propuesta de alternativas para el manejo de los factores
TRANSCRIPT
Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería
1-1-2004
Propuesta de alternativas para el manejo de los factores Propuesta de alternativas para el manejo de los factores
ambientales impactados en el proceso de producción de panela ambientales impactados en el proceso de producción de panela
en la región de Gualivá - Cundinamarca en la región de Gualivá - Cundinamarca
Ubaldo Andrés Díaz Arias Universidad de La Salle, Bogotá
Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria
Citación recomendada Citación recomendada Díaz Arias, U. A. (2004). Propuesta de alternativas para el manejo de los factores ambientales impactados en el proceso de producción de panela en la región de Gualivá - Cundinamarca. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/1541
This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Ambiental y Sanitaria by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. For more information, please contact [email protected].
PROPUESTA DE ALTERNATIVAS PARA EL MANEJO DE LOS FACTORES AMBIENTALES IMPACTADOS EN EL PROCESO DE
PRODUCCIÓN DE PANELA EN LA REGIÓN DE GUALIVÁ - CUNDINAMARCA
UBALDO ANDRÉS DÍAZ ARIAS
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENERIA AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTA D.C. 2004
1
PROPUESTA DE ALTERNATIVAS PARA EL MANEJO DE LOS FACTORES
AMBIENTALES IMPACTADOS EN EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA EN LA REGIÓN DE GUALIVA - CUNDINAMARCA
UBALDO ANDRÉS DÍAZ ARIAS
Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero Ambiental y Sanitario
Director RUBEN DARIO LONDOÑO Ingeniero Ambiental M.Sc
Asesores HUGO R. GARCÍA
Ingeniero Agrícola M.Sc. JHOVANA BOHORQUEZ
Microbióloga
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENERIA AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTA D.C. 2004
2
CONTENIDO
INTRODUCCION........................................................................................................0
ALCANCE DEL TRABAJO ......................................................................................10
OBJETIVO GENERAL....................................................................................... 11 1. MARCO CONCEPTUAL......................................................................................12
1.1 GLOSARIO .............................................................................................. 12 1.2 PRODUCCION MAS LIMPIA................................................................... 13 1.3 MANEJO AMBIENTAL............................................................................ 14 1.4 NORMATIVIDADA VIGENTE .................................................................. 14
2. AGROINDUSTRIA PANELERA ..........................................................................16
2.1. IMPORTANCIA SOCIOECONÓMICA DE LA PANELA. ....................... 16 2.2. LA PANELA............................................................................................. 17 2.3. LA CAÑA DE AZÚCAR........................................................................... 18 2.4. ELABORACIÓN DE LA PANELA ........................................................... 19
2.4.1 Apronte. ............................................................................................. 20 2.4.2. Extracción De Jugos. ...................................................................... 20 2.4.3 Limpieza De Los Jugos De Caña. ............................................... 21
2.4.3.1 Prelimpieza. Corresponde a la eliminación por medios físicos de................................................................................................................ 21 2.4.3.2 Clarificación de los jugos. Consiste en la eliminación de las..... 21
2.4.4. Evaporación de los jugos de caña. .................................................. 24 2.4.5. Batido, Moldeo y Empaque .............................................................. 25
2.5 DESCRIPCIÓN DE LAS HORNILLAS PANELERAS.............................. 26 2.5.1 Cámara de combustión .................................................................... 27
2.5.1.1 Características del bagazo. ..............................................................28
2.5.1.2 Autosuficiencia del bagazo......................................................... 28 2.5.1.3 Eficiencia de combustión............................................................ 29
2.5.2. Zona de transferencia de calor. ....................................................... 30 2.5.3. La chimenea..................................................................................... 30 2.5.4. Tipos de hornillas. ............................................................................ 31
2.5.4.1. Según el flujo de los gases combustión. ................................... 31 2.5.4.2. Según el tipo de cámara............................................................ 31
2.6. RESULTADOS ACTUALES DE LAS INVESTIGACIONES PARA EL MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN PANELERA.......... 34 2.7. LOS CONCEPTOS DE GESTIÓN AMBIENTAL APLICADOS EN LA INDUSTRIA PANELERA ............................................................................... 35
3. DIAGNÓSTICO AMBIENTAL DEL SISTEMA PRODUCTIVO PANELERO DE
LA REGIÓN DE GUALIVÁ ( CUNDINAMARCA ). .................................................37
3.1 DESCRIPCIÓN AMBIENTAL DE LA ZONA DE ESTUDIO..................... 37
3
3.2 IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE ASPECTOS AMBIENTALES... 39 3.2.1 Determinación de la significancia de los aspectos ambientales....... 41 3.2.2 Análisis de los impactos ambientales significativos de proceso panelero...................................................................................................... 42 3.2.3 Metodología para la identificación de aspectos ambientales críticos de control.................................................................................................... 43
3.3 SITUACIÓN ACTUAL ............................................................................. 39 3.3.1 Balance de materia y energía: .......................................................... 59
3.3.1.1 Balance de materia..................................................................... 59 3.3.1.2 Balance de energía. .................................................................. 61
3.3.2 Categorización de los trapiches. ....................................................... 63 3.3.3 Practicas de manejo operacional. ..................................................... 67 3.3.4 Manejo de residuos sólidos............................................................... 69
3.4 ALTERNATIVAS DE CONTROL PROPUESTAS ................................... 70 3.4.1 Buenas prácticas de manejo............................................................. 70 3.4.2 Cambios de materias primas. ........................................................... 72 3.4.3 Reutilización de residuos (biosolidos)............................................... 73
4. MANEJO AMBIENTAL DE LOS RESIDUOS LIQUIDOS DEL SISTEMA
PRODUCTIVO PANELERO ....................................................................................75
4. 1 SITUACIÓN ACTUAL ............................................................................. 75 4.1.1 Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo aspectos que generan residuos líquidos del sistema productivo panelero..................................................................................................................... 75 4.1.2 Balance ambiental del agua utilizada en el proceso panelero. ........ 76 4.1.3 Manejo actual de los residuos líquidos. ............................................ 78
4.2 ALTERNATIVAS DE CONTROL PROPUESTAS ................................... 79 4.2.1 Ahorro y uso eficiente del agua......................................................... 79 4.2.2 Diseño de Tratamiento para los vertimientos. .................................. 80
5. MANEJO AMBIENTAL DE LOS RESIDUOS GASEOSOS DEL SISTEMA
PRODUCTIVO PANELERO ....................................................................................90
5.1 SITUACIÓN ACTUAL .............................................................................. 90 5.1.1 Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo ambiental de los residuos gaseosos del sistema productivo panelero...... 90 5.1.2 Balance ambiental de las emisiones generadas .............................. 91 5.1.3 Manejo de los residuos gaseosos..................................................... 96
5.2 ALTERNATIVAS DE CONTROL PROPUESTAS ................................... 97 5.2.1 Control de ruido ocupacional y ambiental......................................... 97 5.2.2 Control del material particulado. ....................................................... 99 5.2.3 Reutilización de vapor de agua....................................................... 100 5.2.4 Gasificadores de biomasa.............................................................. 101
5.2.4.1 Origen y características de la Biomasa.................................... 101 5.2.3.2 Gasificación. ............................................................................. 102 5.2.4.3 Implementación de gasificadores en trapiches. ....................... 103
4
5.2.5 Herramienta numérica digital para el diseño de hornilla panelera. 105
6. VIABILIDAD ECONOMICA DE LA IMPLEMENTACION DE ALTERNATIVAS
PROPUESTAS.....................................................................................................114
6.1. CUADRO DE COSTOS............................................................................114
6.2. ESTRATEGIA SOCIOECONOMICA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE
