 1 año; Y(H,año) [US$/año]: ingreso anual por venta de la harina de sangre; M(S,año) [kg(S,año)]: masa de sangre por año; M(H,año) [kg(H,año)]: masa de harina de sangre por año; P(H) [US$/kg(H)]: precio de la harina de sangre; PR: periodo de recuperación de la inversión; I0 [US$]: inversión; R(año): ingresos al año; C(año): costos al año; TRM: tasa de retorno mínima aceptable; VAN: valor actual neto; n: número de periodos (por ejemplo: año); r: tasa de interés anual; FC: flujo de caja; A [US$/año]: ahorro anual; TIR: tasa interna de retorno.
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7.5.4 Anexo F – 4. Verificación de la facturación del consumo eléctrico Con frecuencia, las empresas tienen dificultades para verificar si la facturación por el servicio de energía eléctrica es correcta, o necesitan verificar si se les está haciendo un cobro indebido. La dificultad mayor se presenta en aquellas categorías de servicio eléctrico donde el total facturado se desglosa en varios cargos, tales como potencia en punta y fuera de punta, cargo por energía por bloque horario, etc. A fin de orientar a las empresas en una correcta interpretación de sus facturas de servicio eléctrico, a continuación se presenta un ejemplo.
Planteamiento del problema Una industria que pertenece a la categoría Industrial Gran Demanda en Media Tensión (E-GD-MT) tiene un consumo de energía eléctrica de 123,056 kWh/mes, con un monto total facturado de 47,365.91 Bs/mes; de este monto, 41,998.36 Bs/mes corresponden al servicio de energía eléctrica y 5,377.55 corresponden a la tasa de alumbrado público. El detalle de sus consumos y cargos facturados se muestra en el Cuadro 1, el mismo ha sido extraído de la factura entregada por la empresa distribuidora.
Cuadro 1. Datos de la factura de la industria en la categoría E-GD-MT DATOS DE CONSUMO VALOR UNIDAD Consumos de energía: - Energía bloque alto 19,783 [kWh] - Energía bloque medio 76,849 [kWh] - Energía bloque bajo 26,424 [kWh] Total energía a facturar 123,056 [kWh] Potencias registradas: - Potencia bloque alto 301 [kW] - Potencia bloque medio 339 [kW] - Potencia bloque bajo 284 [kW] Potencias a facturar: - Potencia máxima en punta histórica* 324 [kW] - Potencia fuera de punta (exceso de potencia) 15 [kW] DETALLE DE FACTURACIÓN Cargo fijo 6.27 [Bs] Cargos por energía: - Energía bloque alto 5,065.55 [Bs] - Energía bloque medio 17,423.56 [Bs] - Energía bloque bajo 5,117.81 [Bs] Cargo por potencia: - Potencia de punta (bloque alto) 14,144.87 [Bs] - Potencia fuera de punta 144.12 Total Servicio Eléctrico 41,902.18 [Bs] Tasa de alumbrado público 5,377.55 [Bs] Importe del mes a cancelar 47,279.73 [Bs] *Es la máxima potencia registrada en algún mes del periodo eléctrico (noviembre a Octubre), y es la utilizada para la facturación de la potencia por el resto del periodo. Fuente: Factura de electricidad proporcionada por la industria.
Para determinar si la facturación es correcta, es necesario conocer la estructura tarifaría de la categoría a la que pertenece la empresa, ésta puede ser recabada en las oficinas de la Superintendencia de Electricidad o de la misma distribuidora local que brinda el servicio eléctrico14.
14
Los costos unitarios de la estructura de tarifas son actualizados semestralmente, por esta razón, las empresas deben actualizar estos datos periódicamente.
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La estructura tarifaria para la categoría a la que pertenece la empresa es:
Cuadro 2: Estructura tarifaria Categoría E-GD-MT.15 Cargo fijo (CF) Bs/mes 6.268 Cargos por energía: (T1) 0-106 kWh/kW bloque alto (ba) Bs/kWh 0.295 (T1) 0-106 kWh/kW bloque medio (bm) Bs/kWh 0.260 (T1) 0-106 kWh/kW bloque bajo (bb) Bs/kWh 0.222 (T2) kWh adicionales bloque alto (ba) Bs/kWh 0.240 (T2) kWh adicionales bloque medio (bm) Bs/kWh 0.213 (T2) kWh adicionales bloque bajo (bb) Bs/kWh 0.182 Cargos por potencia: Cargo potencia en punta Bs/kW 43.657 Cargo por exceso de potencia fuera de punta Bs/kW 9.608 Fuente: Superintendencia de Electricidad En el Cuadro 2 se presentan los cargos por energía que se tiene en los tres bloques horarios (bloque alto de 18:00 a 23:00; medio de 23:00 a 24:00 y de 6:00 a 18:00; y bajo de 18:00 a 23:00). En cada uno de estos bloques se define, a su vez, dos tramos de consumo (T1 y T2). El primer tramo (T1) corresponde al “límite de energía” que se puede consumir por cada kW de potencia demandada; 0 a 106 kWh/kW, esto significa que la energía consumida en el primer tramo puede variar desde 0 hasta un límite de 106 kWh por cada kW de potencia demandada. El segundo tramo (T2), corresponde a la energía adicional consumida en el bloque horario; en el ejemplo, la energía que excede a los 106 kWh por cada kW demandado. Asimismo, en el Cuadro 2, se presentan los cargos por potencia en punta (de 18:00 a 23:00) y el cargo por potencia fuera de punta (de 23:00 a 18:00).
