Propuesta de un plan de manejo del recurso agua en la empresa Alimentos Cañaveral S.A.
Autor: Gómez González, Alejandro
Asesor: Londoño Carvajal, Adela (Thesis advisor)
Fecha: 2001-11
Programa: Bogotá - Medicina -Fisioterapia
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: Ante la necesidad de implementar un sistema de tratamiento de aguas residuales para los efluentes de la empresa Alimentos Cañaveral S.A, el presente trabajo reúne las características actuales y posibles mejoras ambientales de las aguas residuales generadas en la planta, dentro de un estudio preliminar de parámetros de intervención en líneas de proceso para la reducción de volumen y carga contaminante de los efluentes. Los primeros tres capítulos efectúan una campaña de revisión de efluentes mediante una descripción de líneas de proceso, agua y servicios de recirculación. Se considera además un diagnóstico del consumo teórico de agua durante diez meses de estudio el cual genera las bases de formulación y resolución de los balances reales de aguas en las actividades de producción, lavado y desinfección. Partiendo del balance real de aguas, se identifican y relacionan los puntos críticos de consumo de aguas industriales y generación de efluentes residuales. A partir de los cuales, se proponen alternativas de intervención basadas en los principios básicos de reducción, reutilización, recuperación y reciclaje de aguas residuales. Para asegurar el cumplimiento de los objetivos de disminución propuestos, se citan las bases para la formulación del plan de manejo del recurso agua. Finalmente, se hace un análisis del sistema de tratamiento adecuado para los efluentes de la planta, acompañado del algoritmo de cálculo para el dimensionamiento de las unidades propias de una depuración secundaria (biológica). El algoritmo se amolda a las variación en las características de los efluentes sometidos a intervención Los anexos referencian las tablas de balance teórico, las relaciones de proceso, lavado y desinfección; la formulación y resolución de balances reales de agua y el algoritmo de dimensionamiento de las unidades de tratamiento secundario propuestas.

PROPUESTA DE UN PLAN DE MANEJO DEL RECURSO AGUA
EN LA EMPRESA ALIMENTOS CAÑAVERAL S.A.
ALEJANDRO GOMEZ GONZALEZ.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
PREGRADO DE INGENIERIA QUÍMICA
LP INGENIERIA AMBIENTAL
MANIZALES
NOVIEMBRE DE 2001PROPUESTA DE UN PLAN DE MANEJO DEL RECURSO AGUA
EN LA EMPRESA ALIMENTOS CAÑAVERAL S.A.
ALEJANDRO GOMEZ GONZALEZ.
Cod. 396026
Trabajo de grado en la modalidad de pasantía
para optar al título de Ingeniero Químico.
Director Ad Hoc
FRANCISCO JAVIER GÓMEZ
Ingeniero Civil.
Directora por parte de la Universidad
ADELA LONDOÑO CARVAJAL.
Ingeniera Química.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
PREGRADO DE INGENIERIA QUÍMICA
LP INGENIERIA AMBIENTAL
MANIZALES
NOVIEMBRE DE 2001A Papá por su Responsabilidad y Ejemplo,
A Mamá por su Cariño y Comprensión ...
... y a Dios por el don de vivir.AGRADECIMIENTOS
El autor expresa sus más sinceros agradecimientos a:
• Ingeniera Adela Londoño Carvajal. Profesora asociada del programa de Ingeniería Química.
Directora del trabajo de grado en representación de la Universidad Nacional.
• Ingeniero Francisco Javier Gómez. Gerente Alimentos Cañaveral S.A. Director Ad-Hoc del
trabajo de grado en representación de la Empresa.
• Doctor Hector Hugo Olarte. Jefe de Investigación y Desarrollo Casa Luker.
• UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.
• ALIMENTOS CAÑAVERAL S.A.
• CASA LUKER.
• Así como a todas las personas que de una u otra forma hicieron posible la realización del
presente trabajo de grado.TABLA DE CONTENIDO.
RESUMEN
INTRODUCCION
JUSTIFICACIÓN
OBJETIVOS
1. GENERALIDADES DE PROCESO
1.1 Generalidades.................................................................................................... 1-1
1.2 Ubicación.......................................................................................................... 1-1
1.3 Descripción de líneas de producción................................................................ 1-1
1.3.1 Línea de producción de jugos............................................................................ 1-1
1.3.2 Línea de producción de concentrado Cañaveral.............................................. 1-6
1.4 Descripción de líneas de agua y servicios de recirculación............................... 1-8
1.4.1 Líneas de Agua afluentes................................................................................... 1-8
1.4.2 Líneas de agua efluentes.................................................................................... 1-8
1.4.3 Servicios de recirculación................................................................................. 1-9
1.4.3.1 Línea de vapor de caldera................................................................................. 1-9
1.4.3.2 Línea de agua de enfriamiento.......................................................................... 1-10
1.4.3.3 Ciclo general de refrigeración.......................................................................... 1-10
2. BALANCE TEÓRICO DE AGUAS
2.0 Balances de materia.......................................................................................... 2-1
2.1 Generalidades del balance global teórico de consumo de agua y generación
de aguas residuales........................................................................................... 2-1
2.2 Intervención del recurso agua en líneas de producción.................................... 2-2
2.2.1 Etapas de producción de Jugos........................................................................ 2-2
2.2.2 Etapas de producción de concentrado Cañaveral............................................ 2-4
2.3 Intervención del recurso agua en operaciones de lavado y desinfección.......... 2-5
2.4 Balance teórico de agua..................................................................................... 2-62.4.1 Balance teórico de agua en línea de producción de Jugos................................. 2-6
2.4.2 Balance teórico de agua en línea de producción de concentrado Cañaveral..... 2-11
2.5 Análisis de resultados del balance teórico ........................................................ 2-13
2.5.1 Análisis de porcentajes de especificación teórica de consumos....................... 2-13
2.5.2 Análisis de resultados ....................................................................................... 2-15
3. BALANCE REAL DE AGUAS
3.1 Balances real de aguas línea de Jugos.................................................................... 3-1
3.1.1 Balance real etapas de precalentamiento y enfriamiento......................................... 3-1
3.1.2 Balance real de aguas en etapas de producción..................................................... 3-3
3.1.3 Balance real en operaciones de limpieza y desinfección......................................... 3-12
3.1.3.1 Descripción de operaciones de la vado y desinfección........................................... 3-14
3.1.3.2 Formulación del balance en operaciones de lavado y desinfección......................... 3-16
3.1.4 Resumen del balance real en la línea de Jugos..................................................... 3-19
3.2 Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral.......................................... 3-27
3.2.1 Balance real en etapas de producción.................................................................. 3-27
3.1.2 Balance real en operaciones de limpieza y desinfección........................................ 3-29
3.2.2.1 Descripción de operaciones de lavado y desinfección........................................... 3-30
3.2.2.2 Formulación del balance en operaciones de lavado y desinfección........................ 3-35
3.2.3 Resumen del balance real línea de concentrado Cañaveral................................... 3-41
4. IDENTIFICACIÓN DE PUNTOS CRITICOS
4.1 Identificación y relación de puntos críticos de consumo (PCC)....................... 4-1
4.1.1 Identificación y relación de PCC Línea de Jugos............................................. 4-1
4.1.1.1 PCC en etapas de producción.......................................................................... 4-1
4.1.1.2 PCC en operaciones de lavado y desinfección.................................................. 4-5
4.1.1.3 PCC en operaciones de precalentamiento y enfriamiento de línea.................. 4-9
4.1.2 Identificación y relación de PCC Línea de concentrado Cañaveral................ 4-10
4.1.2.1 PCC en etapas de producción........................................................................... 4-10
4.1.2.2 PCC en operaciones de lavado y desinfección.................................................. 4-114.2 Identificación y relación de puntos críticos de generación de Aguas
residuales (PCGAR)......................................................................................... 4-12
4.2.1 Identificación y relación de PCGAR Línea de Jugos........................................ 4-14
4.2.1.1 PCGAR en etapas de producción...................................................................... 4-14
4.2.1.2 PCAR en operaciones de lavado y desinfección............................................... 4-18
4.2.1.3 PCAR en operaciones de precalentamiento y enfriamiento de línea................ 4-21
4.2.2 Identificación y relación de PCAR Línea de concentrado Cañaveral.............. 4-21
4.2.2.1 PCAR en operaciones de lavado y desinfección............................................... 4-21
5. ANÁLISIS DE DISMINUCIÓN DE CAUDAL Y
CARGA CONTAMINANTE DE LAS ARI
5.1 Lineamientos generales..................................................................................... 5-1
5.2 Análisis de reducción de volumen en los efluentes líquidos residuales de la
empresa alimentos Cañaveral........................................................................... 5-2
5.2.1 Separación de vertidos...................................................................................... 5-2
5.2.2 Retención de las aguas residuales.................................................................... 5-9
5.2.3 Cambios en la producción para la disminución de vertidos............................ 5-10
5.2.4 Reutilización de vertidos.................................................................................. 5-11
5.3 Análisis de reducción cargas contaminantes en los efluentes líquidos
residuales de la empresa alimentos Cañaveral................................................. 5-13
5.3.1 Cambios en el proceso...................................................................................... 5-13
5.3.2 Modificaciones en el equipo industrial............................................................. 5-15
5.3.3 Segregación de vertidos..................................................................................... 5-16
5.3.4 Mezcla de vertidos............................................................................................. 5-16
5.3.5 Recuperación de subproductos.......................................................................... 5-17
6. PLAN DE MANEJO DEL RECURSO AGUA
6.1 Lineamientos generales....................................................................................... 6-1
6.2 Objetivos del plan de manejo del recurso agua...................................................... 6-26.3 Estrategias y metas del plan de manejo del recurso agua...................................... 6-2
6.3.1 Estrategias para asegurar el consumo mínimo de agua........................................ 6-2
6.3.2 Metas para asegurar el consumo mínimo de agua................................................ 6-4
6.3.3 Estrategias para asegurar la carga contaminante mínima en el agua residual de la
empresa............................................................................................................... 6-7
6.3.4 Metas para asegurar la carga contaminante mínima de aguas residuales ............... 6-9
6.3.5 Estrategias para asegurar que el tratamiento de las aguas residuales, cumpla con
parámetros de vertimiento..................................................................................... 6-12
6.3.6 Metas para asegurar el tratamiento de aguas residuales........................................ 6-12
RECOMENDACIONES PARA EL SISTEMA DE
7.
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Generalidades....................................................................................................
7.1 7-1
Recopilación teórica para el estudio en cuestión..............................................
7.2 7-1
Definición de los parámetros de diseño............................................................
7.3 7-2
Caracterización del agua residual a tratar.......................................................
7.3.1 7-2
Caracterización fisicoquímica del efluente líquido residual.............................
7.3.2 7-3
Recomendaciones para la caracterización futura de aguas residuales............
7.3.3 7-7
Proceso sistemático para el diseño definitivo...................................................
7.4 7-7
Criterios de selección de las unidades de tratamiento de aguas residuales en
7.4.1
la empresa Alimentos Cañaveral S.A................................................................
7-8
Recomendaciones aplicables a la selección del sistema de tratamiento de
7.5
aguas residuales.................................................................................................
7-16
Criterios independientes al sistema de tratamiento..........................................
7.5.1 7-17
Criterios determinantes para la selección del sistema de tratamiento............
7.5.2 7-18
consideraciones adicionales para el dimensionamiento de la planta de
7.6 7-18
tratamiento de aguas residuales.........................................................................
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOSLISTA DE FIGURAS Y TABLAS
Figura 1.1 Diagrama de flujo simplificado (Línea de producción Jugos). 1-6
Figura 1.2 Diagrama de flujo simplificado (Línea de producción Cañaveral). 1-8
Figura 1.3 Ciclo general de refrigeración 1-11
Figura 1.4 Distribución en planta de líneas de agua y servicios de recirculación 1-12
Figura 2.1 Distribución de consumos de agua y generación típica de ARI 2-3
Figura 3.1 Diagrama de flujo cualitativo (Línea de producción de jugos). 3-2
Figura 3.2 Diagrama de operaciones de lavado y desinfección (Línea de Jugos). 3-13
Figura 3.3 Diagrama de flujo cualitativo (Línea de concentrado Cañaveral). 3-27
Figura 3.4 Diagrama de operaciones de lavado y desinfección (Línea Cañaveral) 3-31
Figura 4.1 Representación gráfica consumo de agua durante producción 4-3
Tabla 2.1 Descripción de consumos y generación de ARI (línea de Jugos). 2-4
Tabla 2.2 Descripción de consumos y generación de ARI (línea de Cañaveral). 2-4
Tabla 2.3 Formulación agua de dilución producción de jugos. 2-7
Tabla 2.4 Caudal teórico de extracción de frutas cítricas procesadas. 2-8
Tabla 2.5 Caudal teórico de pasteurización de productos elaborados. 2-9
Tabla 2.6 Estudio de consumos teóricos especificados (Julio 2000- Abril 2001). 2-14
Tabla 3.1 Tabla de lavado convencional de equipos (línea de Jugos) 3-14
Tabla 3.2 Relación diaria de lavados en línea (línea de Jugos) 3-17
Tabla 3.3 Relación diaria de lavados convencionales (línea de Jugos) 3-18
Tabla 3.4 Relación de consumo en lavados adicionales (línea de Jugos) 3-18
Tabla 3.5 Relación agentes químicos en lavados adicionales (línea de Jugos) 3-18RESUMEN
Ante la necesidad de implementar un sistema de tratamiento de aguas residuales para los efluentes
de la empresa alimentos Cañaveral S.A, el presente trabajo reúne las características actuales y
posibles mejoras ambientales de las aguas residuales generadas en la planta, dentro de un estudio
preliminar de parámetros de intervención en líneas de proceso para la reducción de volumen y carga
contaminante de los efluentes.
Los primeros tres capítulos efectúan una campaña de revisión de efluentes mediante una descripción
de líneas de proceso, agua y servicios de recirculación. Se considera además un diagnóstico del
consumo teórico de agua durante diez meses de estudio el cual genera las bases de formulación y
resolución de los balances reales de aguas en las actividades de producción, lavado y desinfección.
Partiendo del balance real de aguas, se identifican y relacionan los puntos críticos de consumo de
aguas industriales y generación de efluentes residuales. A partir de los cuales, se proponen
alternativas de intervención basadas en los principios básicos de reducción, reutilización,
recuperación y reciclaje de aguas residuales. Para asegurar el cumplimiento de los objetivos de
disminución propuestos, se citan las bases para la formulación del plan de manejo del recurso agua.
Finalmente, se hace un análisis del sistema de tratamiento adecuado para los efluentes de la planta,
acompañado del algoritmo de cálculo para el dimensionamiento de las unidades propias de una
depuración secundaria (biológica). El algoritmo se amolda a las variación en las características de
los efluentes sometidos a intervención
Los anexos referencian las tablas de balance teórico, las relaciones de proceso, lavado y
desinfección; la formulación y resolución de balances reales de agua y el algoritmo de
dimensionamiento de las unidades de tratamiento secundario propuestas.INTRODUCCIÓN
La concepción del agua como un recurso barato e inagotable en las plantas de procesos químicos es
cosa del pasado. A medida que las capacidades productivas se expanden, los incrementos en los
costos de abastecimiento de aguas industriales y disposición de aguas residuales comienzan a ser
factores determinantes en la generación de beneficios económicos en la operación y funcionamiento
de la empresa. De lo anterior , debe la misma enfocar el manejo del recurso agua a lo largo de la
línea de proceso para permitir una provisión de la cantidad y calidad de agua requerida dentro de los
parámetros viables económica y ambientalmente [13].
Concientes de las necesidades y garantías con las cuales se debe llevar a cabo toda actividad
productiva, dentro de un marco de desarrollo sostenible que minimice cualquier efecto significativo
en contra del ambiente, se presentan a continuación los pasos para la adopción de un plan de manejo
integral del recurso agua en la empresa Alimentos Cañaveral S.A.
La estrategia llevada a cabo tiene en cuenta diversas oportunidades de tratamiento de aguas de
manera integrada al proceso básico de la actividad industrial, mediante un estudio de dos fases:
Fase 1. Campaña de revisión de consumos y efluentes de la planta industrial. Efectuada mediante la
descripción y determinación de las principales características del consumo de agua industrial y
generación de aguas residuales. La determinación de las características de intervención del recurso
agua incluye las actividades de producción, lavado y desinfección, a partir de las cuales, se
proponen las relaciones que hacen posible la solución del balance real de aguas.
Fase 2. Revisión de los datos obtenidos en fase 1 para establecer los objetivos de manejo integral. A
partir de los datos del balance real de aguas, se efectúa la determinación de los puntos críticos en el
consumo de agua industrial y en la generación de aguas residuales, para luego proponer alternativas
de uso racional y reducción, reutilización, reciclaje y recuperación de efluentes residuales. De
manera adicional se especifican las metas y estrategias para satisfacer los objetivos de manejo
integral propuesto. Finalmente se ofrecen las alternativas de tratamiento junto con los algoritmos
de dimensionamiento para las unidades de depuración.JUSTIFICACIÓN
La necesidad de imprimir calidad de vida apropiada a cualquier ser humano, junto con la
satisfacción del desarrollo sostenible en las actividades que le comprometen hacen parte de una
serie de responsabilidades compartidas por todas las esferas de la sociedad. La Universidad como
ente académico partícipe de la misma, debe estar dispuesta a generar interacciones con la empresa,
para que en común acuerdo se destinen esfuerzos encaminados al estudio y solución de las
problemáticas ambientales de la región, contribuyendo así con el desarrollo local y nacional.
Para la empresa resulta indispensable continuar cumpliendo con su compromiso de mejoramiento
continuo dentro de sus líneas de proceso, lo que a su vez se traduce en mantener evidentes sus
políticas de mejoras ambientales con relación a los efluentes líquidos producto de su actividad
industrial. La ejecución de este proyecto resulta necesaria para:
• Permitir un conocimiento detallado del consumo de agua industrial y generación de efluentes
residuales en las actividades de producción, lavado y desinfección de sus líneas de proceso.
• Definir las relaciones de proceso, lavado y desinfección necesarias para la resolución del
balance real de aguas, ante cualquier volumen de producción u operación de lavado o
desinfección.
• Identificar los puntos críticos responsables de las problemáticas ambientales de la empresa,
referentes a volúmenes y concentración de agentes contaminantes en aguas residuales.
• Proponer acciones correctivas a los puntos críticos, de tal forma que se generen beneficios
económicos adicionales, mediante la disminución del consumo de agua industrial y de la carga
contaminante de sus aguas residuales.
• Satisfacer parcialmente los requerimientos actualmente exigidos por la Corporación Autónoma
Regional, concernientes al diseño e implementación de los sistemas de tratamiento de aguas
residuales (Ausentes actualmente en la planta), al entregar una serie de observaciones ysugerencias que ofrezcan bases sólidas para una caracterización representativa de mínimos
efectos ambientales.
• Como beneficio adicional concerniente a la operatividad del sistema de producción, este trabajo
permitirá proponer estrategias para corregir la falta de técnicas de manejo integral del recurso
agua en la empresa.
• Dar bases sólidas para contrarrestar parcialmente los costos de tasa retributiva e
implementación de sistemas de tratamiento, atendiendo principalmente a las alternativas de
intervención, a las que ha de someterse el proceso para asegurar las disminuciones previstas y
continuar con el mejoramiento de cada línea.
• Constituir el punto de partida ante posibles proyectos de certificación ambiental y expansión de
mercados transnacionales.OBJETIVOS.
OBJETIVO GENERAL
• Formular las bases para un plan de manejo para el recurso agua que permita la disminución del
consumo de agua industrial y la carga contaminante presente en los efluentes líquidos residuales
de la empresa Alimentos Cañaveral S.A.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Proponer herramientas para la disminución del consumo de agua industrial durante la operación
normal de cada una de las líneas de producción, mediante la formulación de prácticas de manejo
que propendan a su uso racional.
• Proponer herramientas para la disminución la carga contaminante de los efluentes líquidos de
cada proceso mediante un análisis de recuperación, reducción, reutilización y reciclaje de las
aguas residuales antes de su disposición final.
• Formular las bases para el plan de manejo del recurso agua en la empresa Alimentos Cañaveral
S.A. que contenga el dimensionamiento de la planta de tratamiento de aguas residuales.1. GENERALIDADES DE PROCESO
Descripción de líneas de producción y aguas
1.1 Generalidades............................................................................................ 1-1
1.2 Ubicación................................................................................................... 1-1
1.3 Descripción de líneas de producción......................................................... 1-1
1.3.1 Línea de producción de jugos.................................................................... 1-1
1.3.2 Línea de producción de concentrado Cañaveral....................................... 1-6
1.4 Descripción de líneas de agua y servicios de recirculación....................... 1-8
1.4.1 Líneas de Agua afluentes........................................................................... 1-8
1.4.2 Líneas de agua efluentes............................................................................ 1-8
1.4.3 Servicios de recirculación.......................................................................... 1-9
1.4.3.1 Línea de vapor de caldera......................................................................... 1-9
1.4.3.2 Línea de agua de enfriamiento.................................................................. 1-10
1.4.3.3 Ciclo general de refrigeración.................................................................. 1-10
Figura 1.1 Diagrama de flujo simplificado (Línea de producción Jugos)................. 1-6
Figura 1.2 Diagrama de flujo simplificado (Línea de producción Cañaveral).......... 1-8
Figura 1.3 Ciclo general de refrigeración.................................................................. 1-11
Figura 1.4 Distribución en planta de líneas de agua y servicios de recirculación..... 1-121-1 Alimentos Cañaveral S.A
1.1 GENERALIDADES
Alimentos Cañaveral S.A es una empresa agroindustrial dedicada a la elaboración de productos
naturales de consumo humano. Cuenta en la actualidad con dos líneas de proceso divididas en
elaboración de jugos y concentrados azucarados de frutas en la primera línea y producción de
edulcorante natural a base de miel de caña panelera en la segunda. De manera adicional, se
mantiene una constante experimentación que espera ser traducida en nuevos productos que se
amolden a las características de producción de las líneas existentes y que a su vez satisfagan algunas
de las necesidades del mercado nacional.
1.2 UBICACIÓN
La empresa se encuentra localizada sobre el kilómetro 2 de la vía que de Chinchiná conduce al
municipio de Palestina en el departamento de Caldas y está cobijada bajo la jurisdicción de la
Corporación Autónoma Regional de Caldas en cuanto a normatividad ambiental se refiere
(Permisos de emisiones y vertimientos).
1.3 DESCRIPCIÓN DE LÍNEAS DE PRODUCCIÓN.
1.3.1 LÍNEA DE PRODUCCIÓN DE JUGOS.
La línea de producción de Jugos está compuesta por once etapas: selección, extracción, refinación,
preparación, clarificación, desaireado, precalentamiento, homogenización, pasteurización,
enfriamiento y envasado. La disposición del número de etapas involucradas en la producción de
cada uno de los jugos varía según la materia prima utilizada, tal como sigue:
a) Producción de Jugos Naturales
Fruta Producto Materia Prima
Naranja Pulpa Frutos frescos
Jugo Frutos frescos
Concentrado Azucarado Frutos frescos
Limón Jugo Frutos frescos
Concentrado Azucarado Frutos frescos
Generalidades del proceso1-2 Alimentos Cañaveral S.A
Mora Jugo Pulpas y frutos
Concentrado Azucarado Pulpas y frutos
Maracuyá Jugo Pulpas y frutos
Concentrado Azucarado Pulpas y frutos
Las materias primas determinadas como frutos frescos (Limón, Naranja) son sometidas a todas las
operaciones contenidas en la línea, mientras que las demás materias primas (Pulpas concentradas)
comienzan su producción en la etapa de preparación.
La descripción de cada una de las etapas para la producción de jugos naturales obedece a:
1.3.1.1 Selección: La materia prima es recibida y pesada en la zona de descarga para luego ser
llevada a una tolva dispensadora mediante una banda transportadora de cangilones. Una vez
dispuestos en la tolva, los frutos frescos se llevan a la zona de preselección donde un operario
coloca sobre una banda de elevación, aquellos que cumplen con los parámetros de tamaño y calidad
apropiados para la alimentación a la máquina de extracción (Extractora). Durante el transporte de
los frutos a la bandeja de recepción de la extractora, las bandas son lubricadas con agua fría. Dicha
lubricación sirve además como enjuague de los frutos cítricos.
1.3.1.2 Extracción: Las máquinas de extracción (Extractoras) son equipos diseñados para exprimir
frutos frescos y maduros, pueden procesar naranjas, limones y mandarinas con diámetros entre los
40 y 100 mm. En esta etapa se reciben los frutos para ser exprimirlos mecánicamente, de tal forma
que se separen la cáscara, el bagazo y la semilla del jugo exprimido, evitando la mezcla del
producto con los aceites esenciales para disminuir posteriores efectos de oxidación. En el sistema de
extracción, el fruto es comprimido y el jugo forzado a salir por un cilindro de extracción a través de
unos micro-orificios (1 mm de diámetro) para luego ser transportado a la siguiente etapa de
producción mediante mangueras plásticas sanitarias. Las partes sólidas de los frutos (semillas,
fibras, membranas y cáscaras) son luego descargadas por la parte inferior del cilindro de extracción
al plato de recolección de residuos [3].
Se cuenta con dos extractoras marca Bertuzzi con un ciclo de 46 golpes por minuto en los cuales se
alimentan cuatro frutos por cada extracción. Las máquinas efectúan la acción mecánica de
Generalidades del proceso1-3 Alimentos Cañaveral S.A
extracción mediante un sistema de émbolo pistón refrigerado y lubricado por un flujo constante de
agua, la cual se descarga directamente sobre la bandeja de recolección de residuos sólidos
cumpliendo con una función adicional de transporte de sólidos a un tornillo sinfin de extracción. El
sinfin se encuentra dentro de una carcaza perforada que retiene sólidos gruesos (cáscaras) y algunos
sedimentables (membranas y semillas) permitiendo el flujo del agua residual utilizada como
refrigeración, lubricación y arrastre de sólidos.
1.3.1.3 Refinación: El jugo exprimido se conduce a un sistema de refinación denominado
"finisher", en el cual mediante un tamiz rotatorio se efectúa una remoción fina de sólidos
constituida principalmente por la membrana intercarpelar de los frutos cítricos. Los residuos sólidos
generados en esta etapa son evacuados del equipo mediante una serie de aspas que raspan la
superficie interna del tamiz hasta llevarlos a una caneca. Luego de terminada la operación, los
residuos de refinación son dispuestos en el tornillo sinfin para ser evacuados a la tolva de recepción
de residuos sólidos.
1.3.1.4 Preparación: Una vez efectuada la refinación, el jugo se lleva a una tina de acero
inoxidable (Para cumplir con volúmenes de dosificación) para luego ser bombeado al tanque de
preparación. En esta etapa se realiza la estandarización del producto a elaborar en función del
contenido de grados Brix y acidez mediante la adición de los microingredientes específicos de cada
preparación. Luego de cumplir con los tiempos de retención y adición específicos, la mezcla es
llevada al clarificador.
1.3.1.5 Clarificación: El jugo preparado es ahora dispuesto en un equipo de separación de
partículas en suspensión (almidones, pectina, celulosa entre otras [14]), logrando mejoras en la
calidad organoléptica del producto. Esta operación entrega al canal de aguas residuales una
descarga periódica consistente en un fluido con un alto contenido de sólidos. Luego de clarificado el
jugo es llevado al tanque de clarificación de donde se bombea al tren de pasteurización.
El denominado tren de pasteurización reúne las etapas de desaireado, precalentamiento,
homogenización, pasteurización propiamente dicha y enfriamiento. Cada una de las operaciones de
intercambio de calor (precalentamiento, pasteurización y enfriamiento) se lleva a cabo en un arreglo
definido para un intercambiador de placas y marcos APV de tres pasos. Las etapas de esta operación
de acondicionamiento del producto pueden ser descritas según:
Generalidades del proceso1-4 Alimentos Cañaveral S.A
1.3.1.6 Desaireado: El jugo clarificado se lleva a un tanque de balance, donde se regula el flujo
(proveniente del tanque de clarificado) para su posterior alimentación al sistema de desaireación. En
esta etapa se genera un vacío de aproximadamente 15 mm Hg (0.0197 atmósferas), que tiene por
objeto disminuir el contenido de oxígeno en la interfase gas líquido, de tal manera que [14]:
• Se eviten reacciones de oxidación que deterioren el sabor del jugo.
• Se disminuyan las pérdidas de vitaminas en el jugo terminado.
• Se elimine la formación de espuma y sus consecuentes problemas en las operaciones de
intercambio de calor por la falta del recubrimiento homogéneo de las placas de intercambio.
El vacío se lleva a cabo mediante una bomba de anillos (Liquid ring vacuum pump) que utiliza agua
fresca y limpia como fluido refrigerante, esta agua es constantemente descargada en el canal de
captación de aguas residuales.
1.3.1.7 Precalentamiento: El jugo desaireado se bombea al primer paso del intercambiador de
calor de placas y marcos, en el cual se cumplen las siguientes características:
Fluido de proceso: Jugo clarificado.
Fluido de servicio: Agua caliente de la salida del segundo paso (Pasteurización) por el
intercambiador.
Incremento de Temperatura: Variable, según las capacidades caloríficas de los productos
elaborados
Esta etapa tiene por objeto dar al producto una temperatura adecuada para su disposición en el
sistema de homogenización, logrando además un aprovechamiento energético de las otras
corrientes del intercambiador de calor.
1.3.1.8 Homogenización: El jugo precalentado se introduce al equipo de homogenización, donde
se efectúa una reducción por presión del tamaño de las partículas dando una consistencia final de
cuerpo al producto elaborado y disminuyendo la sedimentación durante el periodo de
almacenamiento. El equipo necesita de un flujo constante de agua a manera de lubricación de los
pistones, la cual es dispuesta en el canal de desagüe de ARI.
Generalidades del proceso1-5 Alimentos Cañaveral S.A
1.3.1.9 Pasteurización: La pasteurización es la operación en la que mediante un aumento de
temperatura se eliminan microorganismos patógenos y se inactivan enzimas garantizando el
incremento en la vida útil y disminuyendo alteraciones del gusto del producto terminado. Las
principales características de este segundo paso por el intercambiador de placas obedecen a:
Fluido de proceso: Jugo Homogenizado.
Fluido de servicio: Agua caliente de mezclador (Agua-Vapor).
Incremento de Temperatura: Hasta un valor no menor a los 85º C, logrado mediante control
automático de servoválvulas.
El fluido de servicio se toma de un mezclador de vapor de caldera con agua fría, este equipo de
intercambio de calor está dispuesto a un lado del intercambiador de placas y cumple con las
siguientes características:
Entrada al mezclador: Vapor de caldera controlado automáticamente.
Agua fría a razón de flujo constante.
Salida del mezclador: Agua caliente al intercambiador de placas.
Purga de vapor de caldera.
Descarga de agua en el canal de ARI por alivio de presión.
1.3.1.10 Enfriamiento: Luego de pasteurizar el jugo, se lleva a una tubería en zig zag en la que se
efectúa un primer enfriamiento por convección natural del aire circundante, al final de la misma se
tiene un acople al último paso del intercambiador de calor de placas, el cual cumple con las
siguientes especificaciones:
Fluido de proceso: Jugo Pasteurizado.
Fluido de servicio: Agua fría del banco de hielo.
Decremento de Temperatura: Hasta un valor no mayor a los 4º C.
El agua de servicio del banco de hielo consiste en un sistema cerrado de recirculación de agua fría,
que tiene como alimentación un tanque refrigerado por un ciclo convencional de amoniaco (Ver
página 1-11).
Generalidades del proceso1-6 Alimentos Cañaveral S.A
1.3.1.11 Envasado: El jugo terminado a baja Temperatura se bombea al tanque pulmón de
envasado para luego ser envasado en recipientes estériles que se sellan herméticamente quedando en
condiciones óptimas para su almacenamiento y distribución. El envasado de todas las
presentaciones (Pulpa, Jugo, Concentrado Azucarado) se efectúa manualmente y por gravedad al
abrir una llave de un cuarto de vuelta ubicada al final de la tubería que comunica el tanque pulmón
con el cuarto de envasado.
El diagrama simplificado de flujo de proceso obedece a:
Selección Extracción Filtración Preparación Clarificación
Envasado Enfriamiento Pasteurización Precalentado Desaireador
Homogenización
Figura 1.1. Diagrama de flujo simplificado (Línea de Producción de Jugos).
1.3.2 LÍNEA DE PRODUCCIÓN CAÑAVERAL.
La producción del concentrado de caña panelera "Cañaveral" se efectúa mediante una mezcla y
acondicionamiento de mieles vírgenes con mieles semiprocesadas. La condiciones de operación de
la línea satisfacen la producción del concentrado y de las mieles semiprocesadas utilizadas como
materia prima. La producción se lleva a cabo mediante el seguimiento de cuatro etapas básicas:
Almacenamiento, preparación, enfriamiento y disposición final, las cuales pueden describirse
según:
1.3.2.1 Almacenamiento: El almacenamiento para cada una de las mieles varía de acuerdo con:
Generalidades del proceso1-7 Alimentos Cañaveral S.A
Miel virgen: Se dispone de cuatro tanques para la recepción de la materia prima, constituida por
miel virgen proveniente de ingenio. Cuando la miel se está descargando es pasada por un sistema de
filtro recibo que, además de retener sólidos gruesos, la bombea al tanque destinado para su
almacenamiento.
Miel semiprocesada: En el cuarto de proceso se dispone de dos tanques para el almacenamiento de
este tipo de miel una vez cumplidos los tiempos de preparación y enfriamiento.
1.3.2.2 Preparación: La etapa de preparación es similar para la producción de miel semiprocesada
y del concentrado de caña "Cañaveral". Para ambos procedimientos, las mieles a emplear son
cargadas en una serie de marmitas siguiendo una proporción en volumen. Una vez cargadas se
comienza la elaboración por batches, sometiendo a un calentamiento con agitación constante. Según
las cargas y volúmenes de dilución calculados para cada batch se efectúa la adición formulada de
microingredientes (función de la Temperatura). De ser necesario, se debe efectuar una adición de
agua que asegure la concentración final de sólidos en el producto terminado.
1.3.2.3 Enfriamiento: Luego de la preparación, el producto terminado es pasado por un
intercambiador de calor de coraza y tubos donde presenta una primera reducción de Temperatura
antes de ser bombeado al tanque de enfriamiento. Las características del intercambiador son:
Fluido de proceso: Producto terminado (miel procesada, concentrado Cañaveral).
Fluido de servicio: Agua fría del banco hielo.
Decremento de Temperatura: Valores entre 15 y 20ºC
Luego de pasar por el intercambiador de calor se lleva al tanque de enfriamiento, el cual consiste en
un tanque agitado compuesto de dos carcazas concéntricas entre las cuales fluye agua fría del banco
de hielo. Una vez alcanzada la Temperatura adecuada para su disposición final (Alrededor de 45ºC)
se bombea al tanque de producto terminado (Para el caso del concentrado) o al tanque de
almacenamiento de miel semiprocesada (Para el caso de este tipo de miel).
1.3.2.4 Disposición final: La disposición final varía según el producto elaborado. Una vez se
termina la producción de miel semiprocesada, se dispone en sus respectivos cuartos de
almacenamiento. Para el caso del concentrado Cañaveral, cuando el concentrado está dispuesto en
Generalidades del proceso1-8 Alimentos Cañaveral S.A
el tanque de producto terminado se inicia la etapa de envasado. Esta etapa está completamente
automatizada y cumple con dos operaciones simples, la primera es la de transporte desde su
almacenamiento hasta la máquina envasadora y la segunda de dosificación en las botellas de PET.
El diagrama simplificado de flujo de proceso obedece a:
Almacenamiento Preparación Enfriamiento Envasado
Figura 1.2. Diagrama de flujo simplificado (Línea de Producción de Cañaveral).
1.4. DESCRIPCIÓN DE LÍNEAS DE AGUA Y SERVICIOS DE RECIRCULACIÓN
La planta de producción maneja conjuntamente las líneas de aguas (Afluentes y Efluentes) y los
servicios de recirculación (Vapor de agua, Agua del banco de hielo y ciclo de refrigeración) para las
dos líneas de producción, cuya descripción obedece a:
1.4.1 LÍNEAS DE AGUA AFLUENTES: El agua que abastece la planta de producción es captada
del acueducto municipal de Campo Alegre. Una vez llega a la empresa pasa por un macromedidor,
para después ser conducida a un par de tanques de concreto en paralelo con capacidad para 75 m3
cada uno. Luego de estar dispuesta en los tanques de almacenamiento, es bombeada por una
centrífuga a lo largo de la línea principal de conducción, de donde se van efectuando una serie de
ramificaciones para satisfacer las necesidades de agua de servicio (lubricación y refrigeración de
equipos), proceso (dilución de productos elaborados), lavado y desinfección (mangueras y tomas
finales) en cada una de las líneas. La ramificación destinada al agua de dilución de productos de la
línea de jugos es pasada por un sistema de tres filtros de remoción de sedimentos y una cámara de
desinfección de luz ultra violeta.
1.4.2 LÍNEAS DE AGUA EFLUENTES: Los efluentes de la planta están divididos en aguas
residuales domésticas (Servicios sanitarios), aguas residuales industriales (debidos a las operaciones
involucradas en la producción en cada línea) y captación de aguas lluvias. La mayor parte de los
efluentes generados en la empresa los constituyen las Aguas residuales industriales (ARI) vertidas
Generalidades del proceso1-9 Alimentos Cañaveral S.A
durante producción, lavado y desinfección. Las tomas y líneas de conducción principales de las ARI
en cada línea cumplen con la siguiente ubicación:
1.4.2.1 Líneas de ARI en producción de Jugos: En la línea de jugos es posible identificar dos
desagües principales, ubicados en el cuarto de proceso (en la mitad de un canal de desagüe) y en el
cuarto de envasado, cada uno de los cuales es canalizado (por red de alcantarillado) y reunido en
una cámara de recepción general constituyendo así el efluente de esta línea. Adicionalmente se
cuenta con un desagüe en el cuarto frío.
1.4.2.2 Líneas de ARI en producción de concentrado Cañaveral: La línea de producción de
concentrado Cañaveral presenta tres cámaras de recepción intermedia. Dos de ellas al final de los
canales de desagüe de los cuartos de producción y envasado, y la restante en la zona de los tanques
de almacenamiento de la miel virgen. Una vez que los efluentes líquidos de producción, lavado y
desinfección alcanzan un volumen determinado dentro de la cámara recepción intermedia (Tipo
pozo), son bombeados hasta la cámara de recepción general, de tal forma que se reúnen con los
efluentes de la línea de jugos. El transporte de los efluentes se efectúa a través de tubería de PVC.
En la actualidad todos los efluentes líquidos residuales recogidos en la cámara de recepción general
son dispuestos finalmente en el canal de rebose del embalse Cameguadua sin previo tratamiento.
1.4.3 SERVICIOS DE RECIRCULACIÓN: Los servicios de recirculación de la planta
abastecen las dos líneas de producción y se componen por aquellos que involucran agua como
agente de servicio (Vapor de caldera y Agua de enfriamiento) y aquellos que pueden involucran
además del agua otra sustancia o agente químico para el servicio (Ciclo de refrigeración).
1.4.3.1 Línea de vapor de caldera: El vapor para el servicio dentro de la línea es producido por
una caldera pirotubular alimentada con gas natural como combustible. El recorrido efectuado por el
vapor y sus respectivas líneas de recirculación de condensados a lo largo de las líneas de producción
se puede apreciar en la figura 1-4. Presenta como receptores finales del servicio, en la línea de
Jugos, los mezcladores para abastecer de agua caliente el intercambiador de placas y un tanque de
lavado. En la línea de concentrado Cañaveral tiene como receptores finales las marmitas de cocción
y de calentamiento de agua.
Generalidades del proceso1-10 Alimentos Cañaveral S.A
De manera adicional se presentan otros receptores finales que en el momento permanecen
clausurados (Taller de mantenimiento, Zona de servicio de refrigeración). El consumo de agua está
limitado por las pérdidas de vapor generadas a lo largo de la línea y se efectúa mediante un sistema
de reposición y acondicionamiento automático.
1.4.3.2 Línea de agua de enfriamiento: El agua de enfriamiento cumple con una recirculación a lo
largo de las líneas de proceso y tiene como punto de partida y llegada un banco de hielo, consistente
en un tanque de almacenamiento (Capacidad de 7000 lb de hielo) de agua a baja temperatura que se
mantiene refrigerado por un serpentín interno por el cual fluye parte del amoniaco del ciclo general
de refrigeración. Los receptores finales del agua de enfriamiento obedecen al intercambiador de
placas y tanque pulmón de envasado (Línea de jugos) y al intercambiador de coraza y tanque de
enfriamiento (Línea Cañaveral). Debido a las posibles pérdidas a lo largo de la línea, se debe
efectuar una adición de agua siguiendo regularidades de entre 10 y 15 días. La adición de agua de
reposición se efectúa manualmente y cumple con las necesidades del nivel de sumergencia de los
tubos que transportan el fluido refrigerante.
1.4.3.3 Ciclo general de refrigeración: El sistema de refrigeración utiliza amoniaco como agente
refrigerante, cumple con la disposición de un ciclo de refrigeración convencional (compresión -
evaporación - expansión - condensación), refrigerando el cuarto frío y el banco de hielo. La
descripción de los equipos presentes en él, cumple con [11]:
Equipo Marca Modelo
Compresor de refrigeración de amoniaco dotado APC Crepaco KH –10
de motor de 40 HP
Evaporador con difusor Frick BTRS- 48
Tanque recibidor de amoniaco con válvulas de Compacol F-4
servicio de 400 Lt de capacidad
Condensador evaporativo APV CLSA-36
Las operaciones unitarias de compresión, evaporación y expansión se llevan a cabo normalmente en
los equipos descritos en el recuadro, la condensación se lleva a cabo mediante un sistema de
intercambio que esparce constantemente agua y aire sobre los tubos por los cuales fluye el
Generalidades del proceso1-11 Alimentos Cañaveral S.A
amoniaco, el exceso de agua en el condensador se ve regulado mediante una válvula de nivel que
determina la cantidad de agua vertida en el desagüe. El ciclo de refrigeración y las líneas de
conducción de agua y amoniaco presentes en él cumple con la disposición mostrada en la figura 1-3.
Tanque acumulador
de hielo
Retorno Agua
de Refrigeración
Agua de
Refrigeración
Compresor
Cuarto frío
Condensador
Evaporativo
APV Agua de
Alimentación
Tanque de
amoniaco
Agua de exceso
Figura 1-3. Ciclo general de Refrigeración en condensador
A continuación se presenta un gráfico de distribución en planta de las líneas de agua de servicio y
proceso, tomas de agua, ciclo de vapor de agua y retorno de condensados, ciclo de agua de
refrigeración, receptores finales y desagües de las líneas de producción de Jugos y concentrado
Cañaveral.
Generalidades del proceso1-12 Alimentos Cañaveral S.A
Generalidades del proceso2. BALANCE TEÓRICO DE AGUAS.
Balance de Aguas de servicio y proceso.
2.0 Balances de materia.......................................................................................... 2-1
2.1 Generalidades del balance global teórico de consumo de agua y generación
de aguas residuales............................................................................................ 2-1
2.2 Intervención del recurso agua en líneas de producción.................................... 2-2
2.2.1 Etapas de producción de Jugos......................................................................... 2-2
2.2.2 Etapas de producción de concentrado Cañaveral............................................ 2-4
2.3 Intervención del recurso agua en operaciones de lavado y desinfección.......... 2-5
2.4 Balance teórico de agua..................................................................................... 2-6
2.4.1 Balance teórico de agua en línea de producción de Jugos................................. 2-6
2.4.2 Balance teórico de agua en línea de producción de concentrado Cañaveral..... 2-11
2.5 Análisis de resultados del balance teórico ........................................................ 2-13
2.5.1 Análisis de porcentajes de especificación teórica de consumos....................... 2-13
2.5.2 Análisis de resultados ...................................................................................... 2-15
Figura 2.1 Distribución de consumos de agua y generación típica de ARI....................... 2-3
Tabla 2.1 Descripción de consumos y generación de ARI (línea de Jugos).................... 2-4
Tabla 2.2 Descripción de consumos y generación de ARI (línea de Cañaveral).............. 2-4
Tabla 2.3 Formulación agua de dilución producción de jugos......................................... 2-7
Tabla 2.4 Caudal teórico de extracción de frutas cítricas procesadas.............................. 2-8
Tabla 2.5 Caudal teórico de pasteurización de productos elaborados.............................. 2-9
Tabla 2.6 Estudio de consumos teóricos especificados (Julio 2000- Abril 2001)............ 2-142-1 Alimentos Cañaveral S.A.
2.0 BALANCES DE MATERIA.
A la hora de poner en marcha cualquier actividad industrial que implique la introducción de
materias primas en un proceso de transformación, para dar lugar a otros materiales finales ya
elaborados, es de importancia vital tener una relación completa entre las cantidades de material que
entran y salen de la planta, así como de los productos intermedios, reactivos y residuos, etc, que se
introduzcan o se viertan a lo largo del proceso [12]. Es por esto que los balances de materia se han
convertido en una importante herramienta ingenieril para la determinación de:
• Volúmenes, eficiencias y pérdidas de producción en función de datos de entrada al proceso.
• Consumos de materias primas y servicios.
• Características de productos finales y efluentes residuales entre otros.
Con base en esta importante herramienta se muestra a continuación una serie de balances de
materia teóricos y reales (Capítulos 2 y 3 respectivamente) que hacen énfasis en la intervención del
recurso agua en cada línea de producción. Como objetivo principal se persigue la especificación
detallada de los consumos de agua y de los contaminantes aportados por las aguas residuales en las
actividades de producción, lavado y desinfección. Los balances desarrollados durante el proyecto
se dividen en: Balance teórico de consumos monitoreados (durante producción) y en Balance real
de aguas de producción, lavado y desinfección.
2.1 GENERALIDADES DEL BALANCE GLOBAL TEÓRICO DE CONSUMO DE AGUA
Y GENERACIÓN DE AGUAS RESIDUALES.
Con el objetivo de lograr una plena identificación de los puntos de consumo y vertimientos de agua
en la planta de producción, se debe partir del hecho de que los consumos globales están dados por
los usos del agua en:
Afluente Proceso
(Acueducto municipal) Línea de producción Jugos Servicio
Lavado
Proceso
Línea de producción Cañaveral Servicio
Lavado
Balance teórico de Aguas2-2 Alimentos Cañaveral S.A.
Sistemas de recirculación Caldera (Agua de reposición)
Para el intercambio de calor Banco de hielo (Agua de reposición)
Enjuagues (desinfección, cambio prod)
Operaciones de lavado Lavado general
Lavado convencional
Otros consumos Laboratorio
Servicios sanitarios.
Consumos no especificados.
La distribución de estos consumos se puede apreciar en la figura 2.1
Para efectuar una descripción detallada de las intervenciones del recurso en cada uno de los bloques
considerados en el recuadro de consumo general, es necesario la identificación de las variables
presentes en dichas intervenciones mediante la formulación y resolución de un balance de agua que
relacione los consumos y vertimientos en función de volúmenes de producción propuestos. La
metodología adoptada para la formulación del balance teórico reúne pasos dos pasos importantes:
• Un estudio cualitativo que describe la intervención del recurso en los bloques de consumo
general más representativos desde el punto de vista de cantidad y calidad de agua empleada.
• Un estudio de las variables monitoreadas actualmente en la empresa (Identificación de la
información con la que se cuenta), a partir del cual se genera un estimativo del porcentaje de
consumo conocido por la empresa.
2.2 INTERVENCIÓN DEL RECURSO AGUA EN LÍNEAS PRODUCCIÓN
Las intervenciones del recurso a considerar se dividen en: intervenciones durante etapas de
producción e intervenciones durante lavado y desinfección. Su descripción por línea coincide con:
2.2.1 Intervención en etapas de producción de jugos: La descripción de la forma en la que
interviene el recurso durante las etapas de producción en la línea de jugos es lograda a partir de la
Figura 2.1, de donde se puede identificar las operaciones que involucran consumo agua y
generación de aguas residuales:
Balance teórico de Aguas2-3 Alimentos Cañaveral S.A.
Selección Clarificación Desaireador Homogenización
Lavados y
LÍNEA DE desinfección
JUGOS Efluente líquido residual de Línea de
producción
Extracción Preparación Pasteurización Envasado
ALIMENTOS LÍNEA DE
CAÑAVERAL CAÑAVERAL
Lavados y
Preparación desinfección Efluente líquido residual
de Línea de
producción
SERVICIOS
RECIRCULACIÓN
Caldera Banco de Ciclo de
hielo Refrigeración
OTROS CONSUMOS Efluente líquido residual
(Incluyendo los no especificados)
Figura 2.1 Distribución de consumos de agua y generación típica de ARI en la empresa Alimentos Cañaveral
Balance teórico de Aguas2-4 Alimentos Cañaveral S.A.
Operación Consumo Objeto del consumo Efluente Objeto de la descarga
de Agua residual
Selección Servicio Lubricación de bandas y Residual Evacuar polvo y tierra de las
enjuague de la fruta fresca frutas lavadas
Extracción Servicio Lubricación y refrigeración de Residual Evacuar semillas, membranas
las extractoras y fibras. Arrastre de cáscaras.
Refinación --- --- --- ---
Preparación Proceso Dilución del producto --- ---
Clarificación Servicio Fluido de arrastre de sólidos Residual Evacuar sólidos suspendidos
Desaireación Servicio Lubricación de bomba de vacío Residual ---
Precalentamiento Servicio Intercambio de calor --- ---
Homogenización Servicio Lubricación del equipo Residual ---
Mezclador Servicio Intercambio de calor Residual Aliviar la presión de la
mezcla de vapor y agua.
Pasteurización Servicio Intercambio de calor --- ---
Enfriamiento Servicio Intercambio de calor --- ---
Envasado --- --- --- Derrames y pérdidas por
envasado
Tabla 2.1. Descripción de consumos y generación de aguas residuales. Línea de Jugos.
2.2.2 Intervención en etapas de producción de concentrado Cañaveral: Al igual que para la
línea de jugos, la descripción puede extenderse a la línea de producción del concentrado Cañaveral.
Teniendo en cuenta que la elaboración del producto se efectúa por batches la tabla de consumos de
agua y generación de efluentes líquidos residuales para esta línea durante la producción del
concentrado "Cañaveral" tiene como punto de partida la figura 2.1, y está dada por:
Operación Consumo Objeto del consumo Efluente Objeto de la descarga
de Agua residual
Almacenamiento --- --- --- ---
Preparación Proceso Dilución de microingredientes Residual Evacuar agua de lavado
Ajuste final de sólidos ocasional de derrames
Enfriamiento Servicio Ajuste de Temperatura --- ---
Envasado Servicio Lavado ocasional de derrames Residual Evacuar el agua de
Desinfección guantes operarios desinfección y lavado
Tabla 2.2. Descripción de consumos y generación de aguas residuales. Línea de concentrado "Cañaveral".
Balance teórico de Aguas2-5 Alimentos Cañaveral S.A.
2.3 INTERVENCIÓN DEL RECURSO AGUA EN LAVADO Y DESINFECCIÓN
La intervención del recurso agua en las operaciones de lavado y desinfección en la línea pueden ser
agrupadas en cinco consumos generales compuestos por:
Enjuague de sanitización: Al comienzo de cada jornada se debe efectuar un enjuague a lo largo
de las líneas, consistente en una recirculación por las tuberías y equipos por donde fluye el
producto durante su elaboración. Para efectos de sanitización la recirculación se efectúa con un
volumen determinado de una solución de agua y agentes desinfectantes.
Lavado convencional: El lavado convencional involucra todas las actividades manuales de
limpieza de los equipos, líneas, cuartos de producción y envasado y recipientes entre otros. Cumple
con una rutina definida para lavados diarios y semanales.
Lavado general de línea: El lavado general de la línea de producción se lleva a cabo en tres etapas
definidas (Limpieza, neutralización y desinfección) las cuales consisten en:
I - Etapa: Una vez terminada la producción de la jornada de desarman los empates de tubería en los
cuales es posible recoger parte del producto para un posterior reproceso. La limpieza comienza con
un enjuague de tuberías y equipos, seguido de un lavado en el cual se carga una solución de agentes
químicos de limpieza (NaOH) sometiendo a recirculación por la línea.
II - Etapa: Luego del primer lavado de limpieza, se carga una solución neutralizante, la cual se
pone a recircular por líneas y equipos.
III - Etapa: El último lavado tiene objetivos desinfectantes, por lo que al sistema se carga un
volumen definido de agua con concentraciones variables de Agentes químicos desinfectantes.
Enjuague de cambio de producto: Una vez se termina un batch de producción y se pretende
procesar un producto de características diferentes a las del terminado, la línea se somete a un
enjuague para barrer el producto que pudiera haber quedado dentro de tuberías y equipos.
Lavados adicionales: Los lavados adicionales más representativos, en la línea de Jugos, son los
efectuados a timbos, canecas y canastillas para el envasado y embalado de productos y cumplen con
una secuencia de enjuague y desinfección.
Balance teórico de Aguas2-6 Alimentos Cañaveral S.A.
2.4 BALANCE TEÓRICO DE AGUA
Ya identificadas las intervenciones del recurso en las actividades y operaciones incurridas en cada
línea de producción, se efectuó un balance teórico para la determinación del comportamiento en el
consumo de agua durante diez meses de producción anteriores. Una vez analizada la información de
las actividades monitoreadas por la empresa, se determinó que en función de los informes y
bitácoras de producción era posible establecer las cantidades de agua en algunas de las operaciones
y actividades que involucraban la intervención del recurso. Debido a la falta de información
correspondiente al seguimiento de las operaciones de lavado y desinfección, este balance teórico
solo reúne datos de caudal afluente y efluente durante producción.
El cálculo del consumo teórico de agua en la empresa Alimentos Cañaveral S.A se efectúa usando
los caudales de diseño y datos comúnmente manejados por directivos, supervisores y operarios
(tiempos, porcentajes de extracción). Teniendo en cuenta que dicho consumo es calculable solo para
algunas de las etapas de la producción; los cálculos de los consumos para etapas no especificadas y
de los demás bloques (sistemas de recirculación, operaciones de lavado, otros consumos), deben ser
efectuados mediante el balance real.
2.4.1 Balance teórico en la línea de producción de Jugos.
La distribución detallada del consumo de agua en esta línea cuenta con la siguiente disposición:
Afluente Proceso Dilución
(Acueducto municipal)
Servicio Selección
Extracción
Clarificación
Pasteurización Bomba de vacío
Homogenización
Intercambiadores de calor
Lavado Lavado general.
Lavado convencional (cuartos, equipos y otros)
Otros lavados
Balance teórico de Aguas2-7 Alimentos Cañaveral S.A.
Solo se tienen consumos especificados en las operaciones de dilución, extracción y tren de
pasteurización, cada uno de los cuales se calcula, Para una base de cálculo de un mes, según:
a) Agua de proceso para dilución en línea de Jugos: El agua empleada para diluir los jugos a
procesar es alimentada a los tanques de preparación de acuerdo con la formulación establecida por
el departamento de control de calidad. Se presenta exclusivamente en los productos denominados
jugos comerciales. En la tabla 2.3 se muestra la cantidad de agua de dilución utilizada en la
formulación de los jugos de las cuatro frutas procesadas en la actualidad.
Fruta Densidad Agua de dilución Agua de dilución Densidad final % Agua de dilución
Procesada [Kg/Lt] [Lt H2O / Lt pulpa] [Lt H2O / Kg pulpa] [Kg/Lt] Producto terminado
Naranja 1.038 0.9446 0.9100 1.043 48.55 %
Limón 1.033 17.5146 16.9550 1.030 87.59 %
Mora 1.022 8.0589 7.8905 1.030 79.71 %
Maracuyá 1.066 8.2356 7.7215 1.030 81.63 %
Tabla 2.3. Cantidad de agua de dilución en l formulación de Jugos
El consumo de agua correspondiente a la dilución de materias primas (jugos exprimidos y pulpas)
se puede calcular en función de la producción mensual de cada producto terminado, de acuerdo a:
Lt Jugo Producido % Agua de dilución
Q =  ×   Ec 2.1
Dilución  mes   100 
b) Agua de servicio por extracción en línea de jugos: Cada una de las dos extractoras con las que
cuenta la empresa requiere de 1000 Lt/h de agua para mantener lubricados y refrigerados los
pistones.
Para efectos del balance teórico se realizó un análisis estadístico de los tiempos de extracción de las
dos frutas cítricas procesadas, partiendo de la información de las bitácoras de producción durante
diez meses de operación (Anexo I). De dicho análisis se pudo establecer que, para un intervalo de
confianza del 95% el caudal de extracción es de:
Balance teórico de Aguas2-8 Alimentos Cañaveral S.A.
Extracción Naranja Extracción Limón
Promedio [ Lt / h ] 430.061 83.667
Jugo
Desviación estándar 187.513 48.97
Varianza 35161 2398.11
Número de datos 229 36
Máximo 1154 206
Mínimo 104 5
Curtosis 4.55 - 0.2644
Int de confianza 95% ± 24.42 ± 16.56
C.V. 43.60 % 58.53 %
Tabla 2.4. Caudal de extracción Lt / h de frutas cítricas procesadas.
Jugo Exprimido
La marcada variabilidad en los coeficientes de desviación obedece a que no fue posible establecer
cuando se utilizaban las dos extractoras o cuando se utilizaba solo una. Los datos de caudal de
extracción de la tabla 2.4 representan entonces el promedio de los meses en estudio de manera
independiente al número de extractoras utilizadas. Si se tiene en cuenta que el caudal de diseño
para la extracción es de 300 Lt Jugo / h, es posible apreciar como el promedio de la tabla 2.4
corresponde al logrado por la utilización de 1.43 extractoras.
El consumo general mensual aproximado por concepto de la extracción (tomando como base de
cálculo el agua de servicio de 1.5 extractoras y el caudal de extracción dado por el análisis
estadístico) se calcula mediante:
Producción×H2O
Q = Servicio Ec 2.2
Servicio Extracción Caudal de Extracción
Jugo Exprimido Lt  1500 Lt 
 × 
 mes   h 
Q = Servicio Extractora
Servicio Extracción Jugo Exprimido Lt
 
 h 
Servicio Extractora
c) Agua de servicio por tren de pasteurización en línea de Jugos: El agua de servicio en esta
etapa se determina en función del caudal de pasteurización para cada producto elaborado. Siguiendo
con los apartes del análisis de las bitácoras de producción, los caudales teóricos de pasteurización
para un intervalo de confianza del 95% son:
Balance teórico de Aguas2-9 Alimentos Cañaveral S.A.
Naranja Limón Mora Maracuyá
Jugo Pulpa Concen Jugo Concen Jugo Concen Jugo Concen
Promedio 1179.47 1002.13 715.22 1099.13 556.29 1395.62 677.44 1194 537.80
Desv estándar 395.214 303.52 159.73 290.46 372.0 353.29 247.12 317.75 130.70
Varianza 156194 92126.6 25516.4 84366.4 138385 124814 61071 100965 17083.2
Número datos 148 72 46 23 17 34 9 11 5
Máximo 2727 1560 968 1551 1258 1992 943 1701 728
Mínimo 353 416 318 510 174 658 281 833 411
Curtosis 3.025 - 1.52 - 0.542 - 0.733 - 0.724 - 0.610 - 0.456 - 0.679 - 0.2021
Int. Confi ± 64.20 ± 71.32 ± 47.44 ± 125.6 ± 191.3 ± 123.3 ± 189.2 ± 213.5 ± 162.3
95%
C.V 33.51 % 30.29 % 22.33 % 26.43 % 66.87 % 25.31 % 36.48 % 26.61 % 24.30 %
Tabla 2.5. Caudal de pasteurización de productos elaborados.
Atendiendo la recomendación del Gerente de la empresa , se asumió un caudal de pasteurización de
1500 Lt / h para todos los jugos, ya que el registro de los tiempos de proceso presenta poca
precisión. Para los caudales de pasteurización de los concentrados azucarados se utilizó un
promedio de los datos calculados a partir de las bitácoras debido a la falta de información que
relacione la viscosidad y el caudal de diseño del tren de pasteurización
Los tiempos de funcionamiento del sistema de pasteurización por volumen de Jugo producido
mensualmente han de especificarse según:
Producción
tiempo = (Ec 2.3)
Pasteurización Caudal de Pasteurización
Jugo producido Lt
 
 mes 
tiempo =
Pasteurización Jugo producido Lt
 
 h 
Pasteurización
El consumo teórico de agua de servicio en el tren de pasteurización se calcula a partir de los
caudales teóricos de servicio involucrados en la etapa (Pasteurizador 200 Lt / h, Bomba de
H2O
vacío 600 Lt / h y Homogenizador 350 Lt / h), del volumen de producción mensual y del
H2O H2O
tiempo de funcionamiento por volumen de jugo producido (Ec 2.3)
Reuniendo los datos de la ecuación 2.3 y de la tabla de los caudales teóricos de servicio, el volumen
de agua de servicio en cada uno de los equipos se calcula mediante:
Balance teórico de Aguas2-10 Alimentos Cañaveral S.A.
H2O =tiempo ×Caudal (Ec 2.4)
Servicio Funcionamiento del equipo de servicio
horas  Lt 
H2O =   ×  
Servicio  mes  hora
Una vez reunida la información correspondiente a las variables de las ecuaciones 2.1 a 2.4 es
posible generar una tabla de consumos especificados para cada uno de los meses en estudio. El
formato de esta tabla discrimina las cantidades de frutos exprimidos (Base de cálculo de consumo
de agua por extracción), la cantidad de jugos preparados (Base de cálculo de consumos de agua por
servicio y proceso) y los caudales teóricos de los equipos considerados. Para estudiar los
comportamientos de consumo en la empresa, el balance teórico se llevó a cabo a partir de los
informes de producción de diez meses. La tabla de especificación para el mes de Febrero de 2001 se
puede apreciar como sigue mientras que para los demás meses en estudio en el Anexo II.
BALANCE GENERAL TEÓRICO DE AGUAS LÍNEA DE JUGOS FEBRERO DE 2001
Naranja Limón Mora Mary Mora Fr TOTAL Caudales de servicio [Lt/h]
Fruta utilizada [Kg] 41091 1857 1600 275 0 44823
Desecho [Kg] 1062 220 0 0 0 1282 Extracción 1000
Fruta exprimida [Kg] 40029 1637 1600 275 0 43541 Pasterizador 200
Jugo obtenido [Lt] 14477 466 0 0 0 14943 Homogenizador 350
Rend extracción 36.17 28.44 0 0 0 Bomba de vacío 650
Jugo procesado JCN PAN JPN JCL PAL JCM PAM JCMy PAMy
Recuperación ini 80.00 0.00 0.0 35.0 0.0 0.0 0.0 75 0.0
Reproceso 58 0 0 0 0 0 0 1356 0
Jugo producido [Lt] 17520 3488 3380 645 977 2442 2627 1418 284
Jugo empacado [Lt] 17501 3213 3156 624 778 2202 1397 2711 232
Pérdidas [Lt] 101 125 214 11 160 39 145 35 27
Recuperación fin 56 25 10 45 39 52 972 58 25
CONSUMO DE AGUA DE SERVICIO Y PROCESO
Formulación 0.4855 0 0 0.8759 0 0.7971 0 0.8163 0 % H2O
Caudal Pasteuriza 1327 773 975 1130 557 1386.5 678 1221 443 Lt / h
H2O Dilución 8506 0 0 565 0 1947 0 1158 0 12175 Lt
H2O Pasterización 2661 902 693 120 351 352 775 467 128 6450 Lt
H2O Homogenizador 4657 1579 1213 211 614 616 1356 817 224 11288 Lt
H2O Vacío 8649 2933 2253 391 1140 1145 2519 1517 417 20964 Lt
H2O Servicio 38702 Lt
BALANCE GLOBAL DE CONSUMO DE AGUA
Consumo Agua de extracción Agua Agua de Total
[ Lt ] Naranja Limón Servicio Dilución Especificado
FEBRERO 629000 33663 5570 38702 12175 90109 Lt
Porcentaje 6.24 6.15 1.94 14.33 %
Balance teórico de Aguas2-11 Alimentos Cañaveral S.A.