TECNOLOGIAS DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL........................................115
7. CONCLUSIONES...............................................................................................114
BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................122
ANEXOS. ................................................................................................................138
5
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 . Diagrama de flujo de los procesos..........................................................19
Figura 2. Cachaceras. Izquierda: tradicional; Derecha: Diseñada por CIMPA .....23
Figura 3 . Proceso de evaporación y Punteo.........................................................25
Figura 4. Proceso Batido y Moldeo.........................................................................26
Figura 5. Puerta de alimentación hornillas.............................................................27
Figura 6. Parrilla de rieles y cámara de combustión de una hornilla tradicional ..28
Figura 7. Ductos de gases: Izquierda: Pailas redondas. Derecha: Paila
Pirotubular.................................................................................................................30
Figura 8. Chimenea caracterisitica .........................................................................31
Figura 9. Mapa de la región de Gualivá .................................................................37
Figura 10 . Cultivo y características típicas de las zonas paneleras .....................58
Figura 11. Cámara de combustión Tipo Ward - CIMPA........................................64
Figura 12. Esquemas de tipos de pailas .................................................................65
Figura 13 . Prelimpiador de una o mas tablas retenedoras ...................................66
Figura 14 . Molinos en serie.....................................................................................66
Figura 15. Esquema de una cama de compostaje .................................................74
Figura 16. Cama de compostaje.............................................................................74
Figura 17. a) Tanque ceramica, b) Tanque metalico y c) Tanque madera ...........77
Figura 18. Esquema de flotador de flecha ..............................................................79
Figura 19 . Sistema de lavado a presión................................................................80
Figura 20 . Comportamiento de la DQO en un proceso anaerobio .......................81
Figura 21. Tanque cilíndrico de tratamiento para aguas grises o residuales......82
Figura 22. Esquema de tratamiento global propuesto..........................................84
Figura 23 . Tanque regulador de caudal ................................................................85
Figura 24. Esquema General del sistema..............................................................86
Figura 25. Medidas de diseño..................................................................................86
Figura 26. Sistema de tratamiento unido a zanjas filtrantes ..................................88
Figura 27. Sistema de tratamiento unido a pozo filtrante , Pozo filtrante ..............88
Figura 28. Biofiltro de trinchera..............................................................................89
6
Figura 29. Trapiche Tipico Concentración de gases de CO – CO2 con relación al
eje de la pluma de humo.........................................................................................93
Figura 30. Dispersión de gas CO y material particulado........................................94
Figura 31 . Balance ecológico.................................................................................95
Figura 32. Sistema control de ruido.........................................................................98
Figura 33. Esquema de ciclón para retención de material particulado.................99
Figura 34. Sistema de captura del vapor de agua................................................100
Figura 35. Esquema de los componentes de la planta ......................................104
Figura 36. Configuración de las pailas en la hornilla plana experimental ...........106
Figura 37. Diagrama hornilla demostrativa con cámara Ward y pailas
pirotubulares y multiefecto .....................................................................................106
7
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Normas reguladoras ambientales. ............................................................15
Tabla 2 . Comparación productiva por departamentos ..........................................17
Tabla 3. Composición química promedio de la caña de azúcar ...........................18
Tabla 4 . Alternativas tecnológicas utilizadas para la prelimpieza.........................21
Tabla 5. Detección de AACC en el proceso panelero...........................................46
Tabla 6. Análisis comparativo de los hornos tradicionales y mejorados, utilizados
en la región de Gualivá.............................................................................................58
Tabla 7. Tipos de cámaras de combustión .............................................................64
Tabla 8. Trapiches Escogidos para el estudio de casos ........................................67
Tabla 9. Características de la producción panelera en la región de Gualivá......68
Tabla 10. Comparación de tanques por producción...............................................76
Tabla 11. Dimensiones de los tanques de acuerdo con su capacidad ................82
Tabla 12. Tipos de suelo y permeabilidad..............................................................87
Tabla 13.Características del medio filtrante para diseño .......................................89
Tabla 14. Valores de concentración de flujo de gases contaminantes con relación
a la distancia sobre el eje de la pluma Modelo de dispersión SCREEN3...........93
Tabla 15. Rangos típicos de emisiones en motores diesel....................................97
Tabla 16. Aire exceso y su efecto en la concentración final de CO2 ..................111
8
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A MATRIZ DE LEOPOLD .....................................................................127
ANEXO B. CUADRO DE ASPECTOS AMBIENTALES SIGNIFICATIVOS......128
ANEXO C ANALISIS DE GRAFICAS COMPARATIVAS RECURSO AGUA...127
ANEXO D. MUESTREO DE AGUAS DEL PROCESO PANELERO..................131 ANEXO E . FACTORES DE EMISIÓN DE CONTAMINANTES EPA.................135
ANEXO F ANALISIS DE GRAFICAS COMPARATIVAS RECURSO AIRE .....136
ANEXO G. INFORME DE MONITOREO Y MEDICIÓN DE RUIDO...................138
9
INTRODUCCION
La actualidad Colombiana en cuanto al control ambiental efectivo que se ejerce
sobre procesos agroindustriales de baja escala es muy poco, ya que no se
realizan estudios rigurosos sobre el verdadero impacto ambiental de los
mismos a nivel puntual, local y regional. Este es el caso de la agroindustria
panelera donde por ser una actividad agrícola informal no se le presta atención
al manejo individual de los factores ambientales.
Sin embargo cabe destacar la gran cantidad de información sobre diagnósticos
ambientales, los cuales han generado la importancia de realizar estudios de
mejoramiento de los procesos en cuanto al manejo de los aspectos
ambientales, que deben apuntar a la creación de herramientas y plantear
alternativas para que generen procesos ecoeficientes, acorde a la realidad
especifica de cada uno de los productores y según su tipo de tecnología
implementada. Se espera con este proyecto poder brindar soluciones optimas y
viables para minimizar el impacto ambiental y mejorar el balance ecológico de
la relación trapiche-ambiente.
Este trabajo se desarrolla en seis capítulos. El primero aborda los elementos
conceptuales utilizados para la mejor comprensión del desarrollo del estudio,
como también la inclusión de la normatividad ambiental que es de aplicación al
sector panelero; el segundo, muestra la relación del proceso productivo
panelero, con relación a sus diferentes efectos ambientales. El tercer capitulo
se realiza un diagnostico de la situación actual ambiental, se implementan
metodologías ya existentes pero realizándoles un rediseños para la aplicación
en el estudio y por ultimo plantea alternativas para el control operativo de
producción. En el cuarto capitulo se realiza un diagnostico de los residuos
líquidos generados en el proceso panelero y plantea una propuesta para el
control y manejo de estos. En el quinto capitulo se realizan los mismos pasos
del capitulo anterior, pero esta vez enfocado a los residuos gaseosos, y las
conclusiones se expresan en el capitulo siguiente.
10
ALCANCE DEL TRABAJO
El trabajo que aquí se presenta incluye el estudio y selección de alternativas
para controlar los aspectos ambientales más críticos dentro de las diferentes
fases que se involucran en el proceso de producción de panela característico
de la región panelera de Cundinamarca, principalmente la región de Gualivá,
en donde se encuentran la mayoría de los municipios productores de panela
como son: Villeta, Nimaima, Tobía y La Mesa.
Dentro de este alcance solamente se contempla el proceso productivo desde el
apronte o la llegada de la caña al trapiche luego de haber sido cortada, hasta el
procedimiento de empaque, incluyendo el proceso de lavado de las gaveras y
fondos. Esto quiere decir que la fase de cultivo y de corte no se tomara en
cuenta en el momento de identificar las alternativas; Sin embargo en el trabajo
se hace referencia de algunos temas de interés ya que son necesarios para el
desarrollo del trabajo.