Soluciones propuestas La forma de distribuir y calcular los importes por energía es la siguiente:
1. calculo del importe por energía (cargo por energía): Primero, debe calcularse la cantidad de energía que corresponde a cada tramo de consumo (T1 y T2). Para calcular la cantidad de energía que corresponde al primer tramo (T1), debe calcularse el porcentaje o tanto por uno que le corresponde, multiplicando el “límite de energía” por la máxima potencia leída en el mes (en este caso 339 kW, que corresponde a la potencia del bloque medio), y dividiendo este resultado entre el consumo total de energía del mes (123,056 kWh): 106 kWh / kW × 339 kW = 0.292 123,056 kWh El valor obtenido, o tanto por uno, debe multiplicarse por la energía consumida en cada uno de los bloques horario. Así, se obtendrá la cantidad de energía en el primer tramo (T1) de cada uno de los bloques horario de consumo. En el caso del ejemplo: Energía b a (T1) = 0.292 × 19,783 [kWh ] = 5,776.6 [kWh ] Energía b m ( T1) = 0.292 × 76,849 [kWh ] = 22,439.9 [kWh ] Energía b b (T1) = 0.292 × 26,424 [kWh ] = 7,715.8 [kWh ] 15
Los costos unitarios que se presentan en la estructura tarifaria de esta categoría corresponden a la empresa ELECTROPAZ para el periodo eléctrico de noviembre de 2003 a octubre de 2004.
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Para calcular la cantidad de energía del segundo tramo (T2) en cada uno de los bloques, se debe multiplicar, al igual que en el punto anterior, la energía consumida en cada bloque, esta vez por la diferencia del tanto por uno respecto a la unidad (1 – 0.292 = 0.708); o sacar la diferencia respecto al consumo de cada bloque. Así:
Energía b a (T2) = 0.708 × 19,783 [kWh ] = 14,006.4 [kWh ] Energía b m (T2) = 0.708 × 76,849 [kWh ] = 54,409.1 [kWh ] Energía b b (T2) = 0.708 × 26,424 [kWh ] = 18,708.2 [kWh ] o Energía b a (T2) = (19,783 − 5,776.6 ) [kWh ] = 14,006.4 [kWh ] Energía b m (T2) = (76,849 − 22,439.9 ) [kWh ] = 54,409.1 [kWh ] Energía b b (T2) = (26,424 − 7,715.8 ) [kWh ] = 18,708.2 [kWh ] Segundo, a partir de la cantidad de energía consumida en cada bloque horario y por tramo de consumo, se puede calcular el importe a pagar en cada bloque. Para esto debe multiplicarse las energías obtenidas en cada tramo de los distintos bloques horarios por el precio unitario correspondiente. También se aplican los costos unitarios, para cada bloque y cada tramo, de la estructura de tarifas que se presenta en el cuadro 2. Importe del bloque = Energía T1 x costo unitario T1 + Energía T2 x Costo unitario T2 Im porte b a = 5,776.6 kWh × 0.295 Bs / kWh + 14,006.4 kWh × 0.240 Bs / kWh = 5,065.6 Bs importe b m = 22,439.9 kWh × 0.260 Bs / kWh + 54,409.1 kWh × 0.213 Bs / kWh = 17,423.5 Bs importe b b = 7,715.8 kWh × 0.222 Bs / kWh + 18,708.2 kWh × 0.182 Bs / kWh = 5,117.8 Bs La suma de los importes pagados en cada bloque, será el monto pagado por concepto de energía o, lo que las empresas distribuidoras llaman, cargo por energía. Denominaremos a este importe AE. A E = Total importe por concepto de energía = 5,065.6 Bs + 17,423.5 Bs + 5,117.8 Bs = 27,606.9 Bs 2. Calculo del importe por potencia (cargo por potencia):
Para el cálculo del importe por la potencia demandada, o cargo por potencia, debe tomarse en cuenta la máxima potencia histórica demandada por la empresa (324 kW), la misma que puede coincidir con la lectura del mes al que corresponde la factura o puede ser la de un mes anterior, dentro del periodo del mercado eléctrico entre noviembre y octubre. Al mismo tiempo, si la máxima demanda corresponde al periodo de punta 18:00 a 23:00 (PP), entonces el importe será el producto de la máxima potencia en punta por el precio unitario de la potencia en punta. Im porte potencia [Bs] = máx P P [kW ] × cos to P P [Bs / kW ] Si la máxima potencia demandada no está en el periodo de punta, como es el caso del ejemplo, entonces, el importe por potencia será igual a la suma del importe de la potencia en punta (PP) más el importe del excedente de potencia fuera de punta (EP). Im porte potencia [Bs] = P P [kW ] × cos to PP [Bs / kW ] + EP [kW ] × cos to PP [Bs / kW ] En este caso, el importe por potencia o cargo por potencia, denominaremos BP.