2.4.2 Balance teórico en la línea de producción de concentrado "Cañaveral".
La distribución del consumo de agua en esta línea cuenta con la siguiente disposición:
Afluente Proceso Dilución
(Acueducto municipal) Ajuste de sólidos
Servicio Vapor de caldera
Banco de hielo
Lavado Lavado CIP (Clean in place)
Lavado convencional (cuartos, equipos y otros)
Las únicas variables de consumo monitoreadas durante los meses de estudio teórico en la línea
Cañaveral corresponden a aguas de proceso, las cuales pueden ser determinadas de acuerdo con:
a) Agua de proceso por dilución en línea Cañaveral: La elaboración del concentrado de caña
panelera "Cañaveral" cuenta con una formulación de adición de microingredientes. Esta adición
cumple a su vez con una dilución en volumen (partes de agua por partes de microingredientes), por
lo que el consumo de agua por dilución se calcula en función de la cantidad producida:
 
 Cantidad Producida Lt  H2O adicionada
H2O Dilución =  Volumen producido ×   Marmita   (Ec 2.5)
 Marmita
 
=Cantidad Producida Lt×57 Lt H2O 
H2O
Dilución  630 Lt   Marmita 
 Marmita 
b) Agua de proceso por ajuste de sólidos en línea Cañaveral: El agua empleada en el ajuste de
sólidos tiene por objeto asegurar la concentración requerida en el producto final, normalmente se
registra en la bitácora de producción de la línea (Datos de proceso). Los volúmenes adicionados se
obtuvieron mediante una lectura directa de la carpeta datos de proceso en cada batche producido
desde octubre del 2000 hasta abril del 2001.
Al igual que para la línea de Jugos se efectuó una tabla de consumos teóricos mensuales partir de la
cual se efectuó una comparación con el consumo de agua global facturado. El formato de la tabla y
Balance teórico de Aguas2-12 Alimentos Cañaveral S.A.
la información contenida para el mes de Febrero de 2001 se aprecia tal como sigue; para los demás
meses en estudio en el Anexo II.
BALANCE GENERAL TEÓRICO DE AGUAS LÍNEA DE CAÑAVERAL FEBRERO DE 2001
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] Sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] Sólidos [ Lt ]
Feb-01 630 57 80 feb-05 2520 228 325
Feb-02 1890 171 270 feb-06 3780 342 520
Feb-03 1260 114 160 feb-07 3780 342 500
Feb-04 0 0 0 feb-08 3780 342 465
0 0 0 feb-09 3780 342 490
0 0 0 feb-10 3780 342 488
Reproceso 98 0 0 Reproceso 581 0 0
TOTAL 3878 342 510 TOTAL 22001 1938 2788
Pérdida [Kg] 159.6 H2O proceso [Lt] Pérdida [Kg] 1752.2 H2O proceso [Lt]
Pérdida [%] 4.12 852 Pérdida [%] 7.96 4726
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] Sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] Sólidos [ Lt ]
Feb-12 3780 342 440 feb-19 6300 570 852
Feb-13 3780 342 460 feb-20 5040 456 699
Feb-14 3780 342 394 feb-21 5040 456 660
Feb-15 3780 342 338 feb-22 10080 912 1362
Feb-16 5040 456 770 feb-23 3780 342 475
Feb-17 5040 456 668 feb-24 0 0 0
Feb-18 6300 570 810 feb-25 0 0 0
Reproceso 958.5 0 0 Reproceso 454 0 0
TOTAL 32458.5 2850 3880 TOTAL 30694 2736 4048
Pérdidas [Kg] 1680.1 H2O proceso [Lt] Pérdida[Kg] 1358.8 H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 5.18 6730 Pérdida [%] 4.43 6784
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] Sólidos [ Lt ]
Feb-26 7140 646 986 BALANCE GLOBAL DE CONSUMO DE AGUA
Feb-27 3570 323 160
Feb-28 5950 538.33 1138 Producción Consumo H2O Dilución H2O Ajuste
TOTAL 16660 1507.33 2284 [ Kg ] Agua [ Lt ] [ Lt] [ Lt ]
FEB 105691.5 629000 9373.33 13510
H2O proceso [Lt] Porcentaje 1.49 2.15
3791
Balance teórico de Aguas2-13 Alimentos Cañaveral S.A.
2.5 ANÁLISIS DE RESULTADOS DEL BALANCE TEÓRICO DE AGUAS
2.5.1 Determinación del porcentaje de especificación de consumos
Uno de los objetivos del balance teórico es efectuar un diagnóstico que permita discriminar el
conocimiento de las cantidades y procedencias del agua empleada en cada etapa; razón por la cual
se propone un cálculo de especificación teórica. Esta especificación se logra al relacionar la
cantidad de agua atribuida a las actividades de producción con el consumo total de agua facturada
para cada uno de los meses en estudio. Los apartes seguidos se resumen en:
1. Se tomo como base de cálculo el consumo mensual de agua (m3) reportado en la factura de
servicio para los diez meses en estudio. A partir de los consumos teóricos de agua reportados en
el Anexo II, se efectuó la relación porcentual descrita anteriormente.
2. La falta de información del estado de los tanques de almacenamiento (75 m3 cada uno) durante
los días en los cuales se hizo la medición de los contadores, generó una variación significativa
en los porcentajes de consumo mensual facturado, por lo que fue necesaria la utilización de dos
tipos de promedios móviles:
I - Promedio bimestral de consumo facturado: El consumo mensual se determina mediante el
promedio aritmético de dos meses consecutivos.
II - Promedio global de consumo facturado: El consumo mensual se determina mediante el
promedio aritmético entre el consumo del mes en estudio y el promedio de los diez meses.
Los resultados para los tres consumos estudiados se presentan en la tabla 2.6. El análisis de
resultados se realiza a partir del que mejor tendencia presentó (el obtenido a partir del promedio
bimestral
Balance teórico de Aguas2-14 Alimentos Cañaveral S.A.
Tabla resumen del balance teórico de consumos especificados II - Porcentajes teóricos de consumo en planta a partir de promedio móvil bimestral
jul-00 ago-00 sep-00 oct-00 nov-00 dic-00 ene-01 feb-01 mar-01
Línea de producción de Jugos
jul-00 ago-00 sep-00 oct-00 nov-00 dic-00 ene-01 feb-01 mar-01 abr-01 H2O extracción [%] 9.84 22.81 18.38 7.55 8.07 7.47 9.95 12.60 14.39
H2O servicio [%] 6.72 12.26 12.20 4.85 4.56 5.67 8.08 7.40 11.05
I - Consumo general 489000 109000 563000 742000 863000 596000 305000 629000 297000 684000Lt H2O dilución [%] 2.70 6.38 5.99 2.16 2.11 2.75 4.52 2.61 4.79
II - Prom bimestral 427000 299000 336000 652500 802500 729500 450500 467000 463000 490500Lt Total especificado 19.26 41.45 36.57 14.56 14.73 15.88 22.55 22.61 30.23
II - Prom Global 508350 318350 545350 634850 695350 561850 416350 578350 412350 605850Lt
Línea de producción de concentrado Cañaveral
Línea de producción de Jugos y concentrados azucarados
H2O dilución [%] 1.49 1.17 0.97 0.19 2.01 3.07
H2O extracción [Lt] 42020.4 68206.7 61745.8 49294.1 64722.9 54483.8 44826.8 58848.5 66611.8 53460.5Lt H2O Ajuste [%] 2.48 1.78 1.46 0.27 2.89 5.78
H2O servicio [Lt] 28674.3 36657.3 40999.5 31627.8 36579.2 41326.9 36398.5 34545.7 51180.8 36761.6Lt Total especificado 3.96 2.95 2.43 0.46 4.90 8.85
H2O dilución [Lt] 11540.1 19085.4 20130.1 14065.3 16940.7 20065.5 20362.8 12174.9 22176.1 16108.8Lt
Total especificado 82234.8 123949 122875 94987.2 118243 115876 101588 105569 139969 106331Lt
45
Línea de producción de concentrado Cañaveral 40
35
H2O dilución [Lt] 9704 9405 7102 855 9373 14208 11451 Lt
H2O Ajuste [Lt] 16158 14298 10643 1219 13510 26767 16015 Lt 30 odacificepse
Total especificado 25862 23703 17745 2074 22883 40975 27466 Lt 25 omusnoc
20 ed ejatnecroP
15
10
5
0 jul-00 ago-00 sep-00 oct-00 nov-00 dic-00 ene-01 feb-01 mar-01 abr-01
I - Porcentajes teóricos de consumo en planta a partir de consumo fijo general III - Porcentajes teóricos de consumo en planta a partir de Promedio móvil global
Mes jul-00 ago-00 sep-00 oct-00 nov-00 dic-00 ene-01 feb-01 mar-01 abr-01 Mes jul-00 ago-00 sep-00 oct-00 nov-00 dic-00 ene-01 feb-01 mar-01
Línea de producción de Jugos y concentrados azucarados Línea de producción de Jugos y concentrados azucarados
H2O extracción [%] 8.59 62.57 10.97 6.64 7.50 9.14 14.70 9.36 22.43 7.82 H2O extracción [%] 8.27 21.43 11.32 7.76 9.31 9.70 10.77 10.18 16.15
H2O servicio [%] 5.86 33.63 7.28 4.26 4.24 6.93 11.93 5.49 17.23 5.37 H2O servicio [%] 5.64 11.51 7.52 4.98 5.26 7.36 8.74 5.97 12.41
H2O dilución [%] 2.36 17.51 3.58 1.90 1.96 3.37 6.68 1.94 7.47 2.36 H2O dilución [%] 2.27 6.00 3.69 2.22 2.44 3.57 4.89 2.11 5.38
Total especificado 16.82 113.72 21.83 12.80 13.70 19.44 33.31 16.78 47.13 15.55 Total especificado 16.18 38.93 22.53 14.96 17.00 20.62 24.40 18.25 33.94
Línea de producción de concentrado Cañaveral Línea de producción de concentrado Cañaveral
H2O dilución [%] 1.31 1.09 1.19 0.28 1.49 4.78 1.67 H2O dilución [%] 1.53 1.35 1.26 0.21 1.62 3.45
H2O Ajuste [%] 2.18 1.66 1.79 0.40 2.15 9.01 2.34 H2O Ajuste [%] 2.55 2.06 1.89 0.29 2.34 6.49
Total especificado 3.49 2.75 2.98 0.68 3.64 13.80 4.02 Total especificado 4.07 3.41 3.16 0.50 3.96 9.94
120 45
40
100
35
80 30
odacificepse
25 odacificepse
60 P Pr ro od du uc cc ci ió ón n J Cu ag ño as veral 20 omusnoc ed ejatnecroP omusnoc ed ejatnecroP
40 15
10
20
5
0 jul-00 ago-00 sep-00 oct-00 nov-00 dic-00 ene-01 feb-01 mar-01 abr-01 0 jul-00 ago-00 sep-00 oct-00 nov-00 dic-00 ene-01 feb-01 mar-01 abr-01
Balance teórico de Aguas2-15 Alimentos Cañaveral S.A.
2.5.2 Análisis de resultados
El seguimiento teórico del balance de agua efectuado en las dos líneas de producción presenta los
consumos monitoreados en la planta desde Julio de 2000 hasta Abril de 2001. Para la línea de
concentrado Cañaveral el análisis se remonta a partir de octubre de 2001, fecha en la que comienza
su producción. A partir de la información presente en la tabla 2.6 se puede concluir que:
• La implementación de los promedios móviles disminuyó considerablemente los rangos de
variación de los porcentajes de especificación de consumo de agua durante los meses en
estudio, los cuales correspondieron a 97.43 para el estudio de consumo general y a 23.77 y
24.85 para los estudios de promedios móviles bimestrales y globales respectivamente.
• Tomando como punto de partida para el análisis de resultados los cálculos concernientes al
promedio bimestral, se tienen como porcentajes especificados máximo y mínimo un 41.45% y
17.68% respectivamente, con un promedio de 26.39%.
• El porcentaje de especificación promedio se considera bajo, puesto que apenas representa cerca
de la cuarta parte del consumo global de la planta. Las tres cuartas partes del consumo restante
se consideran como no especificadas
• Aunque gran parte de las actividades que involucran el consumo de agua se encuentran
identificadas (Lavados en línea, lavado de canastillas entre otros), no existe ningún documento
de soporte que permita su discriminación detallada, limitando así las actividades y posibles
intervenciones aplicables al proceso que se traduzcan en las disminuciones objetivo.
• Resulta necesario incrementar el porcentaje de especificación de consumos de agua para su
posterior análisis de reducción y/o reutilización.
• Dentro de los consumos especificados cerca de un 7.55% equivale a aguas de servicio (De fácil
recuperación), mientras que cerca de un 11.37% (Recuperación sujeta a intervención de las
máquinas de extracción) equivale al agua de extracción la cual constituye una fuente importante
de agua residual susceptible a ser reducida.
Análisis de reducción de Aguas residuales2-16 Alimentos Cañaveral S.A.
• El agua de dilución en ambas líneas de producción representa porcentajes mínimos de consumo
con relación a los de los otros consumos especificados.
• Las aguas de Extracción, servicio y consumos no especificados están siendo vertidos al canal de
desagüe como efluente líquido residual. En nueve de los diez meses en estudio esta residualidad
es mayor del 91 % del agua servida.
• Resulta necesario determinar la relación entre el consumo real de agua por litro de Jugo
producido para determinar las posibles reducciones en el consumo.
Análisis de reducción de Aguas residuales3. BALANCE REAL DE AGUAS.
Etapas de producción y operaciones de limpieza y desinfección
3.1 Balances real de aguas línea de Jugos............................................................ 3-1
3.1.1 Balance real etapas de precalentamiento y enfriamiento............................... 3-1
3.1.2 Balance real de aguas en etapas de producción............................................ 3-3
3.1.3 Balance real en operaciones de limpieza y desinfección............................... 3-12
3.1.3.1 Descripción de operaciones de la vado y desinfección.................................. 3-14
3.1.3.2 Formulación del balance en operaciones de lavado y desinfección.............. 3-16
3.1.4 Resumen del balance real en la línea de Jugos.............................................. 3-19
3.2 Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral................................ 3-27
3.2.1 Balance real en etapas de producción............................................................ 3-27
3.2.2 Balance real en operaciones de limpieza y desinfección............................... 3-29
3.2.2.1 Descripción de operaciones de lavado y desinfección................................... 3-30
3.2.2.2 Formulación del balance en operaciones de lavado y desinfección.............. 3-35
3.2.3 Resumen del balance real línea de concentrado Cañaveral.......................... 3-41
Tabla 3.1 Tabla de lavado convencional de equipos (línea de Jugos)............................ 3-14
Tabla 3.2 Relación diaria de lavados en línea (línea de Jugos)...................................... 3-17
Tabla 3.3 Relación diaria de lavados convencionales (línea de Jugos).......................... 3-18
Tabla 3.4 Relación de consumo en lavados adicionales (línea de Jugos)....................... 3-18
Tabla 3.5 Relación agentes químicos en lavados adicionales (línea de Jugos).............. 3-183-1 Alimentos Cañaveral S.A.
3.1 BALANCE REAL DE AGUAS LÍNEA DE JUGOS
El balance de aguas para la línea de Jugos reúne las intervenciones más representativas del recurso
agua en las actividades normales de producción, lavado y desinfección. Determina además las
variables propias de las ecuaciones de balance (materias primas, productos, residuos y servicios)
para una serie de producciones típicas.
El cálculo de las variables consideradas en el balance real, se elaboró a partir de un estudio
detallado de la línea (Anexo III), del cual se pudo obtener como información de partida:
• Medición de caudales reales de servicio en todos los equipos de la línea.
• Seguimiento detallado de los tiempos de operación en las diversas actividades de producción.
• Identificación y medición de consumos aproximados de Agua durante enjuagues y lavados.
La formulación del balance real de aguas tiene como punto de partida el diagrama cualitativo de la
línea de Jugos (figura 3.1), a partir del cual se genera la especificación de los consumos a considerar
(Precalentamiento y enfriamiento, etapas de producción, lavado y desinfección). Las generalidades
de cada consumo y sus respectivas variables cumplen con:
3.1.1 BALANCE REAL ETAPAS DE PRECALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO
Para asegurar un óptimo desempeño de operaciones y equipos durante la producción, es necesario
calentar la línea de pasteurización al comienzo de cada jornada. El Agua utilizada durante el
precalentamiento está representada por:
• El Agua de recirculación, la cual es alimentada al tanque de balance para que caliente líneas y
equipos por los cuales ha de pasar el Jugo
• El Agua de servicio del pasteurizador y el homogenizador, ya que son los equipos que
permanecen en funcionamiento durante esta recirculación.
A partir de los caudales reales de servicio y las mediciones del agua de recirculación, el consumo de
agua durante la operación de precalentamiento de línea se resume en la siguiente tabla de balance
Balance real de aguas línea de Jugos3-2 Alimentos cañaveral S.A.
H2O Enjuague H2O servicio H2O servicio
H2O Dilución
Fruta Jugo Jugo Jugo
Fruta Selección seleccionada Extracción Exprimido Finisher refinado Preparación preparado Clarificación
Alimentada
Fruta H2O Residual Residuos H2O Residual Residuos sólidos microingredientes Sólidos
sólidos Membrana intercarpelar H2O
desechada suspendidos
Residual
Vapor de H2O
caldera servicio
Jugo
clarificado
H2O Residual
Mezclador
H2O servicio
H2O a H2O
Limpieza Desinfección
intercambiador Residual
Jugo
calentado
Jugo Jugo
Envasado pasteurizado Enfriamiento Calentamiento Precalentamiento desaireado Desaireación
H2O servicio
H2O Residual Jugo
Jugo precalentado (Bomba de vacío)
homogenizado
H2O Homogenización
H2O
servicio
Residual
Figura 3.1 Diagrama cualitativo línea de producción de Jugos.
Balance real de aguas línea de Jugos3-3 Alimentos cañaveral S.A.
Agua
Precalentamiento
Caudales de servicio: Pasteurizador: 175 Lt / h 58.3 Lt
23 Lt / h 7.67 Lt
Homogenizador: 203 Lt / h 67.7 Lt
Agua de precalentamiento: 300 Lt 300 Lt
Tiempo de operación: 20 min
Total 433.67 Lt
Tabla de Consumo de Agua durante precalentamiento de línea (Lt/operación)
Una vez terminada la producción se debe tener presente la operación de enfriamiento de línea y
arrastre final de producto. En esta operación, se incrementa apreciablemente el flujo de agua de
servicio en el pasteurizador mediante la apertura de la válvula que suministra el agua al mezclador.
El consumo por enfriamiento se determina luego de calcular: El caudal de apertura de la válvula, el
tiempo empleado para la operación y la cantidad de agua utilizada para el arrastre final del producto
durante el último batche. De lo anterior el consumo por enfriamiento está dado por:
Agua
Enfriamiento
Caudales de servicio: Pasteurizador: 30.21 Lt / min 241.67 Lt
Homogenizador: --- ---
Agua de enfriamiento: 300 Lt 300 Lt
Tiempo de operación: 8 min
Total 541.67 Lt
Tabla Consumo de Agua durante enfriamiento de línea (Lt/operación)
3.1.2 BALANCE REAL DE AGUAS EN ETAPAS DE PRODUCCIÓN
Las variables de consumo de agua y generación de aguas residuales durante las etapas de
producción se calculan a partir de diversas relaciones propias de cada etapa y producto elaborado,
de las cuales es posible citar:
• Caudal de servicio por el equipo involucrado en la etapa u operación.
• Consumo de agua por unidad de masa o volumen procesado.
• Generación de efluentes líquidos residuales por unidad de masa o volumen procesado.
El balance real de agua se extiende para todas las actividades de producción y productos elaborados
en la línea, razón por la cual la metodología de solución está encaminada a un estudio detallado por
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-4 Alimentos cañaveral S.A.
etapas. De acuerdo con el algoritmo de cálculo propuesto en el anexo IV, este capítulo muestra el
resumen de cálculos y consideraciones en la producción de un bacht típico. Aunque las bases de
cálculo propuestas en el algoritmo son función de la cantidad a producir, es necesario tener en
cuenta que las cantidades producidas por batche están limitadas por dos aspectos fundamentales:
• El volumen de los tanques de preparación limitan la cantidad de jugos y concentrados
azucarados a preparar por cada batche.
• Las reacciones de oxidación que dan mal sabor a los jugos exprimidos, cuyas materias primas
son frutos cítricos, limitan la producción a las cantidades logradas por los equipos de
extracción y refinación en tiempos menores a una hora.
El resumen del balance real de aguas para las etapas de producción para los batches típicos
propuestos en el siguiente recuadro se describe a continuación:
JC Naranja P Naranja QS Naranja QS Limón R Mora QS Mora R mcyá QS Mcyá
1200 Lt 500 Lt 1000 Lt 1000 Lt 1500 Lt 1000 Lt 1500 Lt 1000 Lt
Nota: Para efectos de cálculo, el batche típico P Naranja (500 Lt) será reemplazado por 1000 Lt
3.1.2.1 Balance real etapa de selección: El consumo de agua en la etapa de selección esta
relacionado con la etapa de extracción, puesto que las tomas de agua y los tiempos de operación
para las dos etapas son iguales. La solución del balance real en la etapa de selección, parte del
siguiente diagrama de flujo:
H2O Lubricación
Fruta Fruta
Selección
Alimentada seleccionada
Fruta H2O Residual
desechada
Consideraciones: 1) Las relaciones consideradas son el caudal de servicio, la relación de fruta
desechada y el consumo de agua por litro de jugo extraído (monitoreado en la etapa siguiente).
2) El incremento de agua en los frutos no es representativo para el balance de la siguiente etapa.
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-5 Alimentos cañaveral S.A.
3) El agua residual de esta etapa es captada en la actualidad por el desagüe de aguas lluvias y esta
compuesto por sólidos gruesos (hojas, tallos) y sólidos sedimentables en bajas proporciones (tierra y
arena).
El balance real de materia se logra al reunir la información del caudal de servicio (lubricación), el
caudal de operación (igual al caudal de Extracción) y relación de fruta desechada para una base de
cálculo (fruta alimentada) correspondiente a una hora de selección en cada una de las dos
extractoras. Ver Anexo III.
Relaciones de proceso
Naranja Limón
Caudal de servicio [ Lt / h ] 132.8 132.8
Caudal de operación [ Lt / h ] 280 96
Jugo exprimido
Fruta desechada [ % ] 2.014 6.048
Las variables consideradas en el diagrama de flujo se resumen en la siguiente tabla de balance:
Entrada Salida
Naranja Limón Naranja Limón
Fruta alimentada [ Kg ] 1611 714 Fruta seleccionada [ Kg ] 1564 671
H O Lubricación [ Lt ] 265 265 Fruta desechada [ Kg ] 47 43
2
H O Residual [ Lt ] 265 265
2
3.1.2.2 Balance real etapa de Extracción: Partiendo de la siguiente descripción gráfica de la etapa
de extracción:
H2O servicio
Fruta Jugo
Extracción
seleccionada Exprimido
Residuos H2O Residual
sólidos
Consideraciones: 1) Las relaciones consideradas son el caudal de servicio de las extractoras, el
consumo de agua por unidad de volumen exprimido y la generación de agua residual.
2) El agua residual está compuesta por el agua de servicio, sólidos solubles (materia orgánica
soluble presente en los frutos), emulsiones de aceites y residuos sólidos que no alcanzan a ser
evacuados por el sinfín de extracción (restos de cáscaras, membranas y semillas)
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-6 Alimentos cañaveral S.A.
El balance real se calcula al reunir la información de caudal de servicio (Lubricación y
refrigeración), porcentaje de sólidos extraídos a la tolva, caudal de extracción y rendimiento de la
misma. Ver Anexo III.
Relaciones de proceso
Naranja Limón
Caudal de servicio por extractora [ Lt / h ] 1050 1050
Caudal de Extracción [ Lt / h] 280 96
Jugo
Rendimiento de extracción [ % ] 35.8 28.6
Sólidos extraídos a la tolva [ % ] 97 97
Las variables consideradas en el diagrama de flujo se resumen en la siguiente tabla de balance:
Entrada Salida
Naranja Limón Naranja Limón
Fruta Seleccionada [ Kg ] 1564 671 Jugo exprimido [ Lt ] 560 192
H O Servicio [ Lt ] ( Con 2100 2100 Cáscaras [ Kg ] 974 465
2
Dos extractoras ) H O Residual [ Kg ] 2130 2114
2
Sólidos sedimentables [Kg] 30 14
3.1.2.3 Balance real etapa de Refinación: Sabiendo que esta etapa se puede describir según:
Jugo exprimido Finisher Jugo refinado
Residuos sólidos
Membrana intercarpelar
Consideraciones: 1) La única relación a especificar es la cantidad de residuos sólidos generados
por litro de jugo exprimido (Sólidos de refinación).
2) En esta etapa no existe consumo de agua de servicio ni descarga de aguas residuales.
El balance real se determina luego de una medición directa del peso de los residuos sólidos
presentes en la descarga del Finisher por batche (Ver Anexo III). De donde se concluye que:
Naranja Limón
Sólidos de refinación [ Kg / Lt ] 0.0353 0.125
Jugo refinado
Las variables consideradas en el diagrama de flujo se resumen en la siguiente tabla de balance:
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-7 Alimentos cañaveral S.A.
Entrada Salida
Naranja Limón Naranja Limón
Jugo exprimido [ Lt ] 560 192 Jugo refinado [ Lt ] 540 168
Residuos sólidos [ Kg ] 20 24
3.1.2.4 Balance real etapa de Preparación: La etapa de preparación obedece al siguiente
diagrama de flujo:
H2O Dilución
Jugo Jugo
Preparación
Refinado preparado
microingredientes
Consideraciones: 1) El agua de dilución y la adición de microingredientes en la preparación de
cada producto cumple con una relación de volumen formulada. Tabla 2.3 (Ver Pág. 2-6 ).
2) No se generan aguas residuales durante esta etapa.
Las variables consideradas en el diagrama de flujo se resumen en la siguiente tabla de balance:
Naranja Limón Mora Maracuyá
ENTRADA Jugo Pulpa Concent Concent Jugo Concent Jugo Concent
Azuc Azuc Azuc Azuc
Jugo refinado [ Lt ] 586 998 564 884 183 513 104.1 440
H O Dilución 532 - - - 1177 - 1203 -
2
Microingredientes[Kg] 84 2 436 116 143 487 143 559
Naranja Limón Mora Maracuyá
SALIDA Jugo Pulpa Concent Concent Jugo Concent Jugo Concent
Azuc Azuc Azuc Azuc
Jugo Preparado [ Lt ] 1200 1000 1000 1000 1500 1000 1500 1000
3.1.2.5 Balance real etapa de Clarificación: La etapa de clarificación cumple con el siguiente
diagrama de flujo:
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-8 Alimentos cañaveral S.A.
H2O servicio
Jugo Jugo
Clarificación
preparado clarificado
Sólidos H2O Residual
suspendidos
Consideraciones: 1) Existen tres tipos de efluentes líquidos: Lubricación normal, lubricación
durante descarga y descarga de sólidos finos.
2) El efluente de lubricación normal es constante durante toda la operación mientras el equipo esté
encendido. El efluente de lubricación durante descarga presenta un incremento de caudal en
periodos de tiempo de 1 minuto.
3) La descarga (Evacuación de sólidos finos del equipo) puede ser ocasionada por el operario antes
y después de pasar un batche de jugo a procesar o mediante un sistema automático que se activa
900 segundos (15 minutos) después de la última descarga.
El balance de materia real se calcula tras reunir los caudales de lubricación normal y durante
descarga así como las cantidades de sólidos en cada descarga (Anexo III):
Relaciones de proceso
Q de lubricación [ Lt / h ] 6.4
Q de servicio durante descarga [ Lt / descarga] 4.3
H2O
Las variables consideradas en el diagrama de flujo se resumen en la siguiente tabla de balance:
Naranja Limón Mora Maracuyá
ENTRADA Jugo Pulpa Concent Concent Jugo Concent Jugo Concent
Azuc Azuc Azuc Azuc
Jugo preparado [ Lt ] 1200 1000 1000 1000 1500 1000 1500 1000
H O servicio [ Lt ] 5.53 5.94 5.57 - 5.8 6.67 5.58 -
2
SALIDA Jugo Pulpa Concent Concent Jugo Concent Jugo Concent
Azuc Azuc Azuc Azuc
Jugo clarificado [ Lt ] 1192 992 988 988 1492 988 1492 988
Sól suspendidos [ Lt ] 8.0 8.0 12 12 8.0 12 8.0 12
Agua residual [ Lt ] 5.53 5.94 5.57 - 5.8 6.67 5.58 -
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-9 Alimentos cañaveral S.A.
3.1.2.6 Balance real etapa de Desaireación: La etapa de Desaireación cumple con el siguiente
diagrama de flujo:
H2O servicio
( Bomba de vacío)
Jugo Jugo
Desaireación
clarificado desaireado
H2O Residual
Consideraciones: 1) Las relaciones a especificar son el caudal de servicio de la bomba de vacío,
el caudal de operación y el consumo de agua por unidad de volumen desaireado.
2) El consumo de agua para el servicio de la bomba de vacío no se mezcla con el producto.
3) El agua de lubricación se dispone sobre el canal de desagüe como agua residual.
Para un Caudal de servicio (Bomba de vacío) de 768 Lt / h, Las variables consideradas en el
diagrama de flujo se resumen en la siguiente tabla de balance:
Naranja Limón Mora Maracuyá
ENTRADA Jugo Pulpa Concent Concent Jugo Concent Jugo Concent
Azuc Azuc Azuc Azuc
Jugo clarificado [ Lt ] 1192 992 988 988 1492 988 1492 988
H O servicio [ Lt ] 758 642 776 1112 1048 1030 922 -
2
SALIDA Jugo Pulpa Concent Concent Jugo Concent Jugo Concent
Azuc Azuc Azuc Azuc
Jugo desaireado [ Lt ] 1192 992 988 988 1492 988 1492 988
Agua residual [ Lt ] 758 642 776 1112 1048 1030 922 -
3.1.2.7 Balance real etapa de Pasteurización (Mezclador): La operación unitaria de mezcla de
aire y vapor de caldera cumple con el siguiente diagrama de flujo:
Vapor de
caldera H2O servicio
H2O Residual
Mezclador H2O a
intercambiador
H2O de
intercambiador
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-10 Alimentos cañaveral S.A.
Consideraciones: 1) Las relaciones a especificar son el caudal de servicio y el consumo de agua
por litro de producto alimentado al sistema de pasteurización.
2) El arreglo del mezclador presenta tres salidas de agua: dos descargas de alivio por presión y una
salida de agua caliente de servicio que alimenta el intercambiador de placas.
3) El vapor de caldera no se incluye dentro de los grados de libertad del balance de materia.
Para los caudales de servicio en el mezclador 175 Lt / h (Descarga 1) y 23 Lt / h (Descarga 2), Las
variables consideradas en el diagrama de flujo se resumen en la siguiente tabla de balance:
Naranja Limón Mora Maracuyá
ENTRADA Jugo Pulpa Concent Concent Jugo Concent Jugo Concent
Azuc Azuc Azuc Azuc
Jugo desaireado [ Lt ] 1192 992 988 988 1492 988 1492 988
H O servicio [ Lt ] 195 166 200 286 270 265 237 -
2
SALIDA Jugo Pulpa Concent Concent Jugo Concent Jugo Concent
Azuc Azuc Azuc Azuc
Jugo pasteurizado[Lt] 1192 992 988 988 1492 988 1492 988
Agua residual [ Lt ] 172 146 176 253 239 234 210 -
22 19 23 33 31 31 27 -
3.1.2.8 Balance real etapa de Homogenización: La etapa de Homogenización cumple con el
siguiente diagrama de flujo:
H2O servicio
Jugo Jugo
Homogenización
desaireado Homogenizado
H2O Residual
Consideraciones: 1) Las relaciones a especificar son el caudal de servicio del Homogenizador, el
caudal de operación y el consumo de agua por litro de producto Homogenizado.
Para un caudal de servicio en el homogenizador de 203.13 Lt/h, Las variables consideradas en el
diagrama de flujo se resumen en la siguiente tabla de balance:
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-11 Alimentos cañaveral S.A.
Naranja Limón Mora Maracuyá
ENTRADA Jugo Pulpa Concent Concent Jugo Concent Jugo Concent
Azuc Azuc Azuc Azuc
Jugo desaireado [ Lt ] 1192 992 988 988 1492 988 1492 988
H O servicio [ Lt ] 200 170 205 293 277 272 272 243
2
SALIDA Jugo Pulpa Concent Concent Jugo Concent Jugo Concent
Azuc Azuc Azuc Azuc
Jugo homogeniz [ Lt ] 1192 992 988 988 1492 988 1492 988
Agua residual [ Lt ] 200 170 205 293 277 272 272 243
3.1.2.9 Balance real etapa de Envasado: Sabiendo que esta etapa se puede describir según:
H2O servicio
Limpieza Desinfección
Jugo Jugo envasado
Envasado
pasteurizado
H2O Residual
Consideraciones: 1) Los consumo en esta etapa son efectuados a manera de estimación, debido a
su marcada variabilidad.
2) La descarga residual está compuesta por el agua de desinfección y por el agua de enjuague de
envases antes de disposición final en cuarto frío.
3) El agua residual esta compuesta por el arrastre de mínimas cantidades de productos elaborados,
que pudiesen quedar en la superficie de los envases.
Los consumos de agua y descargas residuales por desinfección varían entre 20 y 40 Lt de agua por
cada operación de envasado, su concentración es de 1 g de timsen por litro de agua empleada. Los
enjuagues efectuados a los envases varían de acuerdo con el producto envasado (Jugos o
concentrados azucarados) y la forma de embalarlos (Canastillas y estibas).
El interés del balance real en esta etapa se centra en la descripción de los consumos de agua de
acuerdo con las observaciones efectuadas a los caudales y tiempos de enjuague durante envasado,
por lo cual las variables incurridas en esta etapa se describen según:
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-12 Alimentos cañaveral S.A.
Jugos Naturales Concentrados azucarados
Presentación Jugos Naturales Presentación Concentrados
Volumen Embalaje Lt H O / Cantidad Volumen Embalaje Lt H O / Cantidad
2 2
envasada envasada
230 ml Canasta × 60 7.5 Lt 1 Lt Canasta × 24 96 Lt
1 Lt Canasta × 24 7.5 Lt 2 Lt Canasta × 12 48 Lt
2 Lt Canasta × 12 7.5 Lt 4 Lt Estiba × 56 112 Lt
4 Lt Canasta × 6 7.5 Lt
8 Lt Canasta × 4 6.0 Lt
23 Lt Timbo × 1 2.5 Lt
55 Lt Caneca × 1 2.5 Lt
3.1.2.10 Consideraciones adicionales
Existen dos variables adicionales dentro de la formulación y resolución de los balances de materia,
las cuales no pueden ser modeladas matemáticamente por lo que inducen a una medición directa.
Estas dos variables están comprendidas por:
• El producto remanente en las líneas que no alcanzan a ser recuperadas (pérdidas)
• El producto recuperado que es sometido a un posterior reproceso.
Asumiendo que el producto no recuperado (pérdidas) hace parte del efluente líquido residual, es
importante tener en cuenta este factor adicional de generación de aguas residuales.
3.1.3 BALANCE REAL EN OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN LÍNEA
DE PRODUCCIÓN DE JUGOS
Las operaciones de lavado y desinfección de la línea de producción de jugos se describen en el
diagrama de flujo mostrado en la figura 3.2, el cual especifica los equipos y clases de lavado
resultante de las actividades de producción. La interpretación del balance real en operaciones de
lavado y desinfección se dividen en dos partes:
• Descripción de las finalidades, rutinas y agentes químicos presentes en cada operación.
• El resumen de la formulación y resolución de las ecuaciones de balance.
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-13 Alimentos cañaveral S.A.
EXTRACTORA
Agua de ARI
lavado
TORNILLO SINFIN
Agua de ARI
lavado
FINISHER
Agua de ARI
lavado
TINA DE RECEPCIÓN
Agua de ARI
lavado
Enjuague Sanitización
Lavado General Etapa I TANQUE DE
Etapa II PREPARACIÓN ARI
Etapa III
Cambio de producto
CLARIFICADORA
TANQUE DE
Agua de CLARIFICADO ARI
lavado
TANQUE DE BALANCE
Agua de ARI
lavado
DESAIREADOR
Agua de ARI
lavado
INTERCAMBIADOR
DE PLACAS
Agua potable para enjuague
Efluente líquido residual
HOMOGENIZADOR
Lavado Sanitización, General
y cambio de producto
TANQUE DE ENVASADO
ARI
Lavado de pisos, cuartos
EFLUENTE LÍQUIDO
de producción y envasado
RESIDUAL
Figura 3.2 Diagrama de flujo de operaciones de lavado y desinfección línea de Jugos.
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-14 Alimentos cañaveral S.A.
3.1.3.1 DESCRIPCIÓN DE LAS OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN.
La determinación de los consumos de agua durante las operaciones de lavado y desinfección debe
tener en cuenta que el uso del recurso se dividen en:
Afluente para lavado Lavado convencional (cuartos, equipos).
(Acueducto municipal)
Lavados de recirculación en línea Enjuague de sanitización.
Enjuague de cambio de producto.
Lavado general de Línea
Otros lavados (Timbos, canastillas)
a) Descripción del lavado convencional en Jugos: El lavado convencional involucra las
actividades manuales de limpieza de equipos, tuberías, cuartos, canecas y demás. Cumple con una
regularidad definida para lavados diarios y semanales. La descripción de este tipo de lavado para
los equipos en sus rutinas diarias y semanales se muestra en la siguiente tabla:
Equipo Lavado diario Lavado semanal
Extractoras Lavado manual con agua a presión luego Se enjuaga y desarman las partes móviles
de terminada la operación para ser lavadas con agua y jabón.
Finisher Lavado manual con agua. Lavado manual con agua, esponjilla y jabón
Tanque de Enjuague manual con agua. Lavado manual con agua, esponjilla y jabón
preparación
Clarificador Lavado de la parte superior interna del equipo
Tanque de Enjuague manual con agua Lavado manual con agua, esponjilla y jabón
clarificado
Desaireador Lavado de boquillas de suministro del Lavado manual interno del equipo con agua y
producto jabón
Tanque de Enjuague con agua Lavado manual con agua y jabón
envasado
Tabla 3.1. Tabla de lavado convencional de equipos línea de producción de jugos.
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-15 Alimentos cañaveral S.A.
Los otros lavados convencionales corresponden a los de cuarto de proceso y envasado; los cuales
consisten en un enjuague diario de pisos y eventualmente un lavado con agua y jabón.
Adicionalmente, las llaves y equipos desarmables en el sistema de envasado son desinfectadas al
sumergirse en una solución de timsen.
b) Descripción del enjuague de sanitización línea de jugos: Al comienzo de cada jornada se
debe efectuar un enjuague a lo largo de la línea, consistente en una recirculación por las tuberías y
equipos donde pasa el producto durante su elaboración. Se efectúa con una solución de un agente
químico desinfectante (Solución ácida de Hipoclorito, Timsen, Rapidín). Para efectos de
sanitización, la solución circula desde el tanque de preparación hasta llegar al tanque de envasado.
c) Descripción del enjuague de cambio de producto línea de jugos: Una vez se termina un
batche de producción y se pretende procesar un jugo de características diferentes a las del
terminado, la línea se somete a un enjuague con agua caliente para barrer el producto que pudiese
haber quedado dentro de las tuberías y equipos.
d) Descripción del Lavado general de línea de Jugos: El lavado general de la línea de producción
de jugos se lleva a cabo en tres etapas (Limpieza, neutralización y desinfección), consistentes en:
I Etapa - Limpieza: Una vez terminadas la producción y la recuperación el producto remanente en
las líneas se efectúa un enjuague de tuberías y equipos susceptibles (Tanques abiertos y tuberías de
acceso). Luego de haber barrido el producto se carga una solución de NaOH en agua caliente en un
tanque de 560 Lt, para de allí ser bombeado al tanque de preparación, donde continúa su recorrido
por toda la línea de producción.
II Etapa - Neutralización: Luego del primer lavado con soda, la línea es neutralizada con una
solución de ácido cítrico en agua fría. La metodología es igual que para los demás lavados de
recirculación en línea.
III Etapa - Desinfección: El sistema se carga con un volumen de agua fría de concentraciones
variables de agentes desinfectantes (solución ácida de hipoclorito o desinfectantes comerciales),
para que cumpla con la recirculación propia de los demás lavados de recirculación en línea.
e) Descripción de Lavados adicionales en línea de Jugos: Los lavados adicionales más
representativos en la línea son los efectuados a timbos, canecas y canastillas, los cuales presentan
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-16 Alimentos cañaveral S.A.
secuencias variables de enjuague y desinfección. Las canastillas en las cuales se embalan los
productos y las canecas de usos varios son lavadas manualmente con detergente y una solución de
Hipoclorito de Sodio una vez son devueltas a la empresa. La rutina del lavado de timbos comienza
por un lavado superficial con detergente e hipoclorito, luego se lavan con una solución caliente de
NaOH en agua y se neutralizan con una solución de ácido cítrico en agua, por último reciben un
enjuague con agua para quedar dispuestos a su reutilización.
3.1.3.2 FORMULACIÓN Y RESOLUCIÓN DEL BALANCE EN OPERACIONES DE
LAVADO Y DESINFECCIÓN EN LÍNEA DE JUGOS.
El consumo de agua en los lavados diarios presenta una variación particular debida a factores como
la demanda y programación en la producción diaria (Enjuagues de cambio de producto), los
horarios de comienzo y terminación de la jornada (Enjuague de sanitización y lavado general), la
disposición de timbos y canastillas, entre otros. De lo anterior, el balance real reúne aisladamente
los consumos más representativos de las operaciones de lavado y desinfección descritas
anteriormente, los cuales, sin embargo, pueden llegar a ser reunidos para la determinación de
consumos diarios, semanales o mensuales. La resolución de los balances se divide en:
a) Formulación y resolución del balance en lavados de recirculación en línea: Tal como se ha
descrito, los lavados de recirculación en línea son aquellos en los que se carga una cantidad de agua
junto a un agente químico de acción específica; pueden ser identificados a partir de la figura 3.3.
Agente químico
Agua Tanque Clarificadora Tanque Tanque
preparación clarificado balance
Tanque Intercambiador Desaireador
Envasado
Homogenizador
Figura 3.3 diagrama de flujo Lavados de línea
Agua residual
de lavado
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-17 Alimentos cañaveral S.A.
La descarga del efluente líquido residual puede estar ubicada a la salida del intercambiador de calor
o a la salida del tanque de envasado. Teniendo como base de cálculo los volúmenes y
concentraciones normalmente utilizadas, el resumen del balance está dado en la tabla 3.2.
Consideraciones: 1) El agua residual producida en esta etapa se debe a constituyentes orgánicos e
inorgánicos de los agentes químicos de limpieza, neutralización y desinfección. Para el lavado de
cambio de producto se debe al jugo o concentrado azucarado remanente en la línea.
2) La relación de agentes químicos y agua está establecida por formulación.
Temperatura Sanitización Lavado general Cambio de
producto
Etapa I Agua de lavado 70 ºC --- 560 Lt 560 Lt
Limpieza Ag Químico Na OH --- --- 7 Kg ---
Agua residual 70 ºC --- 554.6 Kg 557.6 Kg
Etapa II Agua de lavado Ambiente --- 560 Lt ---
Neutralización Ag Químico Ac cítrico --- --- 1 Kg ---
Agua residual Ambiente --- 559.9 Kg ---
Etapa I - Agua de lavado Ambiente 560 Lt 560 Lt ---
Desinfección * Ag Químico Timsen 0.56 Kg 0.56 Kg ---
NaClO 80 ml 80 Ml ---
Ac cítrico 1 Kg 1 Kg ---
Agua residual Ambiente 548.1 Kg 548.1 Kg ---
548.8 Kg 548.8 Kg ---
Tabla 3.2. Resumen de lavados de reirculación en línea
* La desinfección se puede efectuar con dos agentes químicos (Timsen y Sln ácida de NaClO)
b) Formulación y resolución del balance en lavados convencionales: Los consumos de agua por
lavado convencional de cuartos y equipos varían de acuerdo a como es realizada la operación por
parte del operario (Tiempos de lavado y caudales de operación). De lo anterior, la determinación del
balance real para este tipo de lavado cuantifica de manera aproximada (Tabla 3.3) el consumo de
agua, luego de observaciones y mediciones en planta.
Consideraciones: 1) El consumo se calcula mediante la relación de caudales y tiempos promedios.
2) Las aguas residuales se componen por residuos sólidos solubles y sedimentables (membranas y
semillas) en la zona de adecuación de materias primas, y por producto remanente (Jugo y
concentrado azucarado) en las zonas de preparación, y envasado del producto terminado.
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-18 Alimentos cañaveral S.A.
Equipo Tiempo de lavado Caudal de lavado Consumo de Agua
[ min ] [ Lt / min ] [ Lt ]
Extractora 8 25.678 205.424
Finisher 6 25.678 154.068
Sinfin 5 25.678 128.39
Tina de recepción 5 25.678 128.39
Tanque preparación 2 47.454 94.908
Tanque clarificado 2 47.454 94.908
Tanque de balance 1.5 47.454 71.181
Desaireador 1.5 47.454 71.181
Tanque envasado 2 47.454 94.908
Cuarto de proceso Zona de extracción 6 110.93 665.58
Zona de pasteuriza 5 47.454 237.27
Cuarto de envasado 5 30.030 150.15
Tabla 3.3 Relación de consumos aproximados de agua por lavados convencionales
c) Balance real lavados adicionales: La determinación del balance real por lavados adicionales
presenta las mismas causas de variación expuestas para los lavados convencionales. El consumo de
agua en lavados adicionales se debe al flujo de agua durante el enjuague inicial, el enjuague final,
enjabonada y lavado interno (Tabla 3.4). Para los agentes químicos cumple con una formulación
aproximada para un número de elementos(Tabla 3.5).
Tipo de lavado H O por unidad Timbos Canecas Canastillas
2
lavada
Enjuague inicial Agua [ Lt ] 2.75 2.75 2.75
Enjabonada Agua [ Lt ] 8.25 22 9.17
Enjuague final Agua [ Lt ] 2.75 2.75 2.75
Lavado interno Agua [ Lt ] 21 --- ---
NaOH [ g ] 115 --- ---
Ac cítrico [ g ] 25.5 --- ---
NaClO [ ml ] 30 --- ---
Total agua por unidad lavada [ Lt ] 34.75 27.5 14.67
Tabla 3.4 Relación de consumos en lavados adicionales
Agente Timbos Canecas Canastillas
Químico g - ml / Lt H O / g - ml / Lt H O / g - ml / Lt H O /
2 2 2
timbo timbo caneca caneca canastilla canastilla
Sln detergente 1 g 0.4 1.6 g 0.67 2.5 g 1
Sln de NaClO 12.5 ml 0.19 ml 12.5 ml 0.19 ml 20 ml 0.75 ml
Tabla 3.5 Relación aproximada de agua de dilución y agentes químicos en lavados adicionales
Consideraciones: 1) El consumo total de agua por concepto de lavados adicionales se calcula en
función del número de elementos lavados (timbos, canecas y canastillas).
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-19 Alimentos cañaveral S.A.
2) El consumo de agua durante la enjabonada se debe a la solución detergente por un número
variable de timbos y al hecho de que no existe un mecanismo físico de control de agua a la salida
de la manguera empleada para la operación.
3) El consumo real de agua durante enjabonada se calcula al dividir el consumo propuesto en la
tabla entre el número de operarios
4) El agua residual está compuesta por agentes químicos (Detergente, NaOH, Ac cítrico, HClO) y
sólidos sedimentables (tierra y arena).
3.1.4 RESUMEN BALANCE REAL DE AGUAS EN LA LÍNEA DE JUGOS.
Las variables de interés durante las actividades consideradas en línea de producción de jugos están
completamente especificadas en la tabla general de balance, donde se describen las corrientes de
entrada y salida involucradas durante producción, lavado y desinfección.
Con el objeto de resumir cada uno de los balances propuestos para la línea de jugos se presenta un
formato de una hoja de cálculo que discrimina todas las relaciones de proceso necesarias para la
solución de las ecuaciones descritas en el anexo IV. Cuenta con la particularidad de resolver una a
una las etapas de producción, limpieza y desinfección teniendo como base de cálculo la cantidad de
producto (Jugos o concentrados azucarados a elaborar) en su presentación en volumen. La hoja de
cálculo muestra además, el resumen de consumos de agua que interviene en la producción de la
base de cálculo presupuestada.
La solución de los balances puede ser efectuada para cualquier tipo de producción (diaria, semanal,
mensual), mediante:
• La especificación de las cantidades de jugos o concentrados azucarados a procesar en sus
respectivas presentaciones comerciales (Volumen y tipo de producto).
• La revisión de las relaciones de proceso propuestas para cada etapa.
El ejemplo resuelto en la hoja de cálculo obedece a la producción en la línea de jugos durante el
mes de junio de 2001.
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-20 Alimentos cañaveral S.A.
DIAGRAMA DE FLUJO LINEA DE PRODUCCIÓN DE JUGOS
H2O Enjuague H2O servicio H2O Dilución H2O servicio
Fruta Jugo Jugo Jugo preparado
Fruta Selección seleccionada Extracción Exprimido Finisher refinado Preparación Clarificación
Alimentada
Fruta H2O Residual Residuos H2O Residual Residuos sólidos
desechada sólidos Membrana intercarpelar microingredientes Sólidos H2O
suspendidos Residual
H2O servicio
Jugo clarificado
Vapor de H2O Residual
Mezclador
caldera
Enuague de Desinfección
envases operarios Agua banco de hielo Jugo H2O a H2O
intercambiador Residual
Jugo pasteurizado calentado Jugo
desaireado
Enfriamiento Calentamiento Desaireación
Envasado Precalentamiento
Jugo Jugo precalentado H2O servicio
H2O Residual homogenizado (Bomba de vacío)
H2O Homogenización H2O
servicio
Residual
Relaciones de proceso (Selección, Extracción, refinación)
Naranja Limón
Densidad jugo exprimido 1.0408 1 Caudales de servicio
Densidad jugo refinado 1 1 Selección 132 Lt / h
Selección % Rechazo 2.014 6.048 Extracción 1050 Lt / h
Extracción Caudal de extracción [LT/h] 280 96 Clarificación 6.4 Lt / h
% Rendimiento Extracción 35.8 28.6 Desaireación 768 Lt / h
% Remoción sólidos a la Tolva 95 98 Homogenizador 203 Lt / h
Refinación % Sólidos de refinación 0.0353 0.125 Pasteurizador 175 Lt / h
Densidad H2O [Kg/Lt] a [T ºC] 0.9977 23 Lt / h
Relaciones de proceso (Preparación, Clarificación, Homogenización, Pasteurización)
JC Naranja P Naranja QS Naranja QS Limón R mora QS mora R mcyá QS mcyá
Preparación % Agua de dilución 44.23 0 0 0 78.3 0 80.03 0
% Adición microingredientes 6.96 0.25 43.65 11.59 9.5 48.67 9.5 55.98
Clarificación % Sólidos de Clarificación
Caudal Clarificación [Lt/min] 104 65 84 - 107 45 125 -
Pasteurización Caudal pasteurización [Lt/h] 1500 1500 980 684 1500 738 1500
Densidad final del producto elaborado 1 1 1 1 1 1 1 1
Densidad del Jugo Alimentado a preparación 1 1 1 1 1 1 1 1
Jugo preparado por Batche [ Lt ] 1200 1000 1000 1000 1500 1000 1500 1000
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-21 Alimentos cañaveral S.A.
DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD A PRODUCIR (Base de cálculo)
JC Naranja R mora R mcuyá Pulpa Naran
Producción de 230 ml 316 316 100
Jugos 1 Lt 24 1000
2 Lt
Número de envases 4 Lt 3218 459 299
Bolsa 8 Lt 90 82 94
20 Lt 76 68 23 87
Otros [ Lt ] 2730
Total [ Lt ] 15184.68 3948.68 2431 5470
QS Naranja QS Limón QS mora QS mcuyá
Producción Conc 1 Lt 74 49 72
Azucarados Bolsa 2 Lt 92 30 71
4 Lt 780 35 117
Número de envases Otros [ Lt ] 200 256 329
Total [ Lt ] 3378 449 938 329
BALANCE DE MATERIA DURANTE PRODUCCIÓN
a) Balance de materia: Selección, Extracción y refinación (Aplícase únicamente a los productos cuyas materias primas son frutos cítricos)
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón
H2O Servicio
Fruta Fr Alimento 21012.87 15469.32 5396.65 1688.37 Kg
seleccionada H2O servicio 3474.95 2558.20 892.46 --- Lt
Fruta
Alimentada Selección Fr selección 20589.67 15157.76 5287.96 1586.26 Kg
Fr desecho 423.20 311.55 108.69 102.11 Kg
H2O Residual 3474.95 2558.20 892.46 --- Lt
Fruta H2O Residual
desechada
H2O servicio JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón
Fruta Jugo
Fr selección 20589.67 15157.76 5287.96 1586.26 Kg
seleccionada Exprimido
Extracción H2O servicio 27641.63 20349.30 7099.09 4962.01 Lt
Jugo Exprim 7371.10 5426.48 1893.09 453.67 Lt
Cáscaras 12271.93 9034.39 3151.75 1109.94 Kg
Cáscaras H2O Residual
H2O Residual 29457.30 21685.96 7565.40 4984.66 Kg
[Conc sólidos]
Conc sólidos 687.89 506.42 176.67 22.65 Kg
Jugo Jugo
Exprimido Finisher refinado
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón
Jugo Exprim 7371.10 5426.48 1893.09 453.67 Lt
Residuos sólidos Res sólidos 260.20 191.55 66.83 56.71 Kg
Membrana intercarpelar
Jugo refinad 7411.642308 5456.325 1903.503 396.9609 Lt
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-22 Alimentos cañaveral S.A.
b) Balance de materia: Preparación, Clarificación, Desaireación, Pasteurización (Global)
H2O Dilución JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón R mora QS mora R mcuyá QS mcyá
Jugo Jugo preparado Jugo refinad 7411.64 5456.33 1903.50 396.96 481.74 481.48 572.71 144.83 Lt
refinado Preparación H2O dilución 6731.67 0 0 0 3098.94 0 1950.01 0 Lt
Microingred 1056.853728 13.675 1474.497 52.0391 375.1246 456.5246 230.945 184.1742 Kg
Jugo prepar 15184.68 5470 3378 449 3948.68 938 2431 329 Lt
microingredientes
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón R mora QS mora R mcuyá QS mcyá
H2O servicio Jugo prepar 15184.68 5470 3378 449 3948.68 938 2431 329 Lt
Jugo preparado Jugo clarificado
H2O servicio 69.99 32.50 18.81 15.26 6.26 9.04 Lt
Clarificación Jugo clarific 15178.18 5463.5 3368 439 3942.18 928 2424.5 329
Res sólidos 6.5 6.5 10 10 6.5 10 6.5 0 Kg
H2O Residual 69.99 32.50 18.81 15.26 6.26 9.04 Lt
Sólidos H2O
suspendidos Residual
H2O servicio JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón R mora QS mora R mcuyá QS mcyá
(Bomba de vacío) Jugo calrific 15178.18 5463.5 3368 439 3942.18 928 2424.5 329 Lt
Jugo Jugo H2O servicio 7771.23 2797.31 2639.41 492.91 2018.40 965.72 1241.34 Lt
clarificado Desaireación desaireado Jugo desaire 15178.18 5463.5 3368 439 3942.18 928 2424.5 329 Lt
H2O Residual 7771.23 2797.31 2639.41 492.91 2018.40 965.72 1241.34 Lt
H2O
Residual
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón
H2O servicio Jugo desair 15178.18 5463.5 3368 439 Lt
H2O mezclad 2003.52 721.18 680.47 127.08 Lt
H2O Homog 2054.11 739.39 697.66 130.29 Lt
Vapor de Mezclador H2O Residual 1 Jugo pasteur 15178.18 5463.5 3368 439 Lt
caldera H2O Residual 2
H2O res mez1 1770.79 637.41 601.43 112.32 Lt
H2O res mez2 232.73 83.77 79.04 14.76 Lt
Agua banco de hielo Jugo H2O a
intercambiador H2O res Hom 2054.11 739.39 697.66 130.29 Lt
Jugo pasteurizado calentado Jugo
desaireado
Enfriamiento Calentamiento Precalentamiento
R mora QS mora R mcuyá QS mcyá
Jugo desair 3942.18 928 2424.5 329 Lt
Jugo homogenizado Jugo
H2O mezclad 520.37 248.98 320.03 Lt
precalentado
H2O Homog 533.51 255.26 328.12 Lt
H2O Homogenización H2O Jugo pasteur 3942.18 928 2424.5 329 Lt
servicio Residual H2O res mez1 459.92 220.05 282.86 Lt
H2O res mez2 60.45 28.92 37.18 Lt
H2O res Hom 533.51 255.26 328.12 Lt
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-23 Alimentos cañaveral S.A.
BALANCE DE MATERIA DURANTE ENVASADO (Incluye lavado adicional de timbos, canecas y canastillas )
Relación consumo Agua enjuague Relación consumo de Agua por lavado adicional
Q Enjuague 30 Lt / min Enjuague Inic Enjabonada Enjuague final Caudal lav
[ seg ] [ seg ] [ seg ] [Lt/min]
Jugos Enjuague seg Timbos 30 90 30 5.5
Enjuague de Desinfección
envases de operarios 230 ml [Canastilla x60] 15 Canastillas 30 240 30
1 Lt [Canastilla x24] 15 Canecas 30 100 30
Jugo Jugo Envasado 2 Lt [Canastilla x12] 15
Pasteur Envasado 4 Lt [Canastilla x 6] 15 Timbos Canastillas canecas
8 Lt [Canastilla x 4] 12 Enjuague inicial Agua [Lt] 2.75 2.75 2.75
23 Lt [Timbo x 1 ] 5 Enjabonada Agua [Lt] 8.25 22 9.17
H2O Residual 55 Lt [Caneca x 1] 5 NaClO [ml] 12.5 20 12.5
Deterg [g] 1 2.5 1.6
Conc Azucarados Enjuague seg Enjuague final Agua [Lt] 2.75 2.75 2.75
1 Lt [Canastilla x24] 240 Lavado interno NaOH [g] 115 --- ---
2 Lt [Canastilla x12] 120 NaClO [ml] 30 --- ---
4 Lt [Estiba x 6] 300 Agua [Lt] 21 --- ---
La siguiente tabla contiene el consumo de agua de enjuague de envases junto con los consumos por lavado de timbos y canastillas donde se disponen los productos elaborados
según la base de cálculo
Tipo de embalaje Envase JC Naranja R mora R mcuyá Pulpa Naran QS Naranja QS Limón QS mora QS mcuyá
Consumo H2O Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt]
Envasado Canastilla x 60 230 ml 39.5 39.5 12.5 0
Canastilla x 24 1 Lt 0 8 0 313 370 245 360 0
Canastilla x 12 2 Lt 0 0 0 0
Canastilla x 10 2 Lt 552 180 426 0
Canastilla x 6 4 Lt 4023 574 374 0
Estiba x 56 4 Lt 2089 94 313 0
Canastilla x 4 8 Lt 169 154 176 0
Timbo 20 Lt 190 170 58 218
Canecas 60 Kg 0 0 0 6825
Total Agua enjuague envases 4421 945 620 7355 3011 519 1099 0
Consumo H2O Número canastillas 564 103 75 42 11 5 9 0.00
Lavado adicional Número timbos 76 68 23 87
Número canecas 0 0 0 2730
H2O lavado canastillas 15513 2840 2063 1146 296 125 245 0
H2O lavado timbos 1045 935 316 1196 0 0 0 0
H2O lavado canecas 0 0 0 40040 0 0 0 0
Total Agua lavado timbos canastillas 16558 3775 2379 42382 296 125 245 0
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-24 Alimentos cañaveral S.A.
II - BALANCE REAL EN OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN
(Enjuague diario convencional de equipos y cuarto de proceso)
a) Lavado convencional de equipos [ Agua de lavado / operación] b) Lavado convencional de cuarto de proceso y envasado
[ Agua de lavado / operación ]
25.678 Lt/min EXTRACTORA Consumo Zona de
8 min 205.424 Lt Pasteurización
47.454 Lt/min
25.678 Lt/min TORNILLO SINFIN 5 min
5 min 128.39 Lt
Zona de Pasteurización
25.678 Lt/min FINISHER Extracción CUARTO DE 237.27 Lt
6 min 154.068 Lt 110.93 Lt/min PROCESO
6 min 665.58 Lt
25.678 Lt/min TINA DE RECEPCIÓN Extracción
5 min 128.39 Lt
47.454 Lt/min TANQUE PREPARACIÓN
2 min 94.908 Lt
CUARTO DE
30.03 Lt/min ENVASADO
CLARIFICADORA
5 min 150.15 Lt
Envasado
TANQUE DE
47.454 Lt/min
CLARIFICADO
2 min 94.908 Lt c) Lavado de recirculación en línea [Agua lavado / operación]
47.454 Lt/min TANQUE DE BALANCE Sanitización Lavado Cambio de
1.5 min 71.181 Lt general producto
Etapa - I Agua [ Lt ] --- 560 560
47.454 Lt/min NaOH [ Kg ] --- 7 ---
DESAIREADOR
1.5 min 71.181 Lt ARI [ Kg ] --- 555 560
INTERCAMBIADOR DE Etapa - II Agua [ Lt ] --- 560 ---
PLACAS Cítrico [ Kg ] --- 1 ---
ARI [ Kg ] --- 560 ---
HOMOGENIZADOR
Etapa - III Agua [ Lt ] 560 560 ---
Timsem [g] 0.56 0.56 ---
47.454 Lt/min TANQUE DE ENVASADO NaClO [ ml ] 80 80 ---
2 min 94.908 Lt Cítrico [ Kg ] 1 1 ---
ARI [ Kg ] 549 549 ---
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-25 Alimentos cañaveral S.A.
I - TABLA RESUMEN DE CONSUMOS GLOBALES DE AGUA EN ETAPAS DE PRODUCCIÓN Y ENVASADO
IA - Consumo de agua en etapas de producción (Servicio y proceso)
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón R mora QS mora R mcuyá QS mcyá Total
Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt]
H2O Selección 3475 2558 892 - - - - - 6926
H2O Extracción 27642 20349 7099 4962 - - - - 60052
H2O Clarificación 70 32 19 0 15 6 9 0 152
H2O Preparación Dilución 6732 0 0 0 3099 0 1950 0 11781
H2O desaireación 7771 2797 2639 493 2018 966 1241 0 17926
H2O Pasterización Homog 2054 739 698 130 534 255 328 0 4738
Mezc 1 1771 637 601 112 460 220 283 0 4085
Mezc 2 233 84 79 15 60 29 37 0 537
Total Agua de servicio y proces 49747 27198 12028 5712 6186 1476 3849 0 106196
IB - Consumo de agua en Enjuague de envases
Envase JC Naranja R mora R mcuyá Pulpa Naran QS Naranja QS Limón QS mora QS mcuyá Total
Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt]
230 ml 39.5 39.5 12.5 0 0 0 0 0 92
1 Lt 0 8 0 313 370 245 360 0 1295
2 Lt 0 0 0 0 552 180 426 0 1158
4 Lt 4022.5 574 373.75 0 2089 94 313 0 7466
8 Lt 168.75 154 176.25 0 0 0 0 0 499
20 Lt 190 170 57.5 217.5 0 0 0 0 635
60 Kg 0 0 0 6825 0 0 0 0 6825
Total agua enjuague de envases 4420.8 944.5 620.0 7355.0 3011.3 518.8 1099.4 0.0 17969.7
II - TABLA RESUMEN DE CONSUMOS DE AGUA EN OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN
IIA - Consumo de agua en operaciones de lavado convencional IIB - Consumo de agua en operaciones de
[ Agua de lavado / Operación ] Lavado de línea de producción
Agua [ Lt ] Agua [ Lt] Agua [ Lt ]
Lavado de Extractora 205.42 Lavado tanque preparación 94.91 Enjuague Sanitización 560
Lavado de Finishser 128.39 Lavado tanque clarificado 94.91 Enjuague Cambio de producto 560
Lavado de Sinfín 154.07 Lavado tanque de balance 71.18 Lavado General Etapa I 560
Lavado de Tina recepción 128.39 Lavado tanque de envasado 94.91 Etapa II 560
Lavado pisos Zona Extracción 665.58 Lavado Zona Pasteurización 237.27 Etapa III 560
Agua lavado convenc Bloque I 1281.85 Agua lavado conv Bloque II 593.18 Agua lavados en línea de prod 2800
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-26 Alimentos cañaveral S.A.