Para la obtención de la información requerida se realizan trabajos de visita de
campo, toma de muestras y mediciones, análisis de laboratorio,
complementándola con la recopilación de datos de otros estudios e
investigaciones realizadas dentro de la región, como también de otras regiones
de características similares ( ejemplo Hoya del Rió Suarez – Santander), en
donde se plantean alternativas ya implementadas en algunos trapiches.
Por último, para la limitación total del alcance se plantean alternativas que
puedan ser aplicadas o que ya están implementadas en algunos trapiches, que
puedan ser propuestas como medidas optimas de control de los aspectos
críticos o significativos del proceso panelero de la región.
11
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Identificar alternativas que sean viables técnica, ambiental, económica y
socialmente para el manejo de los aspectos ambientales significativos que
generan impactos en el ambiente dentro del proceso de producción de panela
en la región de Gualivá - Cundinamarca.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Establecer el diagnostico ambiental del proceso panelero.
Establecer la influencia que tiene cada una de las operaciones del
proceso de producción de panela en la región del Gualivá sobre la
calidad ambiental.
Elaborar el balance ambiental en la relación de los trapiches paneleros
de la región del Gualivá con el entorno.
Hacer el diseño para el mejoramiento de la calidad de los vertimientos
provenientes del proceso de producción de panela la región del Gualivá .
Realizar el análisis ambiental de la herramienta informática para el
diseño riguroso de hornillas paneleras en el proyecto del convenio
CORPOICA-COLCIENCIAS.
12
1. MARCO CONCEPTUAL 1.1 GLOSARIO
BUENAS PRÁCTICAS DE MANEJO : son un conjunto ordenado de
propuestas ambientales que no representan un gran esfuerzo para la empresa,
ni significan modificar sus procesos ni sistemas de gestión y que se pueden
llevar a termino en la empresa para reducir su impacto ambiental.
BRIX: concentración de sólidos solubles en una sustancia.
ECOEFICIENCIA: es proporcionar bienes y servicios a un precio competitivo,
que satisfaga las necesidades humanas y la calidad de vida, al tiempo que
reduzca progresivamente el impacto ambiental y la intensidad de la utilización
de recursos a lo largo del ciclo de vida, hasta un nivel compatible con la
capacidad de carga estimada del planeta.
GAVERAS: listones de maderas que se entrecruzan para formar moldes
rectangulares o cuadrados en los cuales se depositan las mieles, dando la
forma final a la panela.
IMPACTO AMBIENTAL: es el conjunto de consecuencias para la salud
humana, el bienestar de la flora y fauna y la disponibilidad futura de los
recursos naturales atribuibles a los corrientes de entrada o salida de un
sistema. Es una alteración de las características iniciales del medio ambiente
provocada por un proyecto, obra o actividad.
MEDIDAS DE PREVENCIÓN: son actividades encaminadas a controlar los
posibles efectos negativos que pueda generar un proyecto.
MEDIDAS DE MITIGACIÓN: son obras dirigidas a minimizar lo impactos de un
proyecto.
MEDIDAS DE CORRECCIÓN: son actividades dirigidas a recuperar, restaurar
o reparar las condiciones del medio afectado.
MEJORAMIENTO DE LOS PROCESOS: es mejorar sus procesos productivos
aplicando medidas de eficiencia energética, de ahorro de agua y de reducción
de residuos. Es decir, mejorando la eficiencia de los procesos pero sin
modificarlos totalmente.
13
MEJOR TECNOLOGÍA DISPONIBLE: es cuando se cambian los procesos
productivos existentes por las mejores tecnologías disponibles.
PANELA: producto sólido obtenido por evaporación de los jugos de la caña de
azúcar.
SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN : es realizar la valorización
de las emisiones y los residuos producidos en los procesos de producción a
través de la incorporación técnicas ambientales. Algunos ejemplos de estas
actuaciones son la instalación de depuradoras para tratar las aguas residuales,
los filtros para reducir las emisiones de óxido de azufre, partículas y otros
gases contaminantes o el tratamiento de residuos sólidos en la misma fabrica.
Estas medidas se caracterizan por incluir el reciclaje y la reutilización interna de
sus residuos o emisiones. Se pueden valorizar internamente los residuos
aprovechándolos para la elaboración de otro producto o dentro del proceso
como insumo.
TRAPICHE PANELERO: establecimiento donde se extrae el jugo de la caña de
azucar y se elabora la panela, y que debe cumplir con las disposiciones legales
vigentes.
1.2 PRODUCCION MAS LIMPIA
Según el programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA),
a la luz de estos tiempos se podría definir la producción más limpia como un
método mas global de protección del medio ambiente que abordaría toda la
fase de producción o ciclos de vida del producto, con el objetivo de prevenir y
minimizar los riesgos a corto y a largo plazo para el hombre y el medio
ambiente. Su poder radica en la necesidad de implementarla tarde o temprano
como una forma mas realista y por ende mas rentable de abordar la gestión del
medio ambiente.1
De aquí el empeño de estimular la introducción y desarrollo de los conceptos y
enfoques de la producción mas limpia, destacando sus requerimientos,
1 PARDAVE L., Walter. El poder de una producción más limpia. Carta Metalúrgica. 1996
14
obstáculos y beneficios como estrategia clave para lograr un desarrollo
industrial ecológicamente sostenible.
1.3 MANEJO AMBIENTAL
Son las diferentes acciones que se identifican y se implementan para prevenir,
mitigar, compensar y controlar los efectos negativos que se producen en el
medio ambiente, causados por un proyecto, obra o actividad. Sus acciones
estan dirigidas a la aplicación de tecnologías limpias y a la adopción de
producción mas limpia.
A partir de su posición ambiental la empresa puede proceder a la planificación
estratégica de su gestión ambiental.
La estrategia ambiental partirá del análisis de las tendencias y presiones
ambientales del entorno representadas por las regulaciones obligatorias o
voluntarias (legislación y normas de calidad), las presiones del mercado (desde
los clientes a la opinión pública o los competidores), y por las oportunidades
emergentes que aparecen para la empresa (ahorro de costes, nuevos
productos o servicios, etc.).
La estrategia ambiental de la empresa consiste básicamente en establecer los
mecanismos para aprovechar los puntos fuertes y las oportunidades
procurando reducir en lo posible los impactos negativos de las debilidades
internas o las amenazas del entorno, todo esto no solo contribuye a mejorar su
desempeño ambiental sino también a incrementar la competitividad y la
eficiencia global de los procesos de producción.
1.4 NORMATIVIDADA VIGENTE
La legislación ambiental intenta preservar el principio de "quien contamina
paga", y el de "precaución". Para establecer las diferentes normas y los límites
de emisión se utilizan los límites que establecen las Mejores Tecnologías
Disponibles .
En Colombia, el Proyecto Colectivo Ambiental, como politica ambiental vigente
establece que la Producción más Limpia es uno de los programas prioritarios
para lograr el objetivo especifico de alcanzar la sostenibilidad ambiental de los
15
sectores productivos. De acuerdo con el Articulo primero de la Ley 99 de 1993,
el proceso de desarrollo económico y social del país se orientara según los
principios universales del desarrollo.
En los procesos agroindustriales, el Ministerio de Agricultura es el que dicta las
directrices en cuanto a las políticas de producción especificas, pero este, a su
vez, por ser miembro del Consejo Nacional Ambiental, va de la mano con las
políticas del SINA, donde también se generan estrategias para incentivar el
impulso económico de reconversión de tecnologías y maneja estrategias para
que se generen procesos ecoeficientes.
Las normas de regulación directa que concierne a la industria panelera, que
fueron expedidas por parte del Ministerio de Medio Ambiente, Vivienda y
Desarrollo Territorial, esta relacionas en el siguiente cuadro:
Tabla 1. Normas reguladoras ambientales.