BP = Im porte potencia [Bs] = 324 kW × 43.657 Bs / kW + 15 kW × 9.608 Bs / kW = 14,289 Bs
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3. Cálculo del importe total por servicio eléctrico
Finalmente, el importe total por el servicio eléctrico será igual a la suma del importe por energía y el importe por potencia, más el cargo fijo Importe por servicio eléctrico
= Cargo fijo + AE + BP
En este caso: Im porte total servicio eléctrico = 6.3 Bs + 27,606.9 Bs + 14,289 Bs = 41,902.2 Bs Este monto es el que corresponde al servicio eléctrico que cobran las empresas distribuidoras, y es el que aparece de manera específica en la boleta de aviso o en la factura que se le entrega al usuario. Sin embargo, las facturas incluyen otros cobros como la tasa de alumbrado eléctrico, la tasa de aseo y las multas o penalidades por retraso en el pago del servicio. Estos montos no se incluyen en el ejemplo, pues los porcentajes o montos de cada uno de estos cargos varían dependiendo del municipio en el cual se presta el servicio eléctrico. En los datos de la factura que aparecen en el Cuadro 1, se contempla un cargo adicional que corresponde a la tasa de alumbrado público, igual a 5,377.55 Bs, equivalente al 12.8% del importe del servicio eléctrico. El total facturado, a partir del cálculo anterior incluyendo la tasa de alumbrado público, es igual a 47,279.8 Bs/mes que es el mismo que reporta la factura. El ejemplo anterior corresponde a una categoría en la cual el importe del servicio eléctrico comprende varios cargos, tales como potencia en punta, exceso fuera de punta, y los distintos bloques horarios. Por esta razón, el cálculo resulta algo largo. Para otras categorías, el importe a pagar comprende menos cargos. Dependiendo de la categoría a la que pertenece la empresa (ver Sección 6.2.2.1), le corresponderá solamente el cargo por energía sin distinción de bloque horario, o además de éste, el cargo por demanda de potencia. En cualquiera de estos dos últimos casos el cálculo resulta más simple siguiendo la metodología utilizada en este ejemplo.
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7.5.5 Anexo F – 5. Manejo de la demanda de potencia
Planteamiento del problema
En la Figura 1 muestra la curva de la potencia activa demandada por una empresa en un día de trabajo típico. Se observa que la máxima potencia demandada es de 430 kW en el “horario de punta” (18:00 a 23:00), que, posiblemente, se deba al funcionamiento simultáneo de varios equipos eléctricos de la industria. El pico de la máxima demanda ocurre por un periodo de tiempo relativamente corto, como se remarca en la curva de demanda. Esta situación no es favorable para la empresa, ya que el costo de la potencia en el “horario de punta” es mayor que en el “horario fuera de punta”. Por lo tanto, la empresa debe analizar la posibilidad de desplazar todas aquellas operaciones que provocan la máxima demanda en el horario de punta al horario fuera de punta, sin afectar el proceso productivo. 500 Horario fuera de punta
450
Horario de punta
400
Potencia [kW]
350 300 250 200 150 100 50
23:45
22:30
21:15
20:00
18:45
17:30
16:15
15:00
13:45
12:30
11:15
10:00
08:45
07:30
06:15
05:00
03:45
02:30
01:15
00:00
0
Tiempo [h]
Figura 1. Curva de demanda de potencia actual Fuente: Mediciones efectuadas por el CPTS en el tablero principal de una empresa Elaboración: CPTS
Solución propuesta ¾ Como se ha explicado anteriormente, la máxima demanda dura un periodo muy corto, por lo tanto, es muy probable que las cargas que provocan dicha demanda no sean indispensables para la producción, esto hace posible efectuar el desplazamiento de cargas. La Figura 2 muestra el desplazamiento ideal de la carga hacia el periodo fuera de punta. ¾ ¾ Este desplazamiento de cargas, conocido como manejo de la demanda, permite un ahorro significativo para la empresa, sin tener que recurrir a fuertes inversiones. Las estructuras de tarifas de las empresas distribuidoras en general, muestran que el precio unitario de la potencia en el horario fuera de punta es mucho menor que el precio unitario de la potencia en horario de punta como se verá en los cálculos que se efectúan más adelante.
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500 Horario fuera de punta
450
Horario de punta
400
Potencia [kW]
350 300 250 200 150 100 50
23:45
22:30
21:15
20:00
18:45
17:30
16:15
15:00
13:45
12:30
11:15
10:00
08:45
07:30
06:15
05:00
03:45
02:30
01:15
00:00
0
Tiempo
Figura 2 Curva de demanda de potencia con carga desplazada Fuente: Mediciones efectuadas por el CPTS en el tablero principal de una empresa Elaboración: CPTS
¾ ¾ ¾ ¾
Costo unitario de potencia en punta Costo unitario de potencia fuera de punta Potencia demandada actual en punta Potencia demandada actual fuera de punta
Costo anual actual de la potencia
= 5.49 US$/kW = 1.20 US$/kW = 430 kW = 285 kW
= 430 kW x 5.49 US$/kW = 2,361 US$/mes x 12 meses/año = 28,332 US$/año
Al desplazar parte de la máxima demanda en punta, al horario fuera de punta, se logrará reducir la máxima potencia en punta de 430 a 284 kW, mientras que la máxima potencia fuera de punta alcanza a 430 kW. De esta manera, la empresa deberá pagar por el equivalente a 284 kW de potencia en punta y un exceso de potencia fuera de punta, que es igual a 146 kW (430 – 284). ¾ ¾
Potencia en punta después de desplazar la carga Potencia fuera de punta después de desplazar la carga
Exceso de potencia fuera de punta
= 284 kW = 430 kW
= (430 – 284) kW = 146 kW
Costo de potencia después de desplazar la carga = 284 kW x 5.49 US$/kW + 146 kW x 1.20 US$/kW = 1,734 US$/mes x 12 meses/año = 20,808 US$/año Beneficio económico
= 28,332 US$/año – 20,808 US$/año = 7,524 US$/año
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7.5.6 Anexo F – 6. Sustitución de focos
Planteamiento del problema