IIC - Consumo de agua en operaciones de lavado adicional
JC Naranja R mora R mcuyá Pulpa Naran QS Naranja QS Limón QS mora QS mcuyá Total
Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt]
H2O lavado canastillas 15513 2840 2063 1146 296 125 245 0 22227
H2O lavado timbos 1045 935 316 1196 0 0 0 0 3493
H2O lavado canecas 0 0 0 40040 0 0 0 0 40040
Total Agua lavado adicional 16558 3775 2379 42382 296 125 245 0 65759
III - TABLA DE CONSUMOS DE AGUA EN OPERACIONES DE
PRECALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DE LÍNEA
IIIA - Agua Precalentamiento de línea III B - Agua Enfriamiento de línea
Agua [ Lt ] Agua [ Lt ]
H2O recirculación 300 H2O recirculación 300
H2O Homogenizador 0 H2O Homogenizador 0
H2O Pasteurizador 0 H2O Pasteurizador 0
Agua Precalentamiento 0 Agua Enfriamiento 0
V - Cuadro general de consumo global
El cuadro presentado a continuación muestra los consumos de agua en metros cúbicos por objeto de producción y envasado de las cantidades
consideradas como base de cálculo.
Para el caso de los consumos de agua por operaciones de lavado y desinfección, se presenta un estimativo de la cantidad de agua implicada
por operación, para que mediante un seguimiento real de la línea se pueda cuantificar este consumo al reportar el número de lavados mensuales.
I A - Consumo en etapas de producción 106196 x mes
I B - Consumo en enjuague de envases 17970 x mes
II A - Consumo por Lavado convencional 1875.03 x día
II B - Consumo por Lavado línea de producción 2800 x día
II C - Consumo por Lavado adicional 65759 x mes
III A - Consumo Precalentamiento de línea 0 x día
III b - Consumo Enfriamiento de línea 0 x día
IV B - Consumo por agua de reposición
Total 194600
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-27 Alimentos cañaveral S.A.
3.2 BALANCE REAL DE AGUAS LÍNEA DE CONCENTRADO CAÑAVERAL
El balance de aguas para la línea de concentrado Cañaveral describe la forma en la cual interviene el
recurso agua en las actividades normales de producción, lavado y desinfección, determinando
además las variables de operación (materias primas, productos y residuos) en producciones típicas.
La determinación de los consumos y relaciones de proceso para el balance real, se elaboró a partir
de un estudio de las características de la línea y de las posibles formulaciones para resolver dichos
balances, Anexos V y VI respectivamente. El balance real de aguas tiene como punto de partida el
diagrama cualitativo de la línea (figura 3.3), donde se identifican los consumos y efluentes líquidos
considerados en las etapas a analizar.
Microingredientes Pérdidas por
evaporación
Agua de Enfriamiento Agua de Enfriamiento
Producto Producto
Miel virgen
Elaborado Elaborado
Preparación Enfriamiento Enfriamiento
primario secundario
Producto
Otras Agua Elaborado
materias
Almacenamiento Disposición final
Agua
Producto
Envasado
Elaborado
Figura 3.3 Diagrama de flujo línea de concentrado Cañaveral
Agua Residual
Las generalidades de los consumos son estudiadas para las etapas de producción y operaciones de
lavado y desinfección tal como sigue:
3.2.1 BALANCE REAL EN ETAPAS DE PRODUCCIÓN
En la línea de producción de concentrado de caña “Cañaveral” se llevan a cabo dos procesos
independientes (miel semiprocesada y concentrado Cañaveral). La primeras tres etapas de
producción (preparación y enfriamiento) son comunes a los dos procesos, mientras que la
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-28 Alimentos cañaveral S.A.
disposición final difiere según el producto elaborado; de tal forma que se almacena en el caso de
miel semiprocesada y y se envasa en envases de PE para el caso del concentrado Cañaveral.
Los balances de materia en las etapas de producción, se resumen en:
3.2.1.1 Balance real en etapa de preparación: Para la elaboración del balance es necesaria una
completa especificación de las cantidades de miel virgen, otras materias primas, microingredientes
y agua, así como el porcentaje permisible de pérdidas por evaporación. La información de las
variables para un batch de producción típica (base de cálculo una sola marmita), fue lograda a partir
del Anexo VI y se reúne en la siguiente tabla de resultados:
I – Miel II – Concentrado
Pérdidas por
semiprocesada Cañaveral
Microingredientes evaporación
ENTRADA
Agua de dilución [ Lt ] --- 40
Producto
Miel virgen Elaborado Miel virgen [ Kg ] 500 500
Preparación
Otras mat primas [ Kg ] --- 175
Microingredientes [ Kg ] 11.5 30
SALIDA
Otras Agua
materias Cant producida [ Kg ] 450.12 655
Pérdidas evapor [ % ] 12 % 12 %
3.2.1.2 Balance real en etapas de Enfriamiento primario y secundario: El balance de materia
durante las operaciones unitarias de enfriamiento es similar en las dos producciones. Las variables
conocidas se limitan a las corrientes de entrada y salida del producto elaborado. Con respecto al
agua de servicio, las cantidades empleadas en la refrigeración cumplen con un ciclo de recirculación
en el banco de hielo en el cual el agua de enfriamiento es igual en la entrada y en la salida (La
cantidad de agua de refrigeración por unidad de producto enfriado no fue determinada). El resumen
del balance está determinado por el siguiente diagrama:
I – Miel II – Concentrado
semiprocesada Cañaveral
Agua de Enfriamiento
Producto Producto
Elaborado Elaborado
Enfriamiento Prod elaborado Entrada [ Kg ] 450.12 655
Salida [ Kg ] 450.12 655
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-29 Alimentos cañaveral S.A.
3.2.1.3 Balance real en Disposición final del producto elaborado: Como se ha especificado, la
disposición final de ambos procesos es diferente. Así, los balances de disposición final de miel
semiprocesada se limitan a un almacenamiento de cantidades producidas, mientras que el balance
para el concentrado Cañaveral obedece a un envasado que presenta un consumo de agua debido a
posibles enjuagues de envases, enjuagues de desinfección de tapas plásticas y lubricación de la
banda transportadora del cuarto de envasado. Las disposiciones finales se resumen según:
a) Producción de miel semiprocesada
Producto Producto
ENTRADA SALIDA
Elaborado Almacenamiento Almacenado
Producto 450.12 Producto 450.12
elaborado [Kg] Almacenado [Kg]
Agua
b) Producción de concentrado Cañaveral
Producto Producto
Elaborado Envasado
Envasado
ENTRADA SALIDA
Producto 655 Producto 655
Agua Residual elaborado [Kg] Envasado [Kg]
Agua [Lt] --- H O residual [Lt] ---
2
El consumo de agua durante envasado no es lo suficientemente representativo para ser incluido en
una ecuación de balance, debido a sus bajos volúmenes, falta de control y ocasionalidad (enjuague y
lubricación de bandas). Por otro lado, el consumo por desinfección de tapas varía
considerablemente según la cantidad a envasar y el recipiente donde son sumergidas.
3.2.2 BALANCE REAL EN OPERACIONES DE LIMPIEZA Y DESINFECCIÓN.
Para una mejor interpretación del balance real, las operaciones de limpieza y desinfección en la
línea Cañaveral se dividen en tres bloques, comprendidos por:
• Bloque I - Operaciones de limpieza y desinfección en cuarto de proceso.
• Bloque II - Operaciones de limpieza y desinfección en cuarto de envasado.
• Bloque III - Operaciones de limpieza y desinfección en zona de almacenamiento.
La interpretación de los equipos considerados en cada bloque obedece a los siguientes datos de
distribución en planta.
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-30 Alimentos cañaveral S.A.
3
8 8 Bloque III 9
2 9
Bloque I 1 1
9
7 9
6
Fig 3.4 Distribución de
líneas, equipos y tanques
4
5 Bloque II considerados en operaciones
de lavado y desinfección.
Bloque I - Cuarto de proceso Bloque II - Cuarto de envasado Bloque III - Zona almacenamiento
1. Marmitas de Cocción 5. Tanque de envasado 9. Almacenamiento miel virgen
2. Intercambiador de calor 6. Máquina envasadora
3. Tanque de enfriamiento 7. Banda transportadora
4. Tanque de producto terminado
8. Almacenamiento miel de mezcla
La metodología de formulación y resolución de los balances reales se divide en dos partes: una
descripción de las operaciones efectuadas actualmente y una cuantificación de las variables de
aguas de lavado, agentes químicos y otras sustancias presentes en la descarga residual.
3.2.2.1 DESCRIPCIÓN DE LAS OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN
La descripción de las operaciones de lavado y desinfección pretende enumerar las características
que apunten a una correcta interpretación y resolución del balance en los bloques considerados. Se
divide, al igual que para la línea de Jugos, en lavados convencionales y lavados de recirculación en
línea.
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-31 Alimentos cañaveral S.A.
DESCRIPCIÓN DE OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN EN CUARTO DE
PROCESO (BLOQUE - I)
Las operaciones desarrolladas en el primer bloque se pueden describir según el diagrama de flujo
Enjuague Sanitización
Lavado General Etapa I
MARMITAS DE COCCIÓN
Etapa II ARI
Etapa III
Cambio de producto
INTERCAMBIADOR DE
CALOR
TANQUE DE
Agua de ENFRIAMIENTO ARI
lavado
LÍNEA DE CONDUCCIÓN
Agua de ARI
lavado
DISPOSICIÓN FINAL
Agua de ARI
lavado
Agua de TANQUE DE PRODUCTO
lavado TERMINADO (Cañaveral)
Agua de TANQUE DE
lavado ALMACENAMIENTO
(Miel de mezcla)
Lavado de pisos, cuartos EFLUENTE LÍQUIDO
de producción y envasado RESIDUAL
Figura 3.5 Diagrama de flujo de operaciones de lavado y desinfección línea de concentrado Cañaveral.
Debido a que la producción se amolda a dos procesos diferentes, el lavado general cumple una
rutina de limpieza y desinfección para cada producción dependiendo de cuales han sido los equipos
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-32 Alimentos cañaveral S.A.
y líneas comprometidos. Las rutinas propuestas se dividen en operaciones para antes y después de la
producción, agrupan de acuerdo a cada bloque:
Descripción de lavado convencional en cuarto de producción (bloque I) : Una vez terminada la
producción, la línea es sometida a una recuperación de producto (para luego ser reprocesado),
mediante un desarme tuberías, codos y uniones. Luego de tener vacía la línea se efectúa un
enjuague con agua fría para limpiar los restos de producto adherido a las paredes de tuberías y
equipos. Las descargas residuales en esta etapa se deben a la dilución de estos productos y son
depositadas en el canal de desagüe del cuarto de proceso. Los equipos sometidos a lavado
convencional están compuestos por marmitas de cocción, intercambiador de calor, tanque de
enfriamiento y todas las tuberías y accesorios desarmables (Dentro del cuarto de proceso) que les
comunican entre sí y los tanques de almacenamiento de miel de mezcla y producto terminado.
El lavado convencional es también efectuado luego de concluido un batche de producción (lavado
entre batches), y difiere del lavado anterior, en que solo se lavan las paredes de las marmitas donde
se efectúa la cocción.
Descripción de lavados de recirculación en línea en cuarto de proceso (bloque I): Involucran
una limpieza consecutiva de equipos y líneas con una carga común de agua con o sin agentes
químicos. Sus lineamientos generales cumplen con:
• Descripción del enjuague de sanitización: Al inicio de las actividades de producción se
efectúa un enjuague de desinfección en dos etapas comprendido por una recirculación a lo largo
de la línea con agua caliente, seguido de un enjuague de desinfección con una solución en agua
fría de un desinfectante comercial.
• Descripción del lavado general de línea: El lavado general de línea tiene dos rutinas
dependiendo de la siguiente actividad a realizar, es decir, si una vez terminado el lavado existe
un cambio de producción o si el lavado determina la finalización de la jornada.
El lavado general atribuido al cambio de producto varía considerablemente según:
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-33 Alimentos cañaveral S.A.
Descripción del lavado general por cambio de producción miel semiprocesada –
concentrado Cañaveral: Los lavados generales para este cambio de producción
corresponden a una operación de dos etapas en recircualción (Enjuague y desinfección). En
la primera etapa se cargan las marmitas con un volumen definido de agua caliente, para
luego barrer equipos y tuberías, en la segunda etapa se cargan con una solución
desinfectante en agua fría y se cumple el mismo procedimiento.
Descripción del lavado general por cambio de producción concentrado Cañaveral –
miel semiprocesada: La especificación de los lavados generales cumple con una rutina de
tres etapas (Limpieza, neutralización y desinfección), las cuales inician una vez terminado
el lavado convencional.
Etapa I – Limpieza: La operación de limpieza de equipos y líneas se lleva a cabo mediante
una recirculación con una solución de Hidróxido de Sodio en agua caliente. Una vez
cargada el agua y el agente químico, la solución es sometida a un calentamiento para que
luego de unos tiempos de retención definidos se recircule a lo largo de la línea.
Etapa II – Neutralización: Luego de la limpieza por agente químico (NaOH) los equipos y
líneas de producción quedan con altos índices de alcalinidad, por lo cual se hace necesaria
una neutralización que no intervenga en la etapa posterior de desinfección. Debido a las
condiciones de pH con las que debe contar el producto terminado los valores dentro de la
línea no pueden presentar valores bajos de pH, por lo cual la neutralización se efectúa con
agua en recirculación.
Etapa III – Desinfección: Una vez lograda la neutralización de la línea se efectúa la
desinfección mediante una solución de un desinfectante comercial en agua fría. La
concentración de los desinfectantes cumple con una concentración definida establecida por
el departamento de control de calidad.
• Descripción del enjuague de arrastre de producto: Al terminar la producción de concentrado
Cañaveral, es necesario arrastrar el producto remanente en las líneas desde el tanque de
enfriamiento hasta el tanque de almacenamiento de producto terminado donde se efectúa una
recuperación de parte de este producto. Dicha recuperación se lleva a cabo hasta una
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-34 Alimentos cañaveral S.A.
consistencia (concentración) apta de reproceso. Las cantidades no recuperadas son vertidas
como agua residual, la cual consiste en una dilución de producto con concentraciones variables
durante el tiempo de descarga.
DESCRIPCIÓN DE OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN EN CUARTO DE
ENVASADO (BLOQUE - II)
Descripción de lavado convencional en cuarto de envasado (bloque II): Están comprendidos por
los lavados manuales efectuados a la tubería de alimentación, el tanque de envasado, la máquina
llenadora, la banda transportadora y el cuarto de envasado. Consisten en enjuague con agua caliente
o fría, los cuales generan una descarga residual compuesta por diluciones de concentración variable
del producto remanente en tanques, líneas y equipos (Producto no recuperado).
Descripción de lavados de recirculación en línea para el cuarto de envasado (bloque II): Los
lavados de recirculación en línea para este bloque involucran el tanque de envasado y la máquina
envasadora e inician una vez las líneas y equipos se encuentran libres de producto remanente en sus
paredes. Son efectuados al comenzar y finalizar la jornada, siguiendo una rutina en la cual:
• Se carga el tanque de envasado con la cantidad de agua y agentes químicos de cada lavado.
• Se energiza el sistema de envasado para que la solución empleada en el lavado pase a través de
los cilindros, mangueras y boquillas de la máquina envasadora.
Las etapas, agentes físico-químicos y finalidades se describen tal como sigue:
Finalidad Agentes Físico-químicos
Etapa I Lavado preliminar Agua caliente
Etapa II Limpieza de superficies Agua caliente + NaOH
Etapa III Neutralización Agua caliente
Etapa IV Desinfección Agua fría + Timsem
El lavado al finalizar la jornada debe cumplir estrictamente con las cuatro etapas. El lavado al
comienzo de la jornada puede variar dependiendo del lapso de tiempo en el que se ha dejado de
envasar (Al dejar de envasar por un día: Todas las etapas; Envasado continuo: Etapas I y IV ).
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-35 Alimentos cañaveral S.A.
DESCRIPCIÓN DE OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN EN ZONA DE
ALMACENAMIENTO (BLOQUE - III)
El bloque III está compuesto por cuatro tanques de almacenamiento de miel virgen. Una vez se
termina la materia prima en un tanque, éste debe ser lavado y desinfectado. El lavado se limita a
operaciones convencionales y se efectúa siguiendo una rutina de tres etapas:
Finalidad Agentes Físico-químicos
Etapa I Enjuague preliminar Agua fría
Etapa II Limpieza de superficies Agua fría + Detergente + NaClO
Enjuague final Agua fría
Etapa III Desinfección Aspersión de Timsen
La zona de almacenamiento es sometida a un lavado adicional de características de recirculación en
línea. Este lavado se efectúa cuando ningún tanque tiene miel virgen y su objetivo principal es el de
mantener condiciones asépticas. Es un lavado programado (No tiene regularidad marcada) que
debe efectuarse por lo menos una vez al mes. Su rutina se basa en cinco etapas (Cuatro enjuagues y
una desinfección).
3.2.2.2 FORMULACIÓN Y RESOLUCIÓN DEL BALANCE EN OPERACIONES
DE LAVADO Y DESINFECCIÓN.
El balance real en la línea Cañaveral es función de un seguimiento detallado de las operaciones, el
cual presentó promedios aproximados de aguas de lavado, agentes químicos y otras sustancias
(sólidos solubles y sedimentables). Partiendo de las relaciones del anexo V y de las ecuaciones del
algoritmo de balance, se pueden resolver todas las variables consideradas en los bloques de
proceso, envasado y zona de almacenamiento.
Para la interpretación de los balances es útil tener presente las siguientes consideraciones:
• El balance real para las operaciones de lavado convencional es similar en todos los bloques que
involucran remoción de materias primas o productos elaborados (remanentes) de las superficies
de tuberías, tanques o equipos. Cumplen con un diagrama de flujo dado por:
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-36 Alimentos cañaveral S.A.
Tubería y equipos
F Entrada comprometidos en F Salida
Agua ARI
Bloques I, II y III
% Sólidos
remanentes
Donde los sólidos remanentes representan las capas de producto (Azúcares) adheridas las
paredes y los sedimentos generados durante la producción. El flujo de agua residual se compone
entonces de cantidades variables de sólidos solubles y sedimentables.
• El lavado en línea cumple con una rutina de limpieza, neutralización y desinfección. Sus
diagramas de flujo varían según las tuberías y equipos involucrados en la recirculación.
Algunos bloques presentan una serie de enjugues preliminares que tienen por objeto barrer
producto remanente en conducciones o tanques cerrados.
3.2.2.2.1 Balance real de lavado convencional en cuarto de proceso (Bloque I): El lavado
convencional en el cuarto de producción involucra el efluente de las marmitas de cocción (entre
batches y terminada la producción), y el efluente de la recirculación a la que son sometidos el
intercambiador de calor, y el tanque de enfriamiento una vez terminada la producción. Los valores
asignados a cada corriente, según el producto elaborado, se resumen en la tabla 3.6.
Consideraciones: 1) Los valores de la tabla 3.6 son el promedio de los reportes del Anexo V.
2) El agua residual se calcula en función de las concentraciones medidas de sólidos en el efluente
Tipo de Lavado Equipos Consumo Sólidos Sólidos Agua Temp
de agua solubles sedimentables residual [ºC ]
[ Lt ] [ º Brix ] [ ml/ Lt - h ] [ Kg ]
Producción de miel semiprocesada
Entre batches Marmita I -Enjuague 30 3.7 33.3 29.77 40
Finalización de Marmita I - Enjuague 30 3.7 33.3 29.77 40
Producción Sist enfriamiento I -Enjuague 250 5.5 10 426.42 55
II -Enjuague 250 1.2 10 426.42 55
Tanque de I -Enjuague 70 8.5 7 69.87 20
Almacenamiento II -Enjuague 50 --- --- 49.91 20
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-37 Alimentos cañaveral S.A.
Tipo de Lavado Equipos Consumo Sólidos Sólidos Agua Temp
de agua solubles sedimentables residu [ºC ]
[ Lt ] [ º Brix ] [ ml/ Lt - h ] [ Kg ]
Producción de concentrado Cañaveral
Entre batches Marmita I -Enjuague 30 4.6 < 1 29.77 40
Producción Sist enfriamiento I -Enjuague 30 4.6 < 1 29.77 40
II -Enjuague 250 11.6 < 1 426.42 55
III-Enjuague 250 3.5 < 1 426.42 55
Tabla 3.6 Resumen del balance real de lavado convencional en cuarto de producción (Bloque I)
3.2.2.2.2 Balance real lavados de recirculación en línea para el cuarto de proceso (Bloque I):
Las adiciones de agua y agentes químicos para el enjuague de sanitización y el lavado general de
línea (Incluyendo cambio de producción) se reúnen en la tabla 3.7.
Consideraciones: 1) Debido al estricto control de pH que se debe mantener en línea y equipos
(ausencia de trazas ácidas), la neutralización se efectúa sin la adición de agentes ácidos.
2) El agua residual de los lavados de recirculación es función de la cantidad de agentes químicos.
3) Las etapas de enjuague preliminar y enjuague final no hacen parte de una rutina estricta de
lavado, sin embargo son efectuadas eventualmente.
Lavado general (Cambio de producción)
Temp PH Sanitización Miel semiprocesada- Conc Cañaveral -
Conc Cañaveral miel semiprocesada
Enjuague Agua de lavado 94ºC 7.0 250 Lt 250 Lt 250 Lt
Preliminar Agua residual 80ºC 7.0 242.9 Kg 242.9 Kg 242.9 Kg
Limpieza Agua de lavado 94ºC 11 --- 300 Lt ---
Ag Químico NaOH --- --- --- 6 Kg ---
Agua residual 80ºC 11 --- 297.5 Kg ---
Neutralización Agua de lavado 94ºC 7.0 --- 675 Lt ---
Ag Químico --- --- --- --- ---
Agua residual 80ºC 7.0 --- 656 Kg ---
Desinfección Agua de lavado 25ºC 6.5 250 Lt 300 Lt ---
Ag QuímicoTimsen --- --- 0.25 Kg 0.30 Kg ---
Agua residual 25ºC 6.5 249.3 Kg 299.4 Kg ---
Enjuague Agua de lavado 25ºC 7.0 250 Lt 250 Lt 250 Lt
Final Agua residual 25ºC 7.0 249.3 Kg 249.3 Kg 249.3 Kg
Tabla 3.7. Resumen de lavados de reirculación en línea para el cuarto de proceso (Bloque-I)
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-38 Alimentos cañaveral S.A.
3.2.2.2.3 Balance real de lavado por arrastre de producto: El balance por arrastre de producto
muestra la cantidad y calidad del efluente (recuperado y vertido) a partir de la cantidad de agua de
arrastre y de la curva de concentración del efluente (Ver Anexo V). El agua residual del arrastre de
producto está compuesta por una dilucion de producto no recuperado que cumple con las siguientes
características:
El agua de arrastre es de aproximadamente 800 Lt / operación, y el efluente tiene una curva de
concentraciones (ºBrix) dada por:
Tiempo [min] 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0
ª Brix 67 66 29 23 20 10 8 7 3 2.4 2.1 1.6 1.4 1.0 0.8 0.4 0.1 0.1 0.1
80
]xirBº[
70
60
selbulos
50
40
30 sodilóS
20
10
%
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo de arrastre [min]
La cantidad de producto recuperado varía considerablemente, puesto que el criterio empleado por el
supervisor es el de contextura y cuerpo del producto en efluente (No se miden concentraciones). A partir de
las observaciones en planta, el volumen y la concentración promedio de producto recuperado se acerca a los
50 Lt y 53 ºBrix. Todo el producto no recuperado es vertido como efluente residual. Las características
globales para este efluente de arrastre de producto cumplen con:
Agua residual : 750 Lt
Arrastre de producto
% Sólidos solubles: 5.4 ºBrix
3.2.2.2.4 Balance real en lavado convencional de cuarto de envasado (Bloque II): El lavado
convencional en el cuarto de envasado agrupa el enjuague de: tanque de envasado, superficial de la
máquina envasadora, banda transportadora, tuberías y accesorios y del cuarto de envasado. Los
resultados del balance se reúnen en la tabla 3.8
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-39 Alimentos cañaveral S.A.
Consideraciones: 1) El agua residual del lavado convencional del tanque de envasado está
compuesta por una dilución del producto adherido a las paredes (sólidos disueltos).
2) La variable "cuarto de proceso" reúne los consumos por lavados de tuberías, superficiales y de
banda transportadora. No considera concentración de sólidos solubles ni sedimentables debido a
sus despreciables proporciones en el efluente final.
Consumo H O Sól solubles Sól sedimentables Agua residual Temp
2
[ Lt ] [ º Brix ] [ ml/ Lt - h ] [ Kg ] [ ºC ]
Tanque envasado I -Enjuague 25 6 < 1 24.9 25
Cuarto proceso I - Enjuague 150 --- --- 149.6 25
Tabla 3.8 Resumen del balance real de lavado convencional en cuarto de envasado (Bloque II)
3.2.2.2.5 Balance real de lavados de recirculación en línea cuarto de envasado (Bloque II):
Este lavado comprende el tanque de envasado y la máquina envasadora. La rutina se lleva a cabo
en cuatro etapas que pueden variar dependiendo de los días que se ha suspendido el envasado. Los
resultados del balance se reúnen en la tabla 3.9
Consideraciones: 1) Los lavados en línea comienzan cuando la superficie del tanque de envasado
se encuentra libre de sólidos adheridos (producto terminado).
2) El agua residual del enjuague preliminar está compuesta por cantidades variables de sólidos
disueltos que quedan en las mangueras y boquillas de la máquina envasadora.
3) El agua residual de las demás etapas es resultado de la dilución de agentes químicos cargados.
Tipo de Lavado Equipos Consumo Sólidos Sólidos Agua
de agua solubles sedimentables residual
[ Lt ] [ º Brix ] [ ml/ Lt - h ] [ Kg ]
Enjuague Tanque envasado I - Enjuague 60 17.9 < 1 58.1
Preliminar 85 ºC
Temp PH Sanitización Lavado General
Sistema de envasado
Limpieza Agua de lavado 85ºC 11 --- 60 Lt
Ag Químico NaOH --- --- --- 1.2 Kg
Agua residual 78ºC 11 --- 59.6 Kg
Neutralización Agua de lavado 85ºC 7.0 --- 120 Lt
Ag Químico --- --- --- ---
Agua residual 78ºC 7.0 --- 116.8 Kg
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-40 Alimentos cañaveral S.A.
Desinfección Agua de lavado Amb 7.0 60 60
Ag QuímicoTimsen --- --- 0.06 Kg 0.06 Kg
Agua residual Amb 7.0 59.8 Kg 59.8 Kg
Tabla 3.9 Resumen del balance real de lavado de recirculación en línea. Cuarto de envasado (Bloque II)
3.2.2.2.6 Balance real de lavado convencional de zona de almacenamiento (Bloque III): El
resumen de los consumos de agua y efluentes en las operaciones de lavado de los tanques de
almacenamiento de miel virgen se muestra en la tabla 3.10
Consideraciones: 1) El agua residual del enjuague inicial está compuesta por sólidos solubles
(Azúcares), sedimentables y suspendidos de las mieles remanentes en paredes y pisos. El enjuague
final del lavado convencional de tanques remueve los detergentes del lavado general
Consumo % Sólidos solubles
[ Lt agua / operación ] [ ºBrix ]
Enjuague inicial 120 25
Enjuague final 100 ---
3.2.2.2.7 Balance real de lavado de recirculación en línea. Zona de almacenamiento: El
resumen de las características de los efluentes en las operaciones de lavado de recirculación en
línea para tanques de almacenamiento de miel virgen se muestra en la tabla 3.11
Consideraciones: 1) El agua residual de las etapas de enjuague está compuesta por sólidos solubles
de la materia prima remanente (Azúcares).
2) El agua residual de la operación de desinfección es producto de la dilución de agentes químicos.
Temperatura Variables de % Solubles
[ ºC ] lavado [ ºBrix ]
Enjuague I Agua de lavado Amb 500 Lt ---
Agua residual Amb 498.5 Kg 40
Enjuague II Agua de lavado Amb 500 Lt ---
Agua residual Amb 498.5 Kg 30
Enjuague III Agua de lavado Amb 500 Lt ---
Agua residual Amb 498.5 Kg 15
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-41 Alimentos cañaveral S.A.
Desinfección Agua de lavado Amb 500 Lt ---
Ag Químico Timsen Amb 0.5 Kg ---
Agua residual Amb 499.1 Kg 5
Tabla 3.11 Resumen Balance real lavado de recirculación en línea en zona de almacenamiento.
3.2.3 RESUMEN DEL BALANCE REAL LÍNEA DE PRODUCCIÓN CAÑAVERAL
Las variables consideradas en las actividades de producción, lavado y desinfección se resumen en
la tabla general de balance, en la cual se discriminan etapas, consumos y vertimientos manejados en
la línea. La tabla de balance para la línea de concentrado Cañaveral se presenta a manera de hoja de
cálculo, por lo cual permite la interpretación de la solución dada a los balances de materia
partiendo de las relaciones de proceso (Ver Anexos V y VI). Las bases de cálculo para la solución
de los balances durante producción son las cantidades de miel semiprocesada [ Kg ] y concentrado
Cañaveral [ unidades en presentación de 600 y 1200 g ]. Para las operaciones de limpieza y
desinfección las bases de cálculo cumplen con los consumos aproximados por cada operación o
jornada de producción.
DIAGRAMA DE FLUJO DURANTE PRODUCCIÓN Y ENVASADO
Pérdidas por
Microingredientes evaporación Agua de Enfriamiento Agua de Enfriamiento
Producto Producto Producto
Miel virgen Elaborado Elaborado Elaborado
Preparación Enfriam Primario Enfria Secundario Disposición final
Otras materias Agua
i Almacenamiento Envasado
Relaciones de proceso Relaciones adicionales de proceso
Miel Concentrado
semiprocesada Cañaveral Densidad del agua de dilución a 2 0.998204 Kg / Lt
Relación microingredientes [ % Peso ] 2.3 0 Densidad del agua de Ajuste a 80º 0.971799 Kg / Lt
Relación microing [ Kg / Kg producto ] 0 0.0453
Relación otros ingred [ Kg / Kg miel virgen ] 0 0.3486
Relación H2O dilución [ Lt / Kg Producto ] 0 0.0612
Relación H2O Ajuste [ Lt / Kg Producto ] 0 0.1607
% Pérdidas por evaporación 12 12
DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD A PRODUCIR ( Base de cálculo )
Unidades por
Producción de miel Peso Prod miel 600 g 1200 g
de mezcla 500 Kg semiprocesada 1000 1000 Unidades
Balance real de aguas línea de concentrado Cañaveral3-42 Alimentos Cañaveral S.A.
BALANCES DE MATERIA DURANTE PRODUCCIÓN
Miel Concentrado Cañaveral
Pérdidas por semiprocesada x 600 g x 1200 g
Microingredientes evaporación Miel virgen [ Kg ] 555.11 381.48 762.96
Producto Otros ingredientes 0 132.98 265.97
Miel virgen
Elaborado
Preparación Microingredientes 11.5 27.18 54.36
Agua dilución y ajuste [ Lt ] 0 133.14 266.28
Pérdidas por evaporación [ Kg ] 67.99 72 144
Otras materias Agua Producto elaborado [ Kg ] 500 600 1200
b) Operaciones unitarias de enfriamiento
Enfriamiento primario (Intercambiador de calor)
Miel Concentrado Cañaveral
Agua de Enfriamiento
semiprocesada x 600 g x 1200 g
Producto
Producto Producto elab caliente 500 600 1200
Elaborado
Elaborado Producto elab frío 500 600 1200
Enfriam Primario
Enfriamiento Secundario (Tanque de enfriamiento)
Miel Concentrado Cañaveral
semiprocesada x 600 g x 1200 g
Producto elab caliente 500 600 1200
Producto elab frío 500 600 1200
c) En las operaciones de disposición final las cantidades producidas son iguales a las envasadas (Concentrado) y a las almacenadas (Miel de mezcla)
DIAGRAMA DE FLUJO EN OPERACIONES DE LIMPIEZA Y DESINFECCIÓN
Las operaciones de limpieza y desinfección están divididas metodológicamente en lavados convencionales y en línea, los cuales se distribuyen según disposición en planta en tres bloques:
cuarto de producción, cuarto de envasado y zona de almacenamiento
I - Bloque. Diagrama de flujo de lavados en etapa de producción
a) Sanitización
b) Cambio producción
c) Lavado general de línea H2O Lavado
H2O Lavado H2O Lavado H2O Lavado
Línea de
conducción
Marmitas de Intercambiador de Tanque de Disposición final
H2O
Cocción calor Enfriamiento
Lavado
H2O Residual
H2O Residual H2OResidual
H2O Residual
H2O Residual H2O Residual
Análisis de reducción de Aguas residuales3-43 Alimentos Cañaveral S.A.
I - Bloque. Tabla de Lavado convencional de equipos y cuarto de producción
Producción de miel semiprocesada Producción de concentrado Cañaveral
AFLUENTE EFLUENTE AFLUENTE EFLUENTE
Tipo de lavado Equipos Consumo de H2O Sól solubles Sól sedimentables Agua residual Consumo de H2O Sól solubles Sól sedimentableAgua residual
[ Lt ] [ º Brix ] [ ml / Lt - h ] [ Kg ] [ Lt ] [ º Brix ] [ ml / Lt - h ] [ Kg ]
Entre Batches Marmita I- Enjuague 30 3.7 33.3 29.77 30 4.6 menor de 1 29.77
Finalización de Marmita I- Enjuague 30 3.7 33.3 29.77 30 4.6 menor de 1 29.77
Producción Sist de enfriamiento I- Enjuague 250 5.5 10 246.42 250 11.6 menor de 1 246.42
II - Enjuague 250 1.2 10 246.42 250 3.5 menor de 1 246.42
Tanques de Tanque miel de mezcla I- Enjuague 70 8.5 7 69.87 --- --- --- ---
Almacenamiento II - Enjuague 50 --- --- 49.41 --- --- --- ---
Lavado de recirculación en línea cuarto de producción (Bloque I)
Sanitización Cambio producción Temperatura pH
miel semiproc Cañaveral - [ ºC ]
- Cañaveral miel semiproc
Preliminar Agua de lavado [ Lt ] 250 250 250 94 7
Agua residual [ Kg ] 242.9 242.9 242.9 80 7
I - Limpieza Agua de lavado [ Lt ] --- 300 --- 94 11
Ag Químico Na [ Kg ] --- 6 --- 80 11
Agua residual [ Kg ] --- 297.5 ---
II - Neutralización Agua de lavado [ Lt ] --- 675 --- 94 7
Ag Químico [ Kg ] --- --- ---
Agua residual [ Kg ] --- 656 --- 80 7
III - Desinfección Agua de lavado [ Lt ] 250 300 --- 25 6.5
Ag Químico Tim [ Kg ] 0.25 0.3 --- 25
Agua residual [ Kg ] 249.3 299.4 --- 6.5
Arrastre producto Agua de lavado [ Lt ] 250 250 250 25 7
Agua residual [ Kg ] 249.3 249.3 249.3 25 7
Análisis de reducción de Aguas residuales3-44 Alimentos Cañaveral S.A.
Lavado convencional en cuarto de envasado (Bloque II) Lavado convencional de tanques de almacenamiento
de miel virgen
Equipos Consumo de H2O Sól solubles Sól sedimentables Agua residual Equipos Consumo de H2OSól solublesSól sedimentableH2O resid
[ Lt ] [ º Brix ] [ ml / Lt - h ] [ Kg ] [ Lt ] [ º Brix ] [ ml / Lt - h ] 40
Tanque de envasado 25 6 menor a 1 24.9 Enjuague inicial 120 25 menor a 1 118.4
Cuarto de proceso 150 --- --- 149.6 Enjuague final 100 --- --- 98.7
Lavado de recirculación en línea cuarto de Envasado (Bloque II) Lavado de recirculación en línea tanques de
almacenamiento de miel virgen
Sanitización Lavado Temperatura pH Lavado % solubles Temp
General [ ºC ] General [Brix] [ºC]
Enjuague I Agua de lavado 500 --- 25
I - Limpieza Agua de lavado --- 60 85 11 Agua residual 489.5 40 25
Ag Químico NaOH --- 1.2 --- ---
Agua residual --- 59.6 78 11 Enjuague II Agua de lavado 500 --- 25
Agua residual 489.5 30 25
II - Neutralización Agua de lavado --- 120 85 11
Ag Químico --- --- --- --- Enjuague III Agua de lavado 500 --- 25
Agua residual --- 116.8 78 11 Agua residual 489.5 15 25
III - Desinfección Agua de lavado 60 60 25 7 Desinfección Agua de lavado 500 --- 25
Ag Químico Timsen 0.06 0.06 --- --- Ag Químico Tim 0.5 --- ---
Agua residual 59.8 59.8 25 7 Agua residual 499.1 5 25
Análisis de reducción de Aguas residuales4. PUNTOS CRÍTICOS .
Identificación y relación de puntos críticos de
consumo y generación de efluentes líquidos residuales
4.1 Identificación y relación de puntos críticos de consumo (PCC).......................... 4-1
4.1.1 Identificación y relación de PCC Línea de Jugos............................................. 4-1
4.1.1.1 PCC en etapas de producción.......................................................................... 4-1
4.1.1.2 PCC en operaciones de lavado y desinfección.................................................. 4-5
4.1.1.3 PCC en operaciones de precalentamiento y enfriamiento de línea.................. 4-9
4.1.2 Identificación y relación de PCC Línea de concentrado Cañaveral................ 4-10
4.1.2.1 PCC en etapas de producción........................................................................... 4-10
4.1.2.2 PCC en operaciones de lavado y desinfección.................................................. 4-11
4.2 Identificación y relación de puntos críticos de generación de Aguas residuales
(PCGAR)......................................................................................... 4-12
4.2.1 Identificación y relación de PCGAR Línea de Jugos........................................ 4-14
4.2.1.1 PCGAR en etapas de producción...................................................................... 4-14
4.2.1.2 PCAR en operaciones de lavado y desinfección............................................... 4-18
4.2.1.3 PCAR en operaciones de precalentamiento y enfriamiento de línea................ 4-21
4.2.2 Identificación y relación de PCAR Línea de concentrado Cañaveral.............. 4-21
4.2.2.1 PCAR en operaciones de lavado y desinfección............................................... 4-214 - 1 Alimentos Cañaveral S.A
4.1 IDENTIFICACIÓN Y RELACIÓN DE PUNTOS CRÍTICOS DE CONSUMO (PCC)
Se debe entender como punto crítico de consumo (PCC) aquella etapa, procedimiento u operación
susceptible a una disminución del consumo actual, mediante el fomento de manejos integrales del
recurso y la intervención en líneas de proceso. Los criterios de selección de los PCC varían según la
intervención del recurso (Producción, limpieza y desinfección) y tienen como punto de partida el
balance real de aguas y algunas características de los afluentes considerados. Los criterios
analizados para la identificación de los PCC en líneas de producción están reunidos en:
• Consumo de agua por unidad de producción [ Lt H O / Lt - Kg ].
2 Producto elaborado
• Características de los afluentes considerados en etapas de producción, lavado y desinfección.
• Factibilidad de intervención en línea de proceso para cumplir con los objetivos de reducción.
La relación y justificación de los PCC en la empresa Alimentos Cañaveral se describe como sigue:
4.1.1 IDENTIFICACIÓN Y RELACIÓN DE PCC LÍNEA DE JUGOS
La identificación y relación de los PCC está ligada a la clasificación dada para el balance real en la
línea de jugos, por lo cual ha de dividirse en etapas de producción y operaciones de lavado y
desinfección (Convencionales y de recirculación en línea):
4.1.1.1 PCC EN ETAPAS DE PRODUCCIÓN LÍNEA DE JUGOS
Teniendo en cuenta que el número de etapas llevadas a cabo durante la producción depende de si las
materias primas utilizadas son frutos cítricos (Todas las etapas) o pulpas concentradas (a partir de
preparación), resulta conveniente dividir la identificación y relación de lo PCC en dos grupos, el
primero de ellos constituido por las etapas de Selección, Extracción y refinación y el segundo por
las etapas de preparación, clarificación, desaireado, homogenización y pasteurización..
PCC durante producción (Grupo I): Siguiendo con la metodología propuesta, el punto de
partida lo constituye la tabla resumen del balance de aguas en etapas de producción (Tabla 4.1), en
la cual se discriminan consumos y porcentajes reales de agua con relación a volúmenes procesados
en batches típicos de producción.
Puntos críticos de consumo4 - 2 Alimentos Cañaveral S.A
Tabla 4.1 TABLA DE CONSUMO DE AGUA DURANTE PRODUCCIÓN EN LÍNEA DE JUGOS (Batches típicos considerados)
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón R mora QS mora R mcuyá QS mcyá Total
Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt] Agua [Lt]
H2O Selección 275 468 264 - - - - - 2396
H2O Extracción 2184 3720 2102 11051 - - - - 19057
H2O Clarificación 6 6 6 0 6 7 6 0 35
H2O Preparación Dilución 532 0 0 0 1177 0 1203 0 2912
H2O desaireación 611 509 776 1112 765 1030 765 0 5567
H2O Pasterización Homog 162 134 205 294 202 272 202 0 1471
Mezc 1 139 116 177 253 174 235 174 0 1268
Mezc 2 18.3 15.2 23.2 33.3 22.9 30.9 22.9 0.0 166.7
Total Agua de servicio y proces 3927 4968 3552 12743 2347 1575 2373 0 32874
Cantidad producida 1200 1000 1000 1000 1500 1000 1500 1000 -
Lt de agua / Lt jugo produc 3.27 4.97 3.55 12.74 1.56 1.57 1.58 - -
Tabla 4.1-A RELACIÓN DE PORCENTAJES DE CONSUMO DURANTE PRODUCCIÓN EN LÍNEA DE JUGOS
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón
% H2O en Selección 11.17 11.17 11.17 -
% H2O en Extracción 88.83 88.83 88.83 100.00
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón R mora QS mora R mcuyá QS mcyá Total
% H2O en Selección 6.99 9.41 7.44 - 7.29
% H2O en Extracción 55.63 74.88 59.16 86.72 57.97
% H2O en Clarificación 0.14 0.12 0.16 0.00 0.25 0.42 0.24 0.11
% H2O enPreparación 13.55 0.00 0.00 0.00 50.16 0.00 50.71 8.86
% H2O en Desaireación 15.56 10.24 21.84 8.72 32.58 65.42 32.23 16.93
% H2O en Homogenización 4.11 2.71 5.77 2.31 8.61 17.29 8.52 4.48
% H2O en Mezclador 1 3.55 2.33 4.98 1.99 7.42 14.91 7.34 3.86
% H2O en Mezclador 2 0.47 0.31 0.65 0.26 0.98 1.96 0.97 0.51
TOTAL 100 100 100 100 100 100 100 0 100
Puntos Críticos de Consumo4 - 3 Alimentos Cañaveral S.A
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón R mora QS mora R mcuyá
100
90
80
70
omusnoc
60
ed
50
ejatnecroP
40
30
20
10
0
Selección Extracción Preparación Desaireación Homogenización Mezclador
Figura 4.1 La figura anterior es la representación gráfica de la tabla 4.1. No tiene en cuenta el
porcentaje de consumo por clarificación (Por sus bajos porcentajes), además el porcentaje de
consumo por el mezclador está representado por
la suma de las dos descargas (Mez 1 y Mez 2).
De la tabla 4.1, los porcentajes de consumo en el grupo I (selección, extracción) de producción son:
SELECCIÓN EXTRACCIÓN
% H O I - Grupo % H O Global % H O I - Grupo % H O Global
2 2 2 2
JC Naranja 11.18 6.99 88.82 55.63
Pulpa Naranja 11.17 9.41 88.83 74.88
QS Naranja 11.16 7.44 88.84 59.16
QS Limón --- --- 100 86.72
Para una mejor interpretación, la tabla presenta dos porcentajes de consumo para cada etapa. Para el
porcentaje de agua Global, el 100% del consumo equivale a la suma de todas las etapas de producción,
mientras para porcentaje agua por el primer grupo equivale al consumo por selección y extracción. La
identificación y relación de los PCC en este primer grupo obedece a las siguientes consideraciones:
Puntos Críticos de Consumo4 - 4 Alimentos Cañaveral S.A
PCC 1 etapa de selección:
• Los porcentajes de consumo de agua referidos a las actividades del primer grupo (11.17 % ) y a
las actividades globales de producción (7.95 %) son considerables, si se tiene en cuenta que el
afluente presenta posibilidades de sustitución. La intervención de la etapa permitiría una
reducción total del consumo de agua, disminuyendo un aporte innecesario de agua residual.
• Luego de servida no sufre ninguna alteración fisico-química apreciable que aumente su grado
de contaminación, por lo cual resulta conveniente determinar una posible reutilización.
• El consumo de agua empleada para esta actividad (Lubricación) puede verse satisfecho por
agua limpia que permanezca lubricando durante varios ciclos.
PCC 2 etapa de Extracción:
• Los porcentajes de consumo de agua por extracción son los más altos, adquiriendo valores
superiores al 50% del consumo global en todos los productos elaborados.
• Al intervenir las salidas del equipo en las que se mezclan el agua de servicio con los sólidos de
extracción (Semillas, membranas y cáscaras), la cantidad de agua empleada en esta actividad
(Lubricación, refrigeración y arrastre de sólidos) puede someterse a una recirculación que
disminuya la relación actual de consumo de agua por litro de jugo procesado.
• Debido al caudal de operación (17.58 Lt/min), el consumo de agua durante fallas operacionales
en el sistema debe ser considerado como una pérdida apreciable (Atascamiento o mala
disposición de frutos).
Los porcentajes de consumo para el segundo grupo de producción (Preparación, clarificación,
desaireación, homogenización y pasteurización) son igualmente tomados de la tabla 4.1. En
resumen, los porcentajes, identificación y relación están dados por:
Preparación Clarificación Desaireado Homogenización Pasteurización Suma
[ % H O ] [ % H O ] [ % H O ] [ % H O ] [ % H O ] D-H-P
2 Consu 2 Consu 2 Consu 2 Consu 2 Consu
JC Naranja 13.55 0.14 15.56 4.11 4.02 23.69
Pulpa Naran --- 0.12 10.24 2.71 2.64 15.69
QS Naranja --- 0.16 21.84 5.77 5.53 33.14
QS Limón --- 8.72 2.31 2.25 13.28
R Mora 50.16 0.25 32.58 8.61 8.40 49.59
QS Mora --- 0.42 65.42 17.29 16.87 99.58
R Mcyá 50.71 0.24 32.23 8.52 8.31 49.06
QS Mcyá
Puntos Críticos de Consumo4 - 5 Alimentos Cañaveral S.A
PCC 3 etapa de Clarificación:
• Aunque los porcentajes de consumo no son lo suficientemente representativos ( Entre el 0.12 y
el 0.42 %) , es importante tener en cuenta que al sumar los efluentes de lubricación y descarga
(aproximadamente 6 Lt / Batch) durante una jornada laboral normal (con producciones de 3 a 5
Batches) se puede reunir una cantidad de agua que supliría una necesidad de consumo mínimo,
evitando una descarga como agua residual sin haberle dado una reutilización.
PCC etapas de (4) Desaireación, (5) Homogenización, (6) Pasteurización:
• La finalidad del consumo en estas etapas se limita al servicio de los equipos involucrados, los
cuales no presentan contacto entre los fluidos de servicio (Agua) y proceso (Jugo procesado).
• El porcentaje de consumo global por servicio en estas tres etapas presenta valores entre 13.28 y
99.58 % , lo cual debe ser interpretado como un alto consumo susceptible a ser disminuido
mediante una intervención de líneas y equipos.
• El agua alimentada es de primera calidad y por sus condiciones en el efluente, no muestra
problemáticas aparentes para ser reutilizada repetidamente (recirculación) o en otras actividades
posteriores que determinen un consumo de iguales cantidades.
• Los caudales de servicio pueden ser disminuidos (Caudales mínimos permisibles), siempre y
cuando se asegure el correcto funcionamiento de los equipos.
• El volumen y la temperatura en la descarga de la etapa de pasteurización (79ºC) deben ser
tenidos en cuenta como variables importantes de aprovechamiento energético.
4.1.1.2 PCC EN OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN LÍNEA DE JUGOS
La identificación y relación de los PCC de agua por operaciones de lavado y desinfección se
encuentra dividido en lavados convencionales y de recirculación en línea (sanitización, cambio de
producto, lavado general). Partiendo de la tabla resumen de consumos y porcentajes ( Tabla 4.2 ), la
determinación de los PCC está dada por:
Puntos Críticos de Consumo4 - 6 Alimentos Cañaveral S.A
Tabla 4.2 TABLA DE CONSUMO DE AGUA DURANTE OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN
I - LAVADO CONVENCIONAL DE LÍNEA
Bloque - I (Selección, extracción) Bloque-II (Preparación, desaireación, homogenización
y pasteurización)
Agua [ Lt ] Porcentaje Agua [ Lt] Porcentaje
Lavado de Extractora 205.42 16% Lavado tanque preparación 94.91 16%
Lavado de Finishser 128.39 10% Lavado tanque clarificado 94.91 16%
Lavado de Sinfín 154.07 12% Lavado tanque de balance 71.18 12%
Lavado de Tina recepción 128.39 10% Lavado tanque de envasado 94.91 16%
Lavado pisos Zona Extracción 665.58 52% Lavado Zona Pasteurización 237.27 40%
Total Agua lavado convenc 1281.85 100% Agua lavado conv Bloque II 593.18 100%
II - LAVADO DE RECIRCULACIÓN EN LÍNEA III - LAVADOS ADICIONALES *
Agua [ Lt ] Porcentaje
Enjuague Sanitización 560 20% Timbos Canecas Canastillas
Enjuague Cambio de producto 560 20% H2O Enjuague inicial 2.75 2.75 2.75
Lavado General Etapa I 560 20% H2O durante enjabonada 8.25 9.17 22
Etapa II 560 20% H2O Enjuague final 2.75 2.75 2.75
Etapa III 560 20% H2O Lavado interno 21 --- ---
Agua lavados en línea de prod 2800 100% Total Agua lavado adicional 34.75 14.67 27.50
Número de operarios en lavados adicionales 2 Número de operarios en lavados adicionales 3
Timbos Canecas Canastillas Timbos Canecas Canastillas
% H2O Enjuague inicial 9% 27% 17% % H2O Enjuague inicial 9% 32% 21%
% H2O durante enjabonada 13% 45% 67% % H2O durante enjabonada 9% 36% 57%
% H2O Enjuague final 9% 27% 17% % H2O Enjuague final 9% 32% 21%
% H2O Lavado interno 69% --- --- % H2O Lavado interno 72% --- ---
% Total 100% 100% 100% % Total 100% 100% 100%
* Los consumos de agua por lavados adicionales varían según el número de operarios dispuestos para esta actividad, por esta razón la tabla resumen presenta
el volumen en litros cuando la actividad es desarrollada por un solo operario y los porcentajes de consumo corregidos para cuando se desarrolla por dos o más
Puntos Críticos de Consumo4 - 7 Alimentos Cañaveral S.A
4.1.1.2.1 PCC operaciones de lavado de recirculación en línea de Jugos:
PCC en (7) lavado general de línea y (8) enjuague de sanitización línea de jugos
Los dos lavados considerados tienen la particularidad de efectuar una mezcla de agua y agentes
químicos para cumplir con los fines propuestos para la limpieza y desinfección, de allí que:
• La intervención de estas operaciones con fines de disminución se dificulta debido a que los
volúmenes de agua empleados deben cubrir completamente los perímetros de tubería por donde
circulan y las alturas medias de producción dentro de tanques y equipos.
• El consumo de agua representa un valor constante en función de la rutina empleada, por lo cual
estos lavados siempre generarán un costo fijo que debe mantener estandarizado.
• Los volúmenes de agua para una correcta disposición del lavado pueden verse incrementados
ante la necesidad de efectuar más de un paso por línea. (Dos o más lavados). Para minimizar
riesgos de contaminación es prudente efectuar una relación entre las rutinas y concentraciones
de lavado con las posibles alteraciones microbiológicas sufridas por la línea.
PCC 9 operación de enjuague por cambio de producto en línea de Jugos.
El enjuague por cambio de producto sucede cuando se preparan dos o más jugos de características
diferentes (materias primas) en una misma jornada. De este enjuague podemos considerar
• El enjuague se efectúa con un volumen determinado de agua limpia a alta temperatura (560 Lt).
• La reducción del consumo de agua se limita a la programación de la producción.
4.1.1.2.2 PCC operaciones de lavado convencional en línea de Jugos
PCC 10 operación lavado convencional de cuartos y equipos en línea de jugos
Para las operaciones de lavado convencional es muy útil separar el lavado de cuartos y equipos en
los grupos considerados durante la producción. El primer grupo involucra el lavado convencional de
la extractora, tornillo sinfín, Finisher, tina de recepción y zona de extracción. El segundo grupo
reúne los tanques de preparación, clarificación, balance y envasado, así como las paredes y pisos de
la zona de pasteurización.
Puntos Críticos de Consumo4 - 8 Alimentos Cañaveral S.A
Consumos de agua por lavado convencional de cuartos y equipos empleados en producción (Grupo I).
Extractora Tornillo Finisher Tina Pisos zona de
sinfín recepción extracción
Diámetro [ cm ] 2.5 2.5 2.0 2.0 2.5
Toma de agua
Caudal [ Lt / min ] 25.678 25.678 25.678 25.678 110.93
Prom Lavado
Tiempo [ min ] 8 5 6 5 6
Prom Lavado
Consumo [ Lt ] 205.42 154.07 128.39 128.39 665.58
Prom Lavado
Porcentaje 16% 10% 12% 10% 52%
Agua de lavado
A partir de la tabla de consumos se puede concluir de manera general que:
• Las tomas de agua para el lavado de los equipos presentan grandes diámetros que dificultan el
manejo de caudales constantes y moderados por parte de los operarios.
• El finisher y la tina de recepción no necesitan de un caudal tan elevado para su lavado.
• Los caudales manejados hacen que los consumos innecesarios por tiempos muertos representen
cifras considerables (mientras la llave permanece abierta) durante desplazamiento de operarios
y de elementos dentro del cuarto de proceso, apertura y cierre de válvulas entre otros.
• Los residuos sólidos que caen al piso durante la extracción, presentan una alta dispersión que
incrementa los desplazamientos del operario durante el lavado de pisos, lo cual a su vez
aumenta considerablemente el consumo de agua para el enjuague de pisos.
• La forma de barrer los residuos sólidos de la extracción (por arrastre con altos caudales de agua
a presión) no es adecuada, puesto que la relación superficie volumen y la rugosidad de
membranas y semillas aumentan su adherencia al piso.
• El agua utilizada en el lavado de pisos puede ser fácilmente reemplazada por una de menor
calidad que haya sido utilizada en otra etapa, disminuyendo la utilización de agua potable.
• Un manejo integral del recurso (concientización y capacitación de operarios) aseguraría una
marcada reducción debido a las posibles optimizaciones del lavado.
Los lavados de cuarto y equipos involucrados en el segundo bloque de producción se describen en
la siguiente tabla de consumos:
Consumos de agua por lavado convencional de cuartos y equipos empleados en producción (Grupo II).
Tanque de Tanque de Tanque de Tanque de Pisos zona de
preparación clarificado balance Envasado pasteurización
Diámetro 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
Toma de agua
Caudal [ Lt / min ] 47.454 47.454 47.454 47.454 47.454
Prom Lavado
Tiempo [ min ] 2 2 1.5 2 5
Prom Lavado
Consumo [ Lt ] 94.91 94.41 71.18 94.41 237.27
Prom Lavado
Porcentaje 16% 16% 12% 16% 40%
Puntos Críticos de Consumo4 - 9 Alimentos Cañaveral S.A
El lavado convencional de los equipos del segundo grupo presenta las siguientes consideraciones
• El manejo de altos caudales incrementa consumos innecesarios por tiempos muertos durante
desplazamiento de operarios, manipulación de empaques y tuberías entre otros.
• Es muy necesario puesto que en los lavados posteriores (limpieza y desinfección) se debe partir
de superficies libres de producto remanente.
• Los valores de consumo, reportados en la tabla, pueden verse incrementados cuando se
preparan concentrados azucarados o cuando por condiciones de operación (Tanques llenos o
fallas técnicas) se aumentan los tiempos de retención de producto (adherencia de concentrados).
• El agua utilizada en el lavado de pisos puede ser fácilmente reemplazada por una de menor
calidad que haya sido utilizada en una etapa anterior
• Un manejo integral del recurso en la etapa aseguraría una marcada del consumo al tener en
cuenta las posibles optimizaciones aplicables a tiempos y caudales mínimos.
PCC 11 operación de lavados adicionales en línea de Jugos
Las consideraciones a las cuales se somete este lavado se reúnen en:
• Resulta conveniente evaluar la eficiencia del mecanismo de lavado efectuado actualmente
(Tiempos de operación, consumos).
• La falta de mecanismos de control de caudal a la salida de las mangueras (puesto que las llaves
permanecen abiertas) hace que los porcentajes de consumo innecesario durante la actividad de
enjabonada sean considerables.
• La disminución del consumo en función del número operarios se debe exclusivamente al agua
que se pierde durante la enjabonada. La implementación de un método físico de control de
caudal haría que el consumo de agua fuese independiente del número de operarios
• El consumo global presenta grandes posibilidades de reducción mediante la estandarización de
tiempos y caudales de lavado.
4.1.1.3 PCC EN OPERACIONES PRECALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DE LÍNEA
Para la interpretación de los consumos en estas operaciones, se referencia la tabla resumen del
balance real de aguas.
Puntos Críticos de Consumo4 - 1 0 Alimentos Cañaveral S.A
Precalentamiento Enfriamiento
Generalidades Agua [ Lt ] Generalidades Agua [ Lt ]
del consumo del consumo
Precalentamiento Enfriamiento
Caudales de servicio: Pasteurizador a: 175 Lt / h 58.3 Lt 30.21 Lt / min 241.67 Lt
Pasteurizador b: 23 Lt / h 7.67 Lt --- ---
Homogenizador: 203 Lt / h 67.7 Lt --- ---
Agua de recirculación: 300 Lt 300 Lt --- 300 Lt
Tiempo de operación: 20 min --- 8 min ---
Total 433.67 Lt Total 541.67 Lt
PCC operaciones de (12) Precalentamiento y (13) Enfriamiento de línea de Jugos.
• El agua de recirculación alimentada es de primera calidad. Una vez servida es vertida en el
canal de desagüe sin ninguna contaminación apreciable puesto que la línea ya ha sido sometida
al enjuague de sanitización.
• El agua de servicio de los equipos involucrados en el precalentamiento de la línea
(Homogenizador y pasteurizador) representa un consumo diario constante de 975.34 lt que no
sufre ningún aprovechamiento luego de ser utilizado.
• El consumo de agua por el pasteurizador genera un efluente limpio a alta temperatura ( 79ºC) el
cual representa una descarga energética que puede ser aprovechada.
4.1.2 IDENTIFICACIÓN Y RELACIÓN DE PCC LÍNEA DE CAÑAVERAL
De acuerdo con la clasificación efectuada a los balances de aguas en la línea de concentrado
Cañaveral, los consumos más representativos se determinan a partir de las etapas de producción,
lavado y desinfección (Para detalles ver pág 3-36 a 3-44). La determinación de PCC se divide en:
4.1.2.1 PCC EN ETAPAS DE PRODUCCIÓN LÍNEA CAÑAVERAL
Durante las etapas de producción en la línea no se consideran PCC debido a las características del
consumo de agua, según las cuales:
• Las cantidades de agua por enjuagues ocasionales son despreciables.
• El consumo se limita al acondicionamiento del producto terminado (Ajuste y dilución), por lo
cual no se presenta posibilidad alguna de disminución.
Puntos Críticos de Consumo4 - 1 1 Alimentos Cañaveral S.A
4.1.2.1 PCC EN OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN LÍNEA CAÑAVERAL
La consideración de los PCC de agua en las operaciones de limpieza y desinfección de la línea
Cañaveral tiene como punto de partida la clasificación efectuada por el balance real, según el cual
se identifican dos tipos de lavado (Convencional y de recirculación en línea) distribuidos en tres
bloques (Proceso, envasado y zona de almacenamiento):
PCC operaciones de lavado convencional línea cañaveral: Las implicaciones de lavado
convencional pueden hacerse efectivas para los tres bloques, de tal manera que:
PCC (14) Lavado convencional en cuarto de producción:
• Las mangueras del cuarto de envasado no tienen una presión adecuada para los fines de lavado
interno de equipos (Marmitas y tanques), lo cual implica un mayor consumo cuando se
pretende cumplir con este propósito.
• La temperatura de salida en la manguera del agua de lavado en el cuarto de proceso (Ambiente),
dificulta un poco el desprendimiento del producto adherido a las paredes, razón por la cual se
ve incrementado el consumo.
PCC (15) Lavado convencional en cuarto de envasado:
• La falta de dispositivos de control y la distancia entre la válvula de control de la manguera
empleada para el lavado favorecen los consumos innecesarios en el cuarto de envasado debido a
desplazamientos y tiempos muertos con la llave abierta
• En el momento del lavado convencional del cuarto de envasado, el consumo se ve incrementado
debido a la viscosidad del producto que se pueda encontrar en las paredes o el suelo debido a
derrames. Se debe considerar como PCC pues este método no es adecuado para barrer mieles.
PCC (16) Lavado convencional en Zona de almacenamiento:
• El lavado convencional de los tanques de almacenamiento de materias primas ha de
considerarse como un PCC debido a que las mangueras empleadas para tal fin no tienen
dispositivos de control de caudal que incrementen la presión necesaria para el lavado de tanques
de esa magnitud (Capacidad para 30000 Lt Aprox).
Puntos Críticos de Consumo4 - 1 2 Alimentos Cañaveral S.A
• La distancia de la válvula de donde se controla el caudal en la manguera hasta los tanques de
almacenamiento (3-15 m dependiendo el tanque) no permite un control adecuado durante el
lavado e incrementa consumos innecesarios durante desplazamientos y disposición de los
operarios dentro y fuera de los tanques.
PCC (17) Lavado de recirculación en línea de concentrado cañaveral:
• La intervención de estas operaciones con fines de disminución se dificulta debido a que los
volúmenes de agua empleados deben cubrir completamente los perímetros de tubería por donde
circulan y las alturas medias de producción dentro de tanques y equipos.
• El consumo de agua representa un valor constante en función de la rutina empleada, por lo cual
estos lavados siempre generarán un costo fijo que debe mantener estandarizado.
• El producto a barrer tiene una alta adherencia en función de la temperatura, por lo cual el
consumo de agua puede verse incrementado dependiendo de la temperatura de las superficies.
• La etapa de neutralización se efectúa sin ningún agente químico ácido que contrarreste la acción
básica de la etapa anterior. Debido a esta ausencia de agentes químicos ácidos, los consumos
de agua para la neutralización pueden ser entre 2 y 2.5 veces los empleados para la dilución del
NaOH en la etapa de limpieza.
Agua de neutralización: Zona de proceso: 600 - 750 Lt de agua / marmita - Lavado
Zona de envasado: 120 - 150 Lt de agua / Lavado
4.2 IDENTIFICACIÓN Y RELACIÓN DE PUNTOS CRÍTICOS DE GENERACIÓN DE
AGUAS RESIDUALES (PCAR)
Se debe entender como punto crítico de generación de Aguas residuales (PCAR) aquella etapa,
procedimiento u operación en la cual exista una degradación de las características fisicoquímicas
del agua vertida como efluente líquido residual, la cual pueda llegar a ser intervenida para efectos
de reducción en el volumen y concentración de agentes contaminantes.