Recurso Referencia Norma
Usos del agua y residuos líquidos Dec. 1594/84 Minsalud Dec. 1541 /78 AGUA
Ahorro y uso eficiente del agua Ley 373 / 97 Emisiones atmosféricas Dec. 02 /82 Minsalud Prevención y control de la contaminación atmosférica y la protección de la calidad del aire
Dec. 948/95 Minambiente Res. 619/97 Minambiente AIRE
Valores limites permisibles de ruido ambiental Res. 8321 /83 Minsalud
Manejo de residuos sólidos Dec. 1713/ 2002 Dec. 1505 / 2003 Minambiente
Protección de Recursos Naturales Dec. 2811/74 GLOBAL
Política Nacional de Producción mas Limpia 1997 Minambiente
Como marco rector general de la producción de panela, se expidió la Ley 40 de
1990, orientada a la protección y desarrollo de la producción de la panela, y en
la cual se establece la cuota de fomento panelero. Se complementa
técnicamente con NTC 1311 del ICONTEC para la practica agrícola de panela,
donde se estipulan las características de la panela y sus parámetros de
calidad.
16
2. AGROINDUSTRIA PANELERA
2.1. IMPORTANCIA SOCIOECONÓMICA DE LA PANELA.
Colombia es el segundo país productor de panela en el mundo después de
India, pero, al relacionarlo en términos de consumo por habitante, Colombia
ocupa el primer lugar con un consumo promedio de 31 Kg de panela por
persona al año, confirmando que el consumo de panela constituye uno de los
rasgos característicos de la identidad cultural de la nacionalidad colombiana.
Aunque es notable la contribución de Colombia en la producción mundial
(cerca del 10%), la casi totalidad de la producción nacional de panela se
destina al consumo doméstico, indicando que esta no se utiliza como materia
prima de otros procesos industriales y constituyéndose en un producto básico
de la canasta familiar colombiana. El cultivo de la caña y la producción de
panela son actividades agrícolas primordiales en la economía nacional, entre
otras razones por su significativa participación en el Producto Interno Bruto
(PIB) agrícola (6,7%), la superficie dedicada al cultivo de la caña (226.000 ha ),
la generación de empleo rural y aproximadamente 20.000 trapiches en los que
se elabora panela.2
La producción de panela se extiende a lo largo del territorio nacional,
observándose que los mayores productores de panela son Boyacá, Santander,
Cundinamarca, Antioquia, Huila y Nariño, departamentos cuya producción
aporta tres cuartas partes al total nacional, como se muestra en el cuadro No. .
Además se puede ver los rendimientos obtenidos por hectárea que son
heterogéneos a causa de las diferencias entre diversos contextos
socioeconómicos y tecnológicos en que se desarrolla la producción. Los
mayores rendimientos se alcanzan en la región de la Hoya del río Suárez,
2 CORPOICA. Oportunidades de producción mas limpia en la agroindustria panelera. Mosquera 2003, p. 3.
17
puesto que allí se ha logrado el mayor desarrollo tecnológico, tanto en el cultivo
como en el procesamiento de la caña panelera.3
Tabla 2 . Comparación productiva por departamentos
Departamento Superficie, ha Producción Ton. panela
Rendimiento Kg/ha
Antioquia 35.412 139.834 3.949 Arauca 360 907 2.519 Bolívar 1.058 6.510 6.153 Boyacá 20.991 285.048 13.580 Caldas 11.470 40.939 3.569 Caquetá 2.481 13.371 5.389 Cauca 11.386 49.896 4.382 Cesar 2.511 8.883 3.538 Chocó 1.856 2.515 1.355 Cundinamarca 45.529 181.423 3.985 Huila 8.468 79.795 9.423 Meta 1.433 1.803 1.258 Nariño 10.300 76.203 7.398 N. de Santander 13.622 52.262 3.837 Risaralda 4.809 28.804 5.990 Santander 18.241 240.998 13.212 Tolima 14.451 66.145 4.577 Valle 5.142 28.864 5.613
FUENTE: Tomada de Minagricultura (1999)
En materia de generación de empleo, se considera que el cultivo de la caña y
la elaboración de la panela son las actividades productivas que más utilizan
unidades de trabajo por hectárea cosechada y beneficiada.
2.2. LA PANELA
La panela es un producto alimenticio obtenido a partir del proceso de
evaporación de los jugos de la caña de azúcar en pequeñas factorías
denominadas “trapiches”.
Contiene principalmente tres azúcares importantes para la dieta humana: dos
monosacáridos (la glucosa y la fructosa) y la sacarosa (como disacárido),
además de diversos minerales, grasas, compuestos proteicos y vitaminas. 4
3 Ibid., p.4
18
2.3. LA CAÑA DE AZÚCAR
La caña de azúcar es una gramínea tropical que pertenece al género Saccharum.
Su composición difiere entre países y localidades de un mismo país, debido al
tipo de cultivo, las condiciones del clima, el carácter del suelo, la edad y los
diferentes ecotipos.
Su forma es erecta con tallos cilíndricos de 2 a 5 metros de altura, diámetro
variable de 2 a 4 cm y nudos pronunciados sobre los cuales se insertan
alternadamente las hojas delgadas. Consta de una corteza, cubierta de una
capa de cera de grosor variable que contiene el material colorante;
seguidamente se encuentra la porción interna constituida por el parénquima y
paquetes fibro-vasculares dispuestos longitudinalmente, terminando en hojas o
yemas.
La caña está compuesta por agua y una parte sólida constituida principalmente
de fibra y sólidos solubles.5
Tabla 3. Composición química promedio de la caña de azúcar
Componentes caña triturada Cantidad %
Agua Sólidos
73-76 24-27
Fuente: (Chem, 1991)
El estado ideal de la caña de azucar para ser transformada se consigue
cuando presenta el mayor contenido de sólidos solubles y el máximo nivel de
sacarosa o de azúcares reductores. Cañas inmaduras y sobremaduras dan
rendimientos menores e influyen negativamente en la calidad de la panela,
debido a su alto contenido de azúcares reductores.
4 RODRÍGUEZ B., Gonzalo A. Desarrollo tecnológico y perspectivas de la agroindustria de la panela en Colombia., CORPOICA-CIMPA. Barbosa – Colombia. 1997, p. 1 5 ALBARRACÍN Luis Carlos. Evaluación de sistemas de alimentación., en bovinos y porcionos con base en los subproductos de la caña para panela, La Mesa – Cundinamarca, CORPOICA-PRONATTA. Informe final 2003, p.2
19
2.4. ELABORACIÓN DE LA PANELA
El proceso de elaboración de la panela tiene cuatro etapas :
• Extracción de Jugos.
• Prelimpieza y limpieza de los jugos.
• Evaporación y concentración de los jugos.
• Moldeo y empaque de la panela.
Figura 1 . Diagrama de flujo de los procesos
20
2.4.1 Apronte. Es la actividad de recolección de la caña, de transporte desde
el lote hasta el trapiche y el almacenamiento cerca al lugar de extracción. Se
realiza con el fin de mantener un volumen de caña suficiente en el trapiche con
el fin de lograr una operación continua (día y noche ), pues una vez cortada la
caña inicia su descomposición, la cual es acelerada por la alta temperatura.
Esta caña debe molerse dentro de las 24 horas siguientes del corte.
Si se requiere almacenar la caña, debe apilarse en montones en un lugar
cubierto, se debe humedecer con agua dos veces al día, para retardar la
descomposición y deshidratación de la caña. De esta manera se puede
conservar hasta por ocho días, ya que esto influye tanto en la cantidad como
en la calidad de la panela recuperada, debido a la dificultad de su limpieza.6
2.4.2. Extracción De Jugos. Se realiza utilizando molinos que hacen pasar la
caña entre unos rodillos o mazas, los cuales por presión física extraen el jugo y
además el bagazo verde. La caña pasa a través del molino y se obtiene un
jugo o guarapo crudo como producto principal y bagazo húmedo (verde),
generalmente utilizado como combustible para la hornilla.