En las instalaciones de una empresa, ubicadas en un piso de un edificio, se tiene un elevado consumo de energía eléctrica debido a la potencia instalada en su sistema de iluminación, como resultado de la gran cantidad de focos incandescentes que utiliza. La potencia máxima demandada durante la presente gestión fue de 25 kW. De los 250 focos incandescentes instalados, 185 de 100 W corresponden a las oficinas y 65 de 40 W a un auditorio. La potencia total instalada en iluminación, en oficinas y en el auditorio, es de 21.1 kW. La empresa pertenece a la categoría “C2-PD-BT”, cuya estructura de tarifas del servicio eléctrico se muestra en el Cuadro 1. Cuadro 1 Estructura de tarifas para la categoría “C2-PD-G-BT” Cargo por energía 0.100 US$/kWh Cargo por potencia 4.579 US$/kW Fuente: Sistema de tarifas. Superintendencia de electricidad
Tiempo promedio de uso de focos en las oficinas = 8 h/día Tiempo promedio de uso de focos en el auditorio = 3 h/día Funcionamiento anual de oficinas = 251 días/año Funcionamiento anual promedio auditorio = (8 días/mes x 12 meses/ año) = 96 días/año Solución propuesta
Sustituir los focos incandescentes (FI) de las oficinas y auditorio, por focos fluorescentes compactos (FFC), de menor potencia y similar intensidad lumínica. Esta acción disminuirá notablemente la demanda de potencia y el consumo de energía eléctrica, con la consiguiente reducción del importe facturado. El Cuadro 2 muestra el detalle del número y la potencia de ambos tipos de focos (incandescentes y fluorescentes compactos). Cuadro 2 Detalle de cantidades y potencias de focos incandescentes y fluorescentes compactos Focos incandescentes Focos fluorescentes compactos Item Potencia Potencia total Potencia Potencia total Cantidad Cantidad [W] [W] [W] [W] Oficinas 185 100 18,500 185 15 2,775 Auditorio 65 40 2,600 65 15 975 Total 250 21,100 250 3,750 Fuente: Información obtenida por el CPTS durante el DPML. Cálculo del ahorro por sustitución de los focos incandescentes
Reducción de la demanda facturada
= (Potencia FI [kW] – Potencia FFC [kW]) = (21.1 kW – 3.75 kW) (ver Cuadro 2). = 17.35 kW
Ahorro por reducción de demanda
= 17.35 kW/mes x 4.579 US$/kW x 12 meses/año = 953 US$/año ≅ 950 US$/año
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Consumo actual de energía en iluminación de oficinas = 18.5 kW x 8 h/día x 251días/año = 37,148 kWh/año. Consumo actual de energía en iluminación de auditorio = 2.6 kW x 3 h/día x 96 días/año = 749 kWh/año Consumo total actual de energía en iluminación
= 37,148 kWh + 749 kWh = 37,897 kWh ≅ 37,900 kWh/año
Consumo de energía en iluminación en oficinas después de la sustitución de focos = 2.78 kW x 8 h/día x 251 días/año = 5,582 kWh/año Consumo de energía en iluminación en auditorio después de la sustitución de focos = 0.98 kW x 3 h/día x 96 días/año = 282 kWh/año Consumo total de energía en iluminación después de la sustitución de focos = 5,582 kWh + 282 kWh = 5,864 kWh/año ≅ 5,860 kWh/año Reducción en el consumo de energía por iluminación
= (37,900 – 5,860) kWh/año = 32,040 kWh/año
Ahorro por reducción del consumo de energía
= 32,040 kWh/año x 0.100 US$/kWh ≅ 3,200 US$/año.
Ahorro total por sustitución de focos
= (950 + 3,200) US$/año = 4,150 US$/año
Inversión, retorno sobre la inversión y periodo de recuperación. Costo unitario de los FFC de 15 W Inversión para la adquisición de FFC
= 11 US$/u = 250 u x 11 US$/u = 2,750 US$.
Retorno sobre la inversión
= (4,150 / 2,750) US$ x (100%) = 150%
Periodo de recuperación
= (2,750 US$)/( 4,150 US$/año) x 12 meses/año = 8 meses
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7.5.7 Anexo F – 7. Sustitución de energéticos (sustitución de calefones eléctricos por calefones a GLP)
Planteamiento del problema
Un hotel de 5 estrellas utiliza calefones eléctricos, para calentar el agua destinada al uso en los baños de las habitaciones. Esto representa para el hotel, un costo elevado en la facturación anual de electricidad. Los resultados de las mediciones realizadas y la información obtenida en el hotel se detallan a continuación: -
-
Número de calefones: 36, cada uno con capacidad de 60 galones (aproximadamente 230 L) y 4 kW de potencia. En la Figura 1 se ha graficado la potencia demandada por un calefón en función del tiempo, para un periodo de dos días de medición; el primer día, con la habitación ocupada, y el segundo, con la habitación desocupada. Se observa que cuando la habitación se encuentra desocupada, el calefón funciona sólo ½ hora por día para reponer el calor cedido al ambiente, (ver Figura 1 día sábado 1305). Por el contrario, cuando la habitación está ocupada, el tiempo de funcionamiento del calefón es mayor, aproximadamente 2 horas por día debido al uso de agua caliente, (sumando el tiempo de los dos “picos” encerrados en círculos verdes, que corresponden al viernes 12-05). Los otros detalles de las curvas, que no son tratados en este ejemplo, corresponden a las potencias demandadas por la iluminación, calefacción y otros usos en la habitación. Registro anual de huéspedes = 14,700 huéspedes/año. Nivel de ocupación promedio de las habitaciones = 73%. Tiempo de funcionamiento del calefón habitación ocupada = 2 h/d. Tiempo de funcionamiento del calefón habitación desocupada = 0.5 h/d. Poder calorífico del GLP = 11,800 kcal/kg. Rendimiento del calefón = 90%. Potencia de cada calefón = 4 kW. Costo unitario de energía eléctrica = 0.13 US$/kWh. Costo unitario de GLP = 0.29 US$/kg GLP. Viernes 12-05 (H. ocupada)
Sábado 13-05 (H. desocupada)
8
Potencia calefón
7
Potencia [kW]
6 5 4 3 2 1
00:00
22:45
21:30
20:15
19:00
17:45
16:30
15:15
14:00
12:45
11:30
10:15
09:00
07:45
06:30
05:15
04:00
02:45
01:30
00:15
0
Tiempo
Figura 1 Curvas de potencia de una habitación (dos días) Fuente: Mediciones efectuadas por el CPTS.