Para entender más adecuadamente los apartes de la identificación y relación de puntos críticos de
generación de aguas residuales (PCAR) es indispensable efectuar una descripción general de la
química de contaminantes presentes en las aguas residuales de características similares a las de la
Puntos críticos de carga contaminante4 - 1 3 Alimentos Cañaveral S.A
empresa (Agroindustriales y de procesamiento de alimentos), por lo cual para efectos de apoyo
bibliográfico hemos de considerar:
Las industrias agroindustriales se caracterizan por el consumo de fuertes volúmenes de agua y por la
elevada carga contaminante, básicamente orgánica, y a veces mineral, de sus vertidos. Los agentes
contaminantes pueden ser agrupados en función de su naturaleza y según sus características. En
primer lugar encontramos gran cantidad de compuestos orgánicos solubles que pueden disolverse en
agua. La importancia de controlar estas sustancias radica en que debido a su naturaleza, son
oxidadas por procesos biológicos en presencia de microorganismos. Esta oxidación se traduce en
una disminución del oxígeno libre disuelto que puede destruir la fauna acuática si llega unos límites
mínimos. Este tipo de contaminación se determina mediante la Demanda Bioquímica de Oxígeno
(DBO), en función de la cual se hará necesario adoptar un determinado sistema de tratamiento. Casi
siempre, aparte de tener una DBO elevada, la fracción correspondiente a los sólidos en suspensión
es considerable. Además otra parte no despreciable y difícil de evaluar se presenta en forma
coloidal.
Otro grupo de agentes contaminantes de gran importancia es el formado por las sustancias ácidas o
alcalinas. Su presencia tiene como consecuencia directa la alteración del pH del medio. Esto es
especialmente importante por su incidencia sobre los microorganismos del agua, pues éstos solo
pueden desarrollarse y llevar a cabo sus funciones de degradación dentro de un intervalo de pH
determinado. El empleo de ácidos, bases y sales hidrolizables en la industria es muy corriente y
cumple objetivos diversos.
En menor grado encontramos la contaminación producida por los nutrientes vegetales, de los que
son básicos los compuestos de nitrógeno y fósforo.
Otro factor característico de los vertidos de muchas de estas industrias es la irregularidad, tanto en
su composición como en la concentración de contaminantes. Las aguas residuales de las industrias
agroalimentarias suelen ser especializadas, en función de la materia prima y del proceso de
tratamiento que se le aplique [7]
Partiendo del marco conceptual expuesto, los puntos críticos de generación de aguas residuales en la
línea de jugos fueron determinados teniendo como lineamientos principales: El balance real de
materia (operaciones susceptibles a un análisis cuantitativo de sustancias contaminantes) y una serie
Puntos críticos de carga contaminante4 - 1 4 Alimentos Cañaveral S.A
de consideraciones teóricas que identifican los agentes contaminantes presentes en el residuo a
considerar (análisis cualitativo de sustancias contaminantes). Los criterios de selección de los
PCAR están dados por:
• Relación de cantidades y características de los agentes contaminantes en las etapas,
procedimientos u operaciones completamente especificadas por el balance de materia.
• Identificación y relación teórica de agentes contaminantes según características del efluente.
• Posibilidad de intervención para una disminución en concentración y volumen de agentes
contaminantes
Las determinaciones para cada línea de producción se reúnen en:
4.2.1 IDENTIFICACIÓN Y RELACIÓN DE PCGAR LÍNEA DE JUGOS
Las industrias alimenticias tienen la particularidad de producir cantidades considerables de residuos
sólidos y líquidos durante sus actividades normales de producción. De manera particular, en la línea
de jugos existe gran variedad de residuos sólidos, que podrían generar beneficios adicionales para la
empresa mediante un tratamiento de recuperación o reutilización [13]. Por otra parte, los principales
agentes contaminantes de las aguas residuales de la línea de jugos se reúnen en:
• Residuos sólidos que por cualquier motivo acompañen las aguas residuales generadas durante la
producción, lavado y desinfección. Están compuestos principalmente por sólidos no evacuados
a la tolva de extracción (semillas, membranas y otros) y residuos de clarificación (debido a
descargas del equipo).
• Sustancias orgánicas e inorgánicas (solubles o no) arrastradas por la corriente líquida de agua
residual durante su trayecto por equipos y canales de desagüe. Se pueden incluir además las
sustancias disueltas (carbohidratos) propias de los derrames ocasionales de producto.
4.2.1.1 PCGAR Y PCGRS DURANTE PRODUCCIÓN LINEA DE JUGOS.
PCAR en etapa de Selección:
En las aguas residuales de la etapa de selección existen agentes contaminantes producidos por las
operaciones de lubricación de bandas y enjuague de frutos frescos. Los agentes contaminantes
Puntos críticos de carga contaminante4 - 1 5 Alimentos Cañaveral S.A
considerados son residuos sólidos (hojas y tallos), sólidos solubles y sólidos sedimentables (Arena y
tierra). Aunque las concentraciones de agentes contaminantes son mínimas, la etapa de selección es
considerada como un PCAR debido al volumen de agua residual vertido a la cámara de recepción.
PCAR en etapa de Extracción:
La generación de agentes contaminantes en la etapa de extracción es función de la finalidad de la
etapa (separar el jugo de las otras partes del fruto) y del funcionamiento del equipo (Extractora).
Para entender la consideración de esta etapa como un PCGAR, se presenta a continuación una
breve descripción teórica de los principales componentes físicoquímicos de los frutos sometidos a
extracción, así como la disposición del equipo de extracción, de manera que sea posible identificar
cualitativamente la carga contaminante presente en el agua de servicio de esta etapa.
Disposición físicoquímica de frutos maduros sometidos a extracción.
La estructura de los cítricos exprimidos (Naranja y Limón) obedecen a:
Flabedo
Segmento
Médula
Membrana
Albedo
La descripción física de los frutos consiste en una corteza (cáscara), compuesta por una porción
exterior coloreada (flavedo) y otra interior (albedo), que sirve como recubrimiento de la pulpa
interna. La pulpa contiene una serie de segmentos (carpelos, lóculos) distribuidos alrededor de una
suave cubierta medular (núcleo) formando los ejes centrales de la fruta. Cada segmento está
rodeado por una delgada pared de tejido de origen epidérmico (membrana intercarpelar, pared
locular). Dentro de cada segmento se encuentran además, adheridos a las paredes, los sacos que
contienen el jugo (compactados en forma de vesículas) y una cantidad variable de semillas en
puntos medios de las membranas intercarpelares [14]. Dentro de las sustancias químicas presentes
en los frutos cítricos maduros se cuentan los aceites esenciales (aceites volátiles constituidos por
Puntos críticos de carga contaminante4 - 1 6 Alimentos Cañaveral S.A
mezcla de terpenos, alcoholes superiores, aldehidos, cetonas, ceras y esteres entre otros [ 13 ] )
contenidos en numerosas vesículas fácilmente rompibles en las diversas capas epidérmicas de la
cáscara, incluyendo el flavedo. Como sustancias responsables de la amargura en la producción de
jugos se encuentran ácidos y polisacáridos, localizados principalmente en las membranas
intercarpelares, cúmulos vasculares, médulas esponjosas y tejidos internos de la corteza (albedo).
Las semillas también contienen sustancias intensamente amargas como el limonin. Entre otras
sustancias se encuentran las enzimas pectídicas presentes en grandes cantidades en la corteza
interna y las enzimas oxidativas (peroxidasa) presentes en los cúmulos vasculares de la corteza [4].
En la pulpa del fruto cítrico es posible encontrar cantidades representativas de carbohidratos
solubles (azúcares), carbohidratos insolubles (polisacáridos), vitaminas y en menor cantidad grasas
y proteínas entre otros. [13] Es importante aclarar que la composición fisicoquímica de los frutos
cítricos maduros varía considerablemente con el tipo de fruta y las condiciones de crecimiento,
maduración y recolección entre otros. De lo anterior, y para tener un estimativo útil de las posibles
composiciones de los frutos procesados por la empresa se referencia la siguiente caracterización:
La composición fisicoquímica de las naranjas tipo Valencia [ 14 ]
Físicas Químicas
Componente Porcentaje Componente Porcentaje
Jugo………………………. 40-45 Agua. ………………………. 86-92
Flavedo (Corteza externa)... 8-10 Azúcares……………………… 5-8
Albedo (Corteza interna)…. 15-30 Pectina………………………... 1-2
Membrana y pulpa……….. 20-30 Glycósidos……………………. 0.1-1.5
Semillas…………………... 0-4 Pentosas 0.8-1.2
Acidos (Esencialmente cítrico).. 0.7-1.5
Fibra…………………………... 0.6-0.9
Proteína……………………….. 0.6-0.8
Grasas………………………… 0.2-0.5
Aceites esenciales…………….. 0.2-0.5
Minerales……………………... 0.5-0.9
Continuando con la ilustración se referencia a continuación el mecanismo de extracción y la forma
en la que puede contribuir con la generación de agentes contaminantes del agua residual.
Mecanismo de extracción de frutos cítricos
Durante la extracción, la máquina comprime los frutos de tal forma que se rompen las cápsulas de
aceites esenciales dispuestas en la parte externa de la corteza del fruto. Debido a que el agua de
lubricación y refrigeración permanece en contacto con la zona de extracción, arrastra gran cantidad
Puntos críticos de carga contaminante4 - 1 7 Alimentos Cañaveral S.A
de este aceite generando un emulsión de tonalidad amarilla que finalmente se dispone por gravedad
en el canal de aguas residuales. La descarga residual se compone además por los residuos sólidos
que la corriente de agua pueda arrastrar durante su contacto con las cáscaras, semillas y restos de
membranas en la bandeja de recolección de residuos. Las cáscaras son evacuadas de la zona de
extracción mediante un sistema de cuchillas, mientras que las semillas y restos de fruto son
expulsadas a presión de los cilindros de extracción. [ 13 ]
Dentro de los factores más importantes para la consideración de la etapa de extracción como un
PCAR se pueden citar:
• La emulsión de aceites esenciales que arrastra a la corriente residual.
• Los sólidos suspendidos, solubles y sedimentables que arrastra tras su contacto con los residuos
de la máquina y los cilindros de extracción, así como con las cáscaras de la tolva de extracción.
• El volumen implicado en la operación de extracción es considerable y puede ser reutilizado
mediante una intervención del equipo en la zona en la que son mezclados los residuos.
PCAR en etapa de Refinación:
No es posible identificar PCAR en la etapa de refinación, puesto que durante la producción no se
generan aguas residuales, sin embargo la generación de residuos sólidos amerita un comentario
acerca de los posibles alternativas de reutilización o recuperación.
Durante la producción de jugos y concentrados azucarados a base de frutos cítricos, los agentes
contaminantes en la etapa de refinación se deben exclusivamente a residuos sólidos generados tras
la filtración fina del jugo exprimido. En esta etapa, los residuos sólidos están constituidos
principalmente por pequeñas piezas de corteza, excesos de pulpa, membranas y posibles restos de
semillas y cáscaras que salen a través del equipo. Aunque cuentan con un gran potencial de
reutilización o reproceso industrial, los beneficios que éstos implican no justifican la inversión
debido principalmente a la capacidad instalada [ 13 ], por lo que actualmente se disponen en el
sinfin de extracción.
PCAR en etapa de Clarificación:
En esta etapa se presentan dos efluentes: La descarga de residuos sólidos de clarificación y la
descarga de agua durante lubricación y descarga del equipo. Los residuos sólidos son producto del
Puntos críticos de carga contaminante4 - 1 8 Alimentos Cañaveral S.A
paso por la clarificadora; tienen una posibilidad de reutilización un tanto costosa [14] pero debido a
su disposición final en el canal de aguas residuales han de considerarse como agentes contaminantes
de las aguas residuales. Los residuos sólidos de esta etapa se evacuan del cuarto de proceso
mediante la corriente de agua residual de extracción y están compuestos por sólidos insolubles
(causa de floculación del producto terminado) entre los cuales podemos citar almidones, pectinas y
celulosa entre otros [ 14 ]. El segundo efluente a considerar es el agua de lubricación y descarga, la
cual presenta una temperatura de 39ºC y volúmenes reducidos (6 Lt / Batche) que no alteran la
temperatura global del efluente durante producción.
PCAR en etapas de Homogenización, Desaireación y Pasteurización:
Las etapas de homogenización, desaireación y pasteurización se consideran como PCAR debido al
volumen de agua residual que vierten al canal durante su funcionamiento. El agua vertida debe
considerarse limpia, por lo cual los agentes contaminantes han de limitarse a la temperatura del
efluente (78 ºC) en la etapa de pasteurización. En la actualidad no existen problemas por
temperatura en el efluente global, puesto que el agua residual se compone además de las descargas
de las etapas de desaireación [ 768 Lt / h - 20ºC ] y homogenización [ 203 Lt / h - 20ºC ]. Más
importante que las implicaciones por contaminación de temperatura, se debe tener en cuenta las
pérdidas energéticas que esta operación está generando en la actualidad.
PCAR en etapa de Envasado:
Las actividades de envasado se consideran como PCAR puesto que incrementan considerablemente
el volumen de agua residual. Los agentes contaminantes se presentan en cantidades mínimas y están
por diversos compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en el producto terminado (carbohidratos,
proteínas, vitaminas y grasas en bajas proporciones), que es retirado de la superficie de envases.
4.2.1.2 PCAR EN OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN LINEA DE JUGOS
Durante las operaciones de lavado y desinfección la producción de residuos considerados como
contaminantes está compuesta por agentes físicos (temperatura) y químicos como lo son
compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en descargas por enjuague, limpieza, desinfección.
Puntos críticos de carga contaminante4 - 1 9 Alimentos Cañaveral S.A
Continuando con la metodología de identificación y relación de puntos críticos de generación de
contaminantes para las operaciones de limpieza y desinfección en la línea de jugos se debe partir de
la tabla resumen de generación de efluentes líquidos en la línea, de donde:
PCAR lavado general de línea y enjuague de sanitización
Temperatura Sanitización Lavado general Cambio de
producto
Etapa I Agua de lavado 70 ºC --- 560 Lt 560 Lt
Limpieza Ag Químico Na OH --- --- 7 Kg ---
Agua residual 70 ºC --- 554.6 Kg 557.6 Kg
Etapa II Agua de lavado Ambiente --- 560 Lt ---
Neutralización Ag Químico Ac cítrico --- --- 1 Kg ---
Agua residual Ambiente --- 559.9 Kg ---
Etapa I - Agua de lavado Ambiente 560 Lt 560 Lt ---
Desinfección Ag Químico Timsen 0.56 Kg 0.56 Kg ---
NaClO 80 Ml 80 Ml ---
Ac cítrico 1 Kg 1 Kg ---
Agua residual Ambiente 548.1 Kg 548.1 Kg ---
548.8 Kg 548.8 Kg ---
Como se puede apreciar, tanto la tercera etapa del lavado general de línea como el enjuague de
sanitización consisten en operaciones de desinfección que pueden ser llevadas a cabo de tres formas
diferentes. Las operaciones de lavado general y enjuague de sanitización han de considerarse como
PCAR puesto que:
• Representan un aporte fijo de contaminantes durante cada jornada de producción.
• Las concentraciones de los agentes químicos dentro del agua residual y el agente físico de
contaminación (Temperatura) deben ser objeto de análisis de repercusión a los sistemas de
tratamiento de aguas residuales a proponer.
• No existe una bitácora de lavado general y enjuague de sanitización que permita generar una
relación directa entre posibles fallas (tiempos de retención o concentración de soluciones) con
las problemáticas de control microbiológico de los equipos.
• El agua utilizada puede ser sustituida por la de otra fuente que presente condiciones de calidad
similares, permitiendo así una reducción apreciable en el consumo.
• No se ha estudiado la factibilidad de una reutilización del efluente mediante un sistema de
recirculación.
Puntos críticos de carga contaminante4 - 2 0 Alimentos Cañaveral S.A
PCAR enjuague de cambio de producto
Los agentes contaminantes presentes en la operación de enjuague de cambio de producto se limitan
a los componentes químicos orgánicos e inorgánicos disueltos en el jugo arrastrado a lo largo de la
línea. Debido a la relación entre la cantidad de agua utilizada para el arrastre del producto y la
cantidad de jugo remanente en la línea, la contaminación por este enjuague presenta una dilución
que contiene como principales constituyentes carbohidratos y vitaminas:
PCAR lavado convencional de cuartos y equipos
Equipo Tiempo de lavado Caudal de lavado Consumo de Agua
[ min ] [ Lt / min ] [ Lt ]
Extractora 8 25.678 205.424
Finisher 6 25.678 154.068
Sinfin 5 25.678 128.39
Tina de recepción 5 25.678 128.39
Tanque preparación 2 47.454 94.908
Tanque clarificado 2 47.454 94.908
Tanque de balance 1.5 47.454 71.181
Desaireador 1.5 47.454 71.181
Tanque envasado 2 47.454 94.908
Cuarto de proceso Zona de extracción 6 110.93 665.58
Zona de pasteuriza 5 47.454 237.27
Cuarto de envasado 5 30.030 150.15
Durante el lavado convencional de equipos la generación de agentes contaminantes es atribuida a
pequeños residuos sólidos (semillas y membranas) en las unidades de extracción, refinación y
tornillo sinfin y a sustancias químicas en dilución (Azúcares y Carbohidratos entre otros) propias de
los jugos terminados remanentes en la línea. El volumen de ARI representa datos actuales.
PCAR lavados adicionales
Tipo de lavado H O por unidad Timbos Canecas Canastillas
2
lavada
Enjuague inicial Agua [ Lt ] 2.75 2.75 2.75
Enjabonada Agua [ Lt ] 8.25 22 9.17
Enjuague final Agua [ Lt ] 2.75 2.75 2.75
Lavado interno Agua [ Lt ] 21 --- ---
NaOH [ g ] 115 --- ---
Ac cítrico [ g ] 25.5 --- ---
NaClO [ ml ] 30 --- ---
Total agua por unidad lavada [ Lt ] 34.75 27.5 14.67
Puntos críticos de carga contaminante4 - 2 1 Alimentos Cañaveral S.A
Agente Timbos Canecas Canastillas
Químico g - ml / Lt H O / g - ml / Lt H O / g - ml / Lt H O /
2 2 2
timbo timbo caneca caneca canastilla canastilla
Sln detergente 1 g 0.4 1.6 g 0.67 2.5 g 1
Sln de NaClO 12.5 ml 0.19 ml 12.5 ml 0.19 ml 20 ml 0.75 ml
Los agentes químicos contaminantes en la operación de lavado adicional de timbos, canecas y
canastillas se deben a agentes de limpieza, neutralización y desinfección, los cuales se reúnen en la
tabla de generación de contaminantes.
4.2.1.3 PCAR PRECALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DE LÍNEA
La posible generación de agentes contaminantes en la operación de precalentamiento y enfriamiento
se da cuando el agua de recirculación es utilizada también como agua de enjuague con agua
caliente, por lo que iría acompañada de un agente físico de temperatura.
4.2.2 IDENTIFICACIÓN Y RELACIÓN DE PCAR LÍNEA DE CAÑAVERAL
Durante la producción en la línea de concentrado Cañaveral no se presenta ningún tipo de descarga
residual, por lo cual, la generación de aguas residuales obedece exclusivamente a las operaciones
de lavado y desinfección. Con base en la clasificación de los lavados, la descripción de los agentes
contaminantes en los efluentes de la línea pueden ser reunidos en:
• Concentraciones variables de compuestos orgánicos en solución propios del lavado
convencional de tanques y equipos para materias primas (Carbohidratos) y productos
terminados (Azúcares monosacáridos y disacádridos).
• Sólidos sedimentables de lavados convencionales de tuberías y equipos.
• Compuestos orgánicos e inorgánicos empleados en las operaciones de lavado de recirculación
en línea. (limpieza, NaOH y desinfección, Timsen)
• Temperatura del agua residual vertida luego de los diferentes lavados efectuados en la línea.
4.2.2.1 PCAR EN OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN LINEA CAÑAVERAL
La identificación y relación de los puntos críticos de generación de aguas residuales en las
operaciones de lavado y desinfección tienen puntos comunes en cuanto al tipo de lavado
Puntos críticos de carga contaminante4 - 2 2 Alimentos Cañaveral S.A
convencional, así para el caso del lavado convencional en línea es muy importante conocer la
concentración y el volumen de los agentes contaminantes considerados, ya que en función de estas
dos variables se determina la carga contaminante de la línea. Para el caso de los lavados de
recirculación en línea se pueden atender, además de las recomendaciones anteriores, los parámetros
propuestos para la identificación y relación de PCAR en la línea de Jugos. Debido a la importancia
que tiene el análisis de cargas en esta línea (Por su altos poder contaminante), los PCAR para esta
línea se dividen en:
4.2.2.1.1 PCAR En operaciones de lavado convencional línea de concentrado Cañaveral.
En general, todas las operaciones de lavado que involucren una dilución de componentes orgánicos
de alto peso molecular (Carbohidratos, azúcares) deben considerar una determinación teórica de la
carga contaminante representada como agua residual. Un primer acercamiento puede ser logrado
mediante la demanda teórica de oxígeno, la cual relaciona estequiométricamente la cantidad de O
2
para una oxidación total de la molécula orgánica considerada.
4.2.2.1.1 Demanda Teórica de Oxígeno (DTO) en los efluentes del lavado convencional.
Suponiendo que los agentes contaminantes solubles en los efluentes de lavado convencional y
arrastre de producto son diluciones de carbohidratos con altas proporciones de sacarosa (con sus
respectivos monosacáridos), la reacción de oxidación total está dada por:
C H O +12 O →12 CO +11 H O
12 22 11 2 2 2
Según la cual, el consumo de oxígeno tiene una relación de 12 moles de O por mol de sacarosa.
2
Partiendo de la expresiones de porcentaje de solubles (ºBrix) del balance real, es posible determinar
la cantidad de sacarosa en cada efluente, así como la demanda teórica de oxígeno representada por
esta agua residual. Los cálculos y consideraciones a seguir se reúnen a continuación:
Al identificar los grados Brix como el porcentaje en peso de Sacarosa en el lavado, el contenido de
sacarosa se despeja mediante:
Masa de sacarosa
ºBrix= ×100
(Masa de sacarosa +Masa de Agua)
Puntos críticos de carga contaminante4 - 2 3 Alimentos Cañaveral S.A
Donde
ºBrix
(Volumen ×ρ )×
Agua de lavado Agua de lavado
Masa de sacarosa= 100
ºBrix
1−
100
Sabiendo que la DTO se expresa en función de la cantidad de oxígeno necesaria para degradar la
sacarosa solubilizada en un volumen determinado de agua residual, la expresión final de la
concentración de contaminantes en lavados convencionales se desarrolla a partir de:
ºBrix
(Volumen ×ρ )×
1.1228 mg de O 2 × Agua de lavado Agua de lavado 100 ×106 mg
mg de C H O ºBrix 1 Kg
12 22 11 1−
DTO= 100
Volumen
Agua de lavado
Donde: 1.1228 representa la relación estequiométrica entre el oxígeno y la Sacarosa, el volumen se
expresa en litros y las unidades de la DTO están en mg / Lt.
Como variable adicional se determina la carga contaminante atribuida a cada operación de lavado
convencional, mediante la multiplicación entre la DTO y el volumen de agua de lavado consumido
por operación.
La determinación de los puntos críticos de generación de aguas residuales, se efectúa a partir de la
tabla resumen de DTO en los efluentes estudiados por el balance de materia real. Es aquí donde, en
función de la concentración y carga contaminante de los efluentes, se identifican las operaciones
con alto poder contaminante.
De acuerdo con la tabla, se debe tener en cuenta que:
Lavado convencional en cuarto de proceso (miel semiprocesada, concentrado Cañaveral y
arrastre de producto)
• La demanda Teórica de oxígeno en los lavados convencionales del cuarto de proceso presenta
una alta concentración de contaminantes (entre 13440.9 y 145214.1 mg/lt).
Puntos críticos de carga contaminante4 - 2 4 Alimentos Cañaveral S.A
Agua de Sólidos Sólidos Agua Temp Densidad DTO Carga
lavado solubles sedimentables residual [ºC ] [ Kg / m3 ] [ mg / Lt ] Kg DTO/lavado
[ Lt ] [ º Brix ] [ ml/ Lt - h ] [ Kg ]
Lavado convencional en producción de miel semiprocesada
Entre batches Marmita I -Enjuague 30 3.7 33.3 29.77 40 0.9922 42803.3 1.28
Finalización de Marmita I -Enjuague 30 3.7 33.3 29.77 40 0.9922 42803.3 1.28
Producción Sist enfriamiento I -Enjuague 250 5.5 10 246.40 55 0.9856 64407.1 16.10
II -Enjuague 250 1.2 10 246.40 55 0.9856 13440.9 3.36
Tanque de I -Enjuague 70 8.5 7 69.87 20 0.9982 104116.1 7.29
Almacenam II -Enjuague 50 --- --- 20
Lavado convencional en producción de concentrado Cañaveral
Entre batches Marmita I -Enjuague 30 4.6 menor de 1 29.77 40 0.9922 53716.9 1.61
Producción Sistemas de I -Enjuague 30 4.6 menor de 1 29.77 40 0.9922 53716.9 1.61
enfriamiento II -Enjuague 250 11.6 menor de 1 246.40 55 0.9856 145214.1 36.30
III-Enjuague 250 3.5 menor de 1 246.40 55 0.9856 40136.9 10.03
Lavado convencional por arrastre de producto
Enjuague general 750 5.4 menor de 1 737.4 60 0.9832 63015.4 47.26
Lavado convencional en cuarto de envasado
Tanque envasado I -Enjuague 25 6 menor de 1 24.93 25 0.997 71453.1 1.79
cuarto proceso II -Enjuague 150 --- --- 25 0.997
Lavado recirculación en línea cuarto de envasado
Tanque envasado I -Enjuague 60 17.9 menor de 1 58.12 85 0.9686 237113.8 14.23
Lavado convencional en zona de almacenamiento
Tanque de I -Enjuague 120 25 menor de 1 119.64 25 0.997 373143.9 44.78
Almacenam II -Enjuague 100 --- --- 25 0.997
Lavado recirculación en línea Zona de almacenamiento
Tanque de I -Enjuague 500 40 --- 498.50 25 0.997 746287.7 373.14
Almacenam II -Enjuague 500 30 --- 498.50 25 0.997 479756.4 239.88
III -Enjuague 500 15 --- 498.50 25 0.997 197546.8 98.77
IV -Enjuague 500 5 --- 498.50 25 0.997 58917.5 29.46
Puntos críticos de carga contaminante4 - 2 5 Alimentos Cañaveral S.A
• Los lavados entre batches presentan cargas contaminantes moderadas, sin embargo, al ser
efectuados repetidamente durante la producción, generan un aporte fijo diario.
• Una carga contaminante media se genera en el primer enjuague de los sistemas de enfriamiento
(16.10 - 36.30 Kg DTO / lavado), este lavado se efectúa regularmente luego de un número de
batches promedio, por lo cual la carga de este efluente debe ser adicionada al aporte fijo del
lavado entre batches.
• El lavado convencional por arrastre de producto representa la carga contaminante más alta para
este primer bloque (47.26 Kg DTO / lavado). Debido a que hace parte de una serie de
operaciones consecuentes, debe ser incluida en el aporte fijo de agua residual de este bloque.
Lavado convencional y de recirculación en línea para el cuarto de envasado
• Las consideraciones del lavado convencional del cuarto de envasado son similares a las
efectuadas para el lavado entre batches de producción del bloque I.
• Aunque la concentración de agentes contaminantes en el lavado de recirculación en línea para
este bloque presenta un valor demasiado alto (237113.8 mg/Lt), su carga contaminante se sitúa
en un valor medio, comparado con los demás efluentes en estudio.
Lavado convencional y de recirculación en línea zona de almacenamiento de miel virgen
• El lavado convencional presenta una carga contaminante moderada, la cual hace parte de un
efluente producido de manera irregular durante una semana normal de producción.
• Aunque los lavados de recirculación en línea en la zona de almacenamiento se efectúan en
periodos de quince a treinta días, la concentración y carga del efluente deben recibir suma
atención, puesto que sus valores máximos (746287.7 mg/Lt - 373.14 Kg DTO/Lavado) pueden
amplificar considerablemente el tamaño de las unidades de tratamiento
4.2.2.1.2 PCAR En operaciones de lavado de recirculación en línea de concentrado Cañaveral.
Las consideraciones del lavado de recirculación en línea, que implican únicamente adición de
agentes químicos y agua, se asemejan a las efectuadas en los mismos lavados para la línea de jugos.
Partiendo de las siguientes tablas resumen de balance:
Puntos críticos de carga contaminante4 - 2 6 Alimentos Cañaveral S.A
Lavado de recirculación en línea cuarto de proceso (Bloque I)
Lavado general (Cambio de producción)
Temp PH Sanitización Miel semiprocesada- Conc Cañaveral -
Conc Cañaveral miel semiprocesada
Enjuague Agua de lavado 94ºC 7.0 250 Lt 250 Lt 250 Lt
Preliminar Agua residual 80ºC 7.0 242.9 Kg 242.9 Kg 242.9 Kg
Limpieza Agua de lavado 94ºC 11 --- 300 Lt ---
Ag Químico NaOH --- --- --- 6 Kg ---
Agua residual 80ºC 11 --- 297.5 Kg ---
Neutralización Agua de lavado 94ºC 7.0 --- 675 Lt ---
Ag Químico --- --- --- --- ---
Agua residual 80ºC 7.0 --- 656 Kg ---
Desinfección Agua de lavado 25ºC 6.5 250 Lt 300 Lt ---
Ag QuímicoTimsen --- --- 0.25 Kg 0.30 Kg ---
Agua residual 25ºC 6.5 249.3 Kg 299.4 Kg ---
Enjuague Agua de lavado 25ºC 7.0 250 Lt 250 Lt 250 Lt
Final Agua residual 25ºC 7.0 249.3 Kg 249.3 Kg 249.3 Kg
Lavado de recirculación en línea cuarto de envasado (Bloque II)
Temp PH Sanitización Lavado General
Limpieza Agua de lavado 85ºC 11 --- 60 Lt
Ag Químico NaOH --- --- --- 1.2 Kg
Agua residual 78ºC 11 --- 59.6 Kg
Neutralización Agua de lavado 85ºC 7.0 --- 120 Lt
Ag Químico --- --- --- ---
Agua residual 78ºC 7.0 --- 116.8 Kg
Desinfección Agua de lavado Amb 7.0 60 60
Ag QuímicoTimsen --- --- 0.06 Kg 0.06 Kg
Agua residual Amb 7.0 59.8 Kg 59.8 Kg
Los lavados de recirculación en línea han de considerarse como PCAR puesto que:
• Representan un aporte fijo de contaminantes durante cada jornada de producción.
• Las concentraciones de los agentes químicos dentro del agua residual y el agente físico de
contaminación (Temperatura) deben ser objeto de análisis de repercusión a los sistemas de
tratamiento de aguas residuales a proponer.
• No existe una bitácora de lavado de cambio de producto y enjuague de sanitización que permita
generar una relación directa entre posibles fallas (tiempos de retención o concentración de
soluciones) con las problemáticas de control microbiológico de los equipos.
• El agua utilizada puede ser sustituida por la de otra fuente que presente condiciones de calidad
similares, permitiendo así una reducción apreciable en el consumo. No se ha estudiado la
reutilización del efluente de sanitización o cambio de producto en un sistema de recirculación.
Puntos críticos de carga contaminante5. ANÁLISIS DE DISMINUCIÓN
AGENTES CONTAMINANTES
Caudal y carga contaminante de ARI
5.1 Lineamientos generales..................................................................................... 5-1
5.2 Análisis de reducción de volumen en los efluentes líquidos residuales de la
empresa alimentos Cañaveral........................................................................... 5-2
5.2.1 Separación de vertidos...................................................................................... 5-2
5.2.2 Retención de las aguas residuales.................................................................... 5-9
5.2.3 Cambios en la producción para la disminución de vertidos............................ 5-10
5.2.4 Reutilización de vertidos.................................................................................. 5-11
5.3 Análisis de reducción cargas contaminantes en los efluentes líquidos
residuales de la empresa alimentos Cañaveral................................................. 5-13
5.3.1 Cambios en el proceso...................................................................................... 5-13
5.3.2 Modificaciones en el equipo industrial............................................................. 5-15
5.3.3 Segregación de vertidos..................................................................................... 5-16
5.3.4 Mezcla de vertidos............................................................................................. 5-16
5.3.5 Recuperación de subproductos.......................................................................... 5-175-1 Alimentos Cañaveral S.A.
5.1 LINEAMIENTOS GENERALES
Las nuevas políticas de saneamiento ambiental, apuntan a una evaluación y posterior intervención
en líneas de proceso y demás actividades industriales, de tal manera que se identifiquen una serie de
mecanismos y acciones que permitan una disminución en el volumen y la concentración de agentes
contaminantes generados por cualquier tipo de vertido u emisión (Antes de su disposición final
como residuo). Dichas intervenciones evitarían al máximo tratamientos fisicoquímicos y/o
biológicos innecesarios para la depuración del efluente. Dentro de los beneficios inherentes a este
tipo de políticas se pueden citar [7]:
• Ahorro en gastos generales tras la disminución en el consumo global de agua.
• Ahorro como consecuencia de cumplir con disposiciones legales (Tasa retributiva) impuestas
por la Autoridad Ambiental, evitando gastos y tiempos empleados en tramitación.
• Ahorro como consecuencia del incremento en el rendimiento de la producción, debido al mejor
conocimiento de los procesos y a la adopción de mecanismos de producción más limpia.
• Ahorro en la implementación y funcionamiento de los sistemas de tratamiento de aguas
residuales, debido a la disminución en caudal y concentración de aguas residuales (variables de
diseño limitantes para tamaño de unidades, tiempos de residencia, adición de reactivos,
eficiencias, etc).
• Progresos tecnológicos, resultantes de la investigación y proyecto de intervención así como de
la construcción y funcionamiento de los sistemas de tratamiento de las aguas residuales.
Teniendo en cuenta que los beneficios pueden ser notablemente ampliados dependiendo de las
acciones particulares tomadas por la empresa, se citan a continuación los cuatro parámetros básicos
alrededor de los cuales se deben proponer las acciones para el cumplimiento de los objetivos de
disminución propuestos [12]:
REDUCCIÓN: Mediante una disminución de la cantidad de agua utilizada en una operación dada.
RECICLAJE: Mediante el uso repetitivo del agua en propósitos simples.
REUTILIZACIÓN: Mediante la utilización del efluente de una aplicación en otra.
RECUPERACIÓN: Mejorando la calidad de un residuo par su posterior reutilización.
Análisis de reducción de Aguas residuales5-2 Alimentos Cañaveral S.A.
5.2 ANÁLISIS DE REDUCCIÓN DE VOLUMEN EN LOS EFLUENTES LÍQUIDOS
RESIDUALES DE LA EMPRESA ALIMENTOS CAÑAVERAL.
Dentro de las características del consumo global del recurso agua en la empresa Alimentos
Cañaveral, es posible identificar, a partir del balance teórico, que más de un 93% del agua servida
durante producción y actividades de lavado y desinfección es vertida como efluente líquido
residual, por lo tanto, cualquier estudio que apunte a la disminución en el volumen de los efluentes
líquidos estará repercutiendo directamente en la disminución del consumo global.
La implementación de los cuatro parámetros básicos de disminución (Reducción, reciclaje,
reutilización y recuperación) puede ser distribuida en diversas actividades encaminadas a la
disminución de volumen de los vertidos industriales, mermando además los efectos que pudieran
traer a las aguas receptoras y plantas de tratamiento. Dichas actividades pueden ser reunidas, según
Nemerow, en: separación de vertidos, retención de aguas residuales, cambios de producción y
reutilización de vertidos. El análisis de cada una de estas actividades es función del balance de
materia real en las dos líneas de producción consideradas.
5.2.1 SEPARACIÓN DE VERTIDOS.
Si se diferencian los vertidos de forma que las aguas residuales de los sistemas de fabricación estén
separadas de las aguas de lubricación, refrigeración y lavado, el volumen de agua que requiere un
fuerte tratamiento, se puede reducir considerablemente. También es posible clasificar y separar las
aguas de proceso, de forma que solo sean tratadas las más contaminadas y las relativamente
incontaminadas sean descargadas con tratamientos menores o inclusive sin tratamiento alguno. La
separación de vertidos genera una visión del potencial de agua residual con la cual se cuenta en el
momento para tomar las acciones de disminución. Este potencial varía dependiendo de la base de
cálculo (tiempo, producción u operación) tomada para la solución balance de materia.
5.2.1.1 SEPARACIÓN DE VERTIDOS LÍNEA DE JUGOS: Los balances de aguas en esta línea
se dividen en etapas de producción, lavado y desinfección, precalentamiento y enfriamiento. La
separación de vertidos y sus respectivos potenciales cumplen con las tablas 5.1, 5.2 y 5.3. Como
información adicional se presenta la estimación del costo del agua servida en cada etapa mediante
un cálculo elemental que tiene como punto de partida el valor del m3 de agua, en tarifa industrial,
servida en el municipio de Chinchiná para el 1 de septiembre de 2001.
Análisis de reducción de Aguas residuales5-3 Alimentos Cañaveral S.A.
Tabla 5.1 SEPARACIÓN DE VERTIDOS DURANTE PRODUCCIÓN EN LÍNEA DE JUGOS
Valor del metro cúbico (Tarifa industrial) en el municipio de Chinchiná a Septiembre 1 de 2001 643.0 pesos
Agua residual durante producción
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón R mora QS mora R mcuyá QS mcuyá
H2O Selección [Lt H2O/ Lt Jugo] 0.2291 0.4680 0.2640 --- --- --- --- ---
[Costo $/Lt Jugo] 0.1473 0.3009 0.1698 --- --- --- --- ---
H2O Extracción [Lt H2O/ Lt Jugo] 1.8200 3.7200 2.1020 11.0510 --- --- --- ---
[Costo $/Lt Jugo] 1.1703 2.3920 1.3516 7.1058 --- --- --- ---
H2O Clarificación [Lt H2O/ Lt Jugo] 0.0166 0.0166 0.0120 0.0120 0.0166 0.0120 0.0166 ---
[Costo $/Lt Jugo] 0.0107 0.0107 0.0077 0.0077 0.0107 0.0077 0.0107 ---
Total [ Lt ARI / Lt Jugo] 2.0657 4.2046 2.3780 11.0630 0.0166 0.0120 0.0166 ---
Total [ Costo H2O / Lt Jugo] 1.3282 2.7036 1.5291 7.1135 0.0107 0.0077 0.0107 ---
% Consumo actual 72.59 84.35 66.70 86.69 2.08 0.76 2.08 ---
Agua de refrigeración y lubricación durante producción
JC Naranja Pulpa Naran QS Naranja QS Limón R mora QS mora R mcuyá QS mcuyá
H2O Clarificación [Lt H2O/ Lt Jugo] 0.0050 0.0060 0.0060 0.0060 0.0040 0.0070 0.0040 ---
[Costo $/Lt Jugo] 0.0032 0.0039 0.0039 0.0039 0.0026 0.0045 0.0026 ---
H2O desaireación [Lt H2O/ Lt Jugo] 0.5092 0.5090 0.7760 1.1120 0.5100 1.0300 0.5100 ---
[Costo $/Lt Jugo] 0.3274 0.3273 0.4990 0.7150 0.3279 0.6623 0.3279 ---
H2O Homogenizaci[Lt H2O/ Lt Jugo] 0.1350 0.1340 0.2050 0.2940 0.1347 0.2720 0.1347 ---
[Costo $/Lt Jugo] 0.0868 0.0862 0.1318 0.1890 0.0866 0.1749 0.0866 ---
H2O Mezclador 1 [Lt H2O/ Lt Jugo] 0.1158 0.1160 0.1770 0.2530 0.1160 0.2350 0.1160 ---
[Costo $/Lt Jugo] 0.0745 0.0746 0.1138 0.1627 0.0746 0.1511 0.0746 ---
H2O Mezclador 2 [Lt H2O/ Lt Jugo] 0.0152 0.0152 0.0232 0.0333 0.0153 0.0309 0.0153 ---
[Costo $/Lt Jugo] 0.0098 0.0098 0.0149 0.0214 0.0098 0.0199 0.0098 ---
Total [ Lt ARI / Lt Jugo] 0.7802 0.7802 1.1872 1.6983 0.7800 1.5749 0.7800 ---
Total [ Costo H2O / Lt Jugo] 0.5017 0.5017 0.7634 1.0920 0.5015 1.0127 0.5015 ---
% Consumo actual 27.41 15.65 33.30 13.31 97.92 99.24 97.92 ---
Análisis de reducción de Aguas residuales5-4 Alimentos Cañaveral S.A.
Tabla 5.2 SEPARACIÓN DE VERTIDOS DURANTE OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN EN LÍNEA DE JUGOS
5.2 A - LAVADO CONVENCIONAL DE LÍNEA 5.2 B-LAVADO RECIRCULACIÓN EN LÍNEA
Bloque - I (Selección, extracción) Bloque-II (Preparación, desaireación,
homogenización y pasteurización)
Lavado de: [Lt H20/ Jornada] Costo $ Lavado de: [Lt H20/ Jornada] Costo $ Lavado de: [Lt H20/ Jornada] Costo $
Extractora 205.42 132.09 Tanque preparación 94.91 61.03 Sanitización 560 360.08
Finishser 128.39 82.55 Tanque clarificado 94.91 61.03 Cambio de producto 560 360.08
Sinfín 154.07 99.07 Tanque de balance 71.18 45.77 General Etapa I 560 360.08
Tina recepción 128.39 82.55 Tanque de envasado 94.91 61.03 Etapa II 560 360.08
Pisos Zona Extrac 665.58 427.97 Pisos Zona Pasteuriz 237.27 152.56 Etapa III 560 360.08
Total lavado conven 1281.85 824.23 Total lavado conven 593.18 381.41 Total lavados en líne 2800 1800.40
5.2 C - LAVADOS ADICIONALES Tabla 5.3 CONSUMOS DE AGUA EN OPERACIONES DE
PRECALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DE LÍNEA
Número de operario 2
Timbos Canecas Canastillas Pracalentamiento Enfriamiento
Enjuague inicial [Lt H2O/ unidad] 2.75 2.75 2.75 Recirculación [Lt H2O/ Oper] 300 ---
[Costo $ /unidad] 1.7683 1.7683 1.7683 [Costo $/ Oper] 192.9000 ---
Durante enjabonada[Lt H2O/ unidad] 4.13 4.585 11 Homogenización [Lt H2O/ Oper] 67.7 ---
[Costo $ /unidad] 2.6524 2.9482 7.0730 [Costo $/ Oper] 43.5311 ---
Enjuague final [Lt H2O/ unidad] 2.75 2.75 2.75 Mezclador 1 [Lt H2O/ Oper] 58.3 241.67
[Costo $ /unidad] 1.7683 1.7683 1.7683 [Costo $/ Oper] 37.4869 155.3938
Lavado interno [Lt H2O/ unidad] 21.00 --- --- Mezclador 2 [Lt H2O/ Oper] 7.67 ---
[Costo $ /unidad] 13.5030 --- --- [Costo $/ Oper] 4.9318 ---
Agua total [ Lt ] lavado adicional 30.63 10.09 16.50 Agua total [ Lt ] lavado adicional 433.67 241.67
Costo total lavado adicional 19.69 6.48 10.61 Costo total lavado adicional 278.85 155.39
Análisis de reducción de Aguas residuales5-5 Alimentos Cañaveral S.A.
Tal como se aprecia en las tablas 5.1, 5.2 y 5.3, las posibilidades de intervención varían según las
etapas consideradas en la separación de vertidos. Dentro de las más representativas es posible
enunciar:
Separación de vertidos durante producción en línea de jugos: Partiendo de la tabla 5.1, las
aguas residuales durante producción en la línea pueden ser separadas de las aguas de refrigeración y
lubricación teniendo en cuenta que:
• Según las consideraciones del capítulo 4, las aguas de lubricación y refrigeración son aguas
limpias, por lo cual, la empresa podría disponer de un sistema de captación que las llevara
directamente al canal de rebose del embalse Cameguadua, constituyendo así un efluente que
no debería ser tratado. Las ventajas están constituidas por disminuciones de volumen de Agua
residual a ser tratada, tal como se aprecia en la tabla. Las desventajas de esta alternativa
radican en el desaprovechamiento del agua limpia que se está vertiendo y en el hecho que los
costos de operación durante la producción permanecerían constantes.
• Los porcentajes de disminución en la generación de aguas residuales varían dependiendo de los
productos elaborados, los más altos corresponden a los refrescos de Mora y Maracuyá, con
disminuciones cercanas al 98%) y los más bajos corresponden al concentrado azucarado de
Limón y a la pulpa de naranja con disminuciones del 13 y 15 % respectivamente.
• Es importante identificar los consumos de agua y costos estimados por abastecimiento en la
etapa de extracción, ya que mediante una intervención del equipo (Que separe aguas de
refrigeración y lubricación de los residuos sólidos de extracción) se pueden lograr vertidos
separados que representan consumos de agua de extracción por productos elaborados entre el
55.6 y 86.7 % (JC naranja y QS limón respectivamente).
Separación de vertidos durante operaciones de lavado y desinfección en línea de jugos: La
separación de vertidos para este tipo de operaciones está limitada a posibles trámites ante la
corporación, de tal manera que las aguas residuales de lavado y desinfección solo necesitaran de un
tratamiento primario para poder ser dispuestas directamente al embalse al justificar que:
Análisis de reducción de Aguas residuales5-6 Alimentos Cañaveral S.A.
• Las aguas residuales del lavado convencional tienen contenidos bajos de contaminación
orgánica soluble (Aquella que exige tratamiento biológico), por lo que la adecuación del agua
residual se limitaría a una remoción eficiente de sólidos sedimentables antes de ser vertidos.
• Los contaminantes de lavado de recirculación en línea se limitan a agentes químicos
inorgánicos (Acidos, bases y desinfectantes con formulación biodegradable) que pueden ser
homogenizados y neutralizados en un tanque antes de ser vertidos.
• Como se indicó al principio, este tipo de alternativa está sujeta a disposiciones legales, por lo
cual, los porcentajes de disminución de volumen pueden oscilar entre el 0 y el 100%.
Separación de vertidos durante precalentamiento y enfriamiento de línea de jugos: Las
ventajas de esta separación son similares a las expuestas para las etapas de producción (aguas
limpias de refrigeración y lubricación), los porcentajes varían de acuerdo con el uso o disposición
de el agua de recirculación (300 Lt/ Operación) y con la variación de los tiempos de
precalentamiento y enfriamiento. Si se considera el sistema de separación propuesto para los
efluentes de lubricación y refrigeración durante producción las disminuciones máximas en las
aguas residuales a tratar serían de 30.8% para el precalentamiento y cercanas al 55% para el
enfriamiento.
5.2.1.2 SEPARACIÓN DE VERTIDOS LÍNEA DE CONCENTRADO CAÑAVERAL: Los
vertidos que actualmente comprenden las aguas residuales de la línea de concentrado Cañaveral se
limitan a los generados por las operaciones de lavado y desinfección en cuartos de proceso,
envasado y zona de almacenamiento. La separación de vertidos en esta línea permite generar un
estimativo de los volúmenes y costos aproximados de los efluentes, así como de las características
que los hacen acreedores a un tratamiento biológico y/o fisicoquímico para asegurar su depuración,
de tal manera que se cumplan con las exigencias dispuestas por la ley. Las divisiones a considerar
siguen los parámetros propuestos para el tipo de lavado:
Efluentes de lavado convencional y arrastre de producto en producción de concentrado
Cañaveral: El propósito de este tipo de lavado es desprender los residuos de producto adheridos a
las paredes de tuberías y equipos, así como barrer cantidades remanentes de producto terminado en
las líneas que comunican los equipos con tanques de almacenamiento y cuarto de envasado.
Necesitan de un tratamiento biológico debido principalmente a:
Análisis de reducción de Aguas residuales5-7 Alimentos Cañaveral S.A.
• Alta solubilidad de los productos elaborados (Azúcares).
• Las moléculas (disueltas) consideradas como agentes contaminantes están compuestas
principalmente por carbohidratos de alto peso molecular los cuales, por la estequiometría de
reacción en la depuración biológica, necesitan de altos contenidos de oxígeno que incrementan
notablemente el valor de la DBO y la respectiva carga contaminante.
Efluentes lavado de recirculación en línea de concentrado Cañaveral: El propósito de este tipo
de lavado es mantener la línea y equipos en condiciones asépticas que impidan el crecimiento de
microorganismos que alteren las condiciones microbiológicas del producto (mesófilos, levaduras,
coliformes, etc). Este efluente presenta concentraciones variables de agentes químicos utilizados en
las etapas de limpieza, neutralización y desinfección; de las cuales se pueden enunciar bases fuertes,
agentes desinfectantes (Hipoclorito y Timsen) y detergentes. De acuerdo a las características de los
efluentes, la separación de vertidos con respecto a los lavados convencionales y de arrastre
permitiría el estudio de un sistema de tratamiento físicoquímico, en el cual se pueden considerar
tanques de igualación y neutralización.
Las ventajas y desventajas de la disminución de efluentes residuales que necesiten de un
tratamiento biológico complejo para la línea de concentrado Cañaveral obedecen a la tabla resumen
de aproximación de volúmenes y costos (Tabla 5.3). Para el efluente del lavado convencional se
considera además el costo de la tasa retributiva, calculado a partir de la Demanda Teórica de
Oxígeno, tal como se explica en el capítulo de identificación y relación de puntos críticos (Cap 4.
Pág 4 - 21). Para un mejor aproximación a condiciones reales (Tasa retributiva) se toma el valor del
80 % de la DTO, ya que este porcentaje representa la degradación alcanzada por un cultivo
biológico en su quinto día de incubación, asemejando una medición de la DBO teórica.
5
Separación de vertidos durante operaciones de lavado y desinfección en producción de
concentrado Cañaveral: La principales consideraciones para este hecho radican en:
• La separación de los efluentes de lavado convencional y de recirculación, permitiría disminuir
considerablemente la cantidad de agua residual que necesita de un tratamiento biológico
estricto (Lavado convencional). Para el otro efluente, se pueden estudiar soluciones de manera
conjunta a los efluentes de Jugos ya que tienen las mismas características.
Análisis de reducción de Aguas residuales5-8 Alimentos Cañaveral S.A.
Tabla 5.3 SEPARACIÓN DE VERTIDOS DURANTE OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN DE CONCENTRADO CAÑAVERAL
Tarifa industrial del servicio de acueducto en el municipio de Chinchiná a Septiembre de 2001 643.0 pesos / m3
Costo de tasa retributiva por DBO a Septiembre de 2001 (Factor regional 1.5) 88.935 pesos / Kg DBO
H2O Lavado Carga teórica Agua de lavado Tasa por DBO
[Lt / lavado] [ºBrix] [DTO] [DBO teórica] [Kg DBO/ Lavado] [Pesos/Lavado] [Pesos/Lavado]
Lavado de miel semiprocesada
Entre batches marmita 30 3.7 42803.3 34242.6 1.03 19.29 91.36
Final de producc marmita 30 3.7 42803.3 34242.6 1.03 19.29 91.36
Sist enfriamiento Enjuague I 250 5.5 64407.1 51525.7 12.88 160.75 1145.61
Enjuague II 250 1.2 13440.9 10752.7 2.69 160.75 239.07
Tanques miel semiprocesadaEnjuague I 70 8.5 104116.1 83292.9 5.83 45.01 518.54
Enjuague II 50 --- --- --- --- 4.45 ---
Lavado de concentrado Cañaveral
Entre batches marmita 30 4.6 53716.9 42973.5 1.29 19.29 114.66
Final de producc marmita 30 4.6 53716.9 42973.5 1.29 19.29 114.66
Sist enfriamiento Enjuague I 250 11.6 145214.1 116171.3 29.04 160.75 2582.92
Enjuague II 250 3.5 40136.9 32109.5 8.03 160.75 713.92
Lavado de arrastre de producto
Enjuague general 750 5.4 63015.4 50412.3 37.81 482.25 3362.57
Lavado convencional en cuarto de envasado
Tanque envasado I -Enjuague 25 6 71453.1 57162.5 1.43 16.075 127.09
cuarto proceso II -Enjuague 150 --- --- 96.45 ---
Lavado recirculación en línea cuarto de envasado
Tanque envasado I -Enjuague 60 17.9 237113.8 189691.0 11.38 38.58 1012.21
Lavado convencional en zona de almacenamiento
Tanque de I -Enjuague 120 25 373143.9 298515.1 35.82 77.16 3185.81
Almacenam II -Enjuague 100 --- --- 64.3 ---
Lavado recirculación en línea Zona de almacenamiento
Tanque de I -Enjuague 500 40 746287.7 597030.2 298.52 321.5 26548.44
Almacenam II -Enjuague 500 30 479756.4 383805.1 191.90 321.5 17066.85
III -Enjuague 500 15 197546.8 158037.4 79.02 321.5 7027.53
. IV -Enjuague 500 5 58917.5 47134.0 23.57 321.5 2095.93
Análisis de reducción de Aguas residuales5-9 Alimentos Cañaveral S.A.
• La conveniencia de la separación de vertidos de lavado convencional y de recirculación debe
tener en cuenta el sistema de tratamiento a considerar, ya que la manipulación de estas
corrientes puede entregar aguas residuales con diversas concentraciones y cargas
contaminantes (Concentradas o diluidas) que pueden afectar el desempeño del mismo.
5.2.2 RETENCIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES.
Si se tiene en cuenta que cada centímetro cúbico de agua que es retenida en la empresa equivale a
un centímetro cúbico de agua ahorrada, es fácil entender por qué el buen manejo de este recurso
debe convertirse en una de las políticas de conservación para cualquier empresa. Dentro de los
términos aplicables a la retención, se incluye el parámetro básico de reducción. La introducción de
las prácticas de conservación requiere de un estudio completo, con criterio técnico, de la utilización
actual del agua y el inventario de todas las operaciones de la planta que usan agua [Nemerow]. Las
observaciones más importantes para este segundo grupo de actividades se pueden reunir de manera
conjunta para las dos líneas de producción:
5.2.2.1 RETENCIÓN DE AGUAS RESIDUALES LÍNEA DE PRODUCCIÓN DE JUGOS.
• Para el caso en el cual no se separen los vertidos, la retención en etapas de producción de la
línea de jugos se logra mediante un control sobre los caudales de lubricación y refrigeración
ideales que debe mantener los equipos, de tal forma que no sobrepasen este valor pues el
excedente se convertiría en pérdidas.
• Para los lavados convencionales en la línea se debe considerar la implementación de
mecanismos de control de caudal en los extremos de las mangueras. La implementación de
pistolas de agua permite un incremento en la presión y una disminución en el caudal, lo cual
facilitaría algunas de las operaciones de lavado. La reducción en el volumen de los efluentes
varía según el sistema de control de caudal implementado.
• La implementación de rastrillos de caucho para barrer sólidos adheridos a los pisos del cuarto
de producción, evitaría el consumo de grandes volúmenes de agua utilizados para tal fin. Las
reducciones logradas están previstas para unos rangos de entre el 70 y 80% del agua empleada
en la actualidad.
Análisis de reducción de Aguas residuales5-10 Alimentos Cañaveral S.A.
• Debido a la distancia entre la llave de donde se toma el agua de lavado de canastillas y el lugar
donde se efectúa el lavado de las mismas es conveniente disponer de una válvula al final de la
manguera, ya que los consumos de agua durante enjabonada de timbos, canecas y canastillas
no son justificados. Las reducciones logradas por cada unidad lavada oscilarían entre el 13%
para los timbos y el 66% para las canastillas cuando la labor es realizada por dos operarios.
5.2.2.2 RETENCIÓN DE AGUAS RESIDUALES LÍNEA DE CAÑAVERAL
• Los lineamientos de retención de aguas residuales en cuanto a las operaciones de lavado
convencional en la línea de concentrado Cañaveral son similares a las expuestas para la línea de
jugos. La aplicación de mangueras de mediana presión disminuirían los consumos de agua en
el desprendimiento de los productos adheridos. Como consideración adicional se tiene la
posible implementación de mangueras con suministro de agua caliente, lo que permite una
mayor facilidad en el desprendimiento.
• Para los lavados de recirculación en línea, sería prudente estudiar un diseño CIP (Clean in
place), de tal manera que los lavados de limpieza, neutralización y desinfección puedan ser
realizados varias veces con la misma solución. La reducción sería función del tiempo de
permanencia de la solución en recirculación, y partiría del hecho de que en la actualidad el
consumo diario por este tipo de operación es de 2240 Lt.
• Para el caso en el cual no se considere el lavado CIP, la disminución del consumo de agua en la
etapa de neutralización puede ser lograda mediante la adición de un agente químico ácido. Las
disminuciones serían función de la cantidad de agente utilizado, de tal forma que se llegue a un
pH en el cual no existan problemas de acidulación del producto terminado.
5.2.3 CAMBIOS EN LA PRODUCCIÓN PARA LA DISMINUCIÓN DE VERTIDOS.
La producción de ambas líneas está limitada a una serie de operaciones unitarias en las que el uso
de las materias primas es independiente de las cantidades de agua a utilizar. Por otro lado, las
operaciones de limpieza y desinfección en cada línea involucran concentraciones definidas que
determinan los volúmenes de agua mínimos en cada operación. De lo anterior, Las disminuciones
de volumen en los efluentes líquidos residuales mediante cambios en la producción se pueden
lograr tan solo mediante una programación que minimice:
Análisis de reducción de Aguas residuales5-11 Alimentos Cañaveral S.A.
• La producción de dos o más productos de características diferentes en la línea de Jugos.
• Los lavados de cambio de producto en la línea Cañaveral.
Debido a las características de producción de la planta (Por demanda) y a la relación entre los
costos que implica el lavado (Tiempo, vapor de caldera, costos de agua, costos estimados de tasa
retributiva) y los beneficios que traería la producción, las consideraciones anteriores pueden ser o
no tomadas en cuenta. Las disminuciones de agua y sus respectivos costos pueden ser identificadas
en las tablas 5.1 - 5.3. Se debe prestar especial interés en el lavado general de cambio de
producción de miel de mezcla a concentrado Cañaveral pues los consumos y costos aproximados
corresponden a Lt y pesos / lavado respectivamente.
5.2.4 REUTILIZACIÓN DE VERTIDOS.
En la medida en la que se identifiquen los efluentes líquidos que pueden llegar a ser reutilizados, la
cantidad de vertidos a tratar y eliminar sufrirá una disminución correspondiente. En las actividades
citadas a continuación, se mezclan los criterios básicos de reutilización y reciclaje de efluentes de
las dos líneas de producción antes de su disposición final.
5.2.4.1 REUTILIZACIÓN DE VERTIDOS LÍNEA DE PRODUCCIÓN DE JUGOS.
• Partiendo de las tablas de separación de vertidos durante producción, es posible identificar un
potencial de reciclaje en los efluentes de agua de refrigeración y lubricación de las unidades de
clarificación, desaireación, homogenización y descargas 1 y 2 del mezclador. Mediante la
disposición de un sistema de recirculación se recuperaría esta agua para volver a ser alimentada
en cada una de las unidades. Los ahorros de agua y dinero son extrapolables a partir de la tabla
6.1 y varían dependiendo de los equipos y efluentes considerados para la recirculación.
Consideración: Es muy importante tener en cuenta la consideración adicional referente a la
temperatura de salida del mezclador. La relación de factibilidad en la reutilización de este
efluente para el sistema de recirculación es función de las masas y temperaturas de las demás
corrientes implicadas en la recirculación, así la temperatura final luego de mezcladas las
corrientes estaría dada por un balance de energía según el cual:
Análisis de reducción de Aguas residuales5-12 Alimentos Cañaveral S.A.
Calor cedido por la corriente del mezclador = Calor ganado por las demás corrientes
Calor cedido = - (Masa) × (Calor específico) × (T - T )
Efluente en el mezclador Agua Final Agua en el mezclador
Calor ganado = (Masa) × (Calor específico) × (T - T )
Efluente demás corrientes Agua Final Agua en demás corrientes
Al despejar la temperatura final en la ecuación general se tiene que
Masa 
 Total de las demás corrientes ×T +T
Prom de las demás corrientes Efluente del mezclador
 Masa 
T = Mezclador
Final Masa
1+ Total de las demás corrientes
Masa
Mezclador
La conveniencia de la temperatura final escogida tendrá que ser analizada por el jefe de
mantenimiento.
• Tal como se expuso en el análisis de reducción, las máquinas de extracción están sujetas a una
posible intervención que separe los residuos sólidos de la extracción del agua utilizada para la
lubricación y refrigeración de pistones. En la medida en la que sea lograda dicha intervención,
las posibilidades de reciclaje del efluente de esta etapa pueden ser satisfechas mediante un
sistema de recirculación. Es aconsejable que el sistema de recirculación sea considerado solo
para esta máquina ya que el agua de lubricación y refrigeración de la máquina de extracción es
exclusiva de la preparación de productos cuyas materias primas sean frutos cítricos.
• Otro tipo de reutilización puede ser logrado al destinar parte del agua vertida durante
producción en operaciones de lavado y desinfección. En este caso, el efluente limpio de la
lubricación, refrigeración y servicio se convierte en agua de lavado, siempre y cuando reúna la
calidad requerida para cumplir el objetivo de enjuague, limpieza o desinfección. El estudio se
puede hacer efectivo incluso para el abastecimiento de agua de lavado en la línea Cañaveral.
5.2.4.2 REUTILIZACIÓN DE VERTIDOS LÍNEA DE CONCENTRADO CAÑAVERAL.
La dilución de azúcares en los vertidos del lavado convencional de la línea Cañaveral dificulta su
reutilización en operaciones y actividades en planta, razón por la cual sus aplicaciones directas se
limitan a:
• La reutilización como agua de dilución y ajuste de sólidos durante producción
Análisis de reducción de Aguas residuales5-13 Alimentos Cañaveral S.A.
• Posibles comercializaciones como subproducto o reutilización como agente edulcorante de
jugos o concentrados azucarados.
• El estudio de factibilidad en la elaboración de un producto natural (análogo a club K-ña)
consistente en una bebida refrescante a base de azúcares de caña, que reúna condiciones
microbiológicas y de mercado viables.
Todas estas posibles reutilizaciones están ligadas a un estudio microbiológico del comportamiento
del efluente según concentración (ºBrix), volumen, condiciones de recolección y almacenamiento.
5.3 ANÁLISIS DE REDUCCIÓN DE CARGAS CONTAMINANTES EN LOS EFLUENTES
LÍQUIDOS RESIDUALES DE LA EMPRESA ALIMENTOS CAÑAVERAL.
Cualquier tipo de reducción en el volumen de los efluentes influye directamente en su
concentración de agentes contaminantes, por lo cual, las reducciones adoptadas deben considerar las
repercusiones a los sistemas de tratamiento propuestos.
La reducción del poder contaminante es el segundo objetivo de una planta industrial, preocupada
por el tratamiento de vertidos. Cualquier acción para disminuir la carga total de materia
contaminante en los vertidos industriales representa un ahorro debido a la reducción de las
necesidades en el tratamiento de estos vertidos. Según Nemerow [7], el poder contaminante puede
ser reducido por: Cambios en el proceso, modificaciones en el equipo industrial, segregación de
vertidos, mezcla de vertidos y recuperación de vertidos. El análisis de estas actividades de
reducción es función del balance real de aguas en las dos líneas de producción estudiadas.
5.3.1 CAMBIOS EN EL PROCESO
Ninguna actividad productiva puede sobrevivir en el mercado sin revisar y analizar continua, y de
una forma crítica, sus técnicas de producción. De este análisis y revisión es posible identificar
cambios en el proceso que reduzcan la contaminación de los vertidos, al variar aquellas operaciones
o procesos molestos desde el punto de vista de contaminación [7]. La reducción de agentes
contaminantes mediante cambios en el proceso está ligada a:
Análisis de reducción de Aguas residuales5-14 Alimentos Cañaveral S.A.
• La forma en la cual se efectúan las operaciones y procesos unitarios en las actividades de
producción, lavado y desinfección.