Más del 60% de los trapiches del país tienen molinos con tres mazas de hierro
distribuidas triangularmente en posición vertical, los cuales son accionados por
tracción animal. Estos trapiches aportan alrededor del 15% de la producción
nacional de panela. El 40 % restante corresponde a molinos de hierro de tipo
horizontal, accionados mecánicamente. Estos trapiches son los que aportan la
mayor parte de la producción. El jugo que sale del molino esta constituido por
partículas gruesas (tierra, bagazo y cera), iones (Ca, P, K, Na, Mg, Fe.) y
coloides. Del molino también sale el bagazo verde que en la mayoría de los
trapiches se usa como combustible y requiere un proceso de secado el cual
generalmente se realiza en forma natural almacenándolo en bagaceras. El
bagazo verde contiene una humedad que depende del grado de extracción del
molino.7
6 CASTILLO, Edgar. Perfil tecnológico ambiental de la industria de panela en Colombia. Bogotá. CORPOICA, p.2. 1998 7 Ibid, p.3
21
2.4.3 Limpieza De Los Jugos De Caña. Esta etapa se divide en prelimpieza
en frío (por sedimentación) y la clarificación propiamente dicha, que se sigue
realizando convencionalmente.
2.4.3.1 Prelimpieza. Corresponde a la eliminación por medios físicos de
las impurezas con que sale el jugo de caña del molino. Existen diferentes
métodos que se utilizan actualmente entre estos:
Tabla 4 . Alternativas tecnológicas utilizadas para la prelimpieza Método Características Comportamiento
Pozuelo Tanque de tamaño variable ubicado a la salida del molino.
Eliminan pocas impurezas, favorecen la degradación microbiana causando pérdidas de sacarosa y disminuyendo la calidad de la panela
Prelimpiadores - CIMPA
Su funcionamiento se basa por la diferencia de densidad existente entre las impurezas y el mismo.
Retienen las impurezas dispersas en el jugo, constituidas principalmente por restos de bagazo, bagacillo, tierra, material flotante, lodos y agentes precursores de color.
Los prelimpiadores actúan de la siguiente forma : el jugo llega del molino al
prelimpiador 1, donde se remueven las impurezas gruesas y pesadas con
diferencia de densidad respecto al jugo; luego, pasa por debajo de una tabla
retenedora de impurezas flotantes para continuar al prelimpiador 2, el cual
remueve las impurezas con densidades cercanas a la del jugo (lodos,
partículas más pequeñas) por láminas retenedoras para las impurezas flotantes
y las pesadas que van por el fondo arrastradas por el jugo.
2.4.3.2 Clarificación de los jugos. Consiste en la eliminación de las
cachazas que son sólidos en suspensión tales como bagacillo, hojas, arenas y
tierra, sustancias coloidales y sólidos solubles presentes en el jugo de caña, los
cuales se coagulan por acción del calor y de la cal durante la clarificación, se
hace tradicionalmente mediante la acción combinada del calor generado en la
hornilla con la de agentes clarificantes extraídos de las cortezas de plantas
como el guásimo, el cadillo, el balso, la escoba babosa y el del fruto del cacao.
22
También se utilizan polímeros químicos como poliacrilamidas aniónicas
(Mafloc 975). La clarificación se lleva a cabo por flotación, ya que las pailas se
encuentran en ebullición.
Esta operación la podemos dividir en dos fases :
• Calentamiento de jugos : Al salir de la prelimpieza el jugo pasa a la paila
recibidora a una temperatura cercana a la del ambiente (2 - 3°C por encima
generalmente) para iniciar su calentamiento hasta 50 - 55 oC.
El calentamiento del jugo acelera la formación de partículas de tamaño y
densidades mayores e incrementa su velocidad de movimiento, facilitando su
separación.
Parte del material colorante y de las sustancias precursoras y generadoras de
color permanecen en la solución sin ser removidas, debido a su tamaño. En
algunas ocasiones se agrega una cantidad de mucílago durante el
calentamiento para aglutinar las impurezas y llevarlas a la superficie,
permitiendo una limpieza inicial.
En esta paila se adiciona el fosfato monocálcico a una temperatura promedio
de 40°C y después de que se haya alcalizado a un pH = 5.8 se agita bien el
jugo y se deja en reposo por veinte minutos, subiendo la temperatura hasta 60
- 65 °C. 8
La cantidad de solución mucilaginosa depende de la concentración de la
misma, de la variedad de la caña, calidad de los jugos y condiciones climáticas
de la zona. Esta solución se agrega cuando la temperatura sea superior a 50°C
agregándose inicialmente más de la mitad de cantidad de la solución necesaria
y se deja en completo reposo para que la capa de cachaza que se esté
formando no se rompa.
Cuando los jugos tengan una temperatura de entre 75 y 82°C se retiran las
impurezas que flotan (cachaza negra) y se agrega el mucílago restante. Antes
de que los jugos lleguen a su punto de ebullición, se remueve la segunda capa
de impurezas o cachaza blanca (más liviana que la anterior). Esta cachaza al
flotar
8 Ibid, p. 10
23
es almacenada en un tanque donde se le da un tiempo de reposo para la
formación de tres capas: una superior de cachaza, una media de jugo
clarificado y una inferior de lodos precipitados. El jugo separado se recircula a
la paila recibidora.
Figura 2. Cachaceras. Izquierda: tradicional; Derecha: Diseñada por CIMPA
• Encalado: En la última parte de la limpieza se adiciona cal con el objeto de
regular la acidez de los jugos. Un valor pH de 5,8 previene la formación de
azucares reductores y ayuda a la clarificación puesto que favorece la
flotación de la materia orgánica; La cal empleada debe ser grado
alimenticio, es decir, apta para el consumo humano.
El adicionar la cal en el jugo caliente ayuda a eliminar los aminoácidos
presentes en el jugo que pueden reaccionar con azúcares reductores,
originando compuestos de color. La cantidad de cal en el proceso es variable,
pues depende de la pureza de la misma y del pH de los jugos crudos. El
proceso de adición de cal depende de las condiciones del jugo a procesar y de
la forma que trabaja el prelimpiador.
De la eficiencia de la etapa de clarificación depende en gran parte el color y la
calidad final de la panela. Los jugos no se deben almacenar por periodos de
tiempos superiores a seis horas porque se presentan fermentaciones debido a
la inversión de la sacarosa.9
9 Ibid, p. 13
24
2.4.4. Evaporación de los jugos de caña. El calor es aprovechado
básicamente en el cambio de fase del agua (líquido a vapor), eliminándose
cerca del 90% del agua presente, lo cual aumenta el contenido inicial de
sólidos solubles entre 16 y 21°Brix hasta el punto de la panela, a una
temperatura de 120°C.
Esta etapa la realizan generalmente tres pailas, dos consecutivas que le siguen
a la paila clarificadora y la última paila de la hornilla. Para la evaporación del
agua y la concentración de las mieles, se realizan operaciones a fuego directo
y en forma abierta se usa como combustible principal el bagazo, que se obtiene
como residuo durante la extracción de los jugos de la caña y algunas veces, se
complementa con otros combustibles sólidos como leña, guadua, cizco de café
y caucho de llantas usadas. La cantidad de estos combustibles adicionales
depende del nivel de eficiencia térmica de las hornillas.
La concentración de los jugos de caña se efectúa a temperaturas superiores a
los 100°C. en la paila concentradora y en esta misma fase se agregan
antiespumantes y colorantes si son necesarios.