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Solución propuesta
Instalar un sistema central de calentamiento de agua mediante una caldera a GLP, para el suministro de agua caliente a los baños de las habitaciones. Consumo diario de energía eléctrica = [(Nº de calefones x potencia) x (nivel de ocupación x tiempo de funcionamiento) + (nivel de desocupación x tiempo de funcionamiento)] Consumo de energía eléctrica = [(36 calefones x 4 kW/calefón) x ((0.73 x 2 h/d) + (0.27 x 0.5 h/d))] = 229.68 kWh/d = (229.68 kWh/d) x (365 d/año) = 83,833 kWh/año Costo de la energía eléctrica utilizada para el calentamiento de agua = 83,833 kWh/año x 0.13 US$/kWh = 10,898 US$/año ≅ 10,900 US$/año Transformando los kWh a kilocalorías = (83,833 kWh/año) x (860 kcal/kWh) = 72,096,380 kcal/año Asumiendo un rendimiento del calefón a GLP del 75% el consumo de GLP del calefón será: Consumo de GLP
= (72,096,380 kcal/año) / (11,800 kcal/kg x 0.75) = 8,146 kg/año ≅ 8,200 kg/año
Costo de calentamiento con GLP
= 8,200 kg/año x 0.29 US$/kg = 2,378 US$/año ≅ 2,400 US$/año
Ahorro económico por sustitución de calefones eléctricos por calefones a GLP = (10,900 – 2,400) US$/año = 8,500 US$/año Inversión: Adquisición de caldera, quemador, tuberías e instalación = 10,000 US$ Retorno sobre la inversión
= (8,500 US$/año/10,000 US$) x 100% = 85 %
Periodo simple de recuperación
= (10,000 US$/8,500 US$/año) x 12 meses/año ≅ 14 meses.
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7.5.8 Anexo F – 8. Balance de energía en una operación de evaporación
A continuación, se describe un procedimiento para realizar el balance energético de un equipo evaporador, usando como ejemplo la evaporación de la leche natural. Las operaciones de evaporación son comunes en las plantas industriales, por ejemplo en la obtención de leche concentrada o evaporada donde se requiere eliminar una cantidad importante de agua contenida en la leche natural. De manera simplificada, esta operación se efectúa en un equipo que consta básicamente de un recipiente que contiene la materia prima (leche natural), un intercambiador de calor por donde pasa el vapor a una determinada temperatura y presión, una trampa de vapor que regula la salida de los condensados del vapor una vez que estos han cedido su calor latente, y, finalmente, la salida del agua evaporada proveniente de la leche. La Figura 1 muestra un esquema de dicha operación16. La operación consiste en calentar la materia prima con el vapor que fluye a través de un intercambiador, y permitir que una parte del agua se evapore de manera controlada hasta alcanzar el nivel de agua que se requiere. La trampa de vapor no permite que el vapor salga del sistema hasta que haya cedido todo su calor latente, es decir, se haya condensado, para luego dejar que el condensado salga y, entonces, admitir un nuevo volumen de vapor. Durante el trabajo en planta se realizaron las mediciones necesarias. Los resultados de tales mediciones se muestran en el Cuadro 1. Cuadro 1 Mediciones realizadas en planta Parámetro
Valor
Unidad
250
[L]
Temperatura inicial de la materia prima (leche natural) en el evaporador, T0
20
[ºC]
Volumen final (leche evaporada), Vleche evap
100
[L]
50
[ºC]
99.6
[ºC]
Volumen inicial de materia prima (leche natural), Vo
Temperatura final del producto (leche evaporada) en el evaporador, Tf Temperatura del vapor condensado a la salida de la trampa de vapor, TC Tiempo de duración del proceso de evaporación del agua contenida en la leche, top
5
[h]
Masa del condensado, mC
170
[kg]
Temperatura de la superficie exterior del evaporador, TS exterior
47
[ºC]
2.44
[m2]
0.0084
[m ]
Volumen del depósito del evaporador de acero inoxidable, Vevap* 0.0124 * Se refiere al volumen del material del cual están fabricados los equipos, no a su capacidad. Fuente: CPTS Elaboración: CPTS
[m ]
Superficie exterior del evaporador, AExt Volumen del intercambiador de cobre (serpentín), Vserp*
3 3
16
Normalmente, la operación de evaporación de la leche se realiza al vacío y a bajas temperaturas (45 a 50 ºC) a fin de no dañar la leche.