• El poder contaminante de los residuos generados a partir de la materia prima no aprovechada y
de otras sustancias empleadas en la producción.
• Los agentes químicos empleados en las operaciones de limpieza y desinfección.
Para el caso particular de la empresa alimentos Cañaveral S.A, la disminución de agentes
contaminantes mediante cambios en el proceso presenta se dificulta debido principalmente a:
• Las transformaciones a las que son sometidas las materias primas se limitan a operaciones
unitarias de mezcla y acondicionamiento, las cuales son resultado de una amplia investigación
que satisface características de producto terminado y relaciones favorables de costo beneficio en
cuanto a consumos energéticos, eficiencias, etc.
• Aunque las materias primas empleadas en la producción de las líneas de jugos (frutos y pulpas)
y Cañaveral (miel virgen) son responsables de gran parte de la contaminación, no pueden ser
cambiadas pues tienen relación directa con el objetivo comercial del producto elaborado.
• Las otras sustancias empleadas durante la producción son microingredientes mezclados con el
producto elaborado, por lo tanto no se consideran como fuente de contaminación.
• Es imposible suprimir los lavados convencionales, ya que constituyen un paso crucial antes de
las operaciones de lavado de recirculación en línea.
• La contaminación por agentes químicos durante lavado y desinfección es producto de una rutina
establecida para industrias alimenticias, razón por la cual, la disminución solo es posible
mediante el uso adecuado de soluciones de limpieza (NaOH) y desinfección, la implementación
de detergentes con agentes biodegradables.
A pesar de las dificultades expuestas anteriormente, la reducción de contaminantes puede ser
lograda mediante la implementación de políticas de producción que aseguren alta eficiencia y
buenas prácticas de manejo ya que se disminuyen pérdidas de producto elaborado, tiempos de
operación (rendimientos de extracción y producción), lavados innecesarios, reprocesos y demás
inconvenientes que alteren la cadena normal de producción compuesta por tiempos estándar de
producción y lavados necesarios para volúmenes de producción. La cuantificación de estas
reducciones varía considerablemente, sin embargo puede llegar a valores representativos tras un
Análisis de reducción de Aguas residuales5-15 Alimentos Cañaveral S.A.
análisis mensual o anual de reducción en actividades innecesarias de alto poder contaminante como:
lavados de recirculación en línea, lavados convencionales y producción fuera de parámetros.
5.3.2 MODIFICACIONES EN EL EQUIPO INDUSTRIAL
Por medio de cambios en el equipo se puede lograr una reducción en el poder contaminante de los
vertidos, normalmente reduciendo las cantidades de contaminantes que entran o salen de los
mismos [7]. Las modificaciones a considerar deben ser objeto de un análisis técnico económico, de
tal forma que se logren soluciones aceptables mediante inversiones mínimas. Algunas de las
consideraciones para la modificación del equipo industrial en la planta de producción de la empresa
Alimentos Cañaveral S.A. se reúnen en:
Modificaciones en el equipo industrial de la línea de Jugos
• La modificación de la máquina extractora consiste en la separación de los residuos sólidos y el
agua de refrigeración y lubricación. Se debe evitar cualquier contacto entre estas sustancias para
asegurar la disminución de contaminantes. Los beneficios se pueden agrupar en: reducción de
residuos sólidos en el efluente líquido (Cáscaras, membranas y semillas), separación de semillas
para una posible comercialización, reducción de aceites esenciales (emulsiones) en los efluentes
líquidos, reducción del volumen de agua residual tras la implementación de sistemas de
recirculación o reutilización. Para beneficios adicionales ver sección 5.2.
• Pueden ser implementadas una serie de rejillas de separación de residuos sólidos antes del canal
de desagüe para prevenir que se escapen semillas y restos que aumenten el poder contaminante
y la densidad del vertido.
• La incorporación de leves pendientes en las tuberías que comunican bombas y equipos podrían
disminuir pérdidas y reprocesos, así como la cantidad de agua para el arrastre de producto.
• Es prudente una revisión de los sistemas de bombeo (Ubicación y características de las
bombas), para proponer posibles modificaciones que mejoren el desempeño de la línea.
Modificaciones en el equipo industrial de la línea de concentrado Cañaveral
Análisis de reducción de Aguas residuales5-16 Alimentos Cañaveral S.A.
• Debido a las distancias entre los cuartos de producción y envasado (aprox 10 m), la zona de
almacenamiento y el cuarto de producción (aprox 20 m), se propone estudiar posibles
modificaciones a los sistemas de bombeo actualmente empleados, para determinar de que forma
se pueden reducir las pérdidas y reprocesos en la línea. Dentro de las alternativas propuestas
están la implementación de bombas intermedias o de pendientes en la tubería de conducción.
• La disposición de válvulas, tuberías de alimentación y descarga de algunos equipos (tanque de
enfriamiento y tanques de almacenamiento de miel virgen) dificultan la evacuación del
producto o materia prima, por lo cual se incrementa la carga contaminante durante el lavado
convencional (producto o materia prima remanente).
5.3.3 SEGREGACION DE VERTIDOS
La segregación de vertidos reduce el poder contaminante y los problemas de tratamiento del vertido
final de la planta industrial. Cualquier tipo de reducción en volumen, por separación de aguas de
servicio, proceso y lavado produce un ahorro en el tamaño final de la planta de tratamiento. El
principal objetivo de esta actividad es producir dos vertidos: Uno concentrado y de pequeño
volumen y otro débil con casi el mismo volumen del vertido original sin separar. El vertido
concentrado y de pequeño volumen puede ser tratado entonces con métodos específicos de su
problema, mientras que el otro puede ser tratado con tratamientos fisicoquímicos leves. Aunque esta
separación puede incrementar el poder contaminante del vertido que se trata, se producirá
normalmente un efluente final que contiene menos materia contaminante [7].
Para el caso de los efluentes líquidos de la empresa, la segregación de vertidos aplica igualmente al
análisis efectuado para la separación de vertidos (sección 5.2.1). La consideración general desde el
punto de vista de contaminación radica en que las aguas residuales que necesitan de tratamiento
biológico estricto se limitan a las producidas en etapas de extracción y clarificación (Línea de jugos)
y en las operaciones de lavado convencional (Ambas líneas).
5.3.4 MEZCLA DE LOS VERTIDOS
Las plantas que tienen productos elaborados en procesos diversos, prefieren mezclar sus vertidos.
Esto requiere tanques de mezcla de un cierto periodo que depende del tiempo necesario para que se
produzcan vertidos repetidos, de tal forma que el efluente sea más constante en sus características.
Análisis de reducción de Aguas residuales5-17 Alimentos Cañaveral S.A.
Entre los objetivos de la mezcla está mantener constante el pH, la DBO y la precipitación de los
sólidos y metales pesados. Los efluentes de características constantes se tratan más fácil y
eficientemente que los variables.
La planta de tratamiento a proponer en la empresa Alimentos Cañaveral ha de tratar los efluentes
residuales de las dos líneas de producción, de manera conjunta con las aguas residuales domésticas.
Atendiendo al análisis efectuado para la separación de vertidos (sección 5.2.1), la mezcla de
vertidos debe reunir por aparte la segregación de vertidos de ambas líneas, de tal forma que se
efectúen tratamientos biológicos a las aguas de contenidos orgánicos y fisicoquímicos a las demás
(previa autorización de la Autoridad Ambiental).
5.3.5 RECUPERACIÓN DE SUBPRODUCTOS
La recuperación de subproductos se considera como el único aspecto que puede generar
rentabilidad. Sin embargo, muchos profesionales desprecian esta solución debido a las estadísticas
relacionadas con el bajo porcentaje de subproductos que se obtienen con éxito de los vertidos. De
todas formas, la utilización de algún subproducto elimina claramente , por lo menos, alguna de las
materias que normalmente deben ser retiradas del efluente. Se debe estimular la investigación para
la búsqueda de subproductos, aunque solo sea para dar un mayor conocimiento del proceso en los
problemas de vertidos. Puesto que algunos vertidos son muy difíciles de tratar, a un bajo costo, se
recomienda que la dirección de la industria afectada considere la posibilidad de construir una planta
de recuperación que puede producir un subproducto comerciable y al mismo tiempo resolver un
molesto problema de vertidos [7].
En el caso particular de la empresa alimentos Cañaveral S.A. la recuperación de subproductos se
debe encaminar a los efluentes durante etapas de producción o a los comprendidos por los lavados
convencionales, por lo cual el análisis para cada línea de producción cumple con:
Recuperación de subproductos en la línea de Jugos
La recuperación de subproductos de la línea de jugos debe ser encaminada principalmente a los
residuos sólidos generados durante la extracción y la clarificación. Algunos detalles de este tipo de
recuperación en grandes industrias a nivel mundial se encuentran en los manuales del departamento
Análisis de reducción de Aguas residuales5-18 Alimentos Cañaveral S.A.
de agricultura de los estados unidos (4, 14, 15). Las consideraciones para la adopción de esta
alternativa están basadas en criterios generales de aprovechamiento teórico (eficiencias de
extracción) y en condiciones actuales de producción (Cantidad de residuos generados) referenciadas
por el balance real de aguas.
Para el caso de los lavados convencionales, no se efectúan propuestas debido a la concentración de
sustancias recuperables presentes en los efluentes una vez recuperado el producto remanente.
Recuperación de subproductos en la línea de concentrado Cañaveral
Teniendo en cuenta que la recuperación de subproductos en la línea Cañaveral se limita a lavados
convencionales, es importante identificar que:
• El efluente tiene un alto contenido de solubles (Carbohidratos), por lo cual no es posible
considerar el subproducto como una sustancia aparte del agua. De allí que cualquier tipo de
recuperación deba considerar una solución de contenidos variables de azúcares disueltos.
• Los rangos de concentración de los efluentes (3 - 20 ºBrix) son fácilmente atacados por
microorganismos, generando una rápida descomposición (oxidación) que puede intervenir en
las características microbiológicas del efluente recuperado.
La dilución de azúcares representa una fuente importante de contaminación orgánica, razón por la
cual su recuperación como subproducto manifiesta beneficios considerables. Es indispensable tener
un control estricto sobre la actividad microbiológica de las aguas de lavado, por lo cual se deben
promover pruebas que tengan en cuenta la temperatura, procedencia, volumen, grados Brix y
condiciones de recolección del efluente de lavado. En la medida en que las pruebas cumplan con el
análisis microbiológico (mesófilos, hongos, levaduras y coliformes), se deben evaluar tiempos de
duración de condiciones asépticas así como propiedades de almacenamiento para determinar los
puntos de partida necesarios para la recuperación propuesta. El análisis microbiológico de
recolección y almacenamiento de aguas residuales de lavado convencional determinará cuales
efluentes son aptos para un posterior análisis de recuperación.
Análisis de reducción de Aguas residuales5-19 Alimentos Cañaveral S.A.
Dentro de las recuperaciones propuestas se tienen:
Ajuste de sólidos: El agua empleada para el ajuste de sólidos debe cumplir con un volumen tal que
asegure la concentración final del producto terminado. Partiendo del balance teórico, el promedio de
adición de agua durante la producción de concentrado Cañaveral es de 90 Lt por batche.
Considerando que el volumen de agua añadida varía en función de los grados Brix , la adición
puede ser representada por la siguiente ecuación:
V ×ρ (ºBrix −ºBrix )
V = prod elaborad prod elaborad prod elaborad deseados
Agua para ajuste (ºBrix −ºBrix ) ρ
deseados Agua para ajustes Agua para ajuste
Comercialización de subproductos: Las aguas de lavado convencional pueden ser
comercializadas como bebidas refrescantes (Aprox 10-15 ºBrix), o ser utilizadas como edulcorantes
naturales en la producción de Jugos de frutas de color oscuro (mora).
Dilución de microingredientes: El agua empleada en la dilución de microingredientes para la
producción de concentrado puede ser sustituida por agua de lavado convencional.
Concentración de aguas de lavado convencional: dentro de las alternativas propuestas para la
recuperación de subproductos en la línea de concentrado Cañaveral se tiene la utilización de las
marmitas para una posible concentración de las aguas de lavado, de tal forma que se incrementen
los grados Brix hasta valores en los cuales se disminuya el riesgo de actividad microbiológica.
En el análisis final, las consideraciones económicas y los requerimientos del control de
contaminación, juegan los papeles más importantes en las decisiones relacionadas con el
aprovechamiento de subproductos.
Análisis de reducción de Aguas residuales6. PROPUESTA DE UN PLAN DE
MANEJO DEL RECURSO AGUA.
6.1 Lineamientos generales..................................................................................... 6-1
6.2 Objetivos del plan de manejo del recurso agua................................................ 6-2
6.3 Estrategias y metas del plan de manejo del recurso agua................................ 6-3
6.3.1 Estrategias para asegurar el consumo mínimo de agua................................... 6-4
6.3.2 Metas para asegurar el consumo mínimo de agua........................................... 6-6
6.3.3 Estrategias para asegurar la carga contaminante mínima en el agua residual de la
empresa....................................................................................... 6-9
6.3.4 Metas para asegurar la carga contaminante mínima de aguas residuales .... 6-11
6.3.5 Estrategias para asegurar que el tratamiento de las aguas residuales, cumpla con
parámetros de vertimiento............................................................. 6-14
6.3.6 Metas para asegurar el tratamiento de aguas residuales................................ 6-14Análisis de reducción de Aguas residuales6-1 Alimentos Cañaveral S.A.
6.1 LINEAMIENTOS GENERALES
El plan de manejo del recurso agua en la empresa Alimentos Cañaveral S.A. reúne una serie de
propuestas referentes a posibles acciones a adoptar en la planta de personal y producción, de tal
forma que exista una repercusión directa en la utilización de agua potable y disposición de aguas
residuales llevadas a cabo en la actualidad. La metodología de formulación del plan de manejo se
compone de tres apartes relacionados entre sí. Los apartes considerados son:
i) Objetivos del plan: El plan de manejo del recurso agua debe fijar claramente los objetivos
perseguidos por la empresa, teniendo en cuenta las necesidades, problemáticas y prioridades
actualmente identificadas.
ii) Estrategias del plan: El plan de manejo del recurso agua ha de proponer diversas acciones y
estrategias que permitan el alcance de cada uno de los objetivos específicos. Las estrategias
propuestas son consecuentes al estudio de las características de intervención del recurso agua en la
planta. Como factor adicional, las estrategias deben ser objeto de un análisis técnico económico
para descartar o corroborar las acciones a llevar a cabo.
iii) Metas del plan: Una vez identificados los objetivos y estrategias para el cumplimiento de los
mismos, es indispensable fijar los alcances y tiempos que satisfagan las propuestas efectuadas. Las
metas del plan de manejo deben ser cuantificables y contar con un seguimiento que permita una
constante evaluación de alcances y desempeños sobre las acciones adoptadas.
El plan de manejo debe ser concertado entre directivos, jefes de sección y supervisores, de tal forma
que involucre la participación multidisciplinaria de todo el personal de la empresa. Para el caso
particular de la empresa Alimentos Cañaveral S.A. se presenta a continuación una formulación que
ha de servir como punto de partida a diversas acciones reales que satisfagan las necesidades actuales
de reducción de consumo de agua potable y generación de aguas residuales.
La metodología de formulación se lleva a cabo mediante una presentación conjunta de los objetivos
considerados por el plan, seguida de las estrategias y metas consideradas para cada objetivo. Tanto
las estrategias como las metas pueden ser modificadas o ampliadas, luego del concenso entre el
personal encargado de la revisión final.
Plan de manejo del recurso agua6-2 Alimentos Cañaveral S.A.
6.2 OBJETIVOS DEL PLAN DE MANEJO DEL RECURSO AGUA EN LA EMPRESA
ALIMENTOS CAÑAVERAL S.A
El plan de manejo reúne tres objetivos principales:
6.2.1 Asegurar que el consumo de agua involucrado en las actividades normales de ambas líneas de
producción corresponda al mínimo posible.
6.2.2 Asegurar que la carga contaminante de los efluentes líquidos residuales producidos por las
dos líneas de producción corresponda a la mínima posible.
6.2.3 Efectuar el tratamiento de los efluentes líquidos residuales, de tal forma que cumplan con los
parámetros de vertimiento exigidos por la Autoridad Ambiental del departamento.
6.3 ESTRATEGIAS Y METAS DEL PLAN DE MANEJO DEL RECURSO AGUA EN LA
EMPRESA ALIMENTOS CAÑAVERAL S.A
Las estrategias y metas se desarrollan en función de los objetivos propuestos, por lo cual:
6.3.1 ESTRATEGÍAS PARA ASEGURAR EL CONSUMO MÍNIMO DE AGUA.
Con base en el estudio realizado, la disminución en el consumo de agua industrial puede ser lograda
mediante el seguimiento de cinco estrategias básicas, las cuales se reúnen en el siguiente diagrama:
Organización y capacitación
de grupos de trabajo
Definición de parámetros Estudio e implementación de Normalización de rutinas
de supervisión alternativas de intervención y tiempos de lavado
Implementación de un sistema de
Control de consumo
Plan de manejo del recurso agua6-3 Alimentos Cañaveral S.A.
La descripción de cada una de las estrategias cumple con:
6.3.1.1 Organización y capacitación de grupos de trabajo: Esta estrategia pretende concientizar
al personal, en cuanto a los beneficios y garantías acarreadas en la adopción de un manejo integral
del recurso, estimulando las acciones encaminadas a la reducción del consumo. Una vez conocidas
la condiciones actuales y las posibles proyecciones del consumo global en la planta se deben
organizar grupos de trabajo para el estudio y adopción de propuestas. Los grupos de trabajo deben
reunir objetivos específicos afines con su desempeño en la planta, para lo cual se proponen tres
grupos multidisciplinarios encargados de las tres estrategias siguientes.
6.3.1.2 Definición de parámetros de supervisión: Es indispensable mantener una constante
supervisión de los consumos de agua industrial y de las relaciones empleadas en la resolución de
balances de materia (tiempos y porcentajes de extracción, caudales de pasteurización, etc), de tal
forma que se adquiera una base de datos representativa que relacione los consumos de agua de
servicio, lavado y desinfección con los volúmenes de producción. Los parámetros de supervisión
deben definir la regularidad de la toma de datos teniendo en cuenta tiempos de producción
ininterrumpida en cada línea.
6.3.1.3 Estudio e implementación de las alternativas de intervención: Las alternativas de
intervención buscan una disminución representativa en el consumo de agua industrial, traducida a
su vez en reducciones del volumen de agua residual a ser tratada Biológicamente. Dentro de las
alternativas analizadas se tienen la separación de vertidos, retención de aguas residuales, cambios en
la producción, reutilización de vertidos e intervención de equipos sobre puntos críticos. Debido a la
necesidad de estudios tecnico-económicos, el grupo de trabajo debe estar compuesto por directivos,
jefes de sección y supervisores.
6.3.1.4 Normalización de rutinas y tiempos de lavado y desinfección: Las rutinas de lavado
deben estar asegurar el cumplimiento de los objetivos de limpieza y desinfección en cada línea,
además de definir el consumo fijo de agua y agentes químicos empleados en lavados de
recirculación en línea. Para el caso de lavados convencionales se debe tener en cuenta los tiempos y
consumos promedios que satisfagan el éxito de la operación y disminuyan pérdidas innecesarias.
Plan de manejo del recurso agua6-4 Alimentos Cañaveral S.A.
6.3.1.4 Implementación de un sistema de control de consumo de agua: El buen desempeño de
las estrategias anteriores debe ser evaluado mediante un sistema de control de consumo, de tal
forma que se puedan hacer diagnósticos reales de las condiciones de consumo en la planta. El
control ha de comparar los reportes de consumo facturados con los identificados durante las
operaciones de producción, lavado y desinfección (Balances de materia). El sistema de control ha
de considerar la tabulación de la información.
6.3.2 METAS PARA ASEGURAR EL CONSUMO MÍNIMO DE AGUA.
Las metas propuestas tienen una relación directa con las estrategias propuestas y pueden ser
agrupadas en:
6.3.2.1 Metas de capacitación y organización de grupos de trabajo:
• Efectuar una capacitación general que discuta los alcances del proyecto "Formulación de un
plan de manejo del recurso agua en la empresa alimentos Cañaveral S.A", así como la
proyección del plan y la posible participación de los empleados de la empresa.
• Organizar y estructurar los grupos de trabajo que han de afrontar las estrategias de: Definición
de parámetros de supervisión, Estudio e implementación de intervenciones y Normalización de
rutinas de lavado y desinfección.
• Efectuar una capacitación específica dirigida a cada grupo de trabajo, cuya temática reúna: Los
lancees de cada estrategia, Planeación de alcances en periodos de tiempo determinados y
Parámetros de evaluación.
• Programar diversas reuniones con todo el personal de la planta para dar a conocer las
particularidades, alcances y avances de cada grupo de trabajo.
6.3.2.2 Metas de definición de parámetros de supervisión:
• Definir la regularidad y el periodo de tiempo para la toma de datos referentes a las relaciones de
proceso, lavado y desinfección necesarias para la resolución de los balances de materia. Se
recomienda que la toma de datos se efectúe mínimo una vez al mes, además de descartar
progresivamente el seguimiento de aquellas variables que permanezcan constantes o no sean
Plan de manejo del recurso agua6-5 Alimentos Cañaveral S.A.
objeto de variaciones apreciables. (Caudales de servicio, pasteurización, extracción, etc).
Debido a su alta variación, se debe prestar especial atención en las variables de lavado y
desinfección de las líneas de Jugos y concentrado Cañaveral
• Diseñar las tablas de datos necesarias para recopilar la información de las variables sometidas a
supervisión. Este aparte considera además la asignación de responsables para la toma de datos.
• Canalizar la información mensual de producción a la hoja de cálculo de resolución del balance
de materia, de tal forma que se tenga una relación directa entre la producción y el consumo de
agua industrial.
6.3.2.3 Metas para el estudio e implementación de las alternativas de intervención:
Las alternativas de intervención propuestas están sujetas a un análisis técnico económico, razón por
la cual se deben identificar las prioridades y factibilidades de cada grupo de alternativas. Se espera
que en un plazo de cinco meses se tenga identificada una planeación de las posibles intervenciones
a ejecutar, de tal manera que se presente un cronograma que excluya del diseño de la planta de
tratamiento los efluentes líquidos residuales intervenidos. Los principales apartes en la intervención
de líneas de producción se reúnen en:
• Definir la factibilidad en la implementación de un sistema de separación de vertidos que
considere tres efluentes principales:
i) Aguas de lubricación, refrigeración, precalentamiento y enfriamiento de línea: Con gran
posibilidad de reutilización, reciclaje y recuperación. No necesitar ningún tratamiento
fisicoquímico para su disposición final como agua residual.
ii) Aguas de lavado de recirculación en línea: Con gran posibilidad de reutilización y reciclaje.
Necesitan de un tratamiento fisicoquímico leve (neutralización y homogenización), así
como de un permiso de la Corporación para ser vertidos como agua residual.
iii) Aguas de proceso en línea de Jugos y lavado convencional: Con posibilidades de
reutilización. Necesitan de un tratamiento Biológico estricto para la disminución de material
orgánico soluble.
• Definir las intervenciones aplicables para la retención de aguas residuales concernientes a:
Plan de manejo del recurso agua6-6 Alimentos Cañaveral S.A.
i) Implementación de mecanismos de control de caudal en mangueras, rastrillos de caucho
para el barrido de sólidos y lavado CIP (Clean in Place) en la línea de Jugos.
ii) Estudio de implementación de lavado CIP (Clean in Place) y de incorporación de agentes
ácidos para la neutralización de los lavados de recirculación en la línea de conc Cañaveral.
• Definir la reutilización de vertidos en ambas líneas de producción, haciendo énfasis en:
i) La implementación del sistema de recirculación del agua de servicio (Clarificación,
Desaireación, Homogenización y Pasteurización) en la línea de Jugos.
ii) La intervención de la máquina de extracción, que de pie a una posible recirculación de agua
de refrigeración y lubricación.
iii) La posible reutilización de agua de servicio durante producción, para fines de lavado
convencional y de recirculación en línea.
6.3.2.4 Metas para la normalización de rutinas y tiempos de lavado y desinfección:
En un periodo de tres meses deben estar actualizadas y estandarizadas las rutinas de lavado y
desinfección, teniendo en cuenta las posibles reducciones propias de las etapas u operaciones que
pueden ser intervenidas. Las metas específicas corresponden a:
• Recopilar la información de las rutinas seguidas actualmente en la empresa.
• Identificar las operaciones de lavado y desinfección que no siguen una rutina definida.
• Proponer las rutinas de lavado para las diversas operaciones de la planta, de manera que
satisfagan los objetivos de limpieza y desinfección.
6.3.2.4 Metas para la implementación de un sistema de control:
El sistema de control del consumo de agua está ligado a las demás estrategias propuestas, razón por
la cual su duración está limitada a la estrategia más prolongada (Estudio e implementación de
intervenciones). En la medida en la que se obtengan resultados de cada estrategia, deben ser
definidos los sistemas de control específicos para cada meta cumplida. La meta específica seguida
por el sistema de control debe ser:
Plan de manejo del recurso agua6-7 Alimentos Cañaveral S.A.
• Diseñar un informe de consumo de agua análogo a los informes mensuales de producción. Este
informe debe estar basado en las hojas de cálculo del balance de materia, de tal forma que exista
una relación directa entre consumos de agua, volúmenes de producción y número aproximado
de lavados.
6.3.3 ESTRATEGÍAS PARA ASEGURAR LA CARGA CONTAMINANTE MÍNIMA EN EL
AGUA RESIDUAL DE LA EMPRESA (II - OBJETIVO).
Las estrategias para la disminución de carga contaminante se asemejan a las propuestas para el
cumplimiento del primer objetivo (Disminución de consumo). Entre los apartes comunes se tienen
la capacitación del personal, los parámetros de supervisión, el estudio e implementación de
alternativas de intervención y el sistema de control, sin embargo, la estructura de disposición de
estrategias varía considerablemente entre los dos objetivos. Para asegurar la carga contaminante
mínima se sugiere adoptar el siguiente diagrama:
Capacitación de Directivos y
jefes de sección
Estudio e implementación de Capacitación de supervisores,
alternativas de intervención operarios y demás empleados
Definición de parámetros de
supervisión
Implementación de un
sistema de control
La descripción de cada una de las estrategias cumple con:
6.3.3.1 Capacitación de directivos y jefes de sección: Aunque la disminución de la contaminación
es compromiso de todos los empleados de la planta, las soluciones a este tipo de problemáticas han
de partir desde las directivas de la empresa, debido principalmente a los análisis costo beneficien las
Plan de manejo del recurso agua6-8 Alimentos Cañaveral S.A.
inversiones económicas propias de las acciones de intervención. Es de vital importancia capacitar a
los directivos acerca de las alternativas propuestas en el siguiente trabajo para que de allí se
conforme el grupo de estudio de factibilidad de intervención y además se identifiquen los aspectos
fundamentales de participación directa de los demás empleados de la planta, de tal forma que se
direccionen capacitaciones adecuadas con su labor.
6.3.3.2 Estudio e implementación de alternativas de intervención: La reducción de
contaminación presenta alternativas propias, divididas en cambios en el proceso, modificaciones en
el equipo industrial, segregación de vertidos, mezcla de vertidos y recuperación de subproductos. A
diferencia de las intervenciones para la reducción de consumo, éstas requieren de inversiones
considerables que obligan a estudios técnico económicos rigurosos. Teniendo en cuenta la relación
directamente proporcional entre la inversión económica y la disminución de contaminantes, el
grupo de trabajo para el estudio de esta propuesta debe estar en cabeza de la junta directiva.
6.3.3.3 Capacitación de supervisores, operarios y demás empleados: Es necesario concientizar
al personal, en cuanto a la diversidad de agentes contaminantes identificados en la empresa, y su
relación directa con las actividades normalmente efectuadas por operarios, supervisores y demás
empleados. Esta capacitación debe estar acorde con las actividades reales de intervención en la
planta, por lo cual ha de ser el producto de el estudio de alternativas de intervención y de la
capacitación rigurosa de directivos y jefes de sección.
6.3.3.4 Definición de parámetros de supervisión: Una vez identificadas las posibles alternativas
de disminución de carga contaminante, se deben definir los parámetros y variables a supervisar, de
tal forma que se tenga un pleno conocimiento de las características reales de los efluentes (Puntos
de comparación en la reducción). La supervisión puede apuntar a las características fácilmente
medibles en las aguas residuales de la empresa (Caudales, Temperaturas, ºBrix y sólidos
sedimentables, entre otros). Como beneficio se tendría una caracterización representativa, la cual se
traduce en conocimiento de efluentes (posibles recuperaciones) y parámetros teóricos de
contaminación.
6.3.3.5 Implementación de un sistema de control de contaminantes: Es necesario mantener un
monitoreo constante sobre los agentes contaminantes generados en la empresa, de tal forma que se
tengan bases para la propuesta de un sistema de control que asegure una información estructurada
Plan de manejo del recurso agua6-9 Alimentos Cañaveral S.A.
de las características de las aguas residuales en cualquier momento. El sistema de control permitirá
efectuar diagnósticos ocasionales acera del desempeño de las estrategias de reducción anteriores,
considerando intervalos de tiempo para la ejecución de los análisis de caracterización de aguas.
6.3.4 METAS PARA ASEGURAR LA CARGA CONTAMINANTE MÍNIMA DE AGUAS
RESIDUALES (II - OBJETIVO).
6.3.4.1 Metas para capacitación de directivos y jefes de sección:
• Dar a conocer a directivos y jefes de sección los agentes contaminantes identificados en las
aguas residuales de la empresa, haciendo énfasis en sus repercusiones y relaciones con las
problemáticas ambientales presentadas en la actualidad.
• Efectuar una capacitación específica acerca de las alternativas de disminución consideradas en
el proyecto "Propuesta de un plan de manejo del recurso agua en la empresa Alimentos
Cañaveral S.A.".
• Proponer las bases de formulación para la reducción de agentes contaminantes, de tal forma que
se propongan alternativas de disminución adicionales.
6.3.4.2 Metas para el estudio y la implementación de alternativas de intervención:
Las alternativas de intervención propuestas deben ser estudiadas para que en un periodo de cinco
meses se presente la planeación de intervenciones a ejecutar de manera conjunta a las soluciones de
disminución en el consumo. Los puntos de partida para la definición de alternativas están
compuestos por:
• Definición de alternativas concernientes a cambios en el proceso:
i) Motivación y control en la implementación de políticas de producción que aseguren alta
eficiencia y buenas prácticas de manejo que disminuyan las pérdidas de producto elaborado,
tiempos de operación (rendimientos de extracción y producción), lavados innecesarios y
demás inconvenientes que alteren la cadena normal de producción.
Plan de manejo del recurso agua6-10 Alimentos Cañaveral S.A.
• Definición de alternativas concernientes a modificaciones del equipo industrial:
i) Modificación de la máquina de extracción, de tal forma que se evite el contacto entre el
agua de lubricación y los residuos sólidos y líquidos (emulsión de aceites) de la extracción.
ii) Implementación de sistemas de retención de sólidos antes de ser dispuestos en el canal de
desagüe de aguas residuales.
iii) Incorporación de pendientes en las tuberías que comunican bombas, equipos y tanques para
asegurar la disminución en pérdidas de producto y materias primas, reprocesos y cantidades
de agua para el arrastre de producto.
iv) Revisión de sistemas de bombeo, para la posible incorporación de bombas intermedias para
el arrastre de productos y materias primas en largos trayectos de tubería.
v) Modificación en algunos de los sistemas de evacuación en los tanques de producto
terminado o materias primas (Tanque de enfriamiento de concentrado cañaveral y tanques
de almacenamiento de miel virgen)
• Definición de alternativas de segregación y/o mezcla de vertidos:
i) La segregación de vertidos se asemeja al aparte de separación de vertidos (Pág 6-5), según
el cual se consideran tres efluentes principales con sus respectivas características de
intervención y tratamiento (Aguas de lubricación, Aguas de lavado de recirculación en línea
y Aguas de proceso y lavado convencional).
ii) La mezcla de vertidos se debe efectuar luego de especificar la segregación de vertidos, de
tal forma que se consideren los tratamientos específicos y posibles mezclas de las aguas
descritas para las dos líneas de proceso.
• Definición de alternativas de recuperación de subproductos
i) Dar a conocer las posibles recuperaciones de los subproductos considerados en las aguas
residuales de la línea de producción de jugos.
ii) Especificar la metodología del análisis microbiológico de efluentes posiblemente
recuperados, haciendo énfasis en la temperatura, Procedencia, Volumen, Grados Brix y
condiciones de recolección del efluente de lavado.
Plan de manejo del recurso agua6-11 Alimentos Cañaveral S.A.
iii) A partir de los resultados del análisis microbiológico de efluentes potenciales de
recuperación, definir la participación del mismo en actividades de ajuste de sólidos,
comercialización como subproducto, dilución de microingredientes y concentración para
uso posterior.
6.3.4.3 Metas para capacitación de supervisores, operarios y demás empleados:
Esta capacitación se debe efectuar de tal forma que tenga como meta:
• Dar a conocer los agentes contaminantes de interés para la empresa, así como su relación
directa con las etapas u operaciones llevadas a cabo por cada uno de los empleados.
• Dar a conocer la participación específica de cada empleado ante las posibles intervenciones y
las políticas de aseguramiento de la calidad.
6.3.4.4 Metas para la definición de parámetros de supervisión:
Los parámetros de supervisión para la identificación teórica de agentes contaminantes aplican de
igual forma a los propuestos para la disminución de consumo, razón por la cual las metas
específicas se dividen en:
• Definición de la regularidad y periodos de tiempo para la toma de datos.
• Diseño de tablas de datos para la recopilación de información de variables sometidas a
supervisión, de tal forma que se acoplen a las hojas de cálculo de resolución de balances.
6.3.4.4 Metas para implementación de sistemas de control:
El sistema de control del consumo de agua está ligado a las demás estrategias propuestas, por lo que
su duración se limitada a la estrategia más prolongada (Estudio e implementación de
intervenciones). En la medida en la que se obtengan resultados de cada estrategia, deben ser
definidos los sistemas de control específicos para cada meta cumplida, de allí que la meta propuesta
corresponda al diseño de un informe detallado de volúmenes y agentes contaminantes identificados
en la empresa.
Plan de manejo del recurso agua6-12 Alimentos Cañaveral S.A.
6.3.5 ESTRATEGÍAS PARA ASEGURAR QUE EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS
RESIDUALES, CUMPLA CON PARÁMETROS DE VERTIMIENTO.
Las estrategias para asegurar el tratamiento de las aguas residuales están compuestas por tres etapas
consecutivas, cada una de las cuales cumple con:
Definición de puntos Diseño del sistema Programación de construcción
de partida de tratamiento y puesta en marcha
6.3.5.1 Definición de puntos de Partida: Debido a las futuras responsabilidades e implicaciones
económicas la empresa debe tener pleno conocimiento de las características de sus aguas residuales
en el momento de aprobar el diseño de las unidades de tratamiento. La definición de parámetros de
partida tiene por objeto identificar las características esperadas en las aguas residuales, de tal forma
que se apruebe el diseño de la planta al prever las posibles acciones de intervención futuras.
6.3.5.2 Diseño del sistema de tratamiento para las aguas residuales de la empresa: Efectuar el
diseño de la planta que cumpla con los parámetros de remoción exigidos por el decreto 1594/84. Es
importante que el diseño incluya la estimación de costos de funcionamiento y de inversión de las
unidades propuestas.
6.3.5.3 Programación de la construcción y puesta en marcha: Presentar una propuesta de
construcción por etapas que minimice los impactos económicos y permita una mejor disposición
del presupuesto de la empresa. Esta propuesta debe considerar, de común acuerdo con
Corpocaldas, los posibles permisos para implementar las unidades de tratamiento primario y
secundario por separado, en intervalos de tiempos viables para la inversión presupuestada.
6.3.6 METAS PARA ASEGURAR EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.
La relación de metas para el tercer objetivo cumple con:
6.3.6.1 Metas para la definición de puntos de Partida
Plan de manejo del recurso agua6-13 Alimentos Cañaveral S.A.
• Una vez presentado el cronograma de intervención en líneas de producción, se deben fijar las
características de las aguas residuales que pueden variar considerablemente.
• Determinar el grado de intervención en líneas de proceso que haga posible la caracterización
representativa de las aguas residuales.
• Para el caso de las intervenciones a largo plazo, es posible especificar el programa de monitoreo
y caracterización que aplique a la identificación de las características finales del efluente
6.3.6.2 Metas para el diseño del sistema de tratamiento de aguas residuales
• Diseñar el sistema del tratamiento de aguas residuales.
• Presentarlo ante la Autoridad ambiental para tramitar los permisos necesarios para la
construcción y puesta en marcha .
6.3.6.3 Metas para la programación de construcción y puesta en marcha del sistema de
tratamiento de aguas residuales
• Estudiar y tramitar la propuesta de construcción por módulos, de tal forma que se amolde a los
recursos disponibles por la empresa.
• Elaborar la programación del diseño final del sistema de tratamiento, considerando el
cronograma de ejecución de las obras civiles.
Plan de manejo del recurso agua7. RECOMENDACIONES PARA EL SISTEMA
DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Criterios de selección y propuestas para el sistema
de tratamiento de los efluentes líquidos
7.1 Generalidades.................................................................................................... 7-1
7.2 Recopilación teórica para el estudio en cuestión.............................................. 7-1
7.3 Definición de los parámetros de diseño............................................................ 7-2
7.3.1 Caracterización del agua residual a tratar....................................................... 7-2
7.3.2 Caracterización fisicoquímica del efluente líquido residual............................. 7-3
7.3.3 Recomendaciones para la caracterización futura de aguas residuales............ 7-7
7.4 Proceso sistemático para el diseño definitivo................................................... 7-7
7.4.1 Criterios de selección de las unidades de tratamiento de aguas residuales en
la empresa Alimentos Cañaveral S.A................................................................ 7-8
7.5 Recomendaciones aplicables a la selección del sistema de tratamiento de
aguas residuales.................................................................................................... 7-16
7.5.1 Criterios independientes al sistema de tratamiento............................................. 7-17
7.5.2 Criterios determinantes para la selección del sistema de tratamiento............... 7-18
7.6 consideraciones adicionales para el dimensionamiento de la planta de
tratamiento de aguas residuales........................................................................... 7-19
Plan de manejo del recurso agua7-1 Alimentos Cañaveral S.A.
7.1 GENERALIDADES
El éxito de cualquier campaña de tratamiento de aguas residuales radica en una planeación conjunta
entre los directivos y profesionales involucrados en el proyecto, de tal manera que se logren los más
altos estándares de eficiencia para el mínimo de inversión. Atendiendo al postulado anterior, es
indispensable enfocar las necesidades particulares de la empresa Alimentos Cañaveral S.A para un
óptimo dimensionamiento del sistema de tratamiento de aguas residuales. Según Ramalho [9], el
procedimiento de selección y dimensionamiento de sistemas de tratamiento de aguas residuales
debe cumplir con tres etapas generales:
a) Recopilación teórica para el estudio del proceso en cuestión: Se debe tener pleno
conocimiento de las recomendaciones y lineamientos teóricos para las acciones previas al
dimensionamiento de las unidades de tratamiento. Esta etapa comprende el diagnóstico y revisión
de los efluentes residuales, líneas de proceso y mecanismos de producción actual de tal manera que
se puedan proponer acciones enmarcadas dentro de una campaña de reducción de volumen y
concentración de las aguas residuales a ser depuradas.
b) Definición de los parámetros de diseño (Información de partida): Una vez efectuadas las
modificaciones del proceso se debe asumir una metodología que apunte a una caracterización
representativa del efluente (De volumen y carga contaminante mínimos), la cual servirá como punto
de partida para el diseño final y obras civiles de la planta. En esta etapa se debe reunir la
información bibliográfica y de experiencias reales, concerniente a los posibles sistemas de
tratamiento a adoptar para la degradación de las aguas residuales de la empresa. Como resultado se
debe tener pleno conocimiento de las características fisicoquímicas y biológicas del efluente, así
como un listado de las alternativas de tratamiento.
c) Desarrollo de un procedimiento sistemático para el diseño definitivo: Una vez especificadas
las características reales del efluente y las posibles alternativas de tratamiento, se prosigue a
seleccionar el sistema de tratamiento que más ventajas técnico económicas presente. Luego de
seleccionado el sistema, se continúa con la formulación y resolución del algoritmo de cálculo de
cada una de las etapas consideradas para el mismo.
En el caso particular de la empresa Alimentos Cañaveral S.A, la consideración de las etapas de
selección y dimensionamiento se amolda a la siguiente descripción:
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-2 Alimentos Cañaveral S.A.
7.2 RECOPILACIÓN TEÓRICA PARA EL ESTUDIO DEL PROCESO EN CUESTIÓN
La ley cero del dimensionamiento de sistemas de tratamiento de aguas residuales consiste en un
conocimiento detallado de las características del efluente a tratar, el cual es función de las
operaciones y procesos unitarios a los que es sometida la materia prima hasta su conversión en
productos de valor agregado. El conocimiento progresivo de las etapas, procedimientos y
operaciones llevados a cabo en la empresa Alimentos Cañaveral es el objeto de los primeros cinco
capítulos del presente documento. La identificación de consumos de agua y generación de aguas
residuales es posible a partir de los balances de materia en cada línea de producción, mientras que
las acciones de reducción de volumen y concentración de efluentes residuales se logran mediante la
relación de puntos críticos y su respectivo análisis de disminución.
7.3 DEFINICIÓN DE LOS PARÁMETROS DE DISEÑO (INFORMACIÓN DE PARTIDA)
Los parámetros de diseño son la base fundamental para el dimensionamiento y la ingeniería de
detalle de la planta, razón por la cual tienen repercusión directa sobre las inversiones económicas
para la consecución de las obras civiles y costos normales de funcionamiento de la planta. Durante
la ejecución del presente trabajo se determinó la necesidad de incrementar el conocimiento de las
propiedades fisicoquímicas de las aguas residuales de tal manera que cumpliera con una
representatividad ajustable a las acciones de intervención planeadas a partir del Plan de manejo del
recurso agua.
Debido a que, en el momento, las acciones de intervención son objeto de estudio económico, la
definición de los parámetros de diseño se limita a una descripción de: a) las condiciones actuales de
las aguas residuales y b) de los sistemas de tratamiento a considerar. Adicionalmente, se enumeran
algunas recomendaciones para asegurar la representatividad de las caracterizaciones futuras.
7.3.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES A TRATAR
Las aguas residuales industriales de la empresa Alimentos Cañaveral S.A se deben, en mayor
proporción, a las actividades efectuadas durante la producción, lavado y desinfección. Dentro de las
características más importantes de dichos efluentes es necesario considerar:
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-3 Alimentos Cañaveral S.A.
7.3.1.1 Efluentes líquidos residuales de la línea de producción de Jugos: Los efluentes líquidos
constituyen el principal residuo en esta línea de producción; pueden variar desde aguas
relativamente limpias como las de lubricación y refrigeración, hasta aguas de medianas y fuertes
cargas contaminantes como las de arrastre de sólidos y lavados. Las ARI de la línea contienen cinco
tipos de contaminantes principales:
• Sólidos suspendidos y sedimentables (Restos de cáscaras, membranas, pulpas y semillas)
• Compuestos orgánicos solubles (Azúcares primarios y ácidos entre otros)
• Compuestos inorgánicos solubles (Soda caústica y agentes tensoactivos)
• Compuestos orgánicos volátiles (d-Limoneno del aceite esencial de las cáscaras )
• Emulsión de aceites esenciales no recuperados (Terpenos y aldehidos entre otros)
7.3.1.2 Efluentes líquidos residuales de la línea de producción de concentrado Cañaveral: Las
aguas residuales de esta línea de producción se deben a los diferentes lavados considerados en el
balance real. La variación de las fuentes de agua residual en la línea radica en la cantidad de sólidos
solubles (orgánicos e inorgánicos), suspendidos y sedimentables que pueda llegar a tener el
efluente, por lo cual los principales agentes contaminantes se reúnen en:
• Sólidos suspendidos y sedimentables (Sólidos producidos en el acondicionamiento de mieles)
• Compuestos orgánicos solubles (Carbohidratos , monosacáridos y disacáridos principalmente)
• Compuestos inorgánicos solubles (Soda caústica, agentes tensoactivos)
7.3.1.3 Otros efluentes líquidos residuales: Como producción adicional de efluentes residuales se
consideran las aguas residuales domésticas; producidas por el uso de baños en oficinas y planta de
producción. Sus características se amoldan a las propuestas teóricamente con base en los aportes per
cápita / persona-dia. Presentan contenidos variables de sólidos, compuestos orgánicos e inorgánicos
y microorganismos patógenos o no patógenos (coliformes) producto de la orina y excreta humana.
7.3.2 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL EFLUENTE LÍQUIDO RESIDUAL
La caracterización fisicoquímica para el dimensionamiento de la planta de tratamiento se debe
efectuar una vez se hayan logrado las intervenciones de proceso que aseguren caudales y
concentración de contaminantes mínimas. Para la fecha, dichas alternativas de intervención están
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-4 Alimentos Cañaveral S.A.
siendo objeto de estudio técnico económico, por lo cual no sería apropiado efectuar una nueva
caracterización hasta no lograr los objetivos de disminución.
Los análisis de efluentes con los cuales cuenta actualmente la empresa fueron efectuados antes de la
realización de este trabajo, por lo cual se dificulta la relación directa entre los vertimientos
identificados por el balance propuesto y los resultados reales de la caracterización. Debido a la falta
de información estructurada sobre la intervención del recurso para la fecha de caracterización, es
prudente considerar una mediana representatividad. Dentro de los aspectos que soportan la
consideración anterior, podemos enumerar:
• La generación de aguas residuales durante la producción en la línea de Jugos está limitada a las
operaciones involucradas en la elaboración de jugo de naranja y pulpa de naranja, razón por la
cual se estarían obviando otras preparaciones que presentan un mayor volumen de agua vertida
por litro de producto elaborado (Jugo de limón, concentrados azucarados).
• El agua vertida a raíz de los lavados convencionales es demasiado variable, razón por la cual
sería prudente tener por lo menos un estimativo de este consumo.
• No se presenta una tabla de lavados que permita conocer si para el periodo de muestreo se
efectuaron todos los lavados de recirculación en línea considerados en la rutina, además del
número de los mismos (Precalentamiento, enfriamiento, neutralización etc).
• No existe conocimiento de si se efectuaron o no lavados de timbos canecas y canastillas, los
cuales pueden afectar considerablemente las características del efluente según la cantidad de
elementos considerados.
• Las rutinas de lavado en la línea de concentrado Cañaveral han presentado cambios
considerables con objeto de su optimización, de allí que los valores reportados no estén
completamente ligados a la rutina existente para la fecha del muestreo.
• No hay conocimiento detallado de las unidades lavadas en la línea de concentrado Cañaveral,
las cuales tienen una participación considerable en la DBO del efluente global.
Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, los datos de la caracterización efectuada deben
convertirse en el punto de partida para el análisis de representatividad de futuros muestreos, de tal
forma que se cumplan los objetivos que aseguren el éxito de la campaña de definición de los puntos
de parámetros de diseño.
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-5 Alimentos Cañaveral S.A.
A continuación se referencian los datos de la última caracterización de agua residual efectuada en la
empresa. Las caracterizaciones presentadas hacen referencia a propiedades fisicoquímicas de los
efluentes de las líneas de producción de Jugos y concentrado Cañaveral por separado, y fueron
efectuadas bajo las siguientes rutinas de producción y lavado:
7.3.2.1 Caracterización línea de Jugos: La caracterización fisicoquímica de las aguas residuales
de la línea de Jugos se efectuó el 27 de Junio de 2000, durante ese día se elaboraron tres batches de
Jugo Puro de Naranja (JPN) y tres batches de Jugo Comercial de Naranja (JCN). Según la bitácora
las cantidades producidas y tiempos de operación fueron:
JPN JPN JPN JCN JCN JCN
312 Lt 416 Lt 260 Lt 600 Lt 1000 Lt 420 Lt
Extracción Hora inicio 8:20 a.m --- --- --- --- ---
Hora final 1:43 p.m --- --- --- --- ---
Pasteurización Hora inicio 9:26 a.m 10:30 a.m 11:49 a.m 12:37 p.m 2:15 p.m 4:02 p.m
Hora final 9:44 a.m 10:52 a.m 12:05 p.m 1:05 p.m 3:10 p.m 4:28 p.m
El tiempo de extracción representa a todos los batches producidos, no existe información referente a
lavados (convencional, recirculación en línea, adicional), enjuagues durante envasado, tiempos de
precalentamiento y enfriamiento. "La producción se efectuó en completa normalidad."
Las características de caudal, potencial de hidrógeno y Temperatura del agua residual cumplen con:
Línea de producción de Jugos
Tiempo Caudal [ Lt / seg ] PH Temperatura [ ºC ]
7:00 0.04 7.05 21.0
8:00 0.05 8.10 21.0
9:00 0.55 6.80 21.0
10:00 1.25 7.30 22.0
11:00 0.90 5.53 22.0
12:00 0.58 4.70 22.0
13:00 0.71 4.50 23.0
14:00 0.66 4.65 23.0
15:00 0.90 4.45 22.0
16:00 1.66 4.00 21.0
17:00 0.66 10.0 22.0
18:00 0.15 8.00 21.0
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-6 Alimentos Cañaveral S.A.
Durante el muestreo se tomo una muestra compuesta que fue analizada en el laboratorio, Los
resultados de esta caracterización se muestran en la tabla 7.1
7.3.2.2 Caracterización línea de concentrado Cañaveral: La caracterización fisicoquímica de las
aguas residuales de esta línea se efectuó el 24 de enero de 2001. A partir de la bitácora es posible
identificar la producción de dos batches de concentrado Cañaveral. Las cantidades producidas y
tiempos de operación
Batche 1 Batche 2
Hora inicio 6:40 a.m 11:20 p.m
Hora final 9:00 a.m 1:45 p.m
Con respecto a los lavados, se referencian exclusivamente los tiempos de: Lavado salón de proceso
(3 - 5 p.m) y lavado envasado (5 - 6 p.m). De la bitácora del cuarto de envasado fue posible
extractar: "El día de hoy se trabajó sin ninguna novedad, se inició a la 1:33 p.m, se paró a las 2:40
p.m por enfriamiento del producto y la parada final fue a las 4:40 p.m". No existe información
referente a las rutinas de lavado.
Las características de caudal, potencial de hidrógeno y Temperatura del efluente de la línea de
concentrado Cañaveral cumplen con:
Línea de producción de concentrado Cañaveral
Tiempo Caudal PH Temperatura Tiempo Caudal pH Temperatura
[ Lt / seg ] [ ºC ] [ Lt / seg ] [ ºC ]
8:05 0.00 15:55 0.83 6.34 38
8:40 0.27 6.97 28 16:00 0.10 6.93 38
9:05 1.43 6.84 27 16:25 1.43 11.46 37
9:50 1.43 6.91 24 16:30 1.67 11.47 47
10:30 1.00 6.91 25 16:40 1.67 11.56 49
11:00 0.90 11.14 24 16:45 1.00 11.60 33
11:43 0.13 10.61 26 16:47 1.43 11.65 44
12:10 0.38 5.91 26 16:50 0.40 11.63 46
12:35 1.00 5.71 25 16:55 0.40 11.23 42
1:15 1.11 6.63 29 17:00 1.67 11.36 29
2:05 0.76 5.93 27 17:02 1.67 10.85 30
2:35 0.67 6.08 27 17:04 1.43 10.01 55
2:45 0.06 6.49 25 17:06 2.00 9.76 55
3:00 0.42 6.66 26 17:07 0.63 9.31 57
3:05 0.37 6.77 25 17:12 0.63 9.33 55
3:35 1.43 6.73 25 17:17 0.38 8.29 48
3:40 0.11 5.70 29 17:25 0.48 11.57 36
3:45 1.00 5.74 29 17:30 0.53 11.75 29
3:50 1.43 6.05 35 17:35 1.00 11.84 28
15:52 2.00 6.27 38
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-7 Alimentos Cañaveral S.A.
Durante el muestreo se tomo una muestra compuesta que fue analizada en el laboratorio, Los
resultados de esta caracterización se muestran en la tabla 7.1
Tabla 7.1 Caracterización fisicoquímica de las aguas residuales de la empresa Alimentos Cañaveral
Producción de Jugo de Producción Aguas residuales
Naranja concentrado Cañaveral domésticas
Caudal promedio 0.7141 Lt / seg 0.9271 Lt / seg 0.0575 Lt / min
PH promedio 6.25 8.63 6.73
Temperatura promedio 22.00 º C 34.34 º C 21.75 º C
PH muestra compuesta 5.8 mg / Lt 8.5 mg / Lt 7.20 mg / Lt
Sólidos Totales --- mg / Lt 26055 mg / Lt --- mg / Lt
Sólidos susp Totales 894 mg / Lt 250 mg / Lt 225 mg / Lt
Sólidos solubles Totales --- mg / Lt 25805 mg / Lt --- mg / Lt
DBO Total 1475 mg / Lt 14100 mg / Lt 135 mg / Lt
5
DBO Soluble --- mg / Lt 13600 mg / Lt --- mg / Lt
5
DQO Total 4810 mg / Lt 14100 mg / Lt 439 mg / Lt
Grasas y aceites 7.2 mg / Lt 53.4 mg / Lt 20.6 mg / Lt
Jabones 1.8 mg / Lt 0.4 mg / Lt 0.45 mg / Lt
Según las especificaciones de la tabla 7.1, las aguas residuales de la empresa se constituyen por tres
corrientes principales, cada una de las cuales presenta condiciones variables de caudal y
concentración que pueden dar origen a un efluente combinado de características igualmente
variables. La determinación de una sola corriente residual, debe entonces tener en cuenta la
participación de las corrientes individuales identificadas, así como la de posibles efluentes que no
hayan sido involucrados en dicha caracterización.
Para la visualización de las variaciones de caudal, potencial de hidrógeno y temperatura durante la
jornada muestreada en cada una de las líneas de proceso se efectuaron las siguientes gráficas:
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-8 Alimentos Cañaveral S.A.
El comportamiento de las ARI de las líneas de Jugos (Negro) y Cañaveral (Gris) se describe según:
Caudal del efluente líquido residual de la planta alimentos Cañaveral S.A
2.5
2
]
ges
1.5 /
tL
[
1 laduaC
0.5
0
7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00
Jornada de producción, lavado y desinfección [ Hora ]
Potencial de Hidrógeno en el efluente líquido residual de Alimentos Cañaveral S.A
14
12
]
10 Hp
[
onegórdiH
8
6 ed
laicnetoP
4
2
0
7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00
Jornada de producción, lavado y desinfección [ Horas ]
Temperatura del efluente líquido residual en la planta Alimentos Cañaveral S.A.
60
50
]
Cº
40
[
arutarepmeT
30
20
10
0
7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00
Jornada de producción, lavado y desinfección [ Horas ]
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-9 Alimentos Cañaveral S.A.
Como se puede apreciar en la representación gráfica, las variaciones en el caudal, el pH y la
temperatura para la línea de Jugos y la línea de Cañaveral son considerables durante la jornada de
producción. Se espera que mediante la implementación de algunas de las alternativas de
disminución propuestas en el capítulo 5, los caudales de los efluentes residuales disminuyan sus
promedios y sus rangos de variación a lo largo de la jornada. El análisis detallado de las
características residuales (Caudal, pH, Temperatura) debe ser expresado como función directa de las
intervenciones que hasta el momento halla tomado la empresa. Para efectos del análisis del sistema
de tratamiento más adecuado se debe partir de los datos actuales, teniendo en cuenta las
disminuciones a las que pueden ser sometidas las líneas de producción.
7.3.3 RECOMENDACIONES PARA LA CARACTERIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
EN LA EMPRESA ALIMENTOS CAÑAVERAL
• Es prudente que durante el muestreo de las aguas residuales se tenga un pleno conocimiento de
las rutinas y volúmenes de agua empleados en las operaciones de lavado y desinfección. Esta
información permitiría una descripción real de las variaciones en volumen, pH y temperatura.
• Los tiempos de muestreo deben estar acordes con los tiempos de producción y lavado, razón por
la cual es recomendable que la toma de datos finalice un poco después del último lavado.
• En la medida en la que no se estandaricen los lavados efectuados en ambas líneas, el
seguimiento en los caudales de agua residual debe efectuarse en repetidas ocasiones. Pues
existen muchas variaciones en cuanto a volumen y concentración de agentes contaminantes en
las aguas de lavado.
7.4 PROCEDIMIENTO SISTEMÁTICO PARA EL DISEÑO DEFINITIVO
El procedimiento para la selección y diseño definitivo del sistema de tratamiento se encuentra
dividido en dos partes. La primera parte manifiesta un análisis de diversos criterios de selección,
mientras que la segunda propone y resuelve las ecuaciones de diseño incurridas en el sistema
escogido. Para el caso del sistema de tratamiento a proponer en la empresa Alimentos Cañaveral
S.A, el procedimiento sistemático para el diseño definitivo se basa en:
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-10 Alimentos Cañaveral S.A.
7.4.1 CRITERIOS DE SELECCIÓN DE LAS UNIDADES DE TRATAMIENTO DE LAS
AGUAS RESIDUALES DE LA EMPRESA ALIMENTOS CAÑAVERAL.
Los criterios de selección varían según la bibliografía consultada para este hecho [5,7,9,12], sin
embargo todos tienen en común un primer paso, referente a un análisis exhaustivo del efluente a ser
tratado, que estudie a fondo el proceso industrial generador del residuo, a fin de calcular las cargas
máximas y la regularidad con la que cada una es vertida al efluente final. Adicionalmente se
determinan las decisiones correspondientes al grado de calidad en el agua tratada y la relación que
dicha calidad tiene con el presupuesto del proyecto para lograr a su vez un equilibrio entre costos y
rendimientos. Por otro lado, se deben tener en cuenta los posibles ahorros que se pueden derivar de
la instalación de un sistema de tratamiento más eficaz, como lo son disminución de impuestos y
acreditaciones institucionales que den paso a expansión de mercados transnacionales [12]
Durante la selección es importante tener en cuenta que siempre que se esté al frente de un proyecto
para el estudio de factibilidad de tratamiento de aguas residuales se presentan diversas alternativas
que varían en costos de instalación, costos de mantenimiento, rendimientos y demás características
inherentes al funcionamiento. En la actualidad se presentan tres tipos de tecnologías alternativas
para el tratamiento secundario de los efluentes líquidos residuales: Sistemas de tratamiento Aerobio,
sistemas de tratamiento Anaerobio y combinación de estos sistemas. Con el objeto de analizar las
más importantes características que se han de tener en cuenta para la selección y evalución de las
operaciones y procesos unitarios a proponer para el manejo de las aguas residuales de la empresa
Alimentos Cañaveral nos hemos de remitir a los más importantes criterios de selección propuestos
por Metcalf [5]. Los criterios a considerar se reúnen en la tabla 7.3 y presentan un factor
determinante seguido de un comentario, a partir de los cuales se logra un análisis detallado para las
principales características propias de los efluentes residuales de la planta.
Desde el comienzo del proyecto y conforme a las propuestas de tratamiento con las que cuenta la
empresa, se ha manifestado interés en la implementación de un sistema aerobio, sin embargo, el
análisis presentado a continuación se hace efectivo para sistemas aerobios y anerobios, ya que
existen factores determinantes en la escogencia del sistema de depuración que pueden inclinar la
balanza hacia cualquiera de los dos tratamientos considerados.
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-11 Alimentos Cañaveral S.A.
Factor Comentario
El potencial de aplicación de un proceso se evalúa con base en la experiencia anterior, datos de planta a
escala industrial, y datos obtenidos en estudios con plantas piloto. Si se presentan condiciones nuevas o
1. Potencial de aplicación del proceso
no usuales, se necesitan estudios con planta piloto.
El proceso debe corresponderse con el intervalo de caudales esperado. Por ejemplo, los estanques de
2. Intervalo de flujo aplicable estabilización no son adecuados para caudales extremadamente grandes.
La mayoría de operaciones y procesos unitarios trabajan mejor caudal constante, a pesar de que pueden
tolerar alguna variación. Si la variación de caudal es demasiado grande, puede ser necesaria la
3. Variación de flujo aplicable
regulación de flujo.
Las características del agua a tratar afectan a los tipos de procesos a utilizar (por ejemplo químicos o
4. Características del agua residual a tratar biológicos) y las exigencias para su adecuada operación.
La temperatura afecta a la velocidad de reacción de la mayoría de procesos químicos y biológicos. Las
5. Limitaciones climáticas bajas temperaturas pueden afectar a la operación física de las instalaciones.
El dimensionamiento del reactor se basa en la cinética de reacción que gobierna el proceso. Los datos de
las expresiones cinéticas se deducen normalmente a partir de la experiencia, de la literatura, y de los
6. Cinética de reacción
resultados de estudios de plantas piloto.
La eficiencia se mide la mayoría de las veces en términos de calidad del efluente, que debe estar de
7. Eficiencia acuerdo con las exigencias formuladas respecto al vertido del mismo.
Los tipos de residuos sólidos, líquidos y gaseosos producidos deben conocerse o estimarse. A menudo
8. Residuos del tratamiento se llevan a cabo estudios con plantas piloto para identificar los residuos adecuadamente.
¿Hay algún límite que pueda hacer que el tratamiento de fangos sea costoso o que no sea factible? En
muchos casos, el método de tratamiento debe únicamente seleccionarse después de haber examinado las
9. Limitaciones del tratamiento de fangos
opciones para el procesado y manejo de los fangos.
En los procesos de tratamiento biológicos es preciso tener en cuenta la demanda de nutrientes. Los
factores ambientales, tales como los vientos predominantes, pueden restringir el uso de ciertos procesos,
10. Limitaciones ambientales
especialmente donde puedan producirse olores.
11. Exigencias químicas ¿Qué recursos y en qué cantidades van a ser necesarios por un largo período de tiempo para la
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-12 Alimentos Cañaveral S.A.
realización satisfactoria de las operaciones o procesos unitarios?.
Las necesidades energéticas, al igual que los costes futuros de la energía, deben conocerse si se quieren
12. Exigencias energéticas proyectar sistemas de tratamiento con relación coste-efectividad satisfactoria.
¿Qué grado de complejidad tiene la operación del proceso bajo condiciones rutinarias y bajo
condiciones de emergencia tales como cargas instantáneas? ¿Qué nivel de cualificación debe tener el
13. Complejidad
operador para manejar los procesos?.
¿Qué procesos de apoyo se requieren? ¿Cómo afectan a la calidad del efluente, especialmente cuando se
14. Procesos complementarios requeridos vuelven inoperantes?.
¿Pueden usarse satisfactoriamente las operaciones procesos unitarios, con las instalaciones existentes?
15. Compatibilidad ¿Puede realizarse fácilmente la ampliación de la planta? ¿Puede modificarse el tipo de reactor?.
El análisis de los factores determinantes para la empresa Alimentos Cañaveral cumple con la siguiente disposición:
7.4.1.1 Potencial de aplicación del proceso: Los potenciales de aplicación del proceso se determinan según:
Sistema de tratamiento Aerobio Sistema de tratamiento Anaerobio
Dentro de las tecnologías más comunmente difundidas en Colombia para el Aunque desde hace veinte años, la aplicación de técnicas de tratamiento
tratamiento de las aguas residuales se encuentran los proceso aerobios, y para la purificación de aguas residuales de alta carga ha incrementado
entre ellas la más importante corresponde a los lodos activados; razón por la su importancia [1], en el campo de tratamiento de residuos sólidos y
cual se cuenta con un gran número de experiencias, tanto a nivel de planta líquidos los desarrollos en el tema son más bien recientes. De lo anterior
piloto como a escala industrial, referentes al tratamiento de efluentes es claro que la experiencia en este tipo de procesos es algo limitada, sin
líquidos residuales que incluyen los vertidos por industrias agroindustriales embargo bastante representativa en los alcances logrados por diversas
(Passicol, Gatorade, Alpina, Ind Normandy) con algunas características compañías nacionales del sector de las bebidas (Bavaria, Pereira) y por
similares a las adoptadas por la Empresa Alimentos Cañaveral. otras internacionales de la rama agroindustrial (Anaheim, California y
Sucocítrico, Brazil [1]).