El punto de panela se obtiene entre 118 - 125°C con un porcentaje de sólidos
solubles de 88 a 94°Brix, y al llegar a éste punto se puede retirar de la hornilla.
La fase final del proceso se presenta a temperaturas superiores de 100°C y se
realiza en la paila concentradora o punteadora, la cual tiene una posición
anterior a la última paila evaporadora para evitar temperaturas demasiado
elevadas que pueden hasta quemar la panela.
Esta etapa es crítica pues a temperaturas entre 100 y 125 °C se acelera la
inversión de forma que los azúcares reductores se duplican, aquí se adiciona el
agente antiespumante y lubricante, para evitar que los jugos se derramen y asi
evitar que las mieles se adhieran a las paredes de la paila, evitando la
caramelización y quemado. Los lubricantes y antiespumantes más usados son
el cebo de animal, el aceite de higuerilla, la cera de laurel y la manteca vegetal.
25
El punto de la panela se obtiene entre 118 - 125°C con un porcentaje de sólidos
solubles entre 88 y 94 °Brix, determinándose por la consistencia, color y
densidad de las mieles. Obtenido el punto, el hornero, con el remellón deposita
la miel en una batea donde se observa una ligera hinchazón de la miel y la
formación de una gran cantidad de burbujas de aire.10
Figura 3 . Proceso de evaporación y Punteo
2.4.5. Batido, Moldeo y Empaque
La batea es un recipiente donde se agitan las mieles cuando se ha alcanzado
el punto de panela y han sido sacadas de la hornilla, para cambiar la textura y
estructura para hacerles perder su capacidad de adherencia.
La batea con la panela en estado líquido es atendida por dos obreros llamados
batidores, quienes la agitan constantemente mediante una especie de grandes
espátulas de madera llamadas “mecedores” y con el tiempo, el producto se va
aclarando, hasta que finalmente se seca. Este proceso consiste en una
agitación intensiva e intermitente de las mieles durante unos 10 a 15 minutos.
10 Ibid, p.15
26
Al contacto con el aire los cristales de la sacarosa, crecen en las mieles,
adquiriendo porosidad y la panela cuando se enfría se convierte en un sólido
compacto .11
La panela la recibe un obrero llamado “pesador”, quien es el encargado de
moldearla. Los moldes más populares son divisiones hechos en madera y
llamadas “Gaveras”, que se presentan en diferentes formas : cuadrada,
rectangular, redonda, pastilla con cresta redonda, pastilla con cresta triangular
y panela pulverizada. La panela remasada se deposita sobre las gaveras y el
pesador se encarga de distribuirlas a lo largo de las gaveras, para que tengan
igual altura. La panela se comercializa por bultos o cargas ; una carga son dos
bultos o dos cajas.
Figura 4. Proceso Batido y Moldeo
2.5 DESCRIPCIÓN DE LAS HORNILLAS PANELERAS
Es el implemento del trapiche encargado de transformar la energía del bagazo
en energía calórica, y transferirla a través de las pailas a los jugos extraídos de
la caña de azúcar para evaporar el agua concentrando estos jugos hasta el
producto final panela.
11 Ibid, p.16
27
2.5.1 Cámara de combustión
Es el espacio confinado, ubicado en la parte anterior de la hornilla, donde el
bagazo reacciona con el oxígeno contenido en el aire para liberar su energía
interna. La cámara cuenta con los siguientes elementos:
Boca de alimentación
Cenicero
Parrilla
Boca de alimentación: comúnmente conocida como puerta, es la abertura con un
marco, sin una hoja que se pueda abrir o cerrar o bagazo.
Figura 5. Puerta de alimentación hornillas
El cenicero: es un compartimiento rectangular ubicado directamente debajo de la
parrilla. Sus funciones son almacenar las cenizas que se producen al quemar el
bagazo sobre la parrilla, así como canalizar y precalentar el aire necesario para la
combustión .
La parrilla: constituye el piso de la cámara, es una especie de enrejado que sirve
de lecho para sostener el bagazo durante la combustión, permite el paso del aire
requerido para la combustión y el paso de las cenizas hacia el cenicero.
28
Figura 6. Parrilla de rieles y cámara de combustión de una hornilla tradicional
2.5.1.1 Características del bagazo. Es el remanente de los tallos de la caña
de azúcar después de extraerse el jugo azucarado que ésta contiene. El uso
tradicional y más difundido de este material en el proceso de producción de
panela es la generación de calor mediante su combustión en las hornillas o
calderas.
En las hornillas planas, para usar el bagazo como combustible se requiere que
sea sometido a un proceso de secado hasta una humedad aproximada del
30%, el cual tiene una duración promedio de 15 – 25 días en cobertizos
llamados bagaceras. El tiempo de secado depende de factores tales como
altura y el ancho del arrume, condiciones climáticas del sitio, humedad con la
que sale el bagazo del molino y características de construcción de la bagacera.
2.5.1.2 Autosuficiencia del bagazo. Por medio de este dato determinamos que
tanto nuestro proceso se vuelve autosostenible en le sentido del consumo de
combustible, la autosuficiencia de bagazo depende de muchos factores, pero
principalmente de la transferencia de calor que nos debe señalar una alta
eficiencia en el comportamiento de la transmisión de calor a través de las pailas
hacia los jugos, evitando la disipación térmica por las paredes del ducto y en la
salida de los gases a través de la chimenea.
De este factor depende proporcionalmente del área de transferencia, la
diferencia de temperatura y la conductividad térmica del material. También un
factor importante es la relación de producción de bagazo en relación a la
panela producida, esta relación depende del contenido de fibra de caña ( a
29
mayor fibra se produce mayor bagazo), el brix del jugo ( a mayor brix menor
requerimiento de energía ) y la extracción del molino. ( Mahecha, 1996, 9 ).
La autosuficiencia se calcula mediante la expresión:
Pbs = Pbv * ( 100 – Hbs )
Ah = Pbs / Pbsh
Donde:
Pbs: Peso de bagazo seco producido en el molino, kg/h
Pbsh: Peso de bagazo seco suministrado a la hornilla, kg/h
Pbv: Peso de bagazo verde producido en el molino, kg/h
Hbs: Humedad del bagazo seco, %
Hbv: Humedad del bagazo verde, %
Ah: Autosuficiencia de la hornilla, kgbs/kgbsh
Al realizar el calculo se encuentra que los valores mayores a 1 indican
suficiencia del combustible con generación de excedentes y los valores
menores a 1 muestran la necesidad de utilizar otro combustible.
2.5.1.3 Eficiencia de combustión. Para el proceso panelero es de suma
importancia la conservación de energía, ya que de aquí parte la obtención de
un buen desempeño global de la producción y de una excelente calidad del
producto.
La eficiencia de la combustión depende de la relación entre la energía
disponible con el poder calorífica del combustible, teniendo en cuenta la
humedad del bagazo, la formación de agua y por la combustión incompleta,
que nos generan perdidas que tiende a reducir la temperatura de los gases. La
eficiencia también depende de la velocidad de reacción que aumenta con la
temperatura y del exceso de aire. De esta manera, la alimentación deficiente
de la hornilla facilitara la ineficiencia de la combustión y por ende la formación
de CO. (Mahecha, 1996,7).
30
2.5.2. Zona de transferencia de calor. Ducto de humos: su función es guiar
los gases calientes por la combustión y ponerlos en contacto con las pailas
para transferir parte de su energía a los jugos. Esta formado por: Las paredes y
muros de soporte, el piso, los arcos y el fondo de las pailas
Los ductos varían de acuerdo a su forma y materiales en que se construyen, los
materiales empleados pueden ser desde los más tradicionales, adobe o piedra,
hasta el ladrillo refractario; La disipación a través de las paredes: las pérdidas de
calor a través de las paredes y el piso del ducto son relativamente bajas (7%) ya
que las hornillas se construyen empotradas en la tierra que les sirve de aislante.