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Por otra parte, el Cuadro 2 muestra los valores necesarios, extraídos de tablas. Cuadro 2 Valores extraídos de tablas Parámetro Densidad de la leche natural, ρleche Densidad del agua, ρH2O Densidad del cobre, ρCu Densidad del acero inoxidable, ρacero Capacidad calorífica de la leche, Cpleche Capacidad calorífica del agua, CpAgua Calor específico del acero, Ceacero Calor específico del cobre, Cecobre Calor latente de vaporización del agua (a presión atmosférica) Coeficiente combinado de transferencia de calor por radiación y convección (depende de la temperatura, forma y emisividad del material) hs Entalpía del vapor, HV a 2 bar Entalpía del líquido saturado, HC a 1 bar
Valor 1.030 1.000 8,300 8,500 0.932 1.0 0.119 0.094 540.5
10.7 646.61 99.73
Unidad [kg/L] [kg/L] [kg/m3] [kg/m3] [kcal/kg ºC] [kcal/kg ºC] [kcal/kg ºC]
[kcal/kg ºC] [kcal/kg] [kcal/h m2 ºC] [kcal/kg] [kcal/kg]
Fuente: Varios Elaboración: CPTS
La densidad de la leche natural y evaporada puede determinarse a partir de mediciones con un densímetro específico para leche. En el caso de la densidad del agua, puede asumirse una densidad igual a 1 kg/L, la variación de la densidad con la temperatura no será determinante para análisis rutinarios en la planta. Sin embargo, si se requiere de una mayor exactitud debe consultarse las tablas específicas que reportan los valores de la variación de la densidad del agua en función de la temperatura (R. Perry, Manual del ingeniero químico). La capacidad calorífica Cp de la leche, el agua y el acero, así como el calor latente de vaporización del agua y el coeficiente combinado de transferencia de calor por radiación y convección, se los encuentra en tablas y gráficos de la literatura especializada. (R. Perry, Manual del Ingeniero Químico) Con los datos de los cuadros 1 y 2, y utilizando las ecuaciones que se detallan, se calcula los valores de las diferentes energías para el balance. a. Determinación de la energía de entrada (EE): Nuestra fuente de energía es el vapor suministrado al evaporador, por lo tanto, se debe medir la cantidad de vapor (mV) que ingresa a la operación. Como se sabe, la masa total de vapor que ingresa será igual a la masa de condensados (mC) obtenida después de la trampa de vapor. Para conocer esta masa, debe recolectarse los condensados en un recipiente conectado a la salida del by pass de la trampa de vapor.
m v = mc mv: masa de vapor [kg] mc: masa de condensados [kg] m v = m c = 170 kg Posteriormente, se debe determinar la presión del vapor a la entrada del evaporador. Esta presión puede ser leída en el manómetro que, generalmente, está instalado a la entrada de estos equipos. Si el equipo no contara con dicho manómetro, se deberá medir la temperatura del vapor. A cada temperatura de vapor saturado le corresponden una presión, P [kg/cm2], y una entalpía Hv, [kcal/kg], determinadas. Estos valores se pueden obtener en tablas de vapor saturado (R. Perry. Manual del Ingeniero Químico). A partir
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de la masa de vapor que ingresa y de su entalpía, se puede calcular la energía de entrada EE, como se muestra a continuación. ⎡ kcal ⎤ E E [kcal] = m v [kg vapor ] × H v ⎢ ⎥ ⎣ kg vapor ⎦ kcal E E = 170 kg vapor × 646.61 kg vapor E E = 109,924 kcal b. Determinación de la energía de salida (ES): Como se ha visto anteriormente, la energía de salida (ES) es igual a la suma de la energía útil (Eu), la energía que se pierde por ineficiencias (Ei) y la energía residual o de rendimiento (Er).
ES = Eu + Ei + Er A continuación, se describe la forma de calcular cada uno de los factores de la fórmula anterior a partir de las mediciones que pueden efectuarse en el proceso. 1. Cálculo de la energía útil (Eu): para calcular la energía útil, es decir la energía empleada para evaporar el agua contenida en la leche, se requiere conocer la masa de agua evaporada (mH2O). Ésta se puede obtener por la diferencia entre el volumen inicial de la materia prima introducida (leche natural) y el volumen del producto obtenido (leche evaporada).
Esto es:
(
)
⎡ kg ⎤ m H2O [kg] = Vleche − Vleche evaporada [L ] x ρ H2O ⎢ ⎥ ⎣L⎦ kg m H2O = (250 − 100 ) L x 1 L m H2O = 150 kg A su vez: ⎡ kg ⎤ m leche [kg] = Vlech e [L ] × ρ leche ⎢ ⎥ ⎣L⎦ kg m leche = 250 L × 1.030 L m leche = 257.5 kg La masa de leche evaporada será: m leche evap [kg] = m lech e [kg] − m agua [kg]
m leche evap = 257.5 kg − 150 kg m leche evap = 107.5 kg
Con estos datos se puede calcular la densidad de la leche evaporada: ⎡ kg ⎤ m leche evap [kg] ρ leche evap ⎢ ⎥ = Vleche evap [L] ⎣L⎦
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ρ leche evap =
107.5 kg 100 L
ρ leche evap = 1.075
kg L