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-14 Alimentos Cañaveral S.A.
7.4.1.2. Intervalo y variación de flujo apreciable: Debido a la variabilidad presente en las
descargas residuales de la planta, resulta conveniente disponer de un sistema de Homogenización
que regule el caudal del efluente a tratar. Los beneficios del tanque de homogenización son
independientes de si el sistema a implementar es aerobio o anaerobio y pueden ser reunidos en:
• Disminución de posibles Shocks por temperatura o concentración de contaminantes que
afecten el sistema.
• Homogenización de la concentración del sustrato y las sustancias contaminantes a la
entrada del sistema.
• Regulación constante de las condiciones de pH y temperatura (Variantes debido a
operaciones de limpieza y desinfección).
• Como efecto secundario se debe tener en cuenta la disminución de la concentración
final del agente contaminante, al reunir concentraciones de distintos efluentes
7.4.1.3. Características del agua residual a tratar: Es importante tener en cuenta las
consideraciones generales a las que se debe someter el efluente en estudio de tal manera que se
traduzcan en la implementación del método más adecuado. Para nuestro caso, resulta conveniente
hacer un análisis que reúna los vertimientos industriales de las dos líneas de proceso junto con el
efluente residual doméstico. Las consideraciones tomadas para las unidades de tratamiento
obedecen a las etapas de tratamiento preliminar y secundario:
Tratamiento preliminar: La justificación de cada una de las etapas que ha de involucrar el
tratamiento preliminar es función de las características del agua residual a tratar e independiente del
sistema de tratamiento. Las unidades a implementar se reúnen en:
• Desbaste inicial (Rejas de finos y gruesos): La presencia de sólidos en suspensión de tamaño
variable en los efluentes de la línea de jugos hace necesaria la implementación de un sistema de
desbaste inicial, el cual debe considerarse como un medio económico y efectivo de separación
rápida de estos sólidos. Las rejas tienen además la particularidad de proteger los sistemas de
bombeo de la planta de tratamiento al retener cualquier tipo de sólido (papeles, piedras) que
pueda infiltrar dentro del canal de recepción de aguas residuales.
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-15 Alimentos Cañaveral S.A.
• Desarenador: La implementación del tanque desarenador impide la entrada de sólidos
inorgánicos al sistema de tratamiento, lo que permite una mayor concentración de orgánicos en
las etapas siguientes. Como beneficio adicional se tiene la conservación de equipos de bombeo
y control de caudal (compuertas y válvulas) al minimizar efectos de abrasión y desgaste.
• Tanque de Homogenización: De acuerdo con los intervalos y variaciones de flujo propuestos
por el intervalo y variación de flujo aplicable es conveniente dimensionar la unidad de
homogenización de caudal para los efluentes de las líneas de Jugos, Cañaveral y ARD.
• Sedimentador primario: Aunque los parámetros sedimentables en el efluente presentan
porcentajes medios de sólidos sedimentables es aconsejable disponer de una unidad de
sedimentación primaria, de tal manera que los sólidos sedimentables no pasen al reactor
biológico y ocupen el espacio de sólidos floculentos (microorganismos que ya han cumplido su
ciclo de depuración y están prestos a ser purgados).
Tratamiento secundario: La justificación de la implementación de unidades de reacción biológica
y decantación secundaria es igual para los dos sistemas de tratamiento a considerar. Para nuestro
caso, se consideran los sistemas de reacción de lodos activados (aerobio) y de manto de lodos de
flujo ascendente UASB (Anaerobio). Las unidades a implemetar se reúnen en:
• Reactor biológico: La degradación de la materia orgánica soluble se efectúa mediante
poblaciones de microorganismos dispuestos en tanques de reacción donde bajo parámetros de
tiempo de residencia, temperatura y pH entre otros se generan condiciones eficientes de
consumo de sustrato (Agentes contaminantes) y producción de microorganismos. Las altas
cargas contaminantes de sólidos orgánicos disueltos en los efluentes líquidos de la empresa
Alimentos Cañaveral hacen necesaria la implementación un sistema de tratamiento biológico
para su degradación. Dentro de las características más importantes de los dos sistemas
considerados se pueden citar:
Reactor aerobio de lodos activados: En este proceso se crean poblaciones, biológicamente
activas, que son capaces de adsorber la materia orgánica de las aguas residuales y convertirlas
por un sistema de oxidación enzimática en productos finales simples como CO , H O, NO y
2 2 3
SO . Los lodos biológicos que se desarrollan naturalmente en las aguas residuales sometidas a
4
aireación contienen una parte considerable de materia en estado coloidal y en suspensión pero
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-16 Alimentos Cañaveral S.A.
para llevar a cabo una eliminación eficiente de sólidos orgánicos disueltos, debe haber una alta
concentración de flóculos que generen una alta superficie de contacto para las rápidas
reacciones biológicas. El sistema de reacción requiere de sustrato (sólidos orgánicos solubles),
oxígeno y organismos vivos en un ambiente controlado [7].
Reactor anaerobio de manto de lodos de flujo ascendente (UASB): La digestión anaerobia
llevada a cabo en el reactor UASB es un proceso para la oxidación de materia orgánica soluble
en depósitos cerrados en ausencia de aire que fomentan la producción de CO , metano y
2
algunos gases irritantes como el H S. Su desarrollo fué logrado en Holanda, con el objeto de
2
evitar los problemas de colmatación en los filtros anaeróbicos. El agua residual entra al reactor
por la parte inferior y sale a través de un sistema de separación de baffles, el cual permite la
separación de las fases líquida, sólida y gaseosa. Por medio de este mecanismo, el gas es
separado del lodo para luego ser colectado por un sistema de salida en la parte inferior de
diversas placas dispuestas en el reactor. En la zona superior de las placas, los lodos son
separados y forzados a sedimentar hacia la zona de digestión. En la zona inferior, donde la
biomasa activa se encuentra en mayor concentración, se logran eficiencias de degradación entre
el 80 y 90%. Una de las ventajas de este proceso es su fácil respuesta a cargas "Shock" tanto
orgánicas como hidráulicas, a fluctuaciones de temperatura y a bajos valores de pH en el
efluente. Este tipo de reactor se está estudiando detalladamente y se ha demostrado que una
gran variedad de efluentes agroindustriales son suceptibles al tratamiento por este sistema [2].
• Decantador secundario: El decantador secundario cumple con propósitos específicos de
retención de microorganismos que puedan ser arrastrados por el efluente así como de unidad
para la recirculación y purga de lodos en el sistema aerobio.
7.4.1.4. Limitaciones climáticas: La planta de tratamiento se encontraría ubicada en el municipio
de Chinchiná, el cual presenta valores de temperatura mínima media 16.6ºC, media 20.8ºC y
máxima media 27.3ºC (Reportadas como promedio anual para el año 2000 en la estación
meteorológica de Cenicafé). Las condiciones de temperatura son pues favorables para cualquier tipo
de tratamiento debido al incremento en las velocidades de reacción. Una garantía adicional tendría
el sistema de tratamiento UASB, puesto que las condiciones de temperatura favorecerían la
actividad de los microorganismos formadores de Metano.
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-17 Alimentos Cañaveral S.A.
7.4.1.5. Cinética de reacción: La cinética de reacción a emplear es la propuesta por el modelo de
consumo de sustrato y crecimiento de microorganismos propuesta por Monod (Ver Anexo VII).
Para lograr una descripción real del comportamiento de las condiciones del sustrato alimentado y de
la población de microorganismos se debe efectuar un estudio de tratabilidad del efluente. Dicho
estudio debe ser efectuado en tres etapas: la primera a nivel de laboratorio, la segunda a nivel de
planta piloto y la última etapa consiste en un escalado a planta real.
Debido a las implicaciones económicas y temporales propias del ensayo de tratabilidad, para el caso
en el que no se considere el estudio de tratabilidad, se presenta una alternativa para la determinación
de los parámetros cinéticos de diseño, la cual consiste en una recopilación de información a partir
de fuentes bibliográficas o experiencias reales que hagan alusión tratamientos de aguas residuales
agroindustriales que puedan asemejarse a los efluentes generados por la empresa.
7.4.1.6. Eficiencia del sistema: Cualquiera que sea el tratamiento propuesto, la eficiencia deberá
cumplir con las metas de vertimiento exigidas por la legislación ambiental nacional mediante el
decreto 1594/84, según las cuales:
Parámetro Unidades Características del efluente
PH 6 - 9
Temperatura ºC Menor a 30ºC
Material flotante mg / Lt Ausente
DQO mg / Lt Remoción mayor al 80%
DBO mg / Lt Remoción mayor al 80%
5
SST mg / Lt Menor a 30 mg / Lt
7.4.1.7. Residuos del tratamiento: La empresa debe considerar que ambos sistemas de tratamiento
le van a generar residuos sólidos, líquidos y gaseosos cuyas características principales se derivan de
las unidades de tratamiento consideradas. Para los dos sistemas propuestos, los residuos estarían
compuestos por: residuos sólidos (Desbaste inicial), lodos orgánicos (Decantador primario,
secundario, y reactor) y gases de descomposición (Reactor).
7.4.8. Limitaciones del tratamiento de lodos: Es necesario considerar las exigencias ambientales
para el tratamiento de lodos orgánicos, según las cuales deben ser secados (eras de secado) o
deshidratados (filtro prensa) para su posterior disposición en rellenos sanitarios. Es de vital
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-18 Alimentos Cañaveral S.A.
importancia estimar la producción diaria de lodos producidos (Ver algoritmo de cálculo de sistemas
de tratamiento Anexo VII), ya que pueden generar costos adicionales de adecuación.
7.4.9. Limitaciones ambientales: Dentro de las reacciones de degradación de materia orgánica, es
indispensable cumplir con diversas relaciones entre el sustrato y los nutrientes (Carbono, Nitrógeno
Fósforo), de tal manera que se manatengan condiciones adecuadas de biosíntesis traducidas en
condiciones óptimas de degradación. Para los dos tipos de reactores se debe tener en cuenta el
consumo de urea (fuente de nitrógeno) y compuestos fosforados (fuente de fósforo).
Con respecto a la producción de olores ofensivos se debe tener en cuenta que son debidos a las
reacciones normales de descomposición microbiana. Es prudente evitar su disperción en los
alrededores de la planta, por lo cual se deben tomar medidas preventivas acordes con el sistema de
tratamiento empleado:
Tratamiento Aerobio Tratamiento Anaerobio
Es indispensable asegurar un diseño de aireación Debido a la naturaleza de este tipo de
en el cual la disposición de los insufladores no tratamiento, la formación de gases con olores
genere espacios muertos de condiciones irritantes es inevitable, razón por la cual se
anóxicas, ya que son los responsables de la debe disponer de captación de gases que
emanación de gases irritables (H S y CH entre permita a su vez un tratamiento adicional de
2 4
otros) purificación para su posterior utilización como
biogas.
7.4.10. Exigencias Químicas: La variabilidad del pH en el efluente (Operaciones de lavado y
desinfección), sugiere considerar el posible uso de químicos ácidos o básicos que establezcan un
valor de pH adecuado para el vertido. Los demás reactivos comúnmente empleados (nutrientes),
fueron especificados en el aparte de limitaciones ambientales.
7.4.11. Exigencias energéticas: Las exigencias energéticas comunes a los dos procesos se reúnen
en sistemas de bombeo y disposición de agua residual en la planta (Desde su captación hasta el
canal general de desagüe), así como los sistemas de bombeo (idealmente mínimos) entre unidades.
De manera particular, los consumos adicionales de los sistemas aerobios se componen de
insufladores de aire en los tanques de homogenización y reactores biológicos.
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-19 Alimentos Cañaveral S.A.
7.4.12. Complejidad: Los dos sistemas de tratamiento considerados necesitan de personal
capacitado durante tiempo completo, encargado de un seguimiento de propiedades fisicoquímicas,
adición de nutrientes y porcentajes de remoción entre otros. De manera adicional, es indispensable
el seguimiento rutinario de un profesional del área, quien estaría al tanto de las problemáticas dadas
por mala sedimentación, hinchamiento o espesamiento de lodos, déficit de remoción, etc.
7.4.13. Procesos complementarios requeridos: Para cualquier sistema de tatamiento
implementado se debe estudiar la posibilidad de montar las prácticas de calidad de agua (Como
mínimo DBO, DQO, SS, ST), permitiendo así un correcto desmpeño de la planta y asegurando unas
condiciones de eficiencia que minimicen los costos de tratamiento.
7.4.14. Compatibilidad: En la actualidad, la planta cuenta con un sistema de tratamiento
convencional de ARD de tipo pozo séptico. Debido que las características y caudales del agua
residual industrial sobrepasan considerablemente la capacidad instalada para el tratamiento de aguas
domésticas, la compatibilidad entre la planta de tratamiento de aguas residuales industriales y el
pozo séptico se limita a la utilización del terreno y posibles ampliaciones de canales y líneas de
alcantarillado que conducen el agua residual desde su captación hasta la planta.
7.5 RECOMENDACIONES APLICABLES A LA SELECCIÓN DEL SISTEMA DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.
Es claro que el éxito en la selección y diseño de cualquier sistema de tratamiento se debe a un
conocimiento detallado de las características de los efluentes a tratar y a una correcta planeación de
las actividades de dimensionamiento e ingeniería de detalle. Para el caso de la empresa Alimentos
Cañaveral S.A, es indispensable tener en cuenta que las estrategias de reducción propuestas pueden
generar transformaciones sumamente variables en los efluentes líquidos a ser tratados, por lo cual,
el comportamiento y características futuras de las aguas residuales se limitan a las acciones de
reducción emprendidas por la empresa.
Atendiendo a la consideración anterior, las recomendaciones para la selección del sistema de
tratamiento están compuestas de una serie de lineamientos que pueden ser muy útiles para la
empresa en el momento de tomar la decisión. Como punto de partida se tienen los criterios de
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-20 Alimentos Cañaveral S.A.
selección propuestos por Metcalf (Sección 7.4.1), los cuales, al ser aplicados a la empresa, pueden
considerar dos grupos de criterios aplicables a los sistemas de tratamiento propuestos:
• Criterios de selección comunes: Compuesto por aquellos criterios que se presentan
independientes a los tratamientos considerados. Debido a que no generan factores de
discriminación, tienen por objeto concientizar a la empresa acerca de las responsabilidades
adquiridas y costos a asumir para asegurar el correcto desmpeño de la planta.
• Criterios de selección no comunes: Compuesto por aquellos criterios que generan puntos
claves de comparación para la escogencia de uno de los dos sistemas. Su objetivo es proponer
herramientas de discriminación que permitan medir las consecuencias de la aplicación de
cada uno de los tratamientos considerados.
La clasificación de criterios de selección para la empresa Alimentos Cañaveral S.A se resume en:
7.5.1 CRITERIOS INDEPENDIENTES AL SISTEMA DE TRATAMIENTO (Ver detalles en
secciones 7.4.1.1 - 7.4.1.15)
Unidades de tratamiento Tanto el reactor de lodos activados como el UASB necesitan de un
sistema de tratamiento primario.
Variación de flujo En el caso en el que la variación de flujo persista se debe
implementar un sistema de control de caudal
Intervalo de flujo Los intervalos de flujo han de representar caudales mínimos.
Eficiencia La eficiencia de cualquier sistema de tratamiento debe cumplir con
los parámetros de remoción exigidos por la Autoridad Ambiental
Exigencias químicas Los dos sistemas de tratamiento necesitan de una adición regulada
de nutrientes y agentes de neutralización
Exigencias energéticas Las consideraciones energéticas de bombeo aplican de igual forma
para los dos sistemas de tratamiento
Tratamiento de fangos El tratamiento de lodos debe cumplir con las regulaciones de la
Autoridad Ambiental
Procesos complementarios Es aconsejable que cualquier tipo de tratamiento implementado
tenga un seguimiento de características fisicoquímicas
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-21 Alimentos Cañaveral S.A.
Limitaciones climáticas Las condiciones de temperatura favorecen cualquier tipo de sistema
Complejidad La planta de tratamiento necesita de personal capacitado durante
tiempo completo. El control de la planta debe incluir la participación
de un profesional en el area.
Compatibilidad La compatibilidad de terrenos aplica independientemente del
sistema de tratamiento a emplear.
7.5.2 CRITERIOS DETERMINANTES PARA LA SELECCIÓN DEL SISTEMA DE
TRATAMIENTO (Ver detalles en secciones 7.4.1.1 - 7.4.1.15)
Las acciones de disminución de cargas contamiantes y volúmenes de las aguas residuales de la
empresa han de repercutir directamente sobre las unidades de reacción consideradas hasta el
momento. Es indispensable evaluar las características finales de las aguas residuales luego de ser
intervenidas de tal forma que se identifiquen los caudales y las concetraciones, para que a su vez se
puedan evaluar las ventajas y desventajas de los sistemas teniendo como base los criterios
considerados en la siguiente tabla
Reactor de lodos activados Reactor UASB
Potencial de aplicación Existe gran cantidad de Aunque la tecnología de
experiencias para el tratamiento tratamiento anaerobio está en
de aguas residuales de proceso de consolidación, se
características similares a las tienen experiencias satisfactorias
producidas por la empresa para efluentes de características
similares
Características del ARI Está diseñado para la Está diseñado para la depuración
depuración de aguas residuales de altas cargas contaminantes en
con cargas contaminantes pequeños volúmenes de reacción.
moderadas. Necesita de cortos Necesita de largos periodos de
periodos de estabilización (3 tiempo para su estabilización
meses). Baja resistencia a (cercanos a un año). Resistencia
Shocks de caudal, moderada a Shocks de caudal y
concentración y temperatura. concentración.
Cinética de la reacción Existe una mayor divulgación La existencia de parámetros
de parámetros cinéticos cinéticos (teóricos) aplicables al
(teóricos) que podrían solventar residuo es limitada, haciendo casi
los estudios de tratabilidad. indispensable los estudios de
tratabilidad.
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-22 Alimentos Cañaveral S.A.
Residuos de tratamiento Generan un gran volumen de El volumen de lodos es
purga de lodos, lo cual afecta significativamente más pequeño
directamente los costos de al producido por el reactor
tratamiento y adecuación aerobio, favoreciendo así los
exigidos por la Autoridad costos de tratamiento y
ambiental. adecuación.
Limitaciones ambientales La naturaleza del tratamiento La generación de olores irritantes
no concibe olores irritantes. La es inherente al sistema de
generación de olores tratamiento, por lo cual se debe
desagradables se limita a disponer de un sistema de
posibles deficiencias en la captación y depuración de gases
aireación. de tal forma que se incrementen
los costos de instalación
Otras implicaciones Los costos de inversión en Los volúmenes necesarios para la
obras civiles se ven depuración de altas cargas
incrementados debido al contaminantes hacen que los
tamaño del reactor necesario costos de inversión sean bajos.
para la depuración y a la La sedimentación se efectua en el
implementación obligatoria del mismo tanque, por lo que la
decantador secundario. implementación del decantador
secundario es opcional.
El consumo de potencia para la
recirculación de lodos y El consumo de potencia es bajo
administración de oxígeno debe porque no necesita de agitación
ser tomado como factor mecánica ni de oxígeno, además
determinante, al implicar costos la retención de biomasa elimina
fijos de operación. las necesidades de recirculación.
7.6 CONSIDERACIONES ADICIONALES PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE LA
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.
El dimensionamiento de la planta de tratamiento de aguas residuales debe estar condicionado a la
seguridad de un conocimiento a conciencia del efluente a tratar. De manera particular, la empresa
Alimentos Cañaveral S.A debe tomarse un tiempo prudencial para conocer un poco más sus aguas
residuales, junto con las implicaciones y beneficios que le traería la implementación de las políticas
de uso eficiente del recurso. Antes de iniciar el dimensionamiento es indispensable entender la
importancia que tienen la selección de los parámetros de diseño, ya que son estos los directos
responsables del buen funcionamiento de la planta y de los costos que ello le implica.
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-23 Alimentos Cañaveral S.A.
Atendiendo a las expectativas de la empresa, concernientes a un acercamiento a las dimensiones de
las unidades de tratamiento, es necesario aclarar que los datos de partida existentes en el momento
(Caracterización de aguas residuales), pueden dar origen a un dimensionamiento no representativo
que entorpezca la consecución del tratamiento óptimo. Con el objeto de solventar esta problemática
se presenta a continuación una hoja de cálculo que resuelve el algoritmo de cálculo propuesto en el
anexo VII para el dimensionamiento de un tratamiento biológico de lodos activados.
El algoritmo de cálculo del sistema de tratamiento, junto con su programa de solución pueden
convertirse entonces en una importante herramienta de estimación de las diversas variables
involucradas en la depuración de aguas residuales, una vez se halla considerado un conocimiento
adecuado de los efluentes de la planta. Luego de especificados:
• Los parámetros de diseño propios de cada unidad
• Las características del agua residual consideradas para el tratamiento.
La solución de las ecuaciones se efectua de manera progresiva según las instrucciones dadas por la
hoja de calculo. Las consideraciones e implicaciones del presente algoritmo se encuentran
sustentadas y jusificadas en el anexo VII.
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-24 Alimentos Cañaveral S.A.
DISEÑO DE UNIDADES DE TRTAMIENTO PRELIMINAR
I - DISEÑO DE REJAS PARA PARTÍCULAS FINAS Y GRUESAS
La presente hoja de cálculo determina las dimendsiones del canal de entrada al sistema de tratamiento, junto con las principales características de las unidades de desbaste inicial (Rejas de
Para efectuar el dimensionamiento de las unidades es necesario especificar los parámetros de diseño e instrucciones de cálculo contenidas en los recuadros grises
a) REJA DE FINOS b) REJA DE GRUESOS
Caudal de Caudal medio 6510 m3/d El diseño de la reja de gruesos está determinado por el ancho de canal logrado
operación Caudal máximo 11718 m3/d para la reja de finos
Criterios de diseño
Criterios de Vel máxima a través de la reja a Q med 0.6 m / seg
diseño Vel máxima a través de la reja a Q máx 1.4 m / seg Ancho de canal (w) 49.0 cm
Rango de velocidad permisible m / seg Separación entre barrotes 5 cm
Porcentaje de colmatación 70 % Espesor de barrotes 1 cm
Separación entre barrotes 1.5 cm
Espesor de barrotes reja de finos 1 cm Cálculos
Relación altura por ancho de canal h = w
Número de espacios 8.3
Cálculos Area libre de flujo a caudal medio 0.1256 m2
Area libre de flujo a Caudal máximo 0.0969 m2 Los espacios se dividen de tal manera que tengan una disrtibución homogenea
hacia el centro del canal
Velocidad de flujo respecto a A libre de flujo a Q med 0.6 m / seg
Velocidad de flujo respecto a A libre de flujo a Q máx 0.78 m / seg
Determinación del Area real a Q med (% colmatación) 0.179 m2
Determinación del Area real a Q máx (% colmatación) 0.138 m2
Se escoje el Area de menor tamaño (por economía), siempre y cuando esté en el rango de velocidad permisible
Disposición Area seleccionada 0.138 m2 h
del canal Suponiendo un valor de altura (h) 46 cm
Número de espacios libres reja de finos 20.0
Número de barrotes en reja de finos 19.0 W
Ancho de canal (w) 49.0 cm
El diseño culmina cuando la altura es aproximadamente igual al ancho del canal (Según criterio de diseño)
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-25 Alimentos Cañaveral S.A.
III - DISEÑO DEL TANQUE DE HOMOGENIZACIÓN
La presente hoja de cálculo determina el volumen del tanque de homogenización necesario para amortiguar las aguas residuales de entrada a la planta de tratamiento. Para la ejecución del
dimensionamiento es necesario determinar el comportamiento del caudal de aguas residuales durante una caracterización típica, así como el caudal esperado de salida del tanque
Caudales de descarga durante producción y volumen acumulado
Caudales de generación de aguas residuales
Dato Tiempo Caudal Volumen Volumen
[ horas ] [ Lt/h ] parcial acumulado ]
[ Lt ] [ Lt ] 150 tL
/
3m
1 0 40 0 0 100
2 5 52 230 230 [ IRA
3 8 140 288 518 50
laduaC
4 10 130 270 788
0
5 12 128 258 1046
0 5 10 15 20 25 30
6 14 120 248 1294
Tiempo [ Horas ]
7 18 20 280 1574
8 23 60 200 1774
9 24 40 50 1824 Contenido en el tanque de Homogenización
10 25 40 40 1864
11 26 40 40 1904 400
]
12 27 40 40 1944 350 3m
300 [
250 IRA
Relación del contenido de ARI en el tanque de Homogenización
200 ed
150 nemuloV
Tiempo Volumen que Volumen que Diferencia Contenido en 100
50
[ horas ] ha salido ha llegado el tanque
0
[ Lt ] [ Lt ] [ Lt ]
0 5 10 15 20 25 30
0 0 0 0 150
Tiempo [ Horas ]
5 380 230 150 0
8 608 518 90 60
10 760 788 -28 178 Criterios de diseño Caudal de salida esperado 76 Lt/h
12 912 1046 -134 284 Contenido mín en el tanque 150 Lt
14 1064 1294 -230 380
18 1368 1574 -206 356 El volumen del tanque es aquel que permita agrupar el contenido máximo en el tanque junto
23 1748 1774 -26 176 con el contenido mínimo en tiempo cero
24 1824 1824 0 150
25 1900 1864 36 114 Contenido mín en tiempo cero 150 m3
26 1976 1904 72 78 Contenido máximo en el tanque 380 m3
27 2052 1944 108 42 V mín del tanque de Homogenización 530 m3
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-26 Alimentos Cañaveral S.A.
IV - DISEÑO DEL DECANTADOR PRIMARIO
Caudal de Caudal medio 6510 Lt / seg Eliminación de contaminantes en el decantador
operación Caudal máximo 11718 Lt / seg
Porcentaje de remoción 60 %
Criterios de Vel crítica de sedimentación a Q med [ C.H ] 31.2 [ m3 / m2 - d ]
diseño Vel crítica de sedimentación a Q máx [ C.H ] 60 [ m3 / m2 - d ] AFLUENTE EFLUENTE
Carga sobre vertedero a Q med DBO total 322.6 mg / Lt DBO total 206.44 mg / Lt
Carga sobre vertedero a Q máx DBO solub 129 mg / Lt DBO solub 129 mg / Lt
Tiempo de residencia hidráulico 2.5 [ Horas ] DBO susp 193.6 mg / Lt DBO susp 77.44 mg / Lt
Número de decantadores 2 DQO total 645.2 mg / Lt DQO total 412.94 mg / Lt
DQO solub 258.1 mg / Lt DQO solub 258.1 mg / Lt
Cálculos Area transversal a caudal medio (Q med) 208.65 m2 DQO susp 387.1 mg / Lt DQO susp 154.84 mg / Lt
Area transversal a caudal máximo (Q máx) 195.30 m2 NKT total 46.1 mg / Lt NKT total 36.422 mg / Lt
NKT solub 29.97 mg / Lt NKT solub 29.97 mg / Lt
Para un decantador circular NKT susp 16.13 mg / Lt NKT susp 6.452 mg / Lt
Diámetro a Q med 11.53 m Sól totales 400 mg / Lt Sól totales 178.78 mg / Lt
Diámetro a Q máx 11.15 m Sól susp 368.7 mg / Lt Sól susp 147.48 mg / Lt
Se escoje el area de mayor tamaño (por seguridad), y se prosigue con el cálculo de Salida de lodos
la altura Q ∆ DBO 756.2016 Kg / día Q ∆ NKT 63.00378 Kg / día
Q ∆ DQO 1512.0126 Kg / día
Q ∆ X 1440.1422 Kg / día
Area transversal seleccionada 208.65 m2
Diámetro seleccionado 11.53 m Para una concentración típica de lodos 50 Kg / m3
Altura del sedimentador 3.25 m Caudal de purga de lodos en el reactor 28.80 m3 / d
Se comprueba que para el valor de h hallado el tiempo de residencia esté dentro de
criterios de diseño
AFLUENTE EFLUENTE
Decantador
primario
Tiempo de residencia a Q máx 1.39 h
Se comprueba que se cumpla el criterio de carga sobre el vertedero.
Carga sobre vertedero a Q med 3.74
Carga sobre vertedero a Q máx 6.74 LODOS
PRIMARIOS
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-27 Alimentos Cañaveral S.A.
VI - DISEÑO DEL REACTOR BIOLÓGICO
La presente hoja de cálculo determina el volumen del reactor y las remociones de carga contaminante, mediante una iteración de parámetros de consumo y perfil de crecimiento de los microorganismos
Acorde con las especificaciones del anexo VII, las ecuaciones de diseño mostradas a continuación hacen referencia a un sistema de reacción de lodos activados (Aerobio), por lo cual las condiciones de
resolución del modelo se limitan a la especificación de las características solicitadas por los recuadros grises, haciendo énfasis en este tipo de tratamiento.
Condiciones de entrada al reactor Criterios de diseño Parámetros cinéticos de microorganismos
Heterótrofos Autótrofos
Caudal medio 6510 m3 / dia Carga orgánica másica 0.3 [ g DBO / g SST ] u máx 3.636 0.3073 [ 1/ dias ]
DBO soluble entrada 206.5 mg / Lt Conc microorg en el reactor 3000 [ mg / Lt ] Ys-n 0.6 0.2 [ g mic / g sust ]
NKT soluble entrada 36.4 mg / Lt Tiempo de residencia celular 5 dias Ks-n 60 1.456 [ mg sust / Lt ]
DQO soluble entrada 258.1 mg / Lt Temperatura 20 ºC Kds-n 0.081 0.050 [ 1/ dias ]
Los parámetros cinéticos deben tener relación directa con el tipo de
RESUMEN DE CÁLCULOS agua residual a tratar
1) Volumen del reactor 1493.68 m3
2) Condiciones de salida
El cálculo de las condiciones de salida de los compuestos biodegradables sigue un procedimiento iterativo que soluciona la relación no lineal entre consumo de sustrato y crecimiento de microorganismos
Se deben suponer las concentraciones de microorganismos en el reactor heterótrofos y autótrofos (Xs y Xn respectivamente), de tal forma que el término comprobación sea aproximadamente igual a cero.
El valor de Xn solo puede ser supuesto una vez hallada convergencia para Xs
Comprobación
Mic Heterótrofos Xs supuesto 1874.2 mg / Lt 0.06 Para Xs suspuesto
Mic Autótrofos Xn supuesto 72.1 mg / Lt 0.08 Para Xn suspuesto
2.1) DBO soluble (S): La DBO soluble se expresa como una ecuación de segundo orden (Ec VI -1) que relaciona los parámetros de consumo de sustrato (S) con el
crecimiento de microorganismos en el reactor (Xs), en la cual los coeficientes y raices del polinimio obedecen a:
Coeficientes Raices
S2 +   Ks -So + θ H µ YMá Sx XS   S -So KS a b 24 -5 19 2.1 4 35 90 015 D DB BO s so ol lu ub ( (S -25 4. 60 42 .7
c O b S 48
El valor de la DBO escogida corresponde a: DBO solub salida 5.027 mg/Lt
Recomendaciones para el sistema de tratamiento7-28 Alimentos Cañaveral S.A.
2.2) NKT soluble: El NKT soluble se expresa como una ecuación de segundo orden (Ec VI -2) que relaciona los parámetros de consumo de sustrato (NKT) con el
crecimiento de microorganismos en el reactor Xn, en la cual los coeficientes y raices del polinimio obedecen a:
Coeficientes Raices
NKT2+  K N−NKT 0+è H ì m Yá NxN X N + 0.12 QV C(X S+X N)  + K   -NKT 0+0.12 QV (X S+X N)  =0 ba 1.1
θ N θ
C 19 NKT solub (S1) 5.548
c -37.3935375 NKT solub (S2) -6.74
El valor del NKT escogido corresponde a: NKT solub salida 5.548 mg/Lt
2.3) Parámetros totales de salida: Los valores de DBO, NKT y DQO totales en la salida del reactor son la suma de los parámetros suspendidos y solubles
La determinación de parámetros suspendidos es función de la concentración de microorganismos en la salida del reactor, por lo cual
Para una Conc de microorg en la salida del reactor de 30 mg/Lt, Las condiciones totales de salida se calculan a partir de
DBO suspendida 28.049 mg/ Lt NKT suspendid 3.486 mg/ Lt DQO suspendi 41.249 mg/ Lt
DBO soluble 5.027 mg/Lt NKT soluble 5.548 mg/Lt DQO soluble 3.066 mg/Lt
DBO total 33.077 mg/Lt NKT total 9.034 mg/Lt DQO total 44.315 mg/Lt
3) Cálculo de corrientes de purga y recirculación: Para la determinación de corrientes de purga y recirculación deben especificar las concentraciones de:
Conc sólidos suspendidos no volátiles 30.13 mg/ Lt
Conc sólidos volátiles no biodegradables 33.62 mg/Lt
Conc sólidos en la purga 10000 mg/Lt
Corriente de purga Corriente de recirculación
Flujo másico de purga 996.444 Kg/dia R 0.240
Caudal de purga 99.64 m3/dia
La corriente de purga representa la cantidad de sólidos biológicos producidos por el reactor durante una escala de tiempo
La corriente de recirculación determina la relación entre la cantidad de sólidos purgados y recirculados al reactor
Recomendaciones para el sistema de tratamientoCONCLUSIONES
• El conocimiento detallado de las características del agua afluente y efluente de la empresa
Alimentos Cañaveral S.A, debe ser considerado como uno de los más importantes renglones de
proyección a corto plazo, ya que determina el punto de partida para todas las acciones de
disminución de consumo de agua industrial y generación de agua residual.
• El porcentaje teórico de especificación de consumo actual (cercano a la cuarta parte del
consumo global) puede ser ampliado considerablemente mediante el uso de las hojas de cálculo
para la resolución de los balances reales y la implementación de un sistema de monitoreo de
afluentes y efluentes encabezado por el personal responsable de la producción.
• Las relaciones de proceso, lavado y desinfección para la resolución de los balances de aguas
fueron obtenidas a partir de la observación y medición de características de producción y lavado
supremamente variables, razón por la cual se recomienda un seguimiento que minimice los
errores atribuidos a dichas variaciones.
• El balance de materia ha de constituirse en la herramienta fundamental para el estudio e
implementación de las posibles alternativas de intervención. Las hojas de cálculo permitirán
una constante evaluación de proyectos, mediante una relación directa entre las implicaciones
económicas de costo-beneficio y los volúmenes de producción.
• Los agentes contaminantes identificados en las aguas residuales de las dos líneas de producción
están estrictamente relacionados a las actividades de producción, por lo cual las acciones de
reducción de contaminación se limitan a la disminución de su concentración en el efluente.
• Los objetivos de disminución son proporcionales a la inversión. Una reducción moderada en el
consumo de agua industrial puede ser lograda mediante pequeñas inversiones tales como la
capacitación de operarios e implementación de instrumentos de control de caudal; reducciones
más considerables deben estar acompañadas de medianas y altas inversiones tales como la
implementación de sistemas de recirculación e innovación tecnológica. La reducción de cargascontaminantes en los efluentes residuales está ligada, por lo general, a inversiones considerables
y a tiempos de realización de mediano y largo plazo.
• La adopción de un plan de manejo integral del recurso agua permitirá cumplir
satisfactoriamente con los objetivos de reducción de consumo de aguas industriales y
generación de aguas residuales. Puede ser tomado además como un parámetro de certificación
ambiental para la expansión de mercados.
• De acuerdo con las acciones de intervención tomadas por la empresa, se han de presentar
variaciones en la selección y dimensionamiento del sistema de tratamiento de aguas residuales,
por lo cual se recomienda mantener una relación adecuada entre los objetivos contenidos en el
plan de manejo del recurso agua. La determinación de las características finales de los
efluentes residuales deben tener en cuenta la notable variación de caudal y carga contaminante
durante las actividades normales de producción, lavado y desinfección.BIBLIOGRAFÍA
1. BONKOSKI William, RUISARD Bruce. Full scale experiences of the Biopaq Anaerobic
system in treating Citrus Industry Wastewater. In Citrus Processing Resource Management and
Technology Edited by R.F. Matthews. University of Florida,1991
2. DIAZ, M Consuelo. Tratamiento anaeróbico de aguas residuales.
3. INSTRUCTION MANUAL. Installation, use and maintenance instructions, Citrostar MU2,
Italia, 1990.
4. MAYNARD A, Joslyn and others. Juice processing. California, 1977.
5. METCALF and EDDY, Ingeniería de tratamiento disposición y reutilización de aguas
residuales. Mc Graw Hill Inc. New York, 1972
6. MORRISON, B. Química Orgánica. Ed Mc Graw Hill. New York, 1985
7. NEMEROW, Nelson. Aguas residuales industriales, Teorías, Aplicaciones y Tratamiento. Ed
H. Blume. Madrid, 1977.
8. PERRY, R. Manual del ingeniero Químico Sexta edicición. Mc Graw Hill. México, 1992.
9. RAMALHO, R. S. Introducción a los procesos de tratamiento de aguas residuales. Ed
Academic Press. Madrid, 1983
10. REKLAITIS, G V. Balances de materia y Energía. Mc Graw Hill, México 1989.
11. SARAVIA F, Roberto. Avalúo de maquinaria y equipo propiedad de Frutasa. Manizales, 1998.
12. SEOANEZ C, Mariano. Ecología industrial: Ingeniería medioambiental aplicada a la industria.
Ed Mundi Prensa. Madrid 1997.
13. SOBKOWICH, A M. Water resource management in citrus processing. In Citrus Processing
Resource Management and Technology Edited by R.F. Matthews. University of Florida,1991
14. US DEPT OF AGRICULTURE. Citrus science and technology. Ed AVI Publishing C.O.
Connecticut, April 1984
15. US DEPT OF AGRICULTURE. Citrus Processing Quality, Control and Technology. Ed Van
Nostrand Reinhold, New York, 1991.ANEXOS
ANEXO I Caudales teóricos y reales de extracción y pasteurización de productos
elaborados en la línea de Jugos A-1
ANEXO II Relación de balances teóricos de agua en línea de Jugos y concentrado
Cañaveral A-10
ANEXO III Relaciones de proceso, lavado y desinfección. Balance real de agua
Línea de producción de Jugos A-18
ANEXO IV Formulación y resolución del balance real durante proceso, lavado y
desinfección línea de producción de Jugos A-26
ANEXO V Relaciones de proceso, lavado y desinfección línea de producción de
miel semiprocesada y concentrado Cañaveral A-40
ANEXO VI Formulación y resolución del balance real durante proceso, lavado y
desinfección línea de producción de Cañaveral A-46
ANEXO VII Memorias de cálculo del sistema de tratamiento de aguas residuales A-53A-1 Alimentos Cañaveral S.A
ANEXO I
Caudales teóricos de Extracción
Extracción Naranja Extracción Limón
Caudales teóricos de extracción y pasteurización
Promedio [Lt/h] 430.061 83.667
de productos elaborados en la línea de Jugos
Desviación estándar 187.513 48.97
Varianza 35161 2398.11
Número de datos 229 36
Máximo 1154 206
Mínimo 104 5
El siguiente Anexo contiene la recopilación de las bitácoras de producción
Curtosis 4.55 - 0.2644
de la línea de Jugos durante los diez meses de estudio teórico en la Línea Int de confianza 95% ± 24.42 ± 16.56
C.V. 43.60 % 58.53 %
(Desde Enero hasta Agosto de 2000 y desde Enero hasta Marzo de 2001).
En las bitácoras llevadas por la empresa se especifican los tiempos y
Caudales teóricos de pasteurización
volúmenes procesados en algunas etapas de producción, a partir de los Naranja Limón
Jugo Pulpa Concen Jugo Concen
cuales se obtiene información correspondiente a:
Promedio 1179.47 1002.13 715.22 1099.13 556.29
Desv estándar 395.214 303.52 159.73 290.46 372.0
• Relación histórica de tiempos de operación (Reportada por el operario Varianza 156194 92126.6 25516.4 84366.4 138385
Número datos 148 72 46 23 17
a cargo) en función de volúmenes de producción. Máximo 2727 1560 968 1551 1258
• Caudales teóricos de extracción promedio de frutas cítricas procesadas. Mínimo 353 416 318 510 174
Curtosis 3.025 - 1.52 - 0.542 - 0.733 - 0.724
• Caudales teóricos de Pasteurización promedio de todos los productos Int.Confi 95% ± 64.20 ± 71.32 ± 47.44 ± 125.6 ± 191.3
C.V 33.51 % 30.29 % 22.33 % 26.43 % 66.87 %
elaborados en la línea. (Jugos y concentrados Azucarados).
Mora Maracuyá
La información se encuentra distribuida según el producto elaborado.
Jugo Concen Jugo Concen
Promedio 1395.62 677.44 1194 537.80
Desv estándar 353.29 247.12 317.75 130.70
Al principio de este Anexo se presenta una tabla resumen de los caudales
Varianza 124814 61071 100965 17083.2
teóricos de Extracción y Pasteurización durante los meses en estudio Número datos 34 9 11 5
Máximo 1992 943 1701 728
(Calculados a partir de tiempos y volúmenes de producción), así como un
Mínimo 658 281 833 411
análisis estadístico cuyos resultados se describen como sigue: Curtosis - 0.610 - 0.456 - 0.679 - 0.2021
Int.Confi 95% ± 123.3 ± 189.2 ± 213.5 ± 162.3
C.V 25.31 % 36.48 % 26.61 % 24.30 %A-2 Alimentos Cañaveral S.A
Tabla A I - 1. Resumen de cálculos de caudales teóricos de extracción y Pasteurización de productos elaborados en la línea de Jugos
CAUDALES TEÓRICOS DE EXTRACCIÓN LÍNEA DE JUGOS
JUGO COMERCIAL DE NARANJA
Promedio
Extracción Lt/h 532 532 323 323 323 273 273 273 383 251 251 251 223 223 223 223 584 584 584 584 361
Extracción Lt/h 480 480 377 377 377 377 493 497 497 497 497 497 658 486 486 486 486 364 364 364 457
Extracción Lt/h 336 336 277 277 277 277 604 604 840 840 343 343 343 343 393 393 393 561 561 375 436
Extracción Lt/h 375 375 375 512 373 373 373 668 668 422 422 490 490 490 232 232 232 283 868 104 418
Extracción Lt/h 288 405 232 232 232 304 304 304 363 363 363 243 243 243 243 243 246 285
Extracción Lt/h 246 246 246 246 246 217 217 217 217 263 263 263 391 391 359 359 359 279
Extracción Lt/h 329 222 486 486 486 692 692 288 280 467 600 836 323 339 975 350 420 553 490
Extracción Lt/h 820 820 875 500 364 488 280 404 724 382 656 375 379 269 700 484 350 822 327 600 531
Extracción Lt/h 148 448 789 857 811 817 750 968 857 764 968 857 683 420 1154 1000 678 763
JUGO PURO DE NARANJA
Extracción Lt/h 323 323 323 431 431 431 481 481 481 356 356 356 356 356 506 480 272 434 434 434 402
Extracción Lt/h 364 364 364 366 366 343 343 343 375 375 600 600 372 372 595 595 304 304 210 210 388
Extracción Lt/h 210 210 322 344 344 344 471 471 239 239 471 471 276 333 240 960 500 477 339 300 378
Extracción Lt/h 450 257 383 376 420 244 429 218 347
REFRESCO DE LIMON
Extracción Lt/h 28 32 55 84 49 134 38 67 72 38 54 101 15 49 20 45 42 214 62 50 62
PULPA AZUCARADA DE LIMON
Extracción Lt/h 144 172 169 151 63 106 136 90 94 50 100 94 151 206 90 54 117
CAUDALES TEÓRICOS DE PASTEURIZACIÓN EN LA LIÍNEA DE JUGOS
JUGO COMERCIAL DE NARANJA Promedio
Pasteuriz Lt/h 1333 1100 1200 1238 1148 977 1076 1091 1388 1200 565 878 714 900 627 1224 1500 690 607 1313 1038
Pasteuriz Lt/h 1200 353 1283 1200 1304 1500 811 1217 1385 659 1161 1161 969 1286 1241 1420 1333 1241 1200 1200 1156
Pasteuriz Lt/h 1610 1364 1304 1148 960 960 1263 1054 1500 1277 1093 1333 750 741 1223 1304 1034 1244 1250 1133 1177
Pasteuriz Lt/h 1260 1080 1371 1114 1050 789 712 730 811 943 811 1304 1500 857 732 833 977 960 1461 1440 1037
Pasteuriz Lt/h 409 1860 1091 1304 649 545 1071 1125 529 514 1608 1800 1320 1900 1584 1000 1895 1050 913 1135 1165
Pasteuriz Lt/h 1200 1463 1355 1200 1006 977 977 977 1892 1892 1200 818 703 933 1909 955 875 1200 1909 909 1218
Pasteuriz Lt/h 2215 1077 1024 1725 1400 1269 1200 840 1091 1667 1667 1500 1251 1714 1463 632 1000 1622 1395 1230 1349
Pasteuriz Lt/h 1867 1395 679 589 1132A-3 Alimentos Cañaveral S.A
JUGO PURO DE NARANJA
Pasteuriz Lt/h 1404 1200 985 1248 1300 624 452 1300 950 1440 1101 1200 936 1365 1248 1170 1080 1040 1135 975 1108
Pasteuriz Lt/h 981 891 1208 1418 866 866 866 936 811 1486 1486 1468 1248 1440 1190 832 1226 624 416 600 1043
Pasteuriz Lt/h 600 900 900 900 624 1264 1264 1264 1045 930 930 930 1159 702 1331 846 846 1040 468 640 929
Pasteuriz Lt/h 535 705 541 1248 1560 891 493 444 1048 950 1149 576 845
PULPA AZUCARADA DE NARANJA
Pasteuriz Lt/h 780 518 881 500 500 750 678 486 750 909 720 968 738 968 909 625 882 762 762 762 742
Pasteuriz Lt/h 811 651 857 450 833 838 838 545 720 615 840 318 936 742 800 750 636 600 671 584 702
Pasteuriz Lt/h 400 460 800 638 1429 920 809 779
REFRESCO DE LIMON
Pasteuriz Lt/h 947 947 947 1513 1151 1442 1442 1241 1481 1177 1120 665 1164 1410 1551 1215 853 892 720 776 1133
Pasteuriz Lt/h 510 1086 1021 872
PULPA AZUCARADA DE LIMON
Pasteuriz Lt/h 656 960 923 1218 1258 307 179 190 174 336 313 193 333 313 913 671 527 557
REFRESCO DE MORA
Pasteuriz Lt/h 1663 1663 1464 1464 1408 1331 689 1541 1255 1440 1071 1440 1952 1292 1394 929 1893 1597 1830 1098 1421
Pasteuriz Lt/h 1464 1830 1464 1673 1220 1502 1084 976 1220 878 1502 1889 976 658 1310
PULPA AZUCARADA DE MORA
Pasteuriz Lt/h 869 932 943 666 780 745 312 281 572 678
REFRESCO DE MARACUYA
Pasteuriz Lt/h 638 1157 1418 1701 1701 851 945 834 1390 945 1181 1013 1148
PULPA AZUCARADA DE MARACUYA
Pasteuriz Lt/h 411 728 58.4 546 420 433A-4 Alimentos Cañaveral S.A
Tabla A I - 2. Relación histórica de tiempos de operación en función a volúmenes de producción (Para meses en estudio teórico).
Relación de caudales teóricos de extracción y pasteurización en línea de producción de Jugos.
JUGO COMERCIAL DE NARANJA
Año 2000
Fecha 3008 3008 2908 2908 2908 2308 2308 2308 2208 2208 2208 2208 1508 1508 1508 1508 108 108 108
Jugo Puro (Lt.) 400 495 500 650 440 350 260 300 370 420 400 540 300 250 300 230 500 500 500
Jugo a Producir (Lt.) 800 990 1000 1300 880 700 520 600 740 840 800 1080 600 500 600 460 1000 1000 1000
Extracción (min) 45 56 93 121 82 77 57 66 58 100 96 129 81 67 81 62 51 51 51
Clarificación (min) 15 13 12 16 12 11 7 8 10 12 10 15 7 10 7 6 13 12 12
Pasteurización (min) 36 54 50 63 46 43 29 33 32 42 85 41 42 40 44 49 40 87
Caudal extracción [Lt/h] 532 532 323 323 323 273 273 273 383 251 251 251 223 223 223 223 584 584 584
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1333 1100 1200 1238 1148 977 1076 1091 1388 1200 565 878 714 900 627 1224 1500 690
Fecha 2407 2407 1807 1807 1807 1807 1107 1007 1007 1007 1007 1007 2906 2806 2806 2806 2806 2706 2706
Jugo Puro (Lt.) 350 350 300 500 300 620 600 500 500 500 500 510 710 300 500 300 300 210 300
Jugo a Producir (Lt.) 700 700 600 1000 600 1240 1200 1000 1000 1000 1000 1020 1420 600 1000 600 600 420 600
Extracción (min) 44 44 48 80 48 99 73 60 60 60 60 62 65 37 62 37 37 35 49
Clarificación (min) 8 8 7 12 6 15 15 12 12 12 12 12 17 7 13 28 7 4 8
Pasteurización (min) 32 35 102 58 60 46 40 22 74 70 26 91 31 31 26 28
Caudal extracción [Lt/h] 480 480 377 377 377 377 493 497 497 497 497 497 658 486 486 486 486 364 364
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1313 1200 353 1283 1200 1304 1500 2727 811 1217 1385 659 1161 1161 969 1286
Fecha 2106 2106 2006 2006 2006 2006 1306 1306 3005 3005 2305 2305 2305 2305 2205 2205 2205 1605 1605
Jugo Puro (Lt.) 300 710 300 300 300 300 550 500 500 440 200 200 400 360 300 300 300 500 510
Jugo a Producir (Lt.) 600 1420 600 600 600 600 1100 1000 1000 880 400 400 800 720 600 600 600 1000 1020
Extracción (min) 54 127 65 65 65 65 55 50 36 31 35 35 70 63 46 46 46 53 55
Clarificación (min) 8 13 9 7 9 7 13 12 14 12 5 4 9 9 9 8 8 14 14
Pasteurización (min) 29 60 27 29 30 30 41 44 46 46 25 25 38 41 24 47 56
Caudal extracción [Lt/h] 336 336 277 277 277 277 604 604 840 840 343 343 343 343 393 393 393 561 561
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1241 1420 1333 1241 1200 1200 1610 1364 1304 1148 960 960 1263 1054 1500 1277 1093
Fecha 1505 1505 1505 1005 405 405 405 2704 2704 1804 1804 1704 1704 1704 1004 1004 1004 804 804
Jugo Puro (Lt.) 500 500 500 530 500 500 510 500 680 210 360 240 260 350 250 350 365 250 275
Jugo a Producir (Lt.) 1000 1000 1000 1060 1000 1000 1140 1000 1360 420 720 480 520 700 500 700 730 500 550
Extracción (min) 80 80 80 62 80 80 82 45 61 30 51 29 32 43 65 91 94 53 19
Clarificación (min) 13 16 13 15 12 15 10 13 19 5 9 5 9 10 11 16 9 7 7
Pasteurización (min) 80 81 52 46 58 55 48 72 20 40 21 28 40 38 59 60 37 35
Caudal extracción [Lt/h] 375 375 375 512 373 373 373 668 668 422 422 490 490 490 232 232 232 283 868
Caudal pasteuriza [Lt/h] 750 741 1223 1304 1034 1244 1250 1133 1260 1080 1371 1114 1050 789 712 730 811 943A-5 Alimentos Cañaveral S.A
Fecha 404 404 304 304 304 2703 2703 2703 2303 2303 2303 2103 2103 2103 2103 2103 1703 1403 1403
Jugo Puro (Lt.) 250 250 250 250 250 350 400 280 420 310 310 200 250 200 200 250 100 300 270
Jugo a Producir (Lt.) 500 500 500 500 500 700 800 560 840 620 620 400 500 400 400 500 200 600 540
Extracción (min) 52 37 65 65 65 69 79 55 69 51 51 49 62 49 49 62
Clarificación (min) 7 8 8 8 8 9 19 7 9 10 8 5 5 12 6 7 8
Pasteurización (min) 23 20 35 41 36 43 50 23 35 91 20 22 23 37 44 28
Caudal extracción [Lt/h] 288 405 232 232 232 304 304 304 363 363 363 243 243 243 243 243
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1304 1500 857 732 833 977 960 1461 1440 409 1860 1091 1304 649 545 1071
Fecha 703 703 703 703 703 2502 2502 2502 2502 2402 2402 2402 1802 1802 1802 502 502 402 402
Jugo Puro (Lt.) 300 300 300 300 310 300 300 300 160 300 300 300 300 300 300 670 600 660 475
Jugo a Producir (Lt.) 600 600 600 600 620 600 600 600 320 600 600 600 600 600 600 1340 1200 1320 950
Extracción (min) 73 73 73 73 76 83 83 83 44 68 68 68 103 92 110 79
Clarificación (min) 7 7 8 7 7 8 9 8 5 7 9 8 9 8 10 35 25 35 25
Pasteurización (min) 32 68 70 50 40 60 30
Caudal extracción [Lt/h] 246 246 246 246 246 217 217 217 217 263 263 263 391 391 359 359
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1125 529 514 1608 1800 1320 1900
Año 2001
Fecha 2901 2201 1401 1401 1401 801 801 1303 1303 1303 1303 1303 1203 1203 1203 503 503
Jugo Puro (Lt.) 740 500 600 750 150 600 600 350 350 350 400 390 350 350 260 350 350
Jugo a Producir (Lt.) 1480 1000 1200 1500 300 1200 1200 700 700 700 800 780 700 700 520 700 700
Extracción (min) 135 135 74 93 19 52 52 73 75 45 40 28 65 62 16 60 50
Clarificación (min) 15 12 10 15 10 10 10 8 12 7 6 7 8 9 8 7 6
Pasteurización (min) 40 60 38 40 46 37 40 32 31 35 31 43 43
Caudal extracción [Lt/h] 329 222 486 486 486 692 692 288 280 467 600 836 323 339 975 350 420
Caudal pasteuriza [Lt/h] 2220 1000 1895 1050 913 1135 1200 1463 1355 1200 1006 977 977
Fecha 503 503 2602 2602 2602 2602 1902 1902 1902 1902 1902 1902 1902 1202 1202 1202 902 902 802
Jugo Puro (Lt.) 410 410 350 300 170 350 350 350 350 350 350 250 240 350 350 460 350 370 300
Jugo a Producir (Lt.) 820 820 700 600 340 700 700 700 700 700 700 500 480 700 700 920 700 740 600
Extracción (min) 30 30 24 36 28 43 75 52 29 55 32 40 38 78 30 57 60 27 55
Clarificación (min) 5 5 8 6 5 8 5 6 6 7 6 4 5 7 8 13 13 12 5
Pasteurización (min) 26 26 35 44 29 45 22 44 48 35 22 33 13 39 41 32 30 35 30
Caudal extracción [Lt/h] 820 820 875 500 364 488 280 404 724 382 656 375 379 269 700 484 350 822 327
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1892 1892 1200 818 703 933 1909 955 875 1200 1909 909 2215 1077 1024 1725 1400 1269 1200
Fecha 802 2901 2901 2201 2201 2201 1501 1501 1501 1501 901 901 901 201 201 201 201
Jugo Puro (Lt.) 200 500 500 500 500 490 500 500 500 420 500 500 410 560 500 300 260
Jugo a Producir (Lt.) 400 1000 1000 1000 1000 980 1000 1000 1000 1000 1000 1000 820 1120 1000 600 520
Extracción (min) 81 67 38 35 37 36 40 31 35 33 31 35 36 80 26 18 23
Clarificación (min) 4 8 8 8 8 9 8 7 9 12 8 9 7 10 8 8 9
Pasteurización (min) 22 36 36 40 47 35 41 95 60 37 43 40 36 43 53 53
Caudal extracción [Lt/h] 148 448 789 857 811 817 750 968 857 764 968 857 683 420 1154 1000 678
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1091 1667 1667 1500 1251 1714 1463 632 1000 1622 1395 1230 1867 1395 679 589A-6 Alimentos Cañaveral S.A
JUGO PURO DE NARANJA
Año 2000
Fecha 2908 2908 2908 2408 2408 2408 1408 1408 1408 508 508 508 508 508 108 2407 1707 407 407
Jugo Puro (Lt.) 450 500 300 300 500 170 500 500 350 300 300 500 500 300 700 90 45 300 300
Jugo a Producir (Lt.) 468 520 312 312 520 177 520 520 364 312 312 520 520 312 728 93.6 46.8 312 312
Extracción (min) 84 93 56 42 70 24 62 62 44 51 51 84 84 51 83 11 10 41 41
Clarificación (min) 5 7 4 4 6 2 6 6 4 4 4 6 4 4 9 3 4 4 4
Pasteurización (min) 20 26 19 15 24 17 69 24 23 13 17 26 20 32 15 16
Caudal extracción [Lt/h] 323 323 323 431 431 431 481 481 481 356 356 356 356 356 506 480 272 434 434
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1404 1200 985 1248 1300 624 452 1300 950 1440 1101 1200 936 1365 1248 1170
Fecha 2706 2706 2706 1906 1906 1206 1206 2305 2305 2305 1505 1505 805 805 405 405 205 205 2703
Jugo Puro (Lt.) 300 400 250 550 500 600 500 300 300 400 600 390 500 500 400 400 600 610 560
Jugo a Producir (Lt.) 312 416 260 572 520 624 520 312 312 416 624 406 520 520 416 416 624 634 582
Extracción (min) 49 66 41 90 82 52 52 70 96 62 50 50 65 65 61 62 111
Clarificación (min) 4 5 3 18 6 11 10 4 4 5 8 4 7 7 5 4 7 9 6
Pasteurización (min) 18 22 16 35 35 31 22 72 40 30 21 21 17 20 26 32 42
Caudal extracción [Lt/h] 364 364 364 366 366 343 343 343 375 375 600 600 372 372 595 595 304
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1040 1135 975 981 891 1208 1418 866 866 866 936 811 1486 1486 1468 1248 1440 1190 832
Fecha 2203 2203 2203 1403 1403 1403 1003 1003 1003 2802 2802 2802 2802 1902 1902 1902 1902 1202 1002
Jugo Puro (Lt.) 300 500 250 300 300 450 300 300 150 300 300 300 130 300 300 300 180 670 500
Jugo a Producir (Lt.) 312 520 260 312 312 468 312 312 156 312 312 312 135 312 312 312 187 697 520
Extracción (min) 85.7 85.7 85.7 51.4 125 87.2
Clarificación (min) 9 8 4 4 7 4 4 4 5 4 5 9 15 12
Pasteurización (min) 30 45 75 50 30 37 40 100
Caudal extracción [Lt/h] 210 210 210 210 322 344
Caudal pasteuriza [Lt/h] 624 416 600 600 900 900 900 624 1264 1264 1264 1045 930
Año 2001
Fecha 1002 2701 2701 2101 2101 701 701 703 703 703 2702 2702 2702 2702 2002 2002 1502
Jugo Puro (Lt.) 500 650 450 750 320 500 600 350 300 220 400 300 350 260 300 300 300
Jugo a Producir (Lt.) 520 676 468 780 333 520 624 364 312 229 416 312 364 270 312 312 312
Extracción (min) 87 83 57 188 80 64 76 76 54 55 25 36 44 46 60 40 70
Clarificación (min) 5 15 15 25 15 16 10 5 8 6 4 5 4 3 3 3 3
Pasteurización (min) 35 40 15 73 5 21 40 39 35 31 30 15 12 21
Caudal extracción [Lt/h] 344 471 471 239 239 471 471 276 333 240 960 500 477 339 300 450 257
Caudal pasteuriza [Lt/h] 930 1159 702 1331 846 846 1040 468 640 535 705 541 1248 1560 891A-7 Alimentos Cañaveral S.A
Fecha 1502 1502 3001 3001 901
Jugo Puro (Lt.) 320 420 350 350 120
Jugo a Producir (Lt.) 333 437 364 364 125
Extracción (min) 51 60 86 49 33
Clarificación (min) 4 4 6 6 5
Pasteurización (min) 45 25 23 19 13
Caudal extracción [Lt/h] 376 420 244 429 218
Caudal pasteuriza [Lt/h] 444 1048 950 1149 576
PULPA AZUCARADA DE NARANJA
Año 2000
Fecha 1608 2607 2607 2407 2407 2407 1707 1707 1707 1707 1707 3005 3005 2905 2905 2905 2905 2905 2905
Jugo Puro (Lt.) 390 475 690 500 500 250 260 300 300 300 300 500 240 500 160 500 500 500 500
Jugo a Producir (Lt.) 714 870 1264 916 916 458 476 550 550 550 550 916 440 916 293 916 916 916 916
Clarificación (min) 8 33 25 9 9 6 6 4 7 7 8 11 10 10 4 11 11 18 63
Pasteurización (min) 30 55 47 60 60 20 23 37 24 33 20 31 13 31 33 48 34
Caudal pasteuriza [Lt/h] 780 518 881 500 500 750 678 486 750 909 720 968 738 968 909 625 882
Fecha 2205 2205 2205 805 805 504 804 504 2203 2203 1303 1303 603 603 603 603 2202 2202 2202
Jugo Puro (Lt.) 500 550 500 500 640 300 300 500 400 480 500 500 300 300 300 390 300 300 500
Jugo a Producir (Lt.) 916 1008 916 916 1172 550 550 916 733 879 916 916 550 550 550 714 550 550 916
Clarificación (min) 13 13 12 12 15 8 8 11 7 40 8 9 8 5 4 2
Pasteurización (min) 118 37 59 21 40 36 53 10 33
Caudal pasteuriza [Lt/h] 762 762 762 811 651 857 450 833 838 838 545
Año 2001
Fecha 502 2801 2801 2101 2101 1403 1403 603 103 103 2702 2702 2002 902 902 3001 3001
Jugo Puro (Lt.) 410 700 500 450 390 400 600 500 350 310 380 320 360 400 460 400 200
Jugo a Producir (Lt.) 751 1282 916 824 714 733 1099 916 641 568 696 586 660 733 843 733 366
Clarificación (min) 25 45 35 20 15 15 11 13 9 10 10 20 12 11 12 13 6
Pasteurización (min) 40 50 85 25 30 40 33 31 34 37 60 60 15
Caudal pasteuriza [Lt/h] 615 840 318 936 800 750 636 600 671 584 400 460 800
Fecha 1001 1001 401
Jugo Puro (Lt.) 500 460 310
Jugo a Producir (Lt.) 916 843 568
Clarificación (min) 9 6 8
Pasteurización (min) 30 23
Caudal pasteuriza [Lt/h] 920 809A-8 Alimentos Cañaveral S.A
REFRESCO DE LIMON
Año 2000
Fecha 1608 1608 408 408 408 2507 2507 1107 1107 3006 2306 2306 2106 1605 305 305 1204 1204 504
Jugo Puro (Lt.) 30 43 16 46 20 39 46 60 43 56 42 44 39 48 24 40 36 47 22
Jugo a Producir (Lt.) 388 556 207 595 259 504 595 776 556 724 543 569 504 621 310 517 465 608 284
Extracción (min) 65 30 50 28 74 25 67 35 40 38 40 28 90
Clarificación (min) 6 8 4 7 5 5 6 10 7 9 4 7 7 13 4 7 6 8 4
Pasteurización (min) 67 20 31 57 35 22 29 27 56 16 22 18 30 20
Caudal extracción [Lt/h] 28 32 55 84 49 134 38 67 72 38 54 101 15
Caudal pasteuriza [Lt/h] 947 947 947 1513 1151 1442 1442 1241 1481 1177 1120 665 1164 1410 1551 1215 853
Año 2000 Año 2001
Fecha 1703 1303 603 2102 102 1503 3101 3101 1501 501
Jugo Puro (Lt.) 27 21 26 20 20 40 12.5 50 70 50
Jugo a Producir (Lt.) 349 271 336 259 259 517 162 646 905 646
Extracción (min) 32 60 53 18 14 68 60
Clarificación (min) 6 30 8 2 9 13 8
Pasteurización (min) 28 20 19 50 38
Caudal extracción [Lt/h] 49 20 45 99 99 62 50
Caudal pasteuriza [Lt/h] 720 776 510 1086 1021
PULPA AZUCARADA DE LIMON
Año 2000 Año 2001
Fecha 2408 2408 2408 2106 3006 3105 1503 1503 1503 103 802 802 3101 3401 1601
Jugo Puro (Lt.) 108 103 99 183 144 169 50 53 61 60 47 29 50 47 98 72 113
Jugo a Producir (Lt.) 252 240 231 426 336 394 117 123 142 140 110 67.6 117 110 228 168 263
Extracción (min) 45 36 65 67 48 30 27 40 30 35 30 30 39 21 75
Clarificación (min) 3 3 2 5 7 9 9 9 10 4 4 4 4 6 6 16
Pasteurización (min) 23 15 15 21 16 77 39 39 49 25 21 21 21 21 15 15 30
Caudal extracción [Lt/h] 144 172 169 151 63 106 136 90 94 50 100 94 151 206 90
Caudal pasteuriza [Lt/h] 656 960 923 1218 1258 307 179 190 174 336 313 193 333 313 913 671 527
REFRESCO DE MORA
Año 2000
Fecha 3008 3008 2408 2408 1608 1608 408 408 2607 2507 1107 3006 2406 2006 1206 1605 305 1804 2203
Jugo Puro (Lt.) 125 125 125 125 125 125 125 125 20 150 150 150 150 150 150 150 150 46 97
Jugo a Producir (Lt.) 1220 1220 1220 1220 1220 1220 1220 1220 195 1464 1464 1464 1464 1464 1464 1464 1464 449 947
Clarificación (min) 15 15 10 11 14 12 15 14 4 15 20 17 16 7 31 23 16 8 9
Pasteurización (min) 88 100 52 55 17 57 70 61 82 61 45 68 63 29 30
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1663 1663 1464 1464 1408 1331 689 1541 1255 1440 1071 1440 1952 1292 1394 929 1893A-9 Alimentos Cañaveral S.A
Año 2001
Fecha 1403 603 603 303 2802 2802 2102 602 602 3001 2301 2301 2301 2301 1601 1601 1601
Jugo Puro (Lt.) 150 100 75 100 100 100 100 50 100 100 75 75 75 100 100 100 100
Jugo a Producir (Lt.) 1464 976 732 976 976 976 976 488 976 976 732 732 732 976 976 976 976
Clarificación (min) 14 8 8 10 14 13 12 5 9 9 48 8 8 8 13 12 13
Pasteurización (min) 55 32 40 40 32 40 35 24 39 54 45 36 50 39 31 60 89
Caudal pasteuriza [Lt/h] 1597 1830 1098 1464 1830 1464 1673 1220 1502 1084 976 1220 878 1502 1889 976 658
PULPA AZUCARADA DE MORA
Año 2000 Año 2001
Fecha 3008 808 2607 3006 1906 3105 2803 2102 702 3001
Jugo Puro (Lt.) 350 350 475 250 250 150 100 350 400 152
Jugo a Producir (Lt.) 637 637 865 455 455 273 182 637 728 277
Clarificación (min) 18 11 13 12 18 75 14 15 21 28
Pasteurización (min) 44 41 55 41 35 22 35 136 29
Caudal pasteuriza [Lt/h] 869 932 943 666 780 745 312 281 572
REFRESCO DE MARACUYA
Año 2000 Año 2001
Fecha 2807 1403 703 2802 2802 702 702 3001 2301 1601 1601 1001 401
Jugo Puro (Lt.) 18 100 50 75 75 75 75 100 125 100 125 50 50
Jugo a Producir (Lt.) 170 945 473 709 709 709 709 945 1181 945 1181 473 473
Clarificación (min) 3 6 5 8 8 8 9 13 7 9 12 10 8
Pasteurización (min) 16 49 20 25 25 50 45 68 51 75 24 28
Caudal pasteuriza [Lt/h] 638 1157 1418 1701 1701 851 945 834 1390 945 1181 1013
PULPA AZUCARADA DE MARACUYA
Año 2001
Fecha 1703 303 2302 2102
Jugo Puro (Lt.) 113 100 100 125
Jugo a Producir (Lt.) 206 182 182 228
Clarificación (min) 18 7 10
Pasteurización (min) 30 15 18.7 25
Caudal pasteuriza [Lt/h] 411 728 584 546A-10 Alimentos Cañaveral S.A
ANEXO II
Relación de Balances teóricos de Agua
El siguiente Anexo contiene la información correspondiente a las tablas
resumen de balance teórico de aguas en la producción de Jugos y De manera adicional se efectúa una descripción teórica del porcentaje de
concentrado Cañaveral (Desde Julio de 2000 hasta abril 2001). El formato consumo especificado (conocido) por la empresa durante los meses en
de la tabla es similar al manejado como informe mensual de producción, estudio. Esta especificación se logra a partir de una relación entre el
considera además de cantidades producidas, la información de consumos de consumo global facturado y el consumo teórico identificado por el balance.
agua. Los cálculos se reúnen en:
• Porcentajes de consumo especificado en función del consumo global de
La descripción detallada de los consumos de agua (recuadros negros) en la planta reportado por las facturas del servicio.
cada una de las operaciones especificadas teóricamente obedece a: • Porcentajes de consumo especificado en función de dos promedios
móviles (bimestral y global) del consumo global. Cuyo objetivo es
atenuar las variaciones presentadas en la primera especificación teórica.