Las pailas son vasijas o recipientes metálicos, comúnmente llamados fondos
donde se depositan los jugos para su concentración. El material recomendado
para la construcción de estas es el acero inoxidable puesto que este se
encuentran directamente en contacto con un alimento de consumo humano. 12
Figura 7. Ductos de gases: Izquierda: Pailas redondas. Derecha: Paila
Pirotubular
2.5.3. La chimenea. Es un conducto construido en ladrillo o en lámina de hierro,
ubicado al final de la hornilla y empalmado directamente con el ducto de humos.
Su forma puede ser cilíndrica, trapezoidal o cónica. Sus dimensiones dependen
de su forma y del tamaño de la hornilla. Su función es crear una diferencia de
12 CORPOICA, Op. Cit p.59
31
presión, llamada tiro, que garantice el suministro del aire necesario para la
combustión del bagazo y el transporte de los gases a través del ducto.
El aire para la combustión varía de acuerdo con la humedad del bagazo utilizado
y por lo tanto el tiro debe ser regulado, para esto se cuenta con una válvula tipo
mariposa, que permite hacer los ajustes requeridos .
Figura 8. Chimenea caracterisitica
2.5.4. Tipos de hornillas. Existen diferentes tipos de hornillas, de acuerdo a la
forma, número y tamaño de las pailas y de la cámara de combustión , pero la
diferencia básica radica en la dirección de los jugos con relación a la dirección del
flujo de los gases de la combustión.
2.5.4.1. Según el flujo de los gases combustión. Hornillas de flujo paralelo:
en ella los jugos avanzan en el mismo sentido que los gases. El jugo se recibe en
la paila cercana a la cámara de combustión y la panela se puntea cerca a la
chimenea
Hornillas en contra flujo: donde los jugos llevan dirección contraria a los gases. El
jugo se recibe en la paila cercana a la chimenea y la panela se puntea cerca a la
cámara de combustión.
Hornillas de flujo combinado: en este tipo, inicialmente los jugos siguen la direc-
ción opuesta al flujo de los gases y luego se mueven en el mismo sentido
2.5.4.2. Según el tipo de cámara. Es importante anotar que para un mismo
tamaño de hornilla la capacidad de producción se aumenta cuando la temperatu-
ra de combustión es mayor, pero para obtener temperaturas mayores en las
32
cámaras planas, se requiere de un tiempo prolongado en el secado de bagazo
antes de su utilización; mientras que en las cámaras Ward, el tiempo de secado
es menor.
De igual forma para temperaturas mayores a 950° C se deben usar ladrillos
refractarios y mortero recomendado por el fabricante del ladrillo; mientras para
menores temperaturas se puede emplear ladrillos semirefractarios con un
mortero hecho de la mezcla de 30 % de arena, 45 %arcilla, 10 %cal y 15
%cemento. 13
La construcción de las cámaras tipo Ward implica un incremento en los costos de
la hornilla, pero bajo las mismas condiciones, se obtiene un aumento en la
capacidad de producción; por lo tanto, para cada caso se debe hacer un estudio
económico que sirva como base para definir el tipo de cámara.
Para seleccionar el tipo de cámara a utilizar en una hornilla es necesario tener en
cuenta los siguientes parámetros:
Humedad y tamaño del bagazo a emplear.
Temperaturas requeridas.
Capacidad de la hornilla.
Aspectos socioculturales regionales.
Aspectos económicos:
Hornilla plana: requiere bagazo seco con 30% de humedad, puede tener una o
dos cámaras. la segunda cámara suministra el calor para el punteo, estas se
conocen como cámara dual o tipo Cundinamarca. Con este tipo de cámara se
encuentran dos clases de hornillas:
Hornilla tradicional: en ellas el área de la parrilla es demasiado grande, lo cual
permite la entrada de aire falso, causante de las bajas temperaturas de
combustión 850° C la superficie relativamente fría de las pailas se ubica directa-
mente sobre la cámara ocasiona una combustión incompleta, presentándose
porcentajes elevados, de 6 al 10% de CO. En este tipo de hornillas el movimiento
de los jugos es totalmente manual, emplea un tren de pailas semiesféricas y no
cuenta con válvula mariposa. 13 Ibid, p. 60
33
Hornilla plana CIMPA: la cámara plana CIMPA se diseña con un área de la
parrilla que disminuye la entrada de aire falso, y permite alcanzar temperaturas
de combustión de 950° C, las pailas están ubicadas más lejos del lecho de
bagazo lo cual permite una combustión más completa, con porcentajes de CO del
5%, aproximadamente. El tren de pailas combina semiesféricas, semicilíndricas y
planas, que permite mayor aprovechamiento del calor y que se realice el 70% del
movimiento de los jugos por gravedad, adicionalmente al tren de pailas para los
jugos, posee una paila para la concentración de la cachaza la cual disminuye las
perdidas de calor en los gases de chimenea.14 La presencia de la válvula
mariposa, permite el control del calentamiento por el manejo del movimiento de
los gases de combustión.
Hornilla Ward. trabaja con bagazo del molino con humedades 45%. En este tipo
de cámaras solamente el 70% del aire necesario para la combustión denominado
aire primario, entra a través de la parrilla, permitiendo que ocurra una primera
combustión; luego, los gases de combustión, incluyendo los volátiles suben para
completar la combustión a una segunda cámara; pasando por una restricción o
garganta, donde se mezclan con el aire restante o aire secundario suministrado a
través de orificios dispuestos para con este fin. De esta forma se e logra mejor
combustión del bagazo consiguiéndose porcentajes de CO menores del 4% y
mayores temperaturas de combustión en promedio de 1100° C, con bagazo de
30% de humedad.
Hornilla Ward CIMPA Este tipo de cámara permite emplear bagazo con mayor
humedad hasta el 58%. Para ello se le adiciono una subcámara para presecar de
bagazo. Con bagazo con menor contenido de humedad 50% se pueden alcanzar
temperaturas de hasta los 1200° C.
Hornilla a Vapor Este tipo de hornilla emplea vapor para la concentración de los
jugos, el cual permite un mayor control del proceso. La producción del vapor se
realiza en una caldera que emplea como combustible bagazo u otro tipo de
combustible. El vapor trasfiere el calor a las pailas por medio de serpentines. 15
14 Ibid, p.80 15 Ibid, p. 82
34
2.6. RESULTADOS ACTUALES DE LAS INVESTIGACIONES PARA EL
MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN PANELERA
Como resultado de las diferentes investigaciónes realizadas por CIMPA se han
logrado diversas alternativas tecnológicas en aspectos del cultivo de caña, de
elaboración de panela y de uso de subproductos del cultivo y proceso, que puede
resumirse en las siguientes:
ETAPA RESULTADO
Cultivo
• Variedades de caña de buen rendimiento y calidad, tolerantes a problemas fitosanitarios y adaptadas a las condiciones regionales
• Recomendaciones sobre fertilización y abonamiento de suelos.
Producción • Recomendaciones de diseño y operación del equipo de molienda para reducir las pérdidas de jugo durante la extracción.
• Sistemas de prelimpieza de jugos para mejorar la calidad de la panela y disminuir los aditivos.
• Hornillas con cámaras de combustión tipo Ward-CIMPA, que emplean bagazo húmedo, reduciendo los costos del secado y haciendo más flexible la realización de las moliendas.
• Las tecnologías de más bajo costo (prelimpiadores, pailas meloteras y uso del melote en programas de alimentación animal), fueron aceptadas por la mayoría de productores.
