Modulo 3 Monitoreo de flujos y desechos.

Ing. Roxana de Castillo.Maestra en Gestión Ambiental.Especialista en Producción más Limpia y Materiales Peligrosos

¿Qué es un diagrama de flujo?

Representación esquemática de las operaciones, procesos y o procedimientos que se llevan a cabo para la fabricación de un producto o en la prestación de un servicio, en el que se indican intercambios de masa y energía

Ejemplo de un diagrama

Proceso de Lavado

Planchado

Generador de vapor

Ropa limpia y planchada

Agua tratadaCombustible

Energía eléctrica

Detergentes Germicidas

Suavizantes,etc.

Energíaeléctrica

Emisiones a la atmósfera

Agua residual conmateria orgánica

Agua residual deenjuague

Flujo de procesoMaterias primas y servicios

Residuos

EJERCIO DEL VIEJO FRITZ

RESPONDA

• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se

requieren durante el proceso productivo?• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan

en el producto final (pero como MARNP- Materias Residuales de Producción)?

• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP? • Esquematice el Diagrama de flujo del producto

servido

¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE FLUJO DE MATERIALES?

• Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar• Definir el alcance del balance• Definir los límites del período de balance• Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos• Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque

cualitativo• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo• Interpretación de los resultados y conclusiones

Método general para resolver balances de masa (BM) es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:

1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que

pueden calcularse fácilmente para cada corriente.4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden

definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas puede usarse como base de cálculo.

5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la misma base.

6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.

Balance de Materia

• Una vez logrado lo anterior, se estará preparado para efectuar el número necesario de balances de materia. ♦ Un BM total. ♦ Un BM para cada componente presente.

VARIABLES DE PROCESO

Para realizar los balances de materiales en un proceso es necesario contar con algunas características de las corrientes que forman parte del proceso.

Alguna variables útiles para caracterizar una corriente de proceso son: Densidad y Volumen Específico Flujo Másico o Volumétrico Composición Química

Fuente de desechos industriales

PRODUCCIÓNINEFICIENTE

GENERACIÓN DE DESECHOS

CONTAMINACIÓN

Elementos a analizar

– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde el punto de vista ambiental?

– ¿Un sólo diagrama es suficiente?– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el

proceso más representativo económicamente? ¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos? ¿Ambientalmente cuál es el proceso más ineficiente?

– ¿Es un proceso continuo o por lotes?

Elementos a analizar

– ¿El sistema es abierto o cerrado?– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?

• Uso intenso de recursos (cantidad)• Materiales y/ó residuos tóxicos

– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el balance?• ¿Datos estimados, medidos o calculados?

•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA

Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.) Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos). Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos

previos. Tratamiento y control de residuos. Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc. Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente. Planes de emergencia Historial de accidentes Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales. Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.

• Fuentes de datos:

• medición en el lugar

• registros de compra y venta

• registros de producción

• Calidad de los datos

• confiabilidad

• exactitud

• representatividad

Balance de materiales

• Revisar consistencia de las unidades usadas

• El balance debe ser lo más preciso posible

• El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada material por separado

• un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias

ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA CORRIENTE LIQUIDA

M = Q x CQ : FLUJO

C: CONCENTRACION

BALANCES DE MASA

EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?1

Frutas: 27.379 Kg22.397 kg(Mermelada)4.982 kg(conservas)

Verduras7.200 Kg

Azúcar: 15.000 Kg12.372 Kg (mermel.)2.628 Kg (conservas)

Preservantes 125kg.

Edulcorante 5Kg.

Sal 49Kg.

Aceite vinagre : 630Lt

Agua: 1000 m3

Gas: 3025.5 m3

Electricidad: 5426 kWH

R. Sólidos

RESIDUOS SÓLIDOS 4330 Kg(cáscaras, restos defruta) :

3.225Kg (Mermelada)335kg (conservasdulces)770 Kg (conservassaladas)

RESIDUOS LIQUIDOS 847 m3

Agua de lavado Materia prima371 m

3 (Mermeladas), 248 m

3 (Conservas)

Agua de lavado utensilios (Ollas) :101 m3 (Mermeladas), 43m3 (Conservas)Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m

3

Agua de esterilización (Conservas) : 8 m3

Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m3

Agua en productos Conservas: 8.4 m3

Insumos

Productos

M. primas Secundarias Mermeladas:26946.5kg.Mermeladas diet: 726kgJarabes: 369 Litros

Conservas dulces 11.121 frascosConservas saladas 11.167 frascos

PROCESO

Agua de Servicios:144,6 m

3

Materias Primas

Agua evaporada(proceso mermelada2989,7 Kg

Pérdidas:

En ollas (mermel) : 234 Kg

Por consumo896 Kg (Mermeladas)487 Kg(Conservas)

SC, 2008

PROCESO

Materias primas

pigmentos 698

solvente 1005

agua 1000

cargas 2418

aditivos 1000

Insumos de limpieza

agua 1532

solvente 30

Emisiones

solvente 5 Productos

látex 2500

pintura en pasta 2100

esmalte 1500

Residuos líquidos

aguas lavado 1500

solventes lavado 38

Residuos sólidos

borras 40

EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)

Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA INTEC

Ejemplo de una hoja de balanceEntradas Salidas

Proceso MaterialFlujo (peso o

volumen) (kg/hora)

Consumo o generación

anual*(ton/año)

Proceso MaterialFlujo (peso o

volumen) (kg/día)**

Consumo o generación

anual(ton/año)

Recepción, pesadoyalm

acenajeLechecruda 3,000.00 2,808.0

Salida a pesado para

procesoLeche cruda 8,955.00 2,793.96

Pérdidas Leche cruda 45.00 14.04

Total entradas al proceso 3000.00 2,808.00 Total salidas del proceso 3,000.00 2,808.00

*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a pasteurización.

MODULO 4 BALANCE DE ENERGIA

Ing. Roxana de Castillo.Maestra en Gestión Ambiental.

Especialista en Producción más Limpia y Materiales Peligrosos

PRINCIPIO DE CONSERVACION DE LA ENERGIA

“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”

• La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía.

PRINCIPIO DE CONSERVACION DE LA ENERGIA

“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:

• Energía cinética• Energía potencial• Energía térmica• Energía mecánica• Energía eléctrica.• Energía química

Aplicaciones de balance de energía

Para determinar perdidas de calor en los sistemas de distribución, generadores, motores etc.

1. Eficiencia de caldera

2. Falta de aislamiento de tuberías

3. No recuperación de condensados

4. Purgas en caldera

5. Fugas de vapor

6. Análisis de cuartos fríos o de congelado

7. Evaluación de sustitución de motores

8. Evaluación de luminarias

9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o biomasa.

ALCANCE DEL BALANCE ENERGETICO EN EsIA

• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES FUENTES DE CALOR:

ILUMINACION Y ENERGIA ELECTRICA

TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE ENERGIA

Equipo o Maquinaria# de

unidades

AC/DC

Carga unitaria

(Kw)

Carga total

(Kw)

Horas utilizada por día

(h/d)

Días utilizada por

semana(d/s)

Consumo

semanal (Kwh)

Comb. usado

Consumo de

comb. usado

por mes (gal)

Año/Marca/Modelo

Tractor (ejemplo) 0 n/a n/a 5 6 diesel 210 98/Caterpillar/cat305

Ventilador (ejemplo) 0 AC 0.5 0 8 7 n/a n/a Mitsubishi/mit32 Lámparas Fluorescentes 0AC 0.04 0.00 8 7 0.00 Computadora 0AC 0.17 0.00 2 1 0.00 Aire Acondicionado 1AC 4.86 4.86 10 1 48.60 Freezer 0AC 0.61 0.00 24 1 0 Refrigeradora 0AC 0.61 0.00 24 1 0 procesadores 0 0.46 0.00 6 1 0.00 amazadora 4.48 0.00 8 1 0.00 selladoras 3.00 0.00 6 1 0.00 freidoras motor 1 2.40 0.00 12 1 0.00 freidora motor 2 0.04 0.00 12 1 0.00 Lámparas incandescentes AC 0.04 0.00 8 1 0.00

SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR

Balance de Energía TérmicaEl uso de combustibles fósiles como fuente de energía térmica implica la generación de emisiones atmosféricas de gases de efecto invernadero, gases tóxicos, material particulado, gases y hollín, los cuales manejados incorrectamente y provocan efectos nocivos sobre la salud y el medio ambiente

Balance de EnergíaLas principales causas de una baja eficiencia en las calderas pueden estar asociadas a:1. Aire insuficiente: es causa de una combustión incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico del combustible incrementando las emisiones de monóxido de carbono y hollín.2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del vapor generado.3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos en las superficies de transferencia de calor aumentando la resistencia al flujo de calor hacia el agua.4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente que se bota se bota energía.

5.

EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE ENERGÍA TÉRMICA

TUBERÍA DIÁMETRO (pulgadas)

LONGITUD (pies)

TEMPERATURA (oF)

Tubería de agua caliente para centrífugas sin aislamiento

2.5 26.25 118.6

Tubería de agua caliente para centrífugas de primera sin aislamiento

1.75 32.80 193.46

Tubería de vapor de escape sin aislamiento

8 6.56 338.0

Tubería de vapor de escape con aislamiento deteriorado

8 6.56 121.28

Tubería de vapor de escape con aislamiento deteriorado

8 6.56 130.28

Tubería de los sopladores de hollín

2.5 196.85 194.0

REFLEXION FINAL Conocemos la mejor manera, la forma más

rápida y barata de frenar el cambio climático: “USEMOS MENOS ENERGÍA”

Con poco esfuerzo podemos ahorrar en nuestras casas y oficinas hasta un 25% de consumo de energía eléctrica.

Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros bolsillos, ¡veamos porque!

TAREA

ELABORACION DE UN BALANCE