• Consumo de agua de dilución volumen de producto elaborado en la
línea. El resumen de los apartes más importantes de este anexo agrupa el volumen
• Consumo de Agua de servicio (lubricación y refrigeración de equipos) de los tres consumos globales considerados (Reportado por facturas de
por volumen de producto elaborado en la línea de Jugos servicio, promedio móvil bimestral, promedio móvil global) y el volumen de
• Consumo de Agua de proceso (dilución y ajuste de sólidos ) por consumo teórico de agua de servicio y proceso en las etapas monitoreadas
durante la producción en cada línea.
volumen de producto elaborado en la línea de concentrado Cañaveral.A-11 Alimentos Cañaveral S.AA-12 Alimentos Cañaveral S.AA-13 Alimentos Cañaveral S.AA-14 Alimentos Cañaveral S.AA-15 Alimentos Cañaveral S.A
BALANCE GENERAL TEÓRICO DE CONSUMO DE AGUA LINEA CAÑAVERAL OCTUBRE DE 2000
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ]
oct-01 1260 114 200 oct-09 2520 228 417 oct-15 5040 456 832
oct-02 1260 114 200 oct-10 5040 456 825 oct-16 6300 570 1096
oct-03 2520 228 406 oct-11 7080 641 627 oct-17 5040 456 859
oct-04 0 202 oct-12 1260 114 200 oct-18 2520 228 398
oct-05 1260 114 231 oct-13 5040 456 832 oct-19 6300 570 961
oct-06 1260 114 204 oct-14 630 57 99 oct-20 3780 342 595
Reproceso Reproceso Reproceso
TOTAL 7560 684 1443 TOTAL 21570 1952 3000 TOTAL 28980 2622 4741
Pérdidas [Kg] 941.6 H2O proceso [Lt] H2O proceso [Lt] H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 7.25 2127 4952 7363
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ]
oct-23 7560 684 1237 oct-30 10080 912 1350 BALANCE GLOBAL DE CONSUMO DE AGUA
oct-24 2520 228 398 oct-31 7560 684 1005
oct-25 8820 798 1274 Producción Consumo H2O Dilución H2O Ajuste
oct-26 8820 798 1200 [ Kg ] Agua [ Lt ] [ Lt] [ Lt ]
oct-27 3780 342 510 Octubre 107250 742000 9704 16158
oct-28 0 0 0 Porcentaje 1.31 2.18
Reproceso 0 0 0 Reproceso 0 0 0
TOTAL 31500 2850 4619 TOTAL 17640 1596 2355
Pérdidas [Kg] 1844.6 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 1844.6 H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 5.86 7469 Pérdidas [%] 5.86 3951
BALANCE GENERAL TEÓRICO DE CONSUMO DE AGUA LINEA CAÑAVERAL NOVIEMBRE DE 2000
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ]
oct-30 10080 912 1350 nov-07 10080 912 1348 nov-14 6300 570 818
oct-31 7560 684 1005 nov-08 10080 912 1326 nov-15 6300 570 830
nov-01 5040 456 791 nov-09 0 0 0 nov-16 0 0 0
nov-02 10080 912 1410 nov-10 11340 1026 1486 nov-17 3780 342 541
nov-03 5040 456 700 nov-11 0 0 0 nov-18 0 0 0
nov-04 0 0 0 nov-12 0 0 0 nov-19 0 0 0
Reproceso Reproceso Reproceso
TOTAL 37800 3420 5256 TOTAL 31500 2850 4160 TOTAL 16380 1482 2189
Pérdidas [Kg] 2891 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 982.8 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 982.8 H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 7.65 8676 Pérdidas [%] 3.12 7010 Pérdidas [%] 3.12 3671
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] BALANCE GLOBAL DE CONSUMO DE AGUA
nov-20 10080 912 1416 ene-22 1260 114 160
nov-21 0 0 0 ene-23 1890 171 250 Producción Consumo H2O Dilución H2O Ajuste
nov-22 0 0 0 ene-24 2520 228 348 [ Kg ] Agua [ Lt ] [ Lt] [ Lt ]
nov-23 630 57 85 ene-25 3780 342 461 Noviembre 104600 684000 9405 14298
nov-24 5040 456 802 ene-26 0 0 0 Porcentaje 1.38 2.09
nov-25 2520 228 390 ene-27 0 0 0
Reproceso 650 Reproceso 0 0 0
TOTAL 18920 1653 2693 TOTAL 9450 855 1219
Pérdidas [Kg] 760.2 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 837.6 H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 4.02 4346 Pérdidas [%] 8.86 2074A-16 Alimentos Cañaveral S.A
BALANCE GENERAL TEÓRICO DE CONSUMO DE AGUA LINEA CAÑAVERAL DICIEMBRE DE 2000
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ]
dic-04 5040 456 465 dic-11 0 0 0 dic-18 8820 798 1178
dic-05 8820 798 1128 dic-12 7560 684 1072 dic-19 6300 570 840
dic-06 0 0 0 dic-13 2520 228 340 dic-20 2120 192 318
dic-07 6300 570 784 dic-14 6300 570 812 dic-21 8820 798 1180
dic-08 0 0 0 dic-15 0 0 0 dic-22 0 0 0
dic-09 0 0 0 dic-16 0 0 0 dic-23 0 0 0
Reproceso 779 0 0 Reproceso 0 0 0 Reproceso 649 0 0
TOTAL 20939 1824 2377 TOTAL 16380 1482 2224 TOTAL 26709 2358 3516
Pérdidas [Kg] 1053.4 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 999.8 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 1557.2 H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 5.03 4201 Pérdidas [%] 6.10 3706 Pérdidas [%] 5.83 5874
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste BALANCE GLOBAL DE CONSUMO DE AGUA
600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ]
dic-26 6300 570 814 dic-01 5040 456 1226 Producción Consumo H2O Dilución H2O Ajuste
dic-27 3780 342 486 dic-02 0 0 0 [ Kg ] Agua [ Lt ] [ Lt] [ Lt ]
dic-28 0 0 0 Reproceso 779 70 0 Diciembre 80498 596000 7102 10643
dic-29 0 0 0 TOTAL 5819 526 1226 Porcentaje 1.19 1.79
dic-30 0 0 0
dic-31 0 0 0 BALANCE GLOBAL DE CONSUMO DE AGUA
Reproceso 571 0 0
TOTAL 10651 912 1300 Producción Consumo H2O Dilución H2O Ajuste
[ Kg ] Agua [ Lt ] [ Lt] [ Lt ]
Pérdidas [Kg] 627 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 1263.6 H2O proceso [Lt] Enero 9450 305000 855 1219
Pérdidas [%] 5.89 2212 Pérdidas [%] 4.25 1752 Porcentaje 0.28 0.40
BALANCE GENERAL TEÓRICO DE CONSUMO DE AGUA LINEA CAÑAVERALFEBRERO DE 2001
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ]
feb-01 630 57 80 feb-05 2520 228 325 feb-12 3780 342 440
feb-02 1890 171 270 feb-06 3780 342 520 feb-13 3780 342 460
feb-03 1260 114 160 feb-07 3780 342 500 feb-14 3780 342 394
0 0 0 feb-08 3780 342 465 feb-15 3780 342 338
0 0 0 feb-09 3780 342 490 feb-16 5040 456 770
0 0 0 feb-10 3780 342 488 feb-17 5040 456 668
Reproceso 98 0 0 Reproceso 581 0 0 feb-18 6300 570 810
TOTAL 3878 342 510 TOTAL 22001 1938 2788 Reproceso 958.5 0 0
TOTAL 32458.5 2850 3880
Pérdidas [Kg] 159.6 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 1752.2 H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 4.12 852 Pérdidas [%] 7.96 4726 Pérdidas [Kg] 1680.1 H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 5.18 6730
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] BALANCE GLOBAL DE CONSUMO DE AGUA
feb-19 6300 570 852 feb-26 7140 646 986
feb-20 5040 456 699 feb-27 3570 323 160 Producción Consumo H2O Dilución H2O Ajuste
feb-21 5040 456 660 feb-28 5950 538.33 1138 [ Kg ] Agua [ Lt ] [ Lt] [ Lt ]
feb-22 10080 912 1362 Febrero 105691.5 629000 9373.33 13510
feb-23 3780 342 475 Porcentaje 1.49 2.15
feb-24 0 0 0
feb-25 0 0 0
Reproceso 454 0 0
TOTAL 30694 2736 4048 TOTAL 16660 1507.33 2284
Pérdidas [Kg] 1358.8 H2O proceso [Lt] H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 4.43 6784 3791A-17 Alimentos Cañaveral S.A
BALANCE GENERAL TEÓRICO DE CONSUMO DE AGUA LINEA CAÑAVERAL MARZO DE 2001
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g 1200 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ]
feb-26 7140 646 986 mar-05 3989 0 360.91 1278 mar-19 0 0 0
feb-27 3570 323 160 mar-06 6300 3571 893.09 1138 mar-20 6300 570 1058
feb-28 5950 538.33 1138 mar-07 6300 0 570 1166 mar-21 8820 798 1472
mar-01 1627 147.20 700 mar-08 1260 0 114 220 mar-22 5040 456 735
mar-02 0 0 0 mar-09 3780 0 342 684 mar-23 5040 456 856
mar-03 3326 300.92 560 mar-10 0 0 0 0 mar-24 0 0 0
mar-04 0 0 0 mar-11 0 0 0 0 mar-25 0 0 0
Reproceso 686 0 0 Reproceso 199 0 0 0 Reproceso 49
TOTAL 22299 1955.46 3544 TOTAL 21828 3571 2280 4486 TOTAL 25249 2280 4121
Pérdidas [Kg] 436.4 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 442.4 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 1193.2 H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 1.96 5499 Pérdidas [%] 1.74 6766 Pérdidas [%] 4.73 6401
FECHA Producción Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g 1200 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g 1200 g [ Lt ] sólidos [ Lt ]
mar-12 0 10080 912 1232 mar-26 3720 336.57 606 BALANCE GLOBAL DE CONSUMO DE AGUA
mar-13 10080 0 912 2277 mar-27 4960 3720 785.33 1416
mar-14 0 0 0 0 mar-28 7440 0 673 1249 Producción Consumo H2O DiluciónH2O Ajuste
mar-15 10080 0 912 1796 mar-29 0 0 0 0 [ Kg ] Agua [ Lt ] [ Lt] [ Lt ]
mar-16 10080 0 912 1786 mar-30 7440 0 673.14 1290 MARZO 158494 297000 14208 26767
mar-17 3780 0 342 668 mar-31 7440 0 673.14 1268 Porcentaje 4.78 9.01
mar-18 0 0 0 0 abr-01 6200 0 560.95 1028
Reproceso 489 0 0 0 Reproceso 38 0
TOTAL 34509 10080 3990 7759 TOTAL 33518 7440 3702 6857
H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 987.2 Consumo H2O proceso [Lt]
14070 Pérdidas [%] 4.97 10559
BALANCE GENERAL TEÓRICO DE CONSUMO DE AGUA LINEA CAÑAVERAL ABRIL DE 2001
FECHA Producción Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g 1200 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ] 600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ]
abr-01 6200 0 560.95 1028 abr-09 13640 1234.10 2036 abr-16 13640 1234.10 2288
abr-02 8680 0 785.33 1424 abr-10 7440 673.14 1222 abr-17 6200 560.95 1026
abr-03 4960 0 448.76 786 abr-11 0 0 0 abr-18 4960 449 838
abr-04 0 3720 336.57 635 abr-12 0 0 0 abr-19 7440 673 1228
abr-05 0 9920 897.52 1664 abr-13 0 0 0 abr-20 4960 449 792
abr-06 0 6200 560.95 1048 abr-14 0 0 0 abr-21 0 0 0
abr-07 0 0 0 0 abr-15 0 0.00 0 abr-22 0 0.00 0
Reproceso 2507 Reproceso 108 0.00 0 Reproceso 63 0.00 0
TOTAL 22347 19840 3590.10 6585 TOTAL 21188 1907.24 3258.00 TOTAL 37263 3365.71 6172
Pérdidas [Kg] 387.8 1882 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 0.2 H2O proceso [Lt] Pérdidas [Kg] 325.87 H2O proceso [Lt]
Pérdidas [%] 0.68 10175 Pérdidas [%] 0.00 5165 Pérdidas [%] 0.87 9538
FECHA Producción H2O Dilución H2O Ajuste
600 g [ Lt ] sólidos [ Lt ]
abr-23 0 0 0 BALANCE GLOBAL DE CONSUMO DE AGUA
abr-24 9920 897.52 1664
abr-25 1240 112 190 Producción Consumo H2O DiluciónH2O Ajuste
abr-26 5040 456 876 [ Kg ] Agua [ Lt ] [ Lt] [ Lt ]
abr-27 9920 898 1676 Abril 130800 684000 11451 16015
abr-28 2480 224 390 Porcentaje 1.67 2.34
abr-29 0 0 0 Pérdidas [Kg] 474.4 H2O proceso [Lt]
Reproceso 1562 0 0 Pérdidas [%] 1.57 7384
TOTAL 30162 2587.62 4796A-18 Alimentos Cañaveral S.A
y la temperatura del fluido [5]. El peso se determinó en la báscula del cuarto
ANEXO III
de proceso y la temperatura con un termómetro de bulbo. El peso específico
del fluido en estudio se determinó según la tabla 3-95 del manual del
Relaciones de proceso, lavado y desinfección.
Ingeniero Químico [8].
Balace rela de aguas Línea de producción Jugos
El presente Anexo muestra la forma en la que fué levantada la información
Tablas de caudal de servicio.
de soporte necesaria para la formulación y resolución del Balance real de
Aguas. Como punto de partida se tiene el seguimiento de la bitácora de
Etapa: SELECCIÓN
producción, así como la medición directa de las variables que incurren en el
Objeto del consumo: Enjuague de fruta fresca.
balance real. La información recopilada se divide en relaciones durante
Control físico de caudal: Válvula de 1/4 de vuelta
producción y relaciones en operaciones de limpieza y desinfección. La Caudal de Selección
Válvula abierta a 45º
información durante producción está reunida en:
Ensayo Peso Tiempo [min] Temp Densidad Caudal
[Kg] [ºC] [Kg/m3] [Lt/h]
1 2.2 0' 59" 56 24 997.296 133.335
• Medición de caudales de agua de servicio (lubricación y refrigeración) 2 2.2 0' 59" 93 24 997.296 133.402
3 2.2 1' 00" 00 24.5 997.192 132.371
en los equipos de la línea de producción [ H O / tiempo ]. 4 2.2 1' 00" 37 24 997.296 132.349
2
5 2.2 1' 00" 05 24.5 997.192 132.370
• Medición de tiempos y caudales de operación durante producción [ Lt Caudal promedio 132.766
Jugo procesado / tiempo ].
• Determinación de relaciones de proceso. Etapa: EXTRACCIÓN
Objeto del consumo: Lubricación y refrigeración
Control físico de caudal: Válvula de 1/4 de vuelta
AIII - 1 Medición de caudales de agua de servicio
Caudal de Extracción
Válvula abierta a 45º
La medición de caudales de servicio se llevó a cabo mediante un método de Ensayo Peso Tiempo [min] Temp Densidad Caudal
[Kg] [ºC] [Kg/m3] [Lt/h]
descarga directa (Peso directo) según el cual la masa de flujo descargado en 1 8.8 0' 30" 24 23 997.538 1050.20
2 8.8 0' 30" 15 23 997.538 1053.33
un periodo de tiempo, es pesada y convertida a caudal utilizando el peso 3 8.9 0' 30" 12 23 997.538 1066.37
4 8.8 0' 30" 02 23 997.538 1057.90
específico 5 8.9 0' 30" 59 23 997.538 1049.98
Caudal promedio 1055.56A-19 Alimentos Cañaveral S.A
Etapa: CLARIFICACIÒN Etapa: HOMOGENIZACIÓN
Objeto del consumo: Lubricación y arrastre del fluido de descarga Objeto del consumo: Refrigeración y lubricación del equipo
Control físico de caudal: Válvula de control Control físico de caudal: Válvula de 1/4 de vuelta.
Caudal normal de funcionamiento (Lubricación) Caudal de Homogenización
Válvula abierta a 45º Válvula abierta a 45º
Ensayo Peso Tiempo [min] Temp Densidad Caudal Ensayo Peso Tiempo [min] Temp Densidad Caudal
[Kg] [ºC] [Kg/m3] [Lt/h] [Kg] [ºC] [Kg/m3] [Lt/h]
1 0.504 5' 00" 33 25 997.045 6.059 1 5.0 1' 29" 98 28 996.233 200.80
2 0.512 5' 00" 70 25 997.045 6.148 2 5.1 1' 30" 44 28 996.233 203.77
3 0.544 5' 00" 19 25 997.045 6.543 3 5.1 1' 30" 23 28 996.233 204.25
4 0.539 5' 00" 42 25 997.045 6.481 4 5.1 1' 30" 28 28 996.233 204.14
5 0.543 5' 00" 29 25 997.045 6.523 5 5.1 1' 30" 93 28 996.233 202.68
Caudal promedio 6.351 Caudal promedio 203.13
Etapa: CLARIFICACIÒN Etapa: PASTEURIZACIÓN (MEZCLADOR)
Objeto del consumo: Lubricación y arrastre del fluido de descarga Objeto del consumo: Fluido de servicio en el intercambiador de placas
Control físico de caudal: Válvula de control Control físico de caudal: Válvulas de control
Caudal durante dscarga de sólidos (Objeto de la descarga periódica del equipo) Caudal de servicio mezclador (Descarga 1)
Válvula abierta a 45º Válvula abierta a 45º
Ensayo Peso Tiempo [min] Temp Densidad Caudal Ensayo Peso Tiempo [min] Temp Densidad Caudal
[Kg] [ºC] [Kg/m3] [Lt/h] [Kg] [ºC] [Kg/m3] [Lt/h]
1 2.302 1' 00" 12 39 992.594 2.315 1 2.7 0' 57" 59 78 973.025 173.458
2 3.301 1' 00" 31 39 992.594 2.306 2 2.8 0' 59" 80 78 973.025 173.234
3 1.884 1' 00" 36 39 992.594 1.887 3 2.9 1' 00" 60 77 973.645 176.940
4 1.892 1' 00" 30 39 992.594 1.897 4 2.9 1' 01" 75 77 973.645 173.645
5 2.267 1' 00" 37 39 992.594 2.270 5 2.9 1' 00" 89 78 973.025 176.209
Caudal promedio 2.135 Caudal promedio 174.698
Etapa: DESAIREACIÓN Etapa: PASTEURIZACIÓN (MEZCLADOR)
Objeto del consumo: Refrigeración de la bomba de vacío Objeto del consumo: Fluido de servicio en el intercambiador de placas
Control físico de caudal: Válvula de Control físico de caudal: Válvulas de control
Caudal de Desaireación Caudal de servicio mezclador (Descarga 2)
Válvula abierta a 45º Válvula abierta a 45º
Ensayo Peso Tiempo [min] Temp Densidad Caudal Ensayo Peso Tiempo [min] Temp Densidad Caudal
[Kg] [ºC] [Kg/m3] [Lt/h] [Kg] [ºC] [Kg/m3] [Lt/h]
1 6.4 0' 30" 33 25 997.045 761.895 1 0.9 2' 30" 10 25 977.045 21.649
2 6.4 0' 30" 45 25 997.045 758.892 2 1.0 2' 30" 42 25 977.045 24.164
3 6.4 0' 30" 33 24 997.296 761.703 3 1.0 2' 33" 10 25 977.045 23.583
4 6.5 0' 30" 07 25 997.045 780.490 4 1.0 2' 30" 49 25 977.045 23.992
5 6.5 0' 30" 29 25 997.045 774.821 5 1.0 2' 30" 05 24 977.296 24.057
Caudal promedio 767.561 Caudal promedio 23.489A-20 Alimentos Cañaveral S.A
AIII - 2 Caudales y tiempos de operación en línea de producción Las variables caudal de Clarificación y Pasteurización se reunen para
Jugos, refrescos y concentrados Azucarados tal como sigue:
La determinación de los caudales de operación obedece a un seguimiento de
Jugos y refrescos
la bitácora de producción de la línea durante el mes de Julio de 2001 de
donde es posible determinar JC Naranja R Mora R mcuyá P Naranja
Clarificación[Lt /min ] 104 107 125 65
Jugo
Pasteurización [Lt /h ] 1209 1094 1244 1188
Jugo
• Caudal de Extracción [ Jugo exprimido / Tiempo de Extracción ]
• % Sólidos Refinación [ Kg sólidos Finisher / Kg Jugo Procesado ]
Concentrados Azucarados
• Tiempo de Precalentamiento y enfriamiento de la línea [ min ]
QS Naranja QS Mora QS mcuyá QS Limón
• Caudal de Clarificación [ Jugo Procesado / Tiempo de Clarificación ] Clarificación[Lt / min ] 84 45 - -
Jugo
• Caudal de Pasteurización [ Jugo Procesado / Tiempo de Pasteurización ] Pasteurización [Lt Jugo/h ] 980 738 - 684
Los caudales y tiempos de operación promedios para el mes en estudio se
logran a partir de la bitácora (Tablas A3 - 1 y A3 - 2). El caudal de AIII - 3 Determinación de relaciones de proceso
extracción y el porcentaje de sólidos de de refinación se resumen en:
La determinación de las relaciones adicionales de proceso para la resolución
Naranja Limón del balance de Aguas, se dividen en:
Caudal de extracción 280.18 96.0
% Sólidos de refinación 0.0353 0.125
relaciones de producción % de rechazo durante selección.
% Extracción de Jugo
% Sólidos extraidos a la tolva
El tiempo de precalentamiento se halla a partir de la bitácora, mientras que
% de dilución de Agua y microingredientes
el de enfriamiento es un dato promediado luego de diversas observaciones.
% Sólidos de Calrificación
Relaciones de envasado Consumo de Agua por enjuague de envases.
Tiempo de precalentamiento: 20 min
Consumo de Agua y agentes químicos por
Tiempo enfriamiento: 7 min
lavado adicionalA-21 Alimentos Cañaveral S.A
TABLA A3 - 1. BITÁCORA DE PRODUCCIÓN LÍNEA DE JUGOS JULIO DE 2001
(Relación de tiempos de operación de Extracción por litro de jugo procesado)
Fruta procesada: Naranja Valenciana
Fecha Fruta Jugo Jugo Tiempo de operación Sólidos Tolva Res Caudal de Sólidos
cargada Exprimido Exprimido T inic T fin T total finisher Sólidos extracción Refinación
[Kg] [Lt] [Kg] [min] [Kg] [Kg] [Lt Jugo / h] [Kg Sól/ Lt Jugo]
3-jul 7391 1280 1335 7:30 12:00 270 37 260.34 0.0289
13:20 13:45 25
4-jul 9466 1250 1304 8:20 12:50 270 34 277.78 0.0272
5-jul 5190 1500 1565 10:20 12:00 100 50 268.66 0.0333
13:20 16:10 170
16:45 17:40 55
9-jul 2700 2816 7:35 12:00 265 90 272.27 0.0333
13:15 14:00 45
14:15 19:00 285
10-jul 50 14.4 15 13:35 13:44 9 1.8 Limón 96 0.125
4166 32.6 34 15:35 15:45 9 2 7300 217.3 0.061
11-jul 1000 1043 13:15 14:30 75 34 315.79 0.034
14:45 16:40 115
13-jul 4881 1050 1095 6:15 9:50 215 37 5280 293 0.0352
16-jul 1700 1773 6:30 11:20 290 57 333 0.0335
17-jul 4236 3145
18-jul 4534 1500 1565 7:25 12:00 275 52 290 0.0347
1:20 1:55 35
19-jul 1470 8:25 11:00 155 50 339 0.034
11:15 13:30 105
23-jul 3898 680 13:05 15:40 155 25 263 0.0368
25-jul 4884
26-jul 2150 6:25 12:00 335 63 274 0.0293
13:15 15:30 135
27-jul 1400 6:40 9:35 175 53 237 0.0379
14:00 17:00 180
28-jul 4149
30-jul 4645A-22 Alimentos Cañaveral S.A
TABLA A3 - 2. BITÁCORA DE PRODUCCIÓN LÍNEA DE JUGOS JULIO DE 2001
(Relación de tiempos de operación de clarificación y pasteurización por litro de jugo procesado)
PRECALENTAMIENTO CLARIFICACIÓN PASTEURIZACIÓN
Fecha Tiempo de operación Producto Jugo Tiempo de operación Tiempo de operación Caudal Caudal
T inic T fin T total Elaborado procesado T inic T fin T total T inic T fin T total Clarificación Pasteurización
[min] [Lt] [min] [min] [Lt Jugo / min] [Lt Jugo / h]
I - Semana ( 3 - 6 de Julio)
3-jul 9:30 9:50 20 JCN 600 9:13 9:19 6 10:25 11:00 35 100 1029
JCN 600 10:45 10:51 6 11:00 11:30 30 100 1200
JCN 600 11:25 11:31 6 11:30 12:00 30 100 1200
4-jul 8:15 8:40 25 JCN 760 14:15 14:22 7 9:30 10:20 50 109 912
QSN 729 22:30 22:40 10 0:10 2:20 130 73 1052
QSN 821 0:15 0:27 12 68
QSN 730 1:30 1:42 12 61
5-jul 14:30 14:55 25 JCN 600 12:16 12:22 6 15:20 16:10 50 100 1440
JCN 600 15:15 15:20 5 120 "
JCN 600 16:01 16:06 5 16:10 16:40 30 120 1200
JCN 600 16:25 16:30 5 16:30 17:00 30 120 1200
JCN 600 17:58 18:04 6 18:50 19:30 40 100 900
6-jul 20 R mora 978 16:00 16:08 8 16:35 18:20 105 122 894
R mora 587 17:00 17:06 6 98
R mcuyá 1015 10:00 10:13 13 10:50 11:40 50 78 1218
II - Semana ( 9 - 13 de Julio)
9-jul 20 JPN 300 9:05 9:10 5 9:20 9:35 15 60 1200
JPN 300 10:15 10:20 5 10:15 10:30 15 60 1200
JPN 300 11:25 11:30 5 11:35 11:50 15 60 1200
JPN 300 13:50 14:00 10 14:00 14:15 15 30 1200
JPN 300 15:25 15:30 5 15:30 15:45 15 60 1200
JPN 300 16:30 16:35 5 16:40 16:55 15 60 1200
JPN 300 17:10 17:15 5 60
JCN 400 18:30 18:40 10 19:00 20:00 60 40 1200
JCN 200 19:30 19:35 5 19:00 20:00 40
10-jul 9:00 9:20 20 Fko mcyá 236 8:30 8:34 4 9:20 9:40 20 59 708
Fko mora 245 10:15 10:20 5 11:10 11:33 23 49 639
14:00 14:20 20 Fko limón 243 14:40 14:44 4 15:15 15:35 20 61 729
Fko naran 236 16:40 16:45 5 17:05 17:25 20 47 708
11-jul 14:30 14:50 20 QSN 547 15:05 15:09 4 15:50 17:45 115 137 949
QSN 545 16:05 16:09 4 16:15 17:45 136
16:10 16:30 20 QSN 728 16:55 17:00 5 17:10 17:45 146
12-jul 9:30 9:50 20 Ensayos
13-jul 7:20 7:40 20 JPN 450 8:00 8:05 5 8:10 8:30 20 90 1350A-23 Alimentos Cañaveral S.A
9:00 9:05 5 JPN 300 9:00 9:03 3 9:05 9:20 15 100 1200
9:40 10:00 20 JPN 300 10:10 10:13 3 10:15 10:30 15 100 1200
16:00 16:20 20 Rmcyá 691 15:10 15:15 5 16:40 17:15 35 138 1185
III - Semana ( 16 - 20 de Julio)
16-jul 9:00 9:20 20 JCN 900 8:40 8:50 10 9:35 10:15 40 90 1350
JCN 600 10:20 10:24 0:00 10:25 10:50 25 150 1440
JCN 600 10:20 10:25 5 120
JCN 600 10:50 11:00 10 11:15 11:40 25 60 1440
JCN 600 12:00 12:10 10 60
QS Mora 720 Kg 17:00 17:20 20 17:30 18:00 30
17-jul 9:00 9:20 20 R mora 957 10:25 10:33 8 120
R mora 765 11:50 11:57 7 109
18-jul 20 JCN 600 8:45 8:50 5 9:10 9:40 30 120 1200
JCN 600 9:45 9:50 5 10:10 10:40 30 120 1200
JCN 600 10:50 10:55 5 11:00 11:30 30 120 1200
JCN 600 11:45 11:50 5 11:50 12:20 30 120 1200
JCN 600 14:15 14:20 5 14:30 15:00 30 120 1200
19-jul 20 JCN 600 9:30 9:35 5 10:50 11:20 30 120 1200
JCN 600 10:50 10:55 5 11:20 12:30 70 120 1080
JCN 660 12:00 12:05 5 132
QSN 547 14:00 14:05 5 109
QSN 547
IV - Semana ( 23 - 27 de Julio)
23-jul 14:10 14:30 20 JCN 600 14:50 14:55 5 15:00 15:25 25 120 1440
JCN 760 16:15 16:22 7 17:40 18:15 35 109 1302
24-jul 9:40 10:00 20 R mcyá 1109 11:45 11:52 7 12:25 13:15 50 158 1330
25-jul 9:00 9:20 20 R mora 971 9:10 9:20 10 9:30 11:00 90 97 1294
R mora 971 9:10 9:20 10 9:30 11:00 97
QS mora 492 12:10 12:21 11 12:30 13:10 40 45 738
26-jul 20 JCN 1000 8:50 9:00 10 11:15 13:00 105 100 1085.7
JCN 900 11:20 11:30 10 11:15 13:00 90
QSN 547 13:00 13:10 10 55
QSN 547 13:50 14:00 10 55
QSN 547 15:20 15:30 10 55
QSN 547 16:30 16:40 10 55
27-jul 20 JPN 300 8:20 8:25 5 10:30 11:00 30 60 1200
JPN 300 9:40 9:45 5 10:30 11:00 60
JPN 300 15:15 15:20 5 15:40 15:55 15 60 1200
JPN 300 16:20 16:25 5 16:30 16:50 20 60 900
JPN 200 17:15 17:20 5 17:30 1740 10 40 1200A-24 Alimentos Cañaveral S.A
a) Porcentaje de rechazo y b) Porcentaje extracción de Jugo: d) Porcentaje de dilución de Agua y microingredientes: Los valores de
Equivalentes al promedio mensual de fruta rechazada y exprimida durante los porcentajes de dilución de Agua y adición de microingredientes son
un año (Jul 2000 - Jun 2001) . dictados por el departamento de control de calidad y sus valores en peso
son:
Jul-00 Ago-00 Sep-00 Oct-00 Nov-00 Dic-00
Jugos y refrescos
% Rechazo Naranja 1.46 1.26 1.15 1.43 3.35 0.97
Limón 14.61 5.28 0 0.93 3.77 0.97
JC Naranja R Mora R mcuyá P Naranja
% Extracción Naranja 38.65 36.74 36.87 34.17 33.76 36.75
% peso dilución H O 44.23 78.30 80.03 0
Limón 29.24 30.47 29.06 25.56 28.15 28.33 2
% Peso Microingredie 6.96 11.59 9.5 0.25
Ene-01 Feb-01 Mar-01 Abr-01 May-01 Jun-01
Concentrados Azucarados
% Rechazo Naranja 1.88 2.58 3.25 2.64 2.46 1.74
QS Naranja QS Mora QS mcuyá QS Limón
Limón 6.29 11.85 8.53 10.76 1.00 8.58
% peso dilución H O 0 0 0 0
% Extracción Naranja 35.80 36.17 35.06 35.55 35.89 34.76 2
% Peso Microingredie 43.65 48.67 55.98 67.01
Limón 25.88 28.44 28.07 28.41 30.68 30.34
Naranja Limón
% de Rechazo 2.014 6.048
e) Porcentaje de sólidos de clarificación: Los sólidos generados en la zona
% de Extracción 35.848 28.553
de clarificación se determinaron mediante experimentación directa y
Porcentajes promedio de Rechazo y extracción.
cumplen con la siguiente tabla de descargas:
c) Porcentaje de sólidos extraidos a la tolva: Determina la proporción de
Jugos y refrescos
sólidos generados durante la extracción que son depositados finalmente en
JC Naranja R Mora R mcuyá P Naranja
la tolva de extracción. El restante se convierte en parte del efluente residual. Kg sólidos / Batch 8 8 8 8
Porcentaje sólidos extraidos a a la tolva: Naranja 95 %
Concentrados Azucarados
Limón 98 %
QS Naranja QS Mora QS mcuyá QS Limón
%Sólidos clarificación 12 12 12 12
(Determinado mediante ensayos por unidad de másica procesada)A-25 Alimentos Cañaveral S.A
f) Consumo de Agua por enjuague de envases: Los consumos especial que se efectúa a los timbos para permitir su reutilización. La
aproximados de Agua por enjuague varían según la forma en que son relación de estos consumos cumple con la siguiente tabla:
embalados. Se deben dividir en enjuague de envases de Jugos y de
concentrados azucarados. Tipo de lavado H O por unidad Timbos Canecas Canastillas
2
lavada
Enjuague inicial Agua [ Lt ] 2.75 2.75 2.75
Caudal promedio: 30 Lt / min Enjabonada Agua [ Lt ] 8.25 22 9.17
Enjuague final Agua [ Lt ] 2.75 2.75 2.75
Envase Embalaje Jugo
Lavado interno Agua [ Lt ] 21 --- ---
Tiempo Agua [Lt]
NaOH [ g ] 115 --- ---
Ac cítrico [ g ] 25.5 --- ---
230 ml Canastilla × 60 15 seg 7.5 Lt
NaClO [ ml ] 30 --- ---
1 Lt Canastilla × 24 15 seg 7.5 Lt
Total agua por unidad lavada [ Lt ] 34.75 27.5 14.67
2 Lt Canastilla × 12 15 seg 7.5 Lt
4 Lt Canastilla × 6 15 seg 7.5 Lt
8 Lt Canastilla × 4 12 seg 6.0 Lt
20 Lt Timbo 5 seg 2.5 Lt
55 Lt Caneca 5 seg 2.5 Lt
Caudal promedio: 30 Lt / min
Envase Embalaje Concentrado
Tiempo Agua [Lt]
1 Lt Canastilla × 24 240 seg 96 Lt
2 Lt Canastilla × 10 120 seg 48 Lt
4 Lt Estiba × 56 300 min 112 Lt
g) Consumo de agua y agentes químicos por lavado de Timbos, canecas
y canastillas: El lavado de timbos, canecas y canastillas cumple con una
rutina de enjuague inicial, enjabonada y enjuague final. Los consumos
atribuidos a esta etapa de lavado especial se componen además de un lavadoA-26 Alimentos Cañaveral S.A
ANEXO IV
• Balance real de Aguas durante producción.
• Balance real de Agua de lavado.
• Balance real durante Pre y Post Producción
Formulación y resolución del balance
real de Aguas en la línea de Jugos
Para todas las etapas y operaciones consideradas, la formulación de los
balances de materia parte de la ecuación general:
El presente Anexo contiene la metodología propuesta por Reklaitis [10] para
0 0 0
la formulación y resolución del balance real de agua en la línea de Jugos,
Entrada - Salida ± Generación ± Transferencia = Acumulación
junto con información de soporte concerniente a:
Consideraciones:
1) Diagramas cualitativos y cuantitativos de proceso.
2) Formulación y algoritmo de solución de las ecuaciones de balance
a) El término de generación no aplica pues durante la transformación de
materias primas en productos elaborados (Jugos) no existen reacciones
químicas que alteren considerablemente las características del producto
1) DIAGRAMAS CUALITATIVO Y CUANTITATIVO
terminado.
b) El término de transferencia no aplica puesto que las operaciones de
El diagrama cualitativo de proceso se puede apreciar en la figura A 4-1,
producción no manejan fenómenos de transferencia de masa a los
donde se especifican cada una de las variables en estudio. Acorde con el
alrededores del sistema.
diagrama cualitativo se asignan las corrientes y composiciones de entrada y
c) El término de acumulación no aplica puesto que las salidas de todas las
salida de cada etapa de producción generando así el diagrama cuantitativo
etapas cuentan con descarga directa.
(Figura A 4-2), a partir del cual se elabora la tabla de grados de libertad.
2) FORMULACIÓN Y RESOLUCIÓN DE LAS ECUACIONES DE
BALANCE.
La presentación de las ecuaciones y algoritmos de solución para las
ecuaciones de balance está dividida en tres bloques:A-27 Alimentos Cañaveral S.A
DIAGRAMA CUALITATIVO (Figura A 4-1)
H2O Enjuague H2O servicio H2O servicio
H2O Dilución
Fruta Jugo Jugo Jugo
Fruta Selección seleccionada Extracción Exprimido Finisher refinado Preparación preparado Clarificación
Alimentada
Fruta H2O Residual Residuos H2O Residual Residuos sólidos microingredientes Sólidos
sólidos Membrana intercarpelar H2O
desechada suspendidos
Residual
Vapor de H2O
caldera servicio
Jugo
clarificado
H2O Residual
Mezclador
H2O servicio
H2O a H2O
Limpieza Desinfección
intercambiador Residual
Jugo
calentado
Jugo Jugo
Jugo Envasado pasteurizado Enfriamiento Calentamiento Precalentamiento desaireado Desaireación
envasado
H2O servicio
H2O Residual Jugo
Jugo precalentado (Bomba de vacío)
homogenizado
H2O Homogenización
H2O
servicio
ResidualA-28 Alimentos Cañaveral S.A
DIAGRAMA CUANTITATIVO (Figura A 4-2)
F4 F7 F16
F13
Agua Agua Agua
Agua
F2 F6 F10 F12
Fruta Jugo Jugo Jugo
F1 Fruta Selección Extracción Refinación Preparación Clarificación
F3 Fruta F5 Agua F8 Cáscara ω9F 9 F11 Sólidos F14 Microingredientes F17 Sólidos F18 Agua
Agua
(ω9 ) F24
Sólidos Agua Mezc
F15
Jugo
F25 (1) y (2)
Vapor de Agua Mezc
Mezclador
F28 F29 caldera
Agua Agua
Agua banco de F21
interH ca2 mO a F20 Agua
hielo F b iador Jugo desa
F23 Jugo cal
F27 Jugo enf
Jugo env Envasado Enfriamiento Calentamiento Precalentamiento Desaireación
F
Jugo hom F
F30 Jugo prec F22
Agua F27 Agua Homog Homogenización F26 Agua
Agua Homog
TABLA DE GRADOS DE LIBERTAD
Selección Extracción Refinación Preparación Clarificación Desaireación Pasteurización Envasado
NVI 5 6 3 n + 3 6 4 7 5
NBMI 2 2 1 1 2 2 3 2
NFC
NCC
NRC 2 3 1 n+1 3 1 3 2
1 1 1 1 1 1 1 1A-29 Alimentos Cañaveral S.A
AIV - 1 BALANCE REAL DE AGUAS DURANTE PRODUCCIÓN
Una vez especificadas todas las relaciones de proceso analizadas en el anexo III, el algoritmo de solución del balance de Aguas puede ser aplicado a cualquier
tipo de producto elaborado en la línea. Dicho algoritmo de solución está diseñado para tener como base de cálculo la cantidad en litros de Jugo a producir, para
que en función de ésta se determinen todas las varibles de proceso incluyendo los consumos de agua y la generación de efluentes líquidos residuales.
Al tomar como base de cálculo la cantidad de Jugo a producir (F12 ), las unidades de preparación y clarificación quedan completamente especificadas
Jugo preparado
(G de lib = 0 en tabla de grados de libertad), por lo que la solución del balance comienza por:
Balance de materia etapa de Preparación
Balances de materia (1)
F13
Agua
F10 F12
Jugo ref Preparación Jugo prep Jugo: F12 [Lt]× ρ =[Kg/Lt] F10 [Lt]× ρ [Kg/Lt]+ F13 [Lt]× ρ [Kg/Lt]+ ( ω14 ) F14 [Kg]
Jugo prep Jugo prep Jugo ref Jugo ref Agua Agua Microing
F14 Relaciones: F13 Agua [Lt] × ρ Agua [Kg/Lt] = [ % en peso dilución / 100 ] × F12 Jugo prep [Lt] × ρ Jugo prep [Kg/Lt]
ωi ωn F14 [Kg] = [ % en peso microingredientes / 100 ] × F12 [Lt] × ρ [Kg/Lt]
Microingredientes Microing Jugo prep Jugo prep
(ωn )
Microingredientes
Reemplazando las relaciones en la ecuación de balance
F12 × ρ = F10 × ρ +[ % en peso Dilución / 100 ] × F12 × ρ + [ % en peso microingredientes / 100 ] × F12 × ρ
Jugo prep Jugo prep Jugo ref Jugo ref Jugo prep Jugo prep Jugo prep Jugo prep
 % en peso Dilución % en peso microingredientes
1− − ×F12 prep×ρ
  Jugo Jugo prep
100 100
F10 =
Jugo ref ρ
Jugo ref
Como F12 se conoce el balance queda completamente especificado (1 ecuación y 1 incógnita)
Jugo prepA-30 Alimentos Cañaveral S.A
Balance de materia etapa de Clarificación
Balances de materia (2)
F16
Agua
F12 F15 Jugo: F12 [ Lt ] × ρ [ Kg/ Lt ] = F15 [ Lt ] × ρ [ Kg/ Lt ] + F17 [ Kg ]
Jugo prep Jugo clar Jugo prep Jugo prep Jugo clar Jugo clar Sólidos
Clarificación
Agua: F16 [ Lt ] = F18 [ Lt ] + F19 [ Lt ]
Agua Agua Lubricación Agua Descarga
F18
F17
Agua Lubricación
Sólidos F19
Agua Descarga FR 1e 9 Ala guc ai o Den se cas rg: a F [ 1 L7 tS ó]li =dos 2 [ [ K Dg e s] c = ar [ g aR se /l a Bc aió tcn h s eó ]l ×id Aos g c ul aa r di ef i dc ea sc ció an rg [ a K [ Lg t/ /L Dt e] s] c × ar gF a12 J] u ×go Vpre op [ rL ot ] esaF d1 o2 J ×u g Bo p ar te cp [ L [ t ] ]
l p c h e L t / Batche
[ ]
[ ] Caudal de servicio clarificadora Lt / min [ ]
F18 Agua Lubricación Lt = [ ] ×F12 Jugo prep Lt
Caudal de clarificación Lt / min
Como F12 se determinó como base de cálculo, los balances de Jugo y agua quedan completamente especificados (2 ecuaciones dos variables)
Jugo prep
F12 [ Lt ] × ρ [ Kg/ Lt ] = F15 [ Lt ] × ρ [ Kg/ Lt ] + [ Rel residuos clarificación [ Kg / Lt ] ] × F12 [ Lt ]
Jugo prep Jugo clar Jugo clar Jugo clar Jugo prep
[ ] [ ]
Agua de descarga Lt Caudal de servicio clarificadora Lt / min [ ]
F16 Agua = + [ ] ×F12 Jugo prep Lt
Batche Caudal de clarificación Lt / min
Una vez resueltos los balances en las etapas de preparación y clarificación se especifican los valores correspondientes a las variables F15 y
Jugo clar
F10 por lo que la tabla de grados de libertad modifica los grados de libertad en las unidades de refinación y desaireación. De allí que el
Jugo ref
balance continúe su resolución por estas etapas:A-31 Alimentos Cañaveral S.A
Balance de materia etapa de Refinación
Balances de materia (1)
F6 F10
Jugo exp Jugo ref
Refinación Jugo: F6 [ Lt ] × ρ [ Kg / Lt ] = F10 [ Lt ] × ρ [ Kg / Lt ] + F11 [ Kg ]
Jugo exp Jugo exp Jugo ref Jugo ref Sólidos
F11
Sólidos Relaciones: F11 [ Kg ]= [ Relación Sólidos Finisher [ Kg / Lt ] ] × F6 [ Lt ]
Sólidos Jugo exp
Como F10 se resolvió en la etapa de preparación, el balance de refinación se resuelve mediante la siguiente ecuación de balance:
Jugo ref
F6 × ρ = F10 [ Lt ] × ρ [ Kg / Lt ]+ [ Relación Sólidos Finisher [ Kg / Lt ] ] × F6 [ Lt ]
Jugo exp Jugo exp Jugo ref Jugo ref Jugo exp
[ ] [ ]
F6 Jugo exp [ Lt ] = [ ρ [ KF g 1 /0 J Lug t o ] r −ef [ R L et l ac× ióρ nJ u Sg óo lre idf o K s fg i n/ i L sht er [ Kg / Lt ] ] ]
Jugo exp
Balance de materia etapa de Desaireación
Balances de materia (2)
F21
Agua
F15 F20
Jugo clar Desaireación Jugo desa Jugo: F15 Jugo clar [ Lt ] = F20 Jugo desa [ Lt ]
Agua: F21 [ Lt ] = F22 [ Lt ]
Agua Agua
F22 [ ]
Agua F21 Agua [ Lt ] = Caudal de servicio Bomba de v [acío Lt ] / h ×F15 Jugo clar [ Lt ]
Relación: Caudal de pasteurización Lt / h
Una vez encontrado el valor de F15 en la etapa de clarificación, los balances de la desaireación cumplen con:
Jugo clar
F15 [ Lt ] = F20 [ Lt ]
Jugo clar Jugo desa
[ ]
[ ] Caudal de servicio Bomba de vacío Lt / h [ ]
F22 Agua Lt = [ ] ×F15 Jugo clar Lt
Caudal de pasteurización Lt / hA-32 Alimentos Cañaveral S.A
Al actualizar nuevamente la tabla de grados de libertad ( Tras resolver F6 y F20 ) la unidad de Extracción y el conglomerado global de
Jugo exp Jugo desa
pasteurización quedan completamente especificados. La solución de estos balances está dada por:
Balance de materia etapa de Extracción
Balances de materia (2)
F7
Agua
Jugo: F2 [ Kg ] = F6 [ Lt ] × ρ [ Kg / Lt ] + F8 [ Kg ] + ω9 F9 [ Kg ]
F2 F6 Fruta Jugo exp Jugo exp Cáscara Sólidos
Jugo exp
Fruta Extracción Agua: F7 [ Lt ] × ρ [ Kg / Lt ] = (1 - ω9 ) F9 [ Kg ]
Agua Agua Sólidos
F8
Cáscara F9 Relaciones: F6 [ Lt ] × ρ [ Kg / Lt ] = [ Porcentaje de extracción / 100 ] × F2 [ Kg ]
Jugo exp Jugo exp Fruta
ω9
Sólidos F8 [ Kg ] = [ Porcentaje de remoción / 100 ] × [ F2 - F6 ] [ Kg ]
(ω9 ) Cáscara Fruta Jugo exp
Agua
Caudal de servicio
F7 = ×F6
Agua Jugo expr
Caudal de Extracción
Una vez conocido el valor para F6 , las relaciones son reemplazadas en los balances de extracción tal como sigue:
Jugo exp
[ ]
Balance de Jugo F R6 eJ nug do dex ep r e x t L rat c [× Lρ t /J u Kgo g e ]x p  =F6 Jugo expr[ Lt ] ×ρ Jugo exp[ Kg / Lt ] +  % de r 1e 0m 0oción   ×...
 
 100 
 
 [ ] [ ] 
... × F6 J ug Ro ee nxp dr d L e t e x× traρ cJ u [g Lo e tx /p K K g g ] / Lt −F6 Jugo Expr[ Lt ] ×ρ Jugo exp[ Kg / Lt ] +ω9 Sólidos F9[ Kg ]
   
  100  
[ ]
[ ] [ ] [ ] Caudal de servicio Lt / h [ ] [ ]
Balance de Agua ( 1−ω9 Sólidos )×F9 Kg =F7 Agua Lt ×ρ Agua Kg / Lt = [ ]×F6 Jugo expr Lt ×ρ Jugo exp Kg / Lt
Caudal de Extracción Lt / hA-33 Alimentos Cañaveral S.A
Despejando las ecuaciones de balance en función de las variables conocidas:
Del balance de Jugo:
[ ] [ ]  1  [ ] [ ]  1  % de remoción [ ]
F6 Jugo expr Lt ×ρ Jugo expr 1 Kg / Lt ×  Rend de Extrac−1 =F6 Jugo expr Lt ×ρ Jugo expr 1 Kg / Lt ×  Rend de Extrac −1 ×   100  +ω9 Sólidos F9 Kg
[ ]  1   % de remoción [ ] [ ]
ω9 Sólidos F9 Kg =  Rend de Extrac−1 ×  1− 100  ×F6 Jugo expr Lt ×ρ Jugo expr 1 Kg / Lt
Del balance de Agua
[ ]
[ ] [ ] Caudal de servicio extractora Lt / h [ ] [ ]
F9 Kg =ω9 Sólidos ×F9 Kg + [ ] ×F6 Jugo expr Lt ×ρ Jugo exp Kg / Lt
Caudal de Extracción Lt / h
los valores de F9 y ω9 se obtienen de las ecuaciones de balance (sistema de ecuaciones de 2 incógnitas por 2 ecuaciones), mientras que para
Sólidos
las demás variables se despejan directamente de las relaciones y las variables ya especificadas.
Balance global de pasteurización.
El conglomerado global de pasteurización está compuesto por la unidad de Homogenización y el mezclador
F24
Agua Mezc
F25
Vapor de Agua Mezc
Mezclador
caldera
Agua banco de
H2O a
hielo
F intercambiador
F23 Jugo cal F20
Jugo enf Jugo desa
Enfriamiento Calentamiento Precalentamiento
F
Jugo hom F
Jugo prec
F27 Agua Homog Homogenización F26
Agua HomogA-34 Alimentos Cañaveral S.A
Los balances de materia (3) se describen según
[ ]
Caudal de servicio Mez (1) Lt / h [ ]
Relaciones F25 Agua Mezc (1)= [ ] ×F20 Jugo desa Lt
Caudal de Pasteurización Lt / h
Jugo: F20 [ Lt ] = F23 [ Lt ]
Jugo desa Jugo enf
[ ]
Caudal de servicio Mez (2) Lt / h [ ]
F25 Agua Mezc (2)= [ ] ×F20 Jugo desa Lt
Caudal de Pasteurización Lt / h
Agua mezcaldor: F24 [ Lt ] = F25 (1) + ( 2 )
Agua Mezclador Agua Mezc
Agua Homogenizador: F27 Agua Homog [ Lt ] = F26 Agua Homog [ Lt ] F27 Agua Mezc = Caudal de servicio Homog [ [ Lt / h ] ] ×F20 Jugo desa [ Lt ]
Caudal de Pasteurización Lt / h
Resolviendo cada uno de los tres balances expuestos:
[ ] [ ]
Jugo F20 Jugodesa Lt =F23 Jugoenf Lt
[ ] [ ]
[ ] Caudal de servicio Mez (1) Lt / h Caudal de servicio Mez (2) Lt / h  [ ]
Agua Mezclador F24 Agua Mezclador Lt = [ ] + [ ]×F20 Jugo desa Lt
 Caudal de Pasteurización Lt / h Caudal de Pasteurización Lt / h 
[ ]
Caudal de servicio Homog Lt / h [ ]
Agua Homogenizador F27 Agua Homog = [ ] ×F20 Jugo desa Lt
Caudal de Pasteurización Lt / h
Balance real etapa de Selección
Balances de materia (2)
F4
Agua
Fruta: F1 [ Kg ] = F2 [ Kg ] + F3 [ Kg ]
F1 Fruta Fruta Fruta
Fruta Selección F2 Agua: F4 [ Lt ] = F5 [ Lt ]
Fruta Agua Agua
Relaciones: F3 [ Kg ] = [ Porcentaje de Rechazo ] × F1 [ Kg ]
Fruta Fruta
F3 F5
Fruta Agua
[ ] Caudal de servicio Selección [ ]
F4 Lt = ×F6 Lt
Agua Jugo expr
Caudal de ExtracciónA-35 Alimentos Cañaveral S.A
Los balances quedan completamente especificados pues se conocen los valores de F2 y F6
Fruta Jugo expr
Fruta F1 [ Kg ] = F2 [ Kg ] + [ Porcentaje de Rechazo ] × F1 [ Kg ]
Fruta Fruta Fruta
[ ]
[ ] Caudal de servicio Selección Lt / h [ ]
Agua F4 Agua Lt = [ ] ×F6 Jugo expr Lt
Caudal de Extracción Lt / h
Por último se presenta la etapa de envasado, en la cual se tiene interés por determinar el consumo de agua por enjuague de envases. Como
determinación adicional se tiene el número de canastillas utilizadas para embalar el producto, puesto que serán el punto de partida para la
determinación posterior de los lavados adicionales.
Balance de materia durante envasado.
Balances de materia
F28 F29
Agua desinfección Agua enjuague
Jugo: F23 [ Lt ] = F27 [ Lt ]
Jugo enf Jugo env
F27 Agua: F30 [ Lt ] = F28 [ Lt ] + F29 [ Lt ]
Jugo env F23 Agua Agua desinfección Agua Enjuague
Envasado Jugo enf
[ ]
[ ] Agua desinfección Lt
Relaciones F28 Agua desinfección Lt = [ ]
F27 Lt
F30 Jugo env
Agua
[ ]
[ ] Agua Enjuague Lt
F29 Agua enjuague Lt = ×Número de envases
Tipo de envase
F27
Relaciones adicionales Número de envases= Jugo Envasado
Volumen del envase
(No se cuentan dentro del análisis
Número de envases
de grados de libertad) Número de canastillas=
Envases × CanastillaA-36 Alimentos Cañaveral S.A
AIV - 2 BALANCE REAL DE AGUAS DE LAVADO
La determinación de los balances reales de agua de lavado y desinfección se efectúa a apartir del siguiente diagrama de flujo:
Enjuague Sanitización
Lavado General EtapaI
Etapa II
Etapa III
Cambio de producto
Agua lavado Agua lavado Agua lavado Agua lavado Agua lavado Agua lavado
Extractora Tornillo sinfin Finisher Tina de Tanque de Clarificadora Tanque de
recepción preparación Clarificado
Agua residual Agua residual Agua residual
Agua residual Agua residual Agua residual
Agua lavado Agua lavado Agua lavado
Lavado de pisos, cuartos de Tanque de Homogenizador Intercambiador Desaireador Tanque de
producción y envasado Envasado de placas Balance
Agua residual Agua residual Agua residual Agua residual
En donde se identifican dos tipos generales de lavados
a) Lavado de recirculación en línea (General de línea, Enjuague de sanitización y cambio de producto): Para estos tres tipos de lavado, el
seguimiento del balance real es función de la tabla de lavados de línea, en la cual las cantidades de Agua y agentes químicos cumplen con unas
proporciones definidas por el departamento de control de calidad. Partiendo de las especificaciones consideradas el balance cumple con:A-37 Alimentos Cañaveral S.A
El balance general se describe mediante la ecuación
H O [Kg] = H O [Lt]× ρ [Kg/Lt]+ Ag Químico [Kg]
2 Residual 2 Lavado Agua
Las relaciones entre los agentes químicos y el agua a cargar son función de la concentración en peso, por lo tanto:
Aq Químico [ Kg ] [ ] [ % Peso ] ×H O [ Lt ] ×ρ [ Kg/Lt ]
% Peso= [ ] [ ] [ ]×100 Despejando Ag Químico Kg = 2 [ Lavado ] Agua
H O Lt ×ρ Kg/Lt +Ag Químico Kg 100- % Peso
2 Lavado Agua
El balance queda entonces en función del porcentaje en peso del agente químico y del agua a emplear para el lavado, por lo que las tablas de
relaciones deben especificarse acorde con:
Lavado en línea Agente Químico Agua
Sanitización Timsen % Peso Volumen [Lt]
Sln ácida HclO % Peso Volumen [Lt]
General Etapa I - Limpieza NaOH % Peso Volumen [Lt]
Etapa II - Neutralización AcCítrico % Peso Volumen [Lt]
Etapa III - Desinfección Timsen % Peso Volumen [Lt]
Sln ácida HclO % Peso Volumen [Lt]
Cambio de producto --- --- Volumen [Lt]
b) Lavado convencional de cuartos y equipos línea de jugos:.La información referente a las variables de operación para este lavado se tomaron
de observaciones y mediciones (periódicas) directas sobre las actividades cotidianas de lavado, de allí que el diagrama de consumo de agua durante
lavado convencional reuna los tiempos y caudales promedio de lavado para cada uno de los equipos de la línea de proceso. El balance de agua se
describe como:
H O [Kg] = H O [Lt] × ρ [Kg/Lt]+ Ag contam [Kg]
2 Residual 2 Lavado AguaA-38 Alimentos Cañaveral S.A
Los agentes contaminantes varían segun la unidad lavada, y se componen principalmente por sólidos sedimentables (semillas, membranas, restos
de cáscaras) y por soídos disueltos (Jugos y concentrados azucarados remanentes en la línea). La determinación de sus composiciones se determina
dentro de la producción global mediante los estudios de caracterización de las aguas residuales. De lo anterior, la determinación del agua residual,
ha de seguir un balance en el cual el agua residual es igual a la de lavado, la cual se clacula siguiendo la relación:
H O =Caudal×Tiempo de lavado
2 Lavado convencional
c) Consumo de Agua por otros lavados en línea de jugos: Los consumos atribuidos a otros lavados son los efectuados a timbos (20 Lt) y canecas
(55 Lt) en los que se reenvasan los productos y a las canastillas en las que se embala la producción envasada. Las variables medidas para esta
determinación de consumo y generación de ARI se reunen en: Caudal promedio de lavado, tiempos promedio de Enjuague (Inicial y final), tiempo
promedio de Enjabonada, volumen de Agua por lavado especial (Lavado interno de desinfección exclusivo de timbos) y relación de agentes
químicos.
De donde los balances de consumo y vertimiento cumplen con:
H O [Kg] = H O [Lt] × ρ [Kg/Lt]+ Ag Químico [Kg]
2 Residual 2 Lavado Agua
Y presentan las siguientes relaciones por cada unidad lavada:
H O [Lt] = Caudal [Lt / min ] × ( t + t + t ) [ min ] + H O [ Lt ]
2 Lavado Prom Enjuague Inic Enjuague Fin Enjabonada 2 Lavado Especial
Ag Químico [Kg] = [ Detergente [g] + HClO [g] + NaOH [g] + Ac cítrico [g] ] / 1000A-39 Alimentos Cañaveral S.A
El balance queda completamente especificado al determinar:
Conumo de Agua Consumo de agentes químicos
Enjuague inicial Enjabonada Enjuague final Caudal de Detergente HClO Ac Cítrico NaOH
lavado
Timbos Tiempo [ seg ] Tiempo [ seg ] Tiempo [ seg ] [ Lt/seg ] [ g / unidad ] [ g / unidad ] [ g / unidad ] [ g / unidad ]
Canecas Tiempo [ seg ] Tiempo [ seg ] Tiempo [ seg ] [ Lt/seg ] [ g / unidad ] [ g / unidad ] --- ---
Canastillas Tiempo [ seg ] Tiempo [ seg ] Tiempo [ seg ] [ Lt/seg ] [ g / unidad ] [ g / unidad ] --- ---
AIV - 3 BALANCE REAL DE AGUAS EN OPERACIONES DE PRECALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DE LÍNEA
El acondicionamiento de la línea antes y después de la etapa de pasteurización presenta un consumo de Agua constante debido a: Fluido de servicio
del Pasteurizador y el Homogenizador, Fluido en recirculación dentro de la línea. El consumo se calcula luego de determinar el tiempo de
precalentamiento, tiempo de enfriamiento, Agua alimentada a la línea para la recirculación y los caudales de servicio de los equipos implicados.
