1 Modulo 3 Monitoreo de flujos y desechos.Ing. Roxana de Castillo. Maestra en Gestión Ambiental. Especialista en Producción más Limpia y Materiales Peligrosos

2 ¿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

3 Materias primas y serviciosEjemplo de un diagrama Proceso de Lavado Planchado Generador de vapor Ropa limpia y planchada Agua tratada Combustible Energía eléctrica Detergentes Germicidas Suavizantes, etc. Energía eléctrica Emisiones a la atmósfera Agua residual con materia orgánica Agua residual de enjuague Materias primas y servicios Flujo de proceso Residuos

4 EJERCIO DEL VIEJO FRITZ

5 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

6 ¿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

7 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.

8 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.

9 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

10 Fuente de desechos industrialesPRODUCCIÓN INEFICIENTE GENERACIÓN DE DESECHOS CONTAMINACIÓN

11 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? Si no puede contestar estas preguntas, especialmente las del inciso 3, quiere decir que no conoce su proceso y en este caso es recomendable hacer el diagrama de todos los procesos.

12 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? Si no puede contestar estas preguntas, especialmente las del inciso 3, quiere decir que no conoce su proceso y en este caso es recomendable hacer el diagrama de todos los procesos.

13 INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIADescripción 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.

14 Balance de materiales Fuentes de datos: Calidad de los datosmedición en el lugar registros de compra y venta registros de producción Calidad de los datos confiabilidad exactitud representatividad 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

15 BALANCES DE MASA ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA CORRIENTE LIQUIDA M = Q x C Q : FLUJO C: CONCENTRACION

16 PROCESO SC, 2008 EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL? Materias Primas1 EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL? Materias Primas Pérdidas: Frutas: Kg Agua evaporada (proceso mermelada En ollas (mermel) : 234 Kg kg (Mermelada) 2989,7 Kg Por consumo 4.982 kg 896 Kg (Mermeladas) (conservas) 487 Kg(Conservas) Verduras 7.200 Kg Productos M. primas Secundarias Mermeladas: kg. Azúcar: Kg Mermeladas diet: 726kg Kg (mermel.) Jarabes: 369 Litros 2.628 Kg (conservas) PROCESO Preservantes 125kg. Conservas dulces frascos Edulcorante 5Kg. Conservas saladas frascos Sal 49Kg. Aceite vinagre : 630Lt R. Sólidos RESIDUOS LIQUIDOS 847 m 3 Insumos RESIDUOS SÓLIDOS Agua de lavado Materia prima 4330 Kg 371 m 3 (Mermeladas), 248 m 3 (Conservas) Agua: 1000 m 3 (cáscaras, restos de Agua de lavado utensilios (Ollas) : fruta) : 101 m 3 (Mermeladas), 43m 3 (Conservas) Gas: m 3 Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m 3 3.225Kg (Mermelada) Agua de esterilización (Conservas) : 8 m 3 Electricidad: 5426 kWH 335kg (conservas Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m 3 dulces) Agua en productos Conservas: 8.4 m 3 770 Kg (conservas saladas) Agua de Servicios: 144,6 m 3 SC, 2008

17 EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)Materias primas pigmentos solvente agua cargas aditivos Emisiones solvente 5 Productos látex pintura en pasta 2100 esmalte PROCESO Insumos de limpieza agua solvente Residuos líquidos aguas lavado solventes lavado 38 Residuos sólidos borras 40 Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA INTEC

18 Ejemplo de una hoja de balanceEntradas Salidas Proceso Material Flujo (peso o volumen) (kg/hora) Consumo o generación anual* (ton/año) Flujo (peso o volumen) (kg/día)** Consumo o generación anual Recepción, pesadoyalmacenaje Lechecruda 3,000.00 2,808.0 Salida a pesado para proceso Leche cruda 8,955.00 2,793.96 Pérdidas 45.00 14.04 Total entradas al proceso 2,808.00 Total salidas del proceso *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.

19 MODULO 4 BALANCE DE ENERGIAIng. Roxana de Castillo. Maestra en Gestión Ambiental. Especialista en Producción más Limpia y Materiales Peligrosos

20 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.

21 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

22 Aplicaciones de balance de energíaPara determinar perdidas de calor en los sistemas de distribución, generadores, motores etc. Eficiencia de caldera Falta de aislamiento de tuberías No recuperación de condensados Purgas en caldera Fugas de vapor Análisis de cuartos fríos o de congelado Evaluación de sustitución de motores Evaluación de luminarias Para cambio de combustibles fósiles por renovables o biomasa.

23 ALCANCE DEL BALANCE ENERGETICO EN EsIAUSO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES FUENTES DE CALOR:

24 ILUMINACION Y ENERGIA ELECTRICA

25 TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE ENERGIAEquipo 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) n/a 5 6 diesel 210 98/Caterpillar/cat305 Ventilador (ejemplo) AC 0.5 8 7 Mitsubishi/mit32 Lámparas Fluorescentes 0.04 0.00 Computadora 0.17 2 1 Aire Acondicionado 4.86 10 48.60 Freezer 0.61 24 Refrigeradora procesadores 0.46 amazadora 4.48 selladoras 3.00 freidoras motor 1 2.40 12 freidora motor 2 Lámparas incandescentes

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28 SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR

29 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

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31 Balance de Energía Las 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.

32 EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE ENERGÍA TÉRMICATUBERÍA 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 121.28 130.28 Tubería de los sopladores de hollín 196.85 194.0

33 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!

34 ELABORACION DE UN BALANCETAREA ELABORACION DE UN BALANCE