A partir de la masa de agua que se ha evaporado de la materia prima se puede calcular la energía útil, como se muestra a continuación: ⎡ kcal ⎤ ⎡ kcal ⎤ E u [kcal] = m H2O [kg] × Cp H2O ⎢ ⎥ × (Tf − T0 ) [°C] + m H2O [kg] × L H2O ⎢ ⎥ kg ° C ⎣ ⎦ ⎣ kg ⎦ kcal kcal × (50 − 20 ) °C + 150 kg × 540.5 E u = 150 kg × 1 kg °C kg E u = 85,575 kcal 2. Cálculo de la pérdida de energía por ineficiencias (Ei): como se explicó anteriormente, las pérdidas de energía por ineficiencias son atribuibles, por un lado, al régimen de funcionamiento del equipo, es decir, el tiempo de uso diario, las intermitencias y la carga de trabajo en relación a su capacidad y, por otro lado, a fallas en los componentes del equipo, mal estado de quemadores, mala combustión, ausencia de aislamiento, etc. En el caso concreto de este ejemplo se calcularán:
Las pérdidas por el calor contenido en el condensado (Eic) y las pérdidas por falta de aislamiento (Eicr) de la superficie del evaporador, que se asume es de acero inoxidable. - Para el cálculo de (Eic), se deberá conocer la masa del vapor condensado mC que ha sido calculado al inicio de este ejemplo, y de su correspondiente entalpía, que se encuentra en las tablas de los libros citados. ⎡ ⎤ kcal E ic [kcal] = m c [kg condensado ] × Hlíquido ⎢ ⎥ kg condensado ⎣ ⎦ kcal E ic = 170 kg condensado × 99.73 kg condensado E ic = 16,954 kcal donde: HLíquido: entalpía del condensado saturado a la presión de salida [kcal/kg]. - En el segundo caso (Eicr), se trata de calcular la cantidad de energía que se pierde por radiación y convección en las paredes del recipiente del evaporador. Para propósitos del ejemplo, se ha asumido que el tiempo de operación es de 5 horas por día en un proceso intermitente. Si el proceso fuese continuo, habría que tomar en cuenta 24 horas para calcular las pérdidas por día. La siguiente fórmula permite calcular las pérdidas por radiación y convección:
[ ]
⎡ kcal ⎤ 2 E icr [kcal] = h s ⎢ ⎥ × A Ext m × (TSexterior − Tamb ) [K ] × t op [h] 2 h m K ⎣⎢ ⎦⎥ E icr = 10.7
kcal
× 2.44 m 2 × (320 − 293 ) K × 5 h h m2 K E icr = 3,525 kcal
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donde: AExt: área de la superficie exterior del recipiente del evaporador [m2] hs: coeficiente combinado de transferencia de calor por radiación y convección [kcal/h m2 ºC] Por lo tanto,
Ei [kcal] = Eic [kcal] + Eicr [kcal] Ei = 16,954 kcal + 3,525 kcal Ei = 20,479 kcal
3. Cálculo de las pérdidas de la energía residual o de rendimiento (Er): Er es la energía que se pierde como parte del rendimiento termodinámico de una máquina térmica. En el caso del ejemplo, forman parte de la energía residual, la cantidad de energía que se ha utilizado para calentar la leche, y la cantidad de energía necesaria para calentar el evaporador propiamente, esto es el recipiente que contiene la leche y el serpentín del intercambiador de calor.
En este caso Er se calcula de la siguiente manera: - Energía residual en el calentamiento de la leche (Erc leche). La energía utilizada en calentar la leche corresponde al calor necesario para elevar la temperatura de toda la masa de leche, descontando el calor del agua evaporada, la misma que ha sido considerada como energía útil. ⎡ kcal ⎤ ⎡ kcal ⎤ E rc leche [kcal] = m leche [kg] × Cp leche ⎢ ⎥ × (Tf − T0 ) [°C] − m H2O [kg] x Cp H2O ⎢ ⎥ x (Tf − T0 ) [°C] ⎣ kg °C ⎦ ⎣ kg º C ⎦ kcal kcal E rc leche = 257.5 kg × 0.932 × (50 − 20 ) °C − 150 kg x 1 × (50 − 20 ) º C kg °C kg °C E rc leche = 2,700 kcal
- Energía residual por calentamiento de la masa del evaporador y del serpentín (Erce). Energía que se utiliza para calentar el equipo, esta cantidad de energía es mínima si el evaporador funciona en régimen continuo. La masa del serpentín será:
[kg]
[ ]
m serp [kg] = Vserp m 3 x ρ Cu
[ ]
[m ] 3
m serp = 0.0084 m 3 x 8,300
m serp = 70 [kg]
[kg ]
[m 3 ]
y la masa del evaporador:
[ ]
m evap [kg] = Vevap m 3 x ρ acero
[ ]
m evap = 0.0124 m 3 x 8,500
m evap = 105 [kg]
[kg]
[m 3 ]
[kg ]
[m 3 ]
A partir de los datos anteriores se calcula (Erce).
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⎡ kcal ⎤ E rce [kcal] = m serp [kg] x Ce Cu ⎢ ⎥ x Tf serp − Tamb [º C] + m evap [kg] x Ce acero ⎣ kg º C ⎦
(
Erce = 70 [kg] x 0.094
)
⎡ kcal ⎤ ⎢ ⎥ x Tf evap − Tamb [º C] ⎣ kg º C ⎦
(
)
kcal kcal x (110 − 20 ) º C + 105 [kg] x 0.119 x (50 − 20 ) º C kg º C kg º C
E rce = 967 kcal donde: mserp: masa del serpentín [kg] mevap: masa del evaporador [kg] CeCu: calor específico del cobre [kcal/kg ºC] (material del serpentín del intercambiador de calor) Ceacero: calor específico del acero [kcal/kg ºC] (material del recipiente del evaporador) Tfserp: temperatura final del serpentín [ºC] Tfevap: temperatura final del evaporador [ºC] Tamb: temperatura medio ambiente [ºC] Por lo tanto, Er [kcal] = Erc leche [kcal] + Erce [kcal] Er = 2,700 kcal + 967 kcal Er = 3,667 kcal
4. Cálculo del rendimiento del evaporador: Los resultados se presentan en la Figura 5.8. A partir de estos valores se calcularán los rendimientos del evaporador que se presentan a continuación: 150 kg de agua a 50° Eu = 85,575 kcal 170 kg de vapor a 2 bar y 120°C Er = 109,924 kcal, 100 %