Precalentamiento: Las ecuaciones de balance que modelan la operación se reunen en:
Consumo de Agua de servicio por equipo Consumo Global durante precalentamiento
H O [ Lt ] = Caudal [ Lt / h ] × Tiempo [ h ] H O [ Lt ] = H O [ Lt ] + H O [ Lt ]
2 Homog Serv Homog Precalenta 2 Precalentamiento 2 Servicio 2 Recirculación
H O [ Lt ] = Caudal [ Lt / h ] × Tiempo [ h ]
2 Mezc Servi Mezcld Precalenta
Enfriamiento: Las ecuaciones de balance que modelan la operación se reunen en:
Consumo de Agua de servicio por equipo Consumo Global durante precalentamiento
H O [ Lt ] = Caudal × Tiempo [ h ] H O [ Lt ] = H O [ Lt ] + H O [ Lt ]
2 Homog Serv Homog Precalenta 2 Precalentamiento 2 Servicio 2 Recirculación
H O [ Lt ] = Caudal [ Lt / h ] × Tiempo [ h ]
2 Mezc Servi Mezcld Precalenta
Por lo que el balance queda completamente especificado al reunir el volumen de agua de recirculación y los tiempos de operación (anexo II)A-40 Alimentos Cañaveral S.A
a) miel b) Concentrado
ANEXO V
semiprocesada Cañaveral
Rel microingredientes [ % en Peso ] 23 ---
Rel microingredientes [ Kg / Kg ] --- 0.0453
Prod Elab
Rel otros ingredientes [ Kg / Kg ] --- 0.3486
Relaciones de proceso, lavado y desinfección. Miel virgen
Rel H O Ajuste [ Kg / Kg ] --- 0.0612
2 Prod Elab
Balance real de aguas Línea de producción Dilución [ Kg / Kg ] --- 0.1607
Prod Elab
Pérdidas por evaporación [ % en Peso ] 12 12
miel semiprocesada y concentrado Cañaveral
AV - 2 Relaciones en operaciones de limpieza y desinfección
El Anexo V muestra detalladamente la forma en la que fué levantada la
información de soporte para la formulación y resolución del Balance real de Las operaciones de límpieza y desinfección en la línea de concentrado
aguas en la línea de concentrado Cañaveral. Se divide diversas Cañaveral están divididas en lavados convencionales y lavados en línea.
determinaciones (Relaciones durante producción, operaciones de lavado y
desinfección) que satisfacen las relaciones propuestas por los balances de AV-2.1 Determinación de las Variables consideradas en lavado
materia: convencional Las variables del lavado convencional hacen referencia a:
volumen de agua epleada en el lavado, sólidos solubles (Azúcares
AV - 1- Relaciones durante producción compuestos por Sacarosa y sus respectivos monosacáridos: glucosa y
fructosa) y sólidos sedimentables producto de las operaciones de
Las relaciones de proceso se dividen en: Relación de microingredientes, producción a la que es sometida la miel virgen. La determinación de dichas
relación de otros ingredientes, pérdidas por evaporación y relación de agua variables cumple con la siguiente metodología:
por ajuste y dilución. Todas las relaciones consideradas corresponden a
valores formulados que representan las cantidades de entrada o salida que AV-2.1.1 Agua de lavado: En el lavado interno de equipos y tuberías, el
deben ser manejadas en la producción de miel semiprocesada y concentrado volumen agua empleada fué evaluado mediante las regletas de medición de
Cañaveral. La consideración como variables de proceso se limita a la etapa volumen de cada equipo. En aquellos en los que no fué posible este tipo de
de cocción. determinación, se midieron tiempos y caudales empleados de lavado.
AV-1.1.2 Sólidos solubles: Debido a que las operaciones de lavado
convencional se limitan a una remoción con agua del producto remanente enA-41 Alimentos Cañaveral S.A
paredes y tuberías (Mezcla de azúcares solubles), la determinación de los
sólidos solubles se efectuó al medir las relaciones entre porcentajes de a) Marmitas de Cocción: En las marmitas de cocción se llevan a cabo dos
sacarosa contra índices de refracción (ºBrix) en el refractómetro del tipos de lavado convencional: entre batches y una vez terminadas la
laboratorio de control de calidad. Las mediciones se efectuaron a 20ºC en producción:
cada uno de los efluentes considerados en el balance real, por lo cual no fue
necesario su corrección por temperatura. Para un volumen de 30 Lt de agua en cada lavado, las propiedades del
efluente se resumen en:
AV-1.2.3 Sólidos sedimentables: La determinación de los sólidos
sedimentables se logra mediante la lectura directa del volumen de sólidos Ensayo Miel semiprocesada Concentrado Cañaveral
Solubles Sedimentables Solubles Sedimentables
sedimentados, por gravedad, durante una hora. El instrumento empleado fué
[ ª Brix ] [ ml / Lt-h ] [ ª Brix ] [ ml / Lt-h ]
un tubo de ensayo graduado y las unidades: 1 Marmita 1 5.8 15 6.5 < 1
1 Marmita 2 3.2 15 4.0 < 1
[ ml sol sedimentables / Lt agua residual - hora ]. 2 Marmita 1 2.8 50 5.1 < 1
2 Marmita 2 3.0 50 3.9 < 1
Los sólidos sedimentables cumplen con objetivos cantitativaos acerca de las 3 Marmita 1 3.2 25 4.6 < 1
posibles concentraciones en el efluente. Para mayor representativad se 3 Marmita 2 2.4 25 4.0 < 1
recomienda utilizar el cono de Imhoff. 4 Marmita 1 5.0 10 4.9 < 1
4 Marmita 2 4.0 10 3.8 < 1
AV-1.2.4 Variables de Lavado convencional en cuarto de proceso:
Las variación de las propiedades medidas para cada ensayo obedece a la
El lavado convencional hace énfasis en la determinación de:
eventual diferencia entre materias primas utilizadas y a la diferencia de
temperatura en la superficie de las marmitas en el momento del lavado. La
• Volúmenes de agua de lavado.
diferencia de temperatura se debe diversas causas entre las cuales se pueden
• Grados Brix del efluente.
citar:
• Sólidos sedimentables.
La descripción de estas características se expresa para todos los equipos
considerados en el bloque, los cuales corresponde a:A-42 Alimentos Cañaveral S.A
• El sistema de bombeo del producto terminado solo da abasto para
4 Enjuague I 8.4 7 11.2 < 1
evacuar una marmita al tiempo, por lo cual se presentan enfriamientos
4 Enjuague II 2.3 7 4.8 < 1
desiguales dependiendo de cual permanece llena durante mayor tiempo.
• Una vez enviado el último batche al tanque de enfriamiento, el sistema
Para objetos del balance se ha de trabajar con los promedios aritméticos de
de bombeo permanece succionando aire para arrastrar completamente el
los dos enjuagues al sistema de enfriamiento:
producto remanente en las líneas.
Sólidos solubles Sólidos sedimentables
Para objetos del balance se ha de trabajar con los promedios aritméticos
[ º Brix ] [ ml / Lt - h ]
entre las dos marmitas:
Miel semiprocesada Etapa I 5.5 10
Solubles [ ª Brix ] Sedimentables[ ml / Lt-h ]
Etapa II 1.2 10
Miel semiprocesada 3.7 33.3
Concentrado Cañaveral Etapa I 11.6 < 1
Concentrado Cañaveral 4.6 < 1
Etapa II 3.45 < 1
b) Sistemas de enfriamiento: La determinación de sólidos en sistemas de
enfriamiento es similar a las marmitas. Los sistemas de enfriamiento son c) Tanque de miel semiprocesada: El consumo de agua en estos lavados
sometidos a dos enjuagues convencionales, por lo cual: es altamente variables (Según el operario), razón por la cual las principales
características afluentes y efluentes se limitan a una aproximación dada por
Volumen de lavado: 250 Lt observación y mediciones en planta:
Ensayo Miel semiprocesada Concentrado Cañaveral Agua de lavado % Solubles Sol Sedimentables
Sistemas de Solubles Sedimentables Solubles Sedimentables
[ Lt ] [ ºBrix ] [ ml / Lt - h ]
enfriamient [ ª Brix ] [ ml / Lt-h ] [ ª Brix ] [ ml / Lt-h ]
Enguague I 70 8.5 7
1 Enjuague I 7.6 6 9.9 < 1
Enguague II 50 --- ---
1 Enjuague II 1.6 6 2.0 < 1
2 Enjuague I 12.5 12 6.3 < 1
El segundo enjuague en el tanque de miel semiprocesada tiene por objeto la
2 Enjuague II 3.9 12 1.6 < 1
remoción de detergente industrial, razón por la cual no se realizó la
3 Enjuague I 6.0 15 19.0 < 1
determinación de sólidos.
3 Enjuague II 1.8 15 5.4 < 1A-43 Alimentos Cañaveral S.A
AV-1.2.5 Variables de Lavado convencional en cuarto de envasado: Las Lavado de tanques de almacenamiento de miel virgen
variables a estudiar en el lavado convencional de equipos en el cuarto de
envasado cumplen con la tabla: Consumo Solubles
[ Lt/operación ] [ ª Brix ]
Enjuague inicial 120 25
Consumo Solubles Sedimentables Enjuague final 100 ---
[ Lt / operación ] [ ª Brix ] [ ml / Lt-h ]
Tanque envasado 25 6 < 1
Cuarto de envasado 150 --- ---
La concentración de sólidos en el enjuague final no fué calculada, puesto
que tiene por objeto remover la solución, de detergente e hiplocorito,
El consumo del cuarto de envasado representa el valor aproximado de agua
utilizada para el lavado interior de las superficies del tanque.
de lavado exterior de equipos, pisos, paredes y banda transportadora entre
otros. La concentración de sólidos en el lavado de cuarto de envasado no fué
AV-2.2 Determinación de las Variables consideradas en lavado de
calculada, puesto que:
recirculación en línea: Las variables de los lavados de recirculación en
línea tienen una variación particular dependiedo de los bloques (proceso,
• Su objetivo principal es el de diluir los demás efluentes generados en el
envasado y almacenamiento) y de los tipos de lavado considerados
cuarto de envasado (Lavados convencionales, arrastre de producto y
(sanitización, cambio de producción y arrastre de producto).
posibles derrames)
• Las cantidades de sólidos en paredes, pisos, etc. son despreciables
• Las variables estudiadas en los lavados de sanitización y cambio de
producto en cuartos de producción y envasado (Bloques I y II) se
AV-1.2.6 Variables de lavado convencional en zona de almacenamiento:
limitan a: consumos de agua de lavado y concentración de agentes
El lavado convencional en los tanques de almacenamiento de materia prima
contaminantes. Las formulaciones para estos lavados se describen en las
se efectúa mediante un enjuague de miel remanente, seguido de un lavado
páginas 3- a 3- del capítulo 3 (Balance real de aguas).
con detergente e hipoclorito y de una aspersión de agentes desinfectantes.
• Para los lavados de arrastre de producto y los de recirculación en línea
Las variables a considerar reunen los consumos de agua y remoción de
en zona de almacenamiento (Bloque III), las variables estudiadas
sólidos solubles en cada enjuague:
involucran consumos de agua y concentraciones de sólidos solubles. El
comportamiento de los efluenes en este caso se puede describir de
acuerdo con:A-44 Alimentos Cañaveral S.A
AV-2.2.1 Variables de lavado de arrastre de producto terminado: El La cantidad de producto recuperado varía considerablemente, puesto que el
arrastre de producto tiene la particularidad de generar un efluente de criterio empleado por el supervisor es el de contextura y cuerpo del producto
concentración variable según el tiempo de descarga. Esta lavado comienza en efluente (No se miden concentraciones). A partir de las observaciones en
con la carga de agua a alta temperatura en las marmitas, la cual es bombeada planta, la concentración promedio de producto recuperado se acerca a los 53
a través de la línea hasta el tanque de producto terminado. El flujo constate ºBrix, y los volúmenes de recuperación a los 50 Lt.
de agua de arrastre asegura un efluente inicial con un alto contenido de
sólidos, seguido de una dilución de producto cuya concentración disminuye Partiendo de la consideración anterior, las características aproximadas para
en función del tiempo y la cantidad de agua cargada. El comportamiento de el efluente del arrastre de producto terminado cumplen con:
este arrastre se describe mediante:
Agua residual : 750 Lt
Arrastre de producto
Agua de arrastre: 800 Lt % Sólidos solubles: 5.4 ºBrix
Tiempo [min] 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 AV-2.2.2 Variables de lavado de recirculación en línea para enjuague
ª Brix 67 66 29 23 20 10 8 7 3 2.4 2.1 preliminar en cuarto de envasado: El producto remanente en las tuberías
y boquillas de la máquina envasadora es arrastrado por agua caliente
Tiempo [min] 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 mediante un procedimiento similar al descrito anteriormente. La carga de
ª Brix 1.6 1.4 1.0 0.8 0.4 0.1 0.1 0.1 agua se efectúa en el tanque de envasado, para luego poner en
funcionamiento la máquina de tal forma que se genera un efluente de las
siguientes características:
80
]xirBº[
70
60
Agua de arrastre: 60 Lt
selbulos
50
40
30 Tiempo [min] 0 1 2 3 4 sodilóS
20
ª Brix 63 8 0.4 0.2 0.1
10
%
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Este efluente no es sometido a recolección para reproceso, por lo cual, sus
Tiempo de arrastre [min]
características promedio cumplen con: 60 Lt (17.9 ºBrix )A-45 Alimentos Cañaveral S.A
AV-2.2.3 Variables de lavado de recirculación en línea para zona de
almacenamiento de miel virgen (Bloque III): Cada vez que son
desocupados todos los tanques de almacenamiento de miel virgen, se efectúa
un lavado en recirculación de líneas, tanques, filtros y sistemas de bombeo.
Este lavado no tiene una regularidad definida, sin embargo debe realizarse al
menos una vez por mes. Cumple con una rutina de cuatro enjuagues
(desprendimiento de sólidos adheridos) y una posterior desinfección. La
recuperación de materia prima no está definida, por lo cual el estudio se
limita a una descripción de los efluentes y concentraciones de cada etapa:
Tanques de almacenamiento de miel virgen
Volumen Solubles Agentes
[ Lt ] [ ºBrix ] Químicos
Enjuague I 500 40 ---
Enjuague II 500 30 ---
Enjuague III 500 15 ---
Enjuague IV 500 5 ---
Desinfección 500 --- Timsen 0.5 KgA-46 Alimentos Cañaveral S.A
ANEXO VI
• Balance real de Aguas durante producción.
• Balance real de Agua de lavado.
Formulación y resolución del balance real
de Aguas Línea de rpoducción Cañaveral
Para todas las etapas y operaciones la formulación de los balances de
materia parten de la ecuación general:
El presente Anexo contiene la metodología correspondiente a la formulación
0 0 0
y resolución del balance real de agua en la línea de concentrado Cañaveral,
Entrada - Salida ± Generación ± Transferencia = Acumulación
dividida en: Diagramas de flujo y algoritmos de solución.
Consideraciones:
1) DIAGRAMAS CUALITATIVO Y CUANTITATIVO
a) El término de generación no aplica pues durante la transformación de
Los diagramas propuestos por el Anexo describen las variables involucradas
materias primas en productos elaborados (miel semiprocesada- concentrado
en las actividades normales de producción, lavado y desinfección. Se
Cañaveral) no existen reacciones químicas que alteren considerablemente
presentan cualitativamente para ambas líneas (Figuras A VI-1 y A VI-3) y
las características del producto terminado.
cuantitativamente de manera exclusiva para la línea de Jugos (Fig A VI-2).
b) El término de transferencia no aplica puesto que las operaciones de
2) FORMULACIÓN Y RESOLUCIÓN DE LAS ECUACIONES DE
producción no manejan fenómenos de transferencia de masa a los
BALANCE.
alrededores del sistema.
La presentación de las ecuaciones y algoritmos de solución para las
c) El término de acumulación no aplica puesto que las salidas de todas las
ecuaciones de balance está dividida en dos bloques:
etapas cuentan con descarga directa.A-47 Alimentos Cañaveral S.A
AVI - 1 BALANCE REAL DE AGUAS DURANTE PRODUCCIÓN DE CONCENTRADO CAÑAVERAL
a) Diagrama cualitativo
Microingredientes Pérdidas por
evaporación
Agua de Enfriamiento Agua de Enfriamiento
Producto Producto Producto
Miel virgen
Elaborado Elaborado Elaborado
Preparación Enfriamiento Enfriamiento Disposición final
primario secundario
Agua
Otras materias Agua
primas Almacenamiento Envasado
Agua residual
b) Diagrama cuantitativo
Agua de Enfriamiento Agua de Enfriamiento
F 3 F 5
Microingredientes Pérdidas por evap
F 7 F 8
F 1 F 6 Prod Elab Prod Elab
Miel virgen Preparación Prod Elab Enfriamiento Enfriamiento Disposición final
primario secundario
F 2 Otras mat primas F 4 Agua F 9 F 9
Prod Almacenado Prod Envasado
Almacenamiento Envasado
F 10 F 11
Agua Agua residualA-48 Alimentos Cañaveral S.A
c) Tabla de grados de libertad
Disposición final
Preparación EnfriPrimario Enfri secundario Almacenamiento Envasado
NVI 6 2 2 1 4
NBMI 1 1 1 2
NFC
NCC
NCC 4 1
1 1 1 1 1
Teniendo como base de cálculo la cantidad de producto terminado, las ecuaciones de balance en cada una de las etapas se describen según:
Balance de materia etapa de Preparación:
Balances de materia (1)
F 3 F 5
Microingredientes Pérdidas por evap
F 1 Miel Preparación F 6 Prod Elab Producto: F 6 [Kg] = F 1 [Kg] +F 2 [Kg] + F 3 [Kg] + ...
Prod Elab Miel virgen Otros Ingred Microingredientes
... + F 4 [Lt] × ρ [Kg/Lt] - F 5 [Kg]
Agua Agua Pérdidas Evapor
F 2 F 4
Otras mat Agua
a) Relaciones producción de miel semiprocesada b) Relaciones producción de concentrado Cañaveral
F 2 [Kg] = F 4 [Kg] = 0 F 2 [Kg] = [Rel otros ing] × F 1 [Kg]
Otros Ingred Agua Otros Ingred Miel Virgen
F 3 [Kg] = [Rel microing] × F 6 [Kg] F 3 [Kg] = [Rel microing] × F 6 [Kg]
Microingredientes Prod Elab Microingredientes Prod Elab
F 5 [Kg] = [ Pérdidas por evap] × [F1 + F2 ] F 4 [Lt] = [ Rel H O ajuste y dilución ] × F 6 [Kg]
Pérdidas Evapor Miel Virgen Otras mat primas Agua 2 Prod Elab
F 5 [Kg] = [ Pérdidas por evap] × F 6 [Kg]
Pérdidas Evapor Prod ElabA-49 Alimentos Cañaveral S.A
Reemplazando las relaciones en la ecuación de balance
a) Producción de miel de mezcla
F 6 [Kg] = F 1 [Kg]+0+ [ Rel microing ] × F 6 [Kg] + 0- [ Pérdidas por evap / 100 ] × [ F 1 + 0] [Kg]
Prod Elab Miel virgen Prod Elab Miel Virgen
F 1 [Kg] = [ 1 - Rel microing ] × F 6 [Kg] / [ 1 – Pérdidas por evap / 100 ]
Miel virgen Prod Elab
b) Producción de concentrado Cañaveral
F 6 [Kg] = F 1 [Kg]+[Rel otros ing] × F 1 [Kg]+ [ Rel microing ] × F 6 [Kg]+ [ [ Rel H O dilución y ajuste] - ...
Prod Elab Miel virgen Miel virgen Prod Elab 2
... - [ Pérdidas por evap / 100] × F 6
Prod Elab
 Pérdidas por evap
 1 - Rel microing - Rel H 2O dilución y ajuste +  ×F6 Prod elab
100
F 1 = [ ]
Miel virgen 1+ Rel otros ing
Balance de materia operaciones unitarias de enfriamiento:
Agua de Enfriamiento Balances de materia (2)
F 7
F 6 Prod Elab Prod Elab Enfriamiento primario ( Intercambiador de calor ): F 6 = F 7
Enfriamiento Prod Elab Prod Elab
primario Enfriamiento secundario ( Tanque de enfriamiento ): F 7 = F 8
Prod Elab Prod ElabA-50 Alimentos Cañaveral S.A
Balance de materia operaciones de disposición final
Balances de materia (1)
F8 F9
Prod Elab Prod Almac
Almacenamiento Almacenamiento: F 8 = F 9
Prod Elab Prod Almac
Agua
F8 F9
Prod Elab Prod Envasa Envasado: F 8 = F 9
Envasado Prod Elab Prod Envasado
Nota: El consumo de agua y la generación de agua residual no presentan ningún tipo de relación
Agua Residual que permita incluirlos dentro de una ecuación de balance, pues se realizan eventualmente y con
muy pequeñas cantidades de agua.
AVI - 2 BALANCE DE MATERIA EN OPERACIONES DE LAVADO Y DESINFECCIÓN
a) Diagrama de flujo cualitativo
a) Sanitización
b) Cambio producción
c) Lavado general de
H O
2 Lavado
línea
H O H O H O
2 Lavado 2 Lavado 2 Lavado
Línea de
conducción
H O Marmitas de Intercambiador Tanque de Disposición final
2 Lavado
Cocción de calor Enfriamiento
H O
2 Residual
H O H O
H O H O H O 2 Residual 2 Residual
2 Residual 2 Residual 2 ResidualA-51 Alimentos Cañaveral S.A
b) Balance en operaciones de lavado de recirculación en línea (Sanitización, cambio de producción y lavado general de línea)
Balance de lavado de recirculación en línea presenta adiciones definidas de agua y agentes químicos, puede ser descrito mediante:
F IN [Lt] × ρ [Kg/Lt] + F IN [Kg] = F OUT [Lt] × ρ [Kg/Lt] + F OUT [Kg]
Agua Agua Ag Químico Agua Agua Ag Químico
Relaciones:
F IN [Kg] = [ Conc agente ] × F IN [Lt]
Ag Químico Agua
F IN [Kg] = F OUT [Kg]
Ag Químico Ag Químico
F IN [Lt] = F OUT [Lt]
Agua Agua
Tabla de especificación de relaciones: para realizar el balance de materia, se deben reunir las concentraciones y volúmenes de agentes químicos
propuestos en la siguiente tabla:
Operaciones de lavado y desinfección Enjuague I Etapa II Etapa III Etapa Enjuague
preliminar Limpieza Neutralización Desinfección final
I – Sanitización Agua de lavado Volumen --- --- Volumen Volumen
Agente Químico --- --- --- Timsen ---
II – Cambio de producción
Miel semiprocesada – Cañaveral Agua de lavado Volumen --- --- --- Volumen
Agente Químico --- --- --- --- ---
Cañaveral - miel semiprocesada Agua de lavado Volumen Volumen Volumen Volumen Volumen
Agente Químico --- NaOH --- Timsen ---
III – Lavado general de línea Aplica de igual forma que cambio de producción Cañaveral – Miel semiprocesadaA-52 Alimentos Cañaveral S.A
Balance en operaciones de lavado convencional de líneas y equipos.
Los balances de materia en operaciones de lavado convencional obedecen a ecuaciones comunes a todos los equipos, teniendo como afluente agua
de lavado y como efluente agua residual con un contenido variable de sólidos solubles atribuidos al producto remanente en tuberías y equipos.
Se resuelve teniendo como punto de partida las siguiente ecuaciones y relaciones de balance:
Balances:
F Entrada
Agua Tubería y equipos
comprometidos en F Salida F Salida ARI [Kg] = F Entrada Agua [Lt] × ρ Agua [Kg/Lt] + F Sólidos remanentes [ Kg ]
ARI
etapas de producción
Relaciones:
% Sólidos
remanentes F [ Kg ] = [ Grados Brix ] / 100 × F Entrada [Lt] × ρ [Kg/Lt]
Sólidos remanentes Agua Agua
Las relaciones se limitan entonces a la determinación del porcentaje de sólidos solubles expresada en grados Brix para cada uno de los equipos
involucrados en el lavado convencional ( Marmitas de Cocción, intercambiador de calor, tanque de enfriamiento)A-53 Alimentos Cañaveral S.A
ANEXO VII
Memorias de cálculo del dimensionamiento de
TRATAMIENTO PRIMARIO (Sistemas aerobio y anaerobio)
La planta de tratamiento de aguas residuales
Desbaste Tanque de Decantador
Desarenador
inicial Homogenización primario
ARI
Cruda
Las memorias de cálculo contenidas en este anexo muestran el algoritmo
ARI ARI ARI
de solución para el dimensionamiento del sistemas de tratamiento
aerobio de lodos activados. El algoritmo reúne las consideraciones
Arena Lodos
necesarias para el dimensionamiento de las unidades de tratamiento primarios
primario y secundario:
TRATAMIENTO SECUNDARIO
• Desbaste inicial (Reja de finos y gruesos)
• Reactor de lodos activados
• Desarenador de flujo horizontal
• Tanque de homogenización Sedimentador
secundario
ARI ARI
• Decantador primario Decantador primario Reactor de lodos Tratada
activados
• Reactor biológico
• Decantador secundario
Purga
Recirculación
Los sistemas de tratamiento primario y secundario pueden ser ilustrados
a partir de los siguientes diagramas de flujo.A-54 Alimentos Cañaveral S.A
El dimensionamiento de las unidades de tratamiento de aguas residuales tiene como punto de partida una caracterización representativa que reúna, propiedades
fisicoquímicas de interés sanitario, así como caudales de generación de aguas residuales. Los caudales empleados para el dimensionamiento e ingeniería de
detalle del sistema de tratamiento se reúnen en:
Caudal Descripción Determinación
Caudal medio diario: Es el medio de los caudales medios de 24 horas, durante un año Capacidad de la planta, costos de bombeo, lodos, etc
Caudal máximo diario: Es el máximo de los caudales medios de 24 horas, durante un año Tiempos de retención en tanques de igualación
Caudal mínimo diario: Es el mínimo de los caudales medios de 24 horas, durante un año Evitar puntos de sedimentación por bajo flujo
Caudal máximo horario: Es el caudal máximo ocurrido en 24 horas, basado en datos de un año Diseño de tuberías, bombas, tanques de sedimentación
Consideraciones:
• Los caudales medios se determinan mediante un muestreo de AR, los periodos de tiempo en la toma de datos varían dependiendo la jornada de producción.
• Para el caso en el que las descargas residuales son regulares o demasiado conocidas por la empresa, los caudales diarios pueden ser calculados a partir de
bases de datos menores a un año.
• Cuando las descargas residuales no son efectuadas en periodos de 24 horas, los cálculos pueden considerar como punto de partida el caudal medio horario.
AVII-1) DIMENSIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESBASTE INICIAL (Reja de finos y gruesos)
Las unidades de desbaste inicial se sitúan dentro del canal que conduce el agua residual desde su captación hasta la planta de tratamiento. Se debe ubicar primero
de la reja de gruesos, seguida de la reja de finos (Unidad que limita el diseño).
AVII-1.1 REJA DE FINOS
Conocidos los valores de Caudal medio [ Q med ]
Caudal máximo [ Q máx ]A-55 Alimentos Cañaveral S.A
Criterios a especificar: (Los parámetros de diseño propuestos hacen referencia a sistemas de tratamiento de ARD)
a) Vel máxima a través de la reja a caudal máximo ( V ) V < 1.4 m/ seg d) Separación entre barrotes de la reja ( sep ) 1 - 2 cm
máx máx
b) Vel media a través de la reja a caudal medio ( V ) 0.6 < V < 1 m/ seg e) Porcentaje de colmatación de la reja ( % colm ) 30 - 50 %
med med
c) Espesor de barrotes dispuestos en la reja ( esp ) 0.6 - 1.5 cm f) Relación entre ancho ( w ) y alto del canal ( h ) w ≅ h
El primer cálculo consiste en la determinación del Area libre de flujo para caudales medio y máximo mediante:
[ ] [ ]
Caudal medio Q med Caudal máximo Q máx
A = [ ] (Ec A7.1) A = [ ] (Ec A7.2)
Libre Q med Libre Q máx
Velocidad a Q med V med Velocidad a Q máx V máx
Se escoge el Area libre de flujo de menor tamaño (por economía) siempre y cuando la velocidad a través de la reja a Q medio (Ec 7.3) esté dentro de parámetros.
Una vez seleccionada el Area libre de flujo, se debe efectuar una corrección por colmatación (Ec 7.4).
[ ]
Caudal medio Q med A seleccionada
Vel = ( Ec A 7.3 ) A = Libre ( Ec A7.4)
a través de la reja Q med A seleccionada Libre colmatada  % Colmatación 
Libre  1- 
 100 
Con el valor real del Area libre de flujo (Reja colmatada), se prosigue a determinar las dimensiones del canal, de tal forma que contenga el Area libre colmatada
junto con los criterios de espesor y espaciamiento de los barrotes. Para una altura (h) supuesta, la longitud libre de flujo, el número de espacios libres y de
barrotes, se calculan a partir de:
A real
Longitud = Libre (Ec A7.5 ) De donde, el número de espacios libres y el número de barrotes se calculan mediante
Libre de flujo
h
Supuesta
Longitud Longitud
Número de espacios libres = Libre de flujo ( Ec A7.6 ) Número de barrotes = Libre de flujo -1 (Ec A7.7)
Separación entre barrotes Separación entre barrotesA-56 Alimentos Cañaveral S.A
El valor del ancho de canal (w) reúne los espacios libres de flujo y la longitud ocupada por los barrotes:
Ancho de canal = Longitud libre de flujo + (Número de barrotes) × espesor de barrotes ( Ec A7.8 )
Atendiendo a los criterios de diseño, el dimensionamiento culmina cuando el valor de ancho de canal (w) sea aproximadamente igual a la altura del nivel de agua
residual supuesta (h) . Se debe considerar además el tamaño del borde libre.
AVII-1.2 REJA DE GRUESOS
Criterios a especificar: a) Separación entre barrotes en la reja ( Sep ) 4 - 8 cm
b) Espesor de barrotes dispuestos en la reja ( esp ) 0.5 - 1.6 cm
El ancho de canal (w) se encuentra fijado por la reja de finos, por lo cual, los cálculos para la reja de gruesos se limitan a la distribución de los barrotes en el
canal:
Ancho de canal = (Número de espacios libres) × separación entre barrotes + (Número de espacios libres) × espesor de barrotes ( Ec A7.9 )
Despejando:
Ancho de canal + Espesor de barrotes
Número de espacios libres = ( Ec A7.10 )
Separación entre barrotes + Espesor de barrotes
La distribución de espacios libres se efectúa de tal manera que se presente la mayor uniformidad posible hacia el centro del canal.
AVII-2) DIMENSIONAMIENTO DEL DESARENADOR DE FLUJO HORIZONTAL
Conocidos los valores de: Caudal medio [ Q med ], Caudal máximo [ Q máx ] y Caudal mínimo [ Q mín ]A-57 Alimentos Cañaveral S.A
Criterios a especificar:
a) Velocidad de flujo horizontal ( V ) 0.3 m / seg b) Velocidad de sedimentación (V ) 1.12 m / min c) Pérdidas de carga % aguas abajo
X Y
El primer cálculo consiste en determinar la longitud y profundidad del área perpendicular de flujo a caudal máximo, para lo cual, suponiendo un ancho de canal w
Q = A × Vel Ec A7.11 Como el área de flujo A = w × profundidad, entonces Profundidad = Q / ( w × Vel )
máx Flujo Flujo horizontal Flujo Canal máx Canal Flujo horizontal
Para la profundidad calculada, se determina el tiempo teórico de retención y la longitud del desarenador:
tiempo = ( profundidad / Velocidad de sedimentación ). Ec A7.12 Longitud = tiempo × Vel Ec A7.13
retención Desarenador retención Flujo horizontal
AVII-3) DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE DE HOMOGENIZACIÓN
El punto de partida radica en una tabla de datos referente al comportamiento típico del caudal durante una jornada de producción, el dimensionamiento se efectúa
mediante la interpretación gráfica de una serie de tablas comprendidas por:
Tabla AVII-1. Comportamiento de caudal en función del tiempo: Se realiza llevando a cabo la medición de caudal en el agua residual a tratar.
Tiempo [ h ] t t t t t t t t t ... t
1 2 3 4 5 6 7 8 9 n
Caudal [ Lt/seg ] Q Q Q Q Q Q Q Q Q ... Q
1 2 3 4 5 6 7 8 9 n
Continuando con el algoritmo, se debe efectuar un análisis de volumen acumulado en función del tiempo (Tabla AVII 2).A-58 Alimentos Cañaveral S.A
Tabla AVII-2. Volumen acumulado durante vertimiento: Con base en los datos de la tabla AVII-1 se calcula el volumen acumulado en el tanque (Area bajo
la curva Q vs t) mediante la solución numérica (método de los trapecios) de la integral de ∫ Q dt. La relación del volumen acumulado de agua residual en cada
tiempo se puede agrupar en una tabla de las siguientes características:
Tiempo [ h ] t t ... T
1 2 n
V Intervalo de tiempo [ Lt ] V = t1×( Q 1 +Q 2 ) V 2 = ( t 2 −t 1 )×( Q 1+Q 2 ) ... V n = ( t n −t n−1 )×( Q n-1 +Q n )
1 2 2
2
V [ Lt ] V V + V ... V + V + V
Acumulado 1 1 2 1 2 n
El nivel del tanque en un tiempo t se calcula a partir del volumen acumulado (Tabla AVII-2) y de la cantidad de agua que ha salido.
Tabla AVII-3. Nivel de agua residual en el tanque: El nivel de agua residual en el tanque de homogenización obedece a un balance que considera como
variables adicionales, el caudal promedio de salida para el cual se efectúa el diseño y el contenido mínimo de agua que debe permanecer en el tanque. El balance
cumple con la siguiente ecuación:
(Contenido de ARI) = (Volumen actual de ARI) - (Volumen de ARI que ha salido) + (Volumen de ARI que ha llegado) ( Ec A 7.14)
Tanque Tanque Tanque Tanque
El contenido de ARI en el tanque es función del volumen actual ( t=t ) y del volumen afluente y efluente en un intervalo de tiempo (t = t+1). Si se tabulan las
variables involucradas en la ecuación, se puede generar una base de datos del contenido de ARI en el tanque durante toda la jornada de producción.
Tiempo [ h ] Volumen de ARI Volumen de ARI Diferencia Contenido actual en el tanque
que ha salido que ha llegado
t Q × t V a t (Q × t ) - (V a t ) V - V + V
1 prom 1 Acumulado 1 prom 1 Acum 1 mínimo que ha salido que ha llegado
t Q × t V a t (Q × t ) - (V a t ) V a t - V + V
2 prom 2 Acumulado 2 prom 1 Acum 2 actual 1 que ha salido que ha llegado
.
t Q × t V a t (Q × t ) - (V a t ) V a t - V + V
n prom n Acumulado n prom 1 Acum n actual n-1 que ha salido que ha llegadoA-59 Alimentos Cañaveral S.A
Al graficar el tiempo vs el contenido en el tanque, se encuetra un máximo en la función (Volumen máximo). El volumen del tanque de homogenización es igual a
la suma del volumen máximo de la función y del volumen mínimo que debe permanecer en el tanque.
AVII-4) DIMENSIONAMIENTO DEL DECANTADOR PRIMARIO
Conocidos los valores de Caudal medio [ Q med ]
Caudal máximo [ Q máx ]
Criterios a especificar: (Los parámetros de diseño propuestos hacen referencia a sistemas de tratamiento de ARD)
a) Velocidad crítica de sedimentación a Q med (Vsc a Q ) Vsc < 31.2 m3/ m2 dia d) Carga sobre vertedero a Q máx (CV a Q ) CV < 10 m3/ m h
med máx
b) Velocidad crítica de sedimentación a Q máx (Vsc a Q ) Vsc < 60 m3/ m2 dia e) Tiempo de residencia hidráulico ( θ ) 2 - 2.5 - 3 h
máx H
c) Carga sobre vertedero a Q medio (CV a Q ) CV < 10 m3/ m h f) % de remoción para θ empleado 55 - 60 - 65 %
med H
El primer cálculo obedece a la determinación del Area transversal de flujo a caudales medio (Ec A7.15) y máximo (Ec A7.16)
[ ] [ ]
Caudal medio Q med Caudal máximo Q máx
A = [ ] A = [ ]
Transversal Q med Transversal Q máx
Velocidad crítica de sedimentación a Q medio Vsc a Q med Velocidad crítica de sedimentación a Q máximo V máx
Se debe escoger el Area de mayor tamaño (por seguridad).
Una vez seleccionada el Area transversal se prosigue a especificar las dimensiones geométricas del decantador. Para un decantador circular se debe calcular: la
longitud característica (diámetro) y la altura del nivel de agua (h); los cual deben cumplir con los criterios de carga sobre vertedero y tiempo de residencia
respectivamente. Las ecuaciones y comprobaciones se describen según:A-60 Alimentos Cañaveral S.A
[ ]
Caudal medio Q med
1 θ ×
Diámetro=4×Area seleccionada  2 (Ec A7.17) Altura (h) = H Número de decantadores (Ec A7.18)
 π  Area seleccionada
El diámetro del decantador debe cumplir con el criterio de carga La altura del decantador debe cumplir con el criterio de tiempo de
sobre vertedero residencia a caudal máximo θ ≥ 1 h
H Q máx
[ ] [ ]
Caudal medio Q med 1 Area seleccionada ×Altura h
CV = × θ = [ ]
Q med Número de decantadores Diámetro×π H Q máx Caudal máximo Q máx
[ ]
Caudal máximo Q máx 1
CV = ×
Q máx Número de decantadores Diámetro×π
AVII-4.1 Remoción de contaminantes: En la unidad de decantación primaria existe una remoción de contaminantes atribuida a la sedimentación de partículas
sólidas suspendidas, las cuales forman parte de las variables de caracterización del efluente (DBO , DQO y SS totales entre otros).
Total Total
El porcentaje de remoción es función del tiempo de residencia hidráulico, de allí que las condiciones de salida se calculen a partir de la ecuación A7.18:
  % de remoción 
(Variable de caracterización) =(Variable de caracterización) × 1− a θ H +(Variable de caracterización)
Total a la Salida   Suspendida entrada   100    Soluble entrada
Donde la variable de caracterización puede ser: DBO, DQO, ST, N (Nitrógeno), P (Fósforo).
AVII-4.2 Producción de lodos: Es muy importante calcular la relación de sólidos producidos durante la decantación primaria, su estimación obedece al
siguiente grupo de ecuaciones:A-61 Alimentos Cañaveral S.A
[ ] [ ]
(Sólidos suspendidos) = (Sólidos suspendidos) −(Sólidos suspendidos) ×Caudal medio Q med (Ec A7.19)
En la purga Eentrada Salida
Para una concentración típica de lodos primarios (50 Kg SS / m3 en ARD) , el caudal de lodos se calcula según
[ ]
[ ]
(Sólidos suspendidos) Kg SS d
Caudal de lodos Q m3 d = En la purga[ ] (Ec A7.20)
Lodos Concentración típica de lodos Kg SS m3
AVII-5) DIMENSIONAMIENTO DEL REACTOR BIOLÓGICO
Para el dimensionamiento del reactor biológico es necesario especificar un modelo cinético del comportamiento de las reacciones llevadas a cabo y de un
algoritmo de cálculo que discrimine las operaciones de dimensionamiento y comprobación del sistema de reacción y decantación secundaria.
AVII-5.1) MODELO CINÉTICO DE MONOD
Gran parte de las ecuaciones del algoritmo de cálculo para el dimensionamiento del reactor biológico se basan en la cinética de reacción, razón por la cual es
prudente escoger un modelo cinético que represente las relaciones de consumo de sustrato y comportamiento de microorganismos en el tratamiento considerado.
Para el caso particular del presente algoritmo se han de tomar los parámetros cinéticos ofrecidos por el modelo de Monod [5,7,9,12], según el cual es necesario
definir: La tasa de crecimiento máximo (µ ), la relación de crecimiento de microorganismos en el reactor vs el consumo de sustrato (Y), La DBO atribuida a
máx
los microorganismos presentes en el reactor (K), y la razón de decaimiento (muerte) de microorganismos (Kd). Como parámetros adicionales se deben considerar
las relaciones de consumo de oxígeno para el caso de tratamientos aerobios.
AVII-5.2) ALGORITMO DE CÁLCULO
El algoritmo de cálculo muestra la forma en la cual se especifican el volumen y remoción de contaminantes en el reactor biológico. Los cálculos a seguir están
divididos en: Volumen del reactor, Balances de sustrato (DBO y NKT solubles), Comportamiento de microorganismos heterótrofos y autótrofos, Balance total deA-62 Alimentos Cañaveral S.A
microorganismos, Balance de lodos, Condiciones totales en el afluente y Cálculo de corrientes de purga y recirculación. Las consideraciones efectuadas en el
presente Anexo muestran el algoritmo de solución para un tratamiento aerobio de lodos activados
AVII-5.2.1) REACTOR DE LODOS ACTIVADOS CON AIREACIÓN EXTENDIDA
El sistema de reacción de lodos activados cumple con el diagrama de flujo mostrado en la figura
Sedimentador
Q [ m3/ d ] Q [ m3/ d ]
Afluente secundario Efluente
X [ mg/Lt ] X [ mg/Lt ]
Afluente Reactor de lodos Efluente
S [ mg/Lt ] S [ mg/Lt ]
Afluente activados Efluente
NKT [ mg/Lt ] NKT [ mg/Lt ]
Afluente Efluente
Q [ m3/ d ]
Recirculación
X Recirculación [ mg/Lt ] Q Purga [ m3/ d ]
X [ mg/Lt ]
Purga
El orden de cálculos y los criterios de diseño de la unidad de reacción se proponen a continuación:
Valores medios de parámetros de lodos activados (Los parámetros de diseño propuestos hacen referencia a sistemas de tratamiento de ARD)
Tiempo residencia Carga orgánica Carga orgánica Concentración de Tiempo de residencia Recirculación
celular θ másica C volumétrica COV microorganismos X hidráulico θ
C m T H R
[ días ] [ Kg DBO / Kg SSV dia ] [ Kg DBO / m3 dia ] [Kg SST / m3] [ horas]
5 5
Aireación extendida 20 - 30 0.05 - 0.15 0.1-0.4 3 - 6 18 - 36 0.75 - 1.50
Alta carga 5 - 10 0.4-1.5 1.6 4 - 10 0.5 - 2 1.0 - 5.0
Valores medios de parámetros cinéticos para tratamientos aerobiosA-63 Alimentos Cañaveral S.A
Microorganismos heterótrofos Microorganismos autótrofos
µ Y K Kd µ Y K Kd
Máx S S S S Máx N N N N
[ días- 1] [g cél / g DBO] [ mg DBO/ Lt ] [ dias-1 ] [ días- 1] [g cél/g N-NH +] [ mg N-NH +]/Lt] [ dias-1 ]
4 4
4×1.02T−20× OD 60×0.98T−20 0.062×( θ C+1 )0.15×1.04T−2 0.507×1.103T−20× OD 2×10( 0.051 T−1.158)
0.5 - 0.6 0.2 0.05
0.2+OD 1.3+OD
a) Cálculo del volumen del reactor: El volumen de los reactores aerobios de lodos activados se calcula bajo el criterio de la carga másica (Cm) admisible
dentro del reactor, la cual relaciona la DBO de entrada al reactor con la cantidad de sólidos suspendidos dentro del reactor mediante:
Q ×DBO Kg DBO Q ×DBO [ ]
Cm = Afluente Afluente   (Ec A7.21) De donde el volumen es V = Afluente Afluente m3 (Ec A7.22)
V×X  Kg SST  Cm×X
T T
Para resolver el volumen se deben especificar los criterios de carga másica (Cm) y concentración de microorganismos en el reactor (X ), teniendo en cuenta que
T
las condiciones de entrada se determinan a partir del decantador primario. La remoción de sustancias contaminantes es función de los balances de sustrato,
balances de microorganismos, parámetros cinéticos y condiciones de entrada.
b) Balances de sustrato y comportamiento de microorganismos en el reactor de lodos activados: A partir del diagrama de flujo y de la ecuación general de
balance es posible efectuar el balance de materia para el consumo de sustrato y comportamiento de los microorganismos autótrofos y heterótrofos.
Entrada al volumen - Salida del volumen + Generación en el volumen ± Transferencia de los = Acumulación en el volumen
de reacción de reacción de reacción alrededores de reacción
Consideraciones: a) La transferencia es igual a cero puesto que no existen fenómenos difusionales de transferencia de masa a los alrededores.
b) El balance se efectúa para estado estable, por lo que el diferencial de acumulación en el volumen de reacción es igual a cero.A-64 Alimentos Cañaveral S.A
b.1) Balances de sustrato y comportamiento de microorganismos heterótrofos: De acuerdo al modelo cinético propuesto, la descripción matemática de la
degradación biológica de la materia orgánica obedece a una determinación de la forma en la cual es consumido el sustrato por los microorganismos heterótrofos
presentes en el reactor. Para el caso del reactor de lodos activados con aireación extendida el sustrato está compuesto por la materia orgánica soluble que puede
ser oxidada biológicamente (DBO soluble) y los microorganismos obedecen a una población de características aerobias. Para objetos de cálculo las condiciones
de entrada y salida del sustrato han de considerarse como So y S respectivamente, mientras que para las condiciones de entrada y salida de microorganismos
como Xo y Xi respectivamente, donde el subíndice i varía según la salida considerada (Efluente final o corriente de purga). Los balances para el reactor de lodos
activados con recirculación mostrado en la figura obedecen a:
b.1.1) Balance de sustrato para microorganismos heterótrofos (DBO soluble):
Sustrato a la entrada [ Kg / d ] - sustrato a la salida [ Kg / d ] + sustrato consumido [ Kg / d ] = 0 (Ec A7.23)
Q med × So - Q med × So + γ ×V = 0
S
Al reorganizar la ecuación de balance, la velocidad de reacción es igual a:
Q med (So-S) V (So-S)
γ = teniendo en cuenta que =θ La velocidad de reacción se convierte en γ =
S V Q med H S θ
H
Al reemplazar la velocidad de reacción γ por la función que describe su comportamiento cinético (Según Monod), se obtiene la siguiente ecuación:
S
Q med (So-S) (So-S) µ Xs S
γ = = = máx (Ec A7.24)
S V θ Ys ( Ks+S )
H
De donde se puede despejar el valor del sustrato a la salida mediante una ecuación de segundo orden en S
µ Xs S µ Xs S  µ Xs θ 
(So-S)×( Ks+S ) = máx θ So Ks - S Ks + So S - S2 = máx θ finalmente S2 +  Ks - So+ máx H  S - So Ks (Ec A7.25)
Ys H Ys H  Ys A-65 Alimentos Cañaveral S.A
La ecuación A 7.25 tiene como incógnitas la DBO soluble a la salida (S) y la cantidad de microorganismos en el reactor (Xs), por lo cual se necesita de una
ecuación adicional para solucionar un sistema de ecuaciones de 2x2. La ecuación adicional es lograda a partir del balance de microorganismos.
b.1.2) Balance de Microorganismos heterótrofos
Microorganismos a la entrada [ Kg / d ] - Microorganismos a la salida [ Kg / d ] + Relación de crecimiento de microorganismos [ Kg / d ] = 0
Q med × Xo - [ (Q med - Q ) X + Q X ] + [ γ - γ ] V = 0
Purga Efluente Purga Purga X d
Consideraciones: a) Tanto el afluente como el efluente (Luego del decantador secundario) de la planta de tratamiento no presentan microorganismos aerobios.
b) Los microorganismos en la purga (Q X ) equivalen a los generados en exceso dentro del reactor y han de considerarse como Q∆X.
Purga Purga
Al despejar la ecuación de balance se obtiene la siguiente expresión Q X = Q∆X = γ V + γ V (Ec A7.26) , donde las velocidades de reacción pueden
Purga Purga X d
ser reemplazadas siguiendo las consideraciones del modelo cinético de Monod, en el cual:
γ
Ecuación de rendimiento Y = - X o γ = - Y γ Relación de muerte de microorganismos γ =Kd X V
γ X S d
S
Reorganizando la ecuación A7.26, el balance de microorganismos se convierte en
[ ] Ys Q med ( So - S ) 
Q∆X = -γ Y V - Kd X V reemplazando por los parámetros cinéticos de γ Q∆X =  V - Kd X V (Ec A7.27)
S S  V 
Al dividir por VX a ambos lados de la ecuación A7.27, se genera una nueva variable de diseño que relaciona la cantidad de microorganismos en el reactor (VX)
con la cantidad de microorganismos purgados (Q∆X) conocida como tiempo de residencia celular (θ ).
CA-66 Alimentos Cañaveral S.A
1
+Kd
Q∆X Ys Q med ( So - S ) X V 1 Q med ( So - S ) θ
=  - Kd  = Al reorganizar la ecuación se tiene que = C (Ec A7.28)
VX  VX VX  θ VX Ys
C
1
+Kd
Q med (So-S) (So-S) µ Xs S Q med ( So - S ) θ µ Xs S
Recordando que γ = = = máx entonces la ecuación A7.28 es igual a = C = máx
S V θ Ys ( Ks+S ) VX Ys Ys ( Ks+S )
H
Al despejar el valor de Xs se logra una ecuación en la cual se presentan como incógnitas las variables S y Ks. Una vez completado el sistema de ecuaciones, el
valor de Xs se resuelve mediante una iteración numérica, sabiendo que el valor de S está representado por la raíz positiva de la ecuación del balance de sustrato.
Q (So−S) Y θ  µ Xs θ 
Xs= med S C S2 +  Ks - So+ máx H  S - So Ks =0
V (1+Kd θ )  Ys 
C
Balance de microorganismos Balance de sustrato
b.2) Balances de sustrato y comportamiento de microorganismos autótrofos: En el dimensionamiento del reactor se debe tener en cuenta el crecimiento de
otra especie de microorganismos (Autótrofos), capaz de resistir altas cargas y responsable de la degradación biológica del nitrógeno orgánico presente en el agua
residual. Es de suma importancia mantener un control sobre el crecimiento de este tipo de microorganismos ya que pueden interferir en las actividades de
degradación de los microorganismos autótrofos. Los balances se realizan similarmente a los heterótrofos:
b.2.1) Balance de Microorganismos autótrofos.
Análogo al desarrollo de los microorganismos heterótrofos, los microorganismos autótrofos siguen un balance de materia determinado por la siguiente ecuación:
[ ] [ ]
Q ÄX = Y Q (NKT −NKT) -0.12 Q∆X −Kd V X Kg / dia (Ec A7.29)
N N 0 N NA-67 Alimentos Cañaveral S.A
En el cual el subíndice N corresponde a la naturaleza autótrofa, el NKT corresponde al Nitrógeno Kjeldah total (parámetro de referencia del consumo de sustrato),
y el sumando 0.12 Q∆X representa la fracción de componentes nitrogenados en la estructura celular de los microorganismos.
Sabiendo que el tiempo de residencia celular representa la relación entre la cantidad de microorganismos en el reactor VX y la cantidad de microorganismos en la
purga Q∆X:
V X V X V X V X
θ = N = S = Ec A7.30 al despejar Q∆X se tiene Q ∆X = N
C Q ∆X Q ∆X Q ∆X N N θ
N S C
V
Teniendo en cuenta que la purga total la constituyen Q∆X = Q∆X +Q∆X la ecuación A7.30 se puede reescribir como Q∆X = (X +X )
S N θ S N
C
Al reemplazar las expresiones de Q∆X y Q∆X en la ecuación A 7.29 se llega a la siguiente expresión:
N
V X   V  
N =Y  Q (NKT −NKT) -0.12  (X +X N)  −Kd V X
θ N 0 θ S   N N
C C
La ecuación anterior es función de la cantidad de microorganismos autótrofos (X ) y del sustrato (NKT). La cantidad de microorganismos heterótrofos (X ) toma
N S
el valor de convergencia de la solución del balance de heterótrofos, los demás parámetros cinéticos y de volumen del reactor ya se encuentran especificados por
las ecuaciones anteriores.
b.2.2) Balance de sustrato para microorganismos autótrofos (NKT soluble)
(NKT −NKT) ì X NKT Q∆X
γ = 0 = Ym á (x KN N )+0.12
Del balance de sustrato para el nitrógeno soluble en el reactor se llega a la ecuación: NKT θ +NKT Q
H N N
Al resolver la ecuación anterior para NKT se obtiene una expresión de segundo orden representada por:
 θ µ X Q∆X  Q∆X
NKT 2+  K −NKT + H máx N +0.12  +K -NKT +0.12 =0
N 0 N 0
 Y Q   Q 
NA-68 Alimentos Cañaveral S.A
En la cual, el valor de Q∆X puede ser reemplazado por ( V / θ ) × ( X + X ). Los coeficientes y el término independiente de este polinomio de segundo orden
C S N
se pueden agrupar según:
è ì X V  V 
a ' =1 b '=K −NKT + H m YáxN N + 0.12 (X +X N) c '=K  -NKT +0.12 (X +X N)
N 0 Q θ S N 0 Q θ S 
N C C
Con solución para NKT mediante:
−b ' ± b ' 2−4 a ' c'
NKT=
2 a '
Al reemplazar el valor de NKT en la ecuación del balance de microorganismos autótrofos, se obtiene una expresión no lineal cuya única incógnita corresponde a
la cantidad de microorganismos autótrofos dentro del reactor X . La resolución de esta nueva expresión se debe realizar de manera iterativa hasta un valor de
N
convergencia. Una vez hallado el valor de convergencia de X , es posible determinar el valor de NKT y de Q∆X al despejar sus valores de las ecuaciones
N N
respectivas.
c) Balance total de microorganismos y lodos: Los lodos del reactor están compuestos por microorganismos autótrofos y heterótrofos (X y X ), sólidos
N S
suspendidos no volátiles (SSNV Zi) y sólidos suspendidos volátiles no biodegradables (SSVNB Zn). Por lo tanto, el balance total global para la purga de lodos
del reactor, obedece a:
V
Q∆X = ( Q ÄX + Q∆X ) + Q Z + Q Z O lo que es lo mismo Q∆X = (X +X ) + Q Z + Q Z
T S N i N T θ S N i N
C
microorg + SSNV + SSVNB
Las concentraciones iniciales de sólidos suspendidos no volátiles (SSNV), y volátiles no biodegradables (SSVNB) permanecen constantes a través del reactor.
d) Condiciones totales en el efluente: Las concentraciones totales de agentes contaminantes en la salida del reactor deben reunir las características solubles y
suspendidas. los cálculos de remoción de contaminantes efectuados en la unidad de reacción solo describen las concentraciones solubles, por lo cual es necesario
calcular los términos suspendidos para entregar un valor total que pueda ser comparado con la meta de vertimiento. Las determinación de las características
suspendidas, se efectúan a partir de un análisis basado en:A-69 Alimentos Cañaveral S.A
d.1) DBO total en el efluente: La DBO total en el efluente debe ser calculada a partir de:
DBO salida = SDBO ( soluble ) + DBO (Suspendida)
5 5 5 SUS
Asumiendo que los sólidos suspendidos en el efluente del decantador secundario son básicamente microorganismos (Dentro de parámetros de vertimiento), la
DBO suspendida se puede hallar a partir de la relación de oxígeno necesaria para la degradación de estos microorganismos. Esta descomposición está dada por:
C H NO P + 5 O → 5 CO + 2 H + NH
5 7 2 0.2 2 2 2 3
En la que C H NO P representa la fórmula típica de los microorganismos con PM = 113 g / gmol.
5 7 2 0.2
Acorde con la estequiometría de la reacción, la relación entre el oxígeno y los microorganismos es de 5 a 1 en mol, la cual expresada en pesos moleculares:
5 moles de O 160 mg de O mg de O
2 = 2 =1.42 2
1 mol de microorg 113 mg microorg mg microorg
La relación anterior obedece a un consumo total de oxígeno (DBO ). Teniendo en cuenta la relación teórica DBO / DBO = 0.68, la DBO es igual a
última 5 última 5 microorg
DBO = 1.42 × 0.68 mg O / mg microorg.
5 microorg 2
Recordando que la fracción de sólidos suspendidos, correspondiente a microorganismos, viene dada por
Q∆X Q∆X
Fracción microorganismos= =
Q∆X Q∆X +Q∆X +Q Z +Q Z
T S N i SSNV N SSVNB
Por lo cual la DBO suspendida en la salida es de:
5
Q∆X
DBO suspendida =(Concentración de sólidos suspendidos) × ×DBO
5 Salida Q∆X 5 microorg
T
Al reemplazar en la DBO ecuación de condiciones totales se encuentra el valor real a comparar con la meta de vertimiento.
5 suspA-70 Alimentos Cañaveral S.A
d.2) NKT total en el efluente: El cálculo del NKT total en el efluente se logra a partir de:
NKT salida = SNKT ( soluble ) + NKT (Suspendida)
El NKT soluble es calculado a partir de las ecuaciones del reactor, mientras que el NKT suspendido se calcula según la relación de Nitrógeno en los
microorganismos descargados (aproximadamente 12 %):
Q∆X
NKT suspendido=0.12×Conc de sólidos suspendidos×
Q∆X
T
d.3) DQO total en el efluente: la Demanda Química de Oxígeno total en el efluente, la cual se calcula mediante:
DQO salida = SDQO ( soluble ) + DQO (Suspendida)
Asumiendo que la DQO ≈ DBO , y recordando que (DBO / DBO ) = 0.68, la DQO removida y la DQO soluble se pueden representar según:
microorg última 5 última
( DBO −DBO )
DQO removida= 5 entrada 5 salida DQO salida=SDQO entrada- DQO removida
Soluble
0.68
Mientras que la DQO suspendida
Q∆X
DQO =1.42×(Concentración de sólidos suspendidos) ×
Suspendida Salida Q∆X
T
Por lo que al reemplazar en la ecuación de DQO total de salida se obtiene dicho valor.
e) Cálculo de corrientes de purga y recirculación: El caudal de lodos a purgar está representado por Q , y puede ser expresado en función de la cantidad
Purga
total de lodos a purgar (Q∆X ) mediante:
TA-71 Alimentos Cañaveral S.A
Q∆X
Q X =Q∆X Reemplazando, el caudal de purga se calcula Q = T
Purga TR T Purga
X
TR
donde X = SST en la purga mg / Lt, con valor típico dependiendo del residuo tratado
TR
Una determinación adicional corresponde al criterio de estabilización, en el cual se ha determinado experimentalmente que para relaciones ( SSV / SST ) < 0.6 los
lodos no necesitan estabilizarse. La relación de estabilidad de lodos, puede calcularse además en función de Q∆X y Q∆X según los cuales:
T V
Q∆X = Q∆X - Q Z = Q∆X - Q Z y el criterio de estabilidad parte de ( Q∆X - Q Z ) / Q∆X < 0.6
V T i N N T
El cálculo de la corriente de recirculación se efectúa mediante un balance de sólidos suspendidos totales en el reactor en el cual X = Sólidos suspendidos totales
TR
en la purga (mg / Lt) y R = relación de reflujo.
El balance de materia para los microorganismos en estado estable Entrada - Salida + Generación = 0
R Q X - Q (1 + R ) X + Q∆X = 0
TR T T
R Q X Q ( 1+R )X Q∆ X 1 X ( 1+R ) 1
Dividiendo la ecuación entre V X TR − T + T =0 la cual en funcaión de tiempos de residencia R TR − + =0
T V X V X X θ X θ θ
T T T H T H C
De donde finalmente, la relación de recirculación es de:
 θ   X 
R ≈ 1− H ×  T 
 θ  X −X 
C TR T
AVII-5.2.3) CÁLCULOS ADICIONALESA-72 Alimentos Cañaveral S.A
Dentro de los cálculos adicionales es indispensable considerar los factores de consumo de oxígeno (costos de servicio). La consideración anterior varía según el
tipo de tratamiento propuesto, por lo cual:
AVII-5.2.3.1) Consumo de oxígeno para el tratamiento de lodos activados (Aerobio): El consumo de oxígeno en reactores aerobios obedece a una ecuación
que involucra las necesidades del gas para los microorganismos aerobios y anaerobios junto con dos parámetros cinéticos adicionales. Las cantidades consumidas
hacen referencia al oxigeno empleado en la oxidación de la materia orgánica y al término de respiración endógena de los microorganismos. El oxígeno teórico ha
de calcularse según:
[ ] [ ]
M =M Heterótrofos +M Autótrofos =Q ( S -S ) a' + V b' X + 4.57 Q ( NKT -NKT ) - 0.12 Q∆X Kg / dia
O2 O2 O2 0 S 0
1
Donde los parámetros cinéticos corresponden a: a'= −1.42×Y b'=1.42×Kd
0.68
AVII-6) DIMENSIONAMIENTO DEL DECANTADOR SECUNDARIO
Conocidos los valores de Caudal medio [ Q med ]
Caudal máximo [ Q máx ]
Criterios a especificar: (Los parámetros de diseño propuestos hacen referencia a sistemas de tratamiento de ARD)
a) Velocidad crítica de sedimentación a Q med (Vsc a Q ) Vsc < 1.5 m3/ m2 dia e) Carga sobre vertedero a Q med (CV a Q ) CV < 12 m3/ m h
med med
b) Velocidad crítica de sedimentación a Q máx (Vsc a Q ) Vsc < 0.8 m3/ m2 dia f) Carga sobre vertedero a Q máx (CV a Q ) CV < 20 m3/ m h
máx máx
c) Carga superficial a Q medio (CS a Q ) CS < 1.5 Kg / m2 hora g) Tiempo de residencia hidráulico a Qmed ( θ ) θ > 3 h
med H H
d) Carga superficial a Q máximo (CS a Q ) CS < 2.5 Kg / m2 hora h) Altura del decantador h h > 3 m
máx
El primer cálculo obedece a la determinación del Area transversal de flujo a partir de cargas hidraúlicas (V ) y cargas superficiales (CS):
SCA-73 Alimentos Cañaveral S.A
[ ] [ ]
Caudal medio Q med Caudal máximo Q máx
A = [ ] A = [ ]
Transversal Q med Transversal Q máx
Velocidad crítica de sedimentación a Q medio Vsc a Q med Velocidad crítica de sedimentación a Q máximo V máx
[ ] [ ]
Caudal medio Q med × Sólidos suspendidos en el efluente Caudal máximo Q máx ×Sólidos suspendidos en el efluente
A = [ ] A = [ ]
Transversal Q med Transversal Q máx
Carga superficial Vsc a Q med Carga superficial Vsc a Q med
De las cuatro áreas calculadas se debe escoger el Area de mayor tamaño (por seguridad).
Una vez seleccionada el Area transversal se prosigue a especificar las dimensiones geométricas del decantador. Para un decantador circular se debe calcular: la
longitud característica (diámetro) y la altura del nivel de agua (h); los cual deben cumplir con los criterios de carga sobre vertedero y tiempo de residencia
respectivamente. Las ecuaciones y comprobaciones se describen según:
1
 4×Area seleccionada  2
 
Diámetro= Número de decantadores Volumen (h) = Area seleccionada ×Altura
 π  Número de decantadores
 
 
El diámetro del decantador debe cumplir con el criterio de carga La altura seleccionada debe cumplir con el criterio de tiempo de residencia
sobre vertedero a caudal máximo
[ ]
Caudal medio Q med 1 Volumen ×Número de dacantadores
CV = × θ = [ ]
Q med Número de decantadores Diámetro×π H Q med Caudal medio Q med
[ ]
Caudal máximo Q máx 1 Volumen ×Número de dacantadores
CV = × θ = [ ]
Q máx Número de decantadores Diámetro×π H Q máx Caudal máximo Q máx
Los cálculos del decantador secundario se limitan al dimensionamiento de la unidad, puesto que las condiciones de salida del mismo son resueltas de manera
acoplada al sistema de reacción.