Ei = Eic + Eicr = 20,479 kcal 18.63 %
Er = Erc leche + Erce = 3,667 kcal 3.34 %
100 L de producto a By pass
170 kg de condensado a 1 bar y 99.6°C
Retorno de condensado
Figura 5.8: Balance energético de un evaporador de leche Elaboración: CPTS
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- La energía neta (EN) está dada por: EN = EE − Er E N = 109,924 kcal − 3,667 kcal E N = 106,257 kcal
- El rendimiento termodinámico (Rη) está dado por: Rη = Rη =
EN EE
106.257 kcal = 0.967 109,924 kcal %R η = 96.7 %
- La eficiencia térmica (Eξ) está dada por: Rξ = Rξ =
Eu EN
85,575 kcal = 0.805 106,257 kcal %E ξ = 80.5 %
- Finalmente, el rendimiento energético total RT está dado por: RT = Rη × Eξ
R T = 0.967 × 0.805 = 0.778 %R T = 77.8 %
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CAPÍTULO 8 INFORMACIÓN UTILIZADA 8.1 FUENTES DE INFORMACIÓN 1. CADEPIA, Cámara Departamental de Pequeña Industria y Artesanía Productiva de Cochabamba Presidente: Rafael Caballero Gerente General: Ximena Flores C. Ladislao Cabrera N0 0260 Teléfono: 04-4251798; Fax: 04- 4251518; Casilla 2113 E-mail:
[email protected] Cochabamba 2. CADEPIA, Cámara Departamental de Pequeña Industria y Artesanía Santa Cruz Presidente: René Urioste Calle Motacú 2470 Edif. Cadepia, 1er Piso (Av. Alemana) Tel/fax: 03-3441943, 03-3425304 E-mail:
[email protected] Santa Cruz 3. CAPIA, Centro de Apoyo a la Pequeña Industria Gerente Ejecutivo: Luis Pedro Escalante Calle Motacú 2470 Tel/fax: 03-3436605, 03-3436607; Fax: 03 - 3436608 E-mail:
[email protected] Santa Cruz 4. CPTS, Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles Director: Carlos Enrique Arze L. Av. Mcal Santa Cruz N° 1392, Edif. Cámara Nacional de Comercio, Piso 12 Tel: 02-2319891; Fax: 02-2319903 E-mail:
[email protected] La Paz 5. CNI, Cámara Nacional de Industrias Gerente General: Gerardo Velasco T. Av. Mcal Santa Cruz N° 1392, Edif. Cámara Nacional de Comercio, Piso 14 Tel: 02-2374477; Fax: 02-2362766 E-mail:
[email protected]; Página web: www.bolivia-industry.com La Paz 6. FEBOPI, Federación Boliviana de la Pequeña Industria Presidente: Daysi de Arce Calle México, Edif. México Piso 2 Tel: 02-2391463; Fax: 02-2391184 La Paz 7. VICI – UMA, Viceministerio de Industria y Comercio Interno – Unidad de Medio Ambiente Av. Camacho (Esq. Av. Bueno), Edif. Ministerio de Desarrollo Económico Tel: 02-2359008 E-mail:
[email protected], Pagina web: www.industria.gov.bo La Paz
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8.2 REFERENCIAS i
Cumbre de Río, Informe de la conferencia de las naciones unidas sobre el medio ambiente y el desarrollo, Río de Janeiro (Junio 1992).
ii
Estrategias de Desarrollo Sostenible, Revisión de las Estrategias Nacionales de Desarrollo Sostenible, Bolivia (Marzo 2001).
iii
Congreso Nacional de la República de Bolivia, Constitución Política del Estado, Ley N° 1615 de 6 de febrero de 1995.
iv
Congreso Nacional de la República de Bolivia, Ley del Medio Ambiente, Ley N° 1333 de 27 de abril de 1992.
v
Congreso Nacional de la República de Bolivia, Ley de Organización del Poder Ejecutivo, Ley Nº 1788 de 16 de septiembre de 1997.
vi
Consejo de Ministros de la República de Bolivia, Reglamentos a la Ley del Medio Ambiente, Decreto Supremo Nº 24176 de 8 de diciembre de 1995, Gaceta Oficial de Bolivia (1996).
vii
Consejo de Ministros de la República de Bolivia, Reglamento Ambiental para el Sector Hidrocarburos - RASH, Decreto supremo Nº 24335 de 19 de julio de 1996, Gaceta Oficial de Bolivia (1996).
viii
Consejo de Ministros de la República de Bolivia, Reglamento Ambiental para Actividades Mineras RAAM, Decreto Supremo No. 24782 de 31 de julio de 1997, Gaceta Oficial de Bolivia (1997).
ix
Congreso Nacional de la República de Bolivia, Código de Minería, Ley Nº 1777 de 17 de marzo de 1997.
x
Ministerio de Desarrollo Económico, Viceministerio de Industria y Comercio Interno – Unidad de Medio Ambiente (Bolivia), Reglamento Ambiental para el Sector Industrial Manufacturero RASIM, Decreto Supremo Nº 26763 de 30 de julio de 2002, Gaceta Oficial de Bolivia (2002).
xi
Internacional Standarization Organization (ISO), Sistemas de Gestión medioambiental, UNE-EN ISO 14001:1996: Versión en español (1996).
xii
United States Environmental Protection Agency (EPA), Standard Methods.
xiii
ONUDI – PNUMA, Manual de Auditoría y Reducción de Emisiones y Residuos Industriales, Informe Técnico N° 7 (1994).
xiv
Douglas M. Grant & Brian Dawson, ISCO Open Channel Flow Measurement Handbook, Fifth Edition (1997).
xv
Mattos, Roger & Crespo, Alberto, Informe Nacional sobre la Gestión del Agua en Bolivia (2000). www.aguabolivia.org/situaciónaguaX.
xvi
Montes de Oca, Ismael, Enciclopedia Geográfica de Bolivia, 1ª Edición, Editora Atenea S.R.L. (2004).
xvii
Viceministerio de Energía e Hidrocarburos, Anuario Estadístico del Sector Eléctrico Boliviano 2000 (2001).
xviii
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