• Con el fin de disminuir aún más las pérdidas de calor, CIMPA recomienda construir paredes en doble hilada de ladrillo, separada por una capa de cascarilla de arroz u otros materiales aislantes .
Subproductos • Recomendaciones para el mejoramiento de la calidad y desarrollo de nuevas alternativas de presentación y uso de la panela.
• Pailas evaporadoras para la producción de "melote" a partir de la "cachaza", valorizando un subproducto, que antes era un residuo contaminante de suelos y aguas. Entre los subproductos de mayor importancia, con este fin, se encuentran: Melaza: Se usa para la elaboración del alcohol y como
alimento para los ganados. Se puede obtener de 17 y 32 Lt por cada tonelada de caña. Cachaza: es un subproducto que se obtiene de la
extracción del jugo y que se utiliza como alimento y fertilizante (abono orgánico), por cada tonelada de caña se obtiene 0.04 TM. Bagazo: se clasifica en meollo y fibra. La primera se
puede hidrolizar y obtener alimento animal (40% del bagazo) y la segunda serviría entonces como combustible (60% del bagazo), o se utiliza el 100 % como combustible.
• Recomendaciones para la utilización de subproductos del cultivo y del proceso en programas de alimentación
35
animal, como una alternativa de generación de ingresos adicionales para la familia campesina y el mejoramiento de su dieta alimenticia.
Social y Ocupacional
• El 21% de los trapiches de Cundinamarca han adoptado alguna de las tecnologías generadas por CORPOICA-CIMPA.
• La tecnología recomendada por CIMPA permite aumentar hasta el 236% el rendimiento en panela por hectárea y reducir el costo de producción hasta en 37%. 16
• Generación de empleo y remuneración al trabajo . • Se mejoraron las condiciones de los trapiches y se
disminuyó el esfuerzo físico requerido en las labores de molienda.
Ambiental Con la incorporación de los nuevos modelos de hornillas se disminuye la emisión de material particulado filtrable (hollín) hasta en el 29.6%., de gases nitrogenados (NOx) en el 23.8%, de monóxido de carbono (CO) en el 46.4% y de dióxido de carbono (CO2) en 23.1 %17
El mejoramiento de la eficiencia en la combustión y en la transferencia de calor de las hornillas, permite eliminar o por lo menos reducir en cerca del 94%, el uso de leña y eliminar la utilización del caucho de llantas usadas. 18
2.7. LOS CONCEPTOS DE GESTIÓN AMBIENTAL APLICADOS EN LA
INDUSTRIA PANELERA
• La gestión ambiental en la agroindustria panelera apunta a crear conciencia y
responsabilidad con el entorno por parte los actores interrelacionados
directamente con este sector de la economía rural, estableciendo programas
de control ambiental para eliminar la contaminación industrial generada en el
proceso productivo.
• El concepto de agricultura sostenible es un concepto dinámico, que prevee
los cambios de las necesidades de una población en constante crecimiento,
es desarrollar prácticas que logren la correcta administración de los recursos
destinados a la agricultura para satisfacer las necesidades humanas
cambiantes o reforzando al mismo tiempo la calidad del medio ambiente y
conservando los recursos naturales.
• La agricultura orgánica es un sistema de producción que evita al máximo el
uso de fertilizantes, pesticidas, reguladores de crecimiento y cualquier otra
substancia venenosa o tóxica que contamine o destruya la naturaleza y el
equilibrio ecológico. Tiene como principio general concebir al suelo como un
16 RODRIGUEZ . B. Op. Cit. p. 1 17 Ibid, p.2 18 Ibid, p.2
36
componente fundamental en el cual habitan seres vivos que se interrelacionan
por cadenas complejas y delicadas que generan intercambios metabólicos,
movimientos de agua, aire, y constantes transformaciones.
• La incorporación de hornillas mejoradas permitió reducir la emisión de
contaminantes De igual manera, permitió la reducción o eliminación del uso
de leña y caucho, disminuyendo la presión sobre el recurso forestal y la
producción de gases azufrados, que en altas concentraciones puede originar
lluvias ácidas.
• Conservación de las cuencas imbríferas de los ríos y economía del agua:
Participación en el manejo de las cuencas de los ríos de la región, como la
forestación y en programas para el manejo del riego como el surco alterno,
por goteo, riego por compuertas, además del balance hídrico.19
19 CORPOICA, Op. Cit. P. 84
37
3. DIAGNÓSTICO AMBIENTAL DEL SISTEMA PRODUCTIVO PANELERO DE
LA REGIÓN DE GUALIVÁ ( CUNDINAMARCA ).
3.1 DESCRIPCIÓN AMBIENTAL DE LA ZONA DE ESTUDIO
El cultivo de caña panelera se extiende ampliamente en el occidente de
Cundinamarca y entre las regiones paneleras de este departamento se destaca
la provincia de Gualivá, por su importancia productiva. Dentro de ésta los
principales municipios productores de panela son Nocaima, Villeta, Útica,
Guaduas, Nimaima, La Mesa y Sasaima. La topografía predominante es de
pendientes altas a fuertemente inclinadas.
Figura 9. Mapa de la región de Gualivá
La región del Gualivá basa parte de su economía en las actividades
agropecuarias, especialmente caña panelera, café, ganadería, avicultura y
porcicultura. Los impactos ambientales por contaminación siguen siendo altos,
38
especialmente al recurso agua. Las tecnologías utilizadas son tradicionales y
poco eficientes ambientalmente. Es crítico el sector panelero por el
agotamiento de bosques para la extracción de leña y ahora por el incremento
en el uso de llantas que ha generado a su vez contaminación al recurso aire
debido a la lluvia ácida. Aunque se han dado casos de implementación de
sistemas de producción limpia en el sector panelero, todavía es mínima. La
actividad petrolera se ha incrementado sustancialmente en varios de los
municipios creando conflictos sociales, económicos y productivos. Existe un
incremento de la actividad ganadera extensiva en la zona de ladera por la
sustitución de café por pastos. La construcción y desarrollo de parcelaciones
sobre el eje vial ha sido desordenado y caótico.
El uso indiscriminado del suelo sin prácticas de conservación generó una
pérdida acelerada de la fertilidad en una amplia zona del territorio. Se amplió la
frontera agrícola y ganadera sobre los ecosistemas estratégicos. La
destrucción del bosque ha generado problemas de estabilidad y sedimentación
en los cauces de los ríos ocasionando traumas sociales y económicos. Hay un
continuo cambio sustancial en el uso del suelo, muchas zonas se dedican a las
actividades recreativas y de turismo.
Se encuentra un uso indebido de los recursos naturales, especialmente el
recurso hídrico; en municipios como Guaduas, San Juan y Villeta se observan
racionamientos de agua. La falta de conciencia ha convertido a los ríos
Magdalena y Negro en corrientes de aguas negras. Persisten prácticas
indebidas como las quemas. No existen o no se implementan los programas de
educación ambiental.
Los sectores urbanos de San Juan, Guaduas, Villeta y Puerto Salgar han
incrementado su área urbana en forma desordenada creando problemas de
disponibilidad de servicios públicos y asentamientos subnormales, parte de
ellos sobre zonas de amenazas y riesgos. Debido a las pocas fuentes de
empleo en los sectores urbanos se ha incrementado la inseguridad y la
violencia. El sector urbano de Guaduas es el que más ha crecido en población
por las expectativas del petróleo.
39
3.2 IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE ASPECTOS AMBIENTALES
Para la identificación de las actividades del proceso panelero, que puedan
estar generando algún tipo de impacto ambiental, existen diferentes
metodologías, tanto cualitativas, como cuantitativas. La matriz de Leopold, por
ejemplo, es una metodologia que permite identificar y evaluar los impactos
ambientales de manera cualitativa. Al tener identificado las actividades
impactantes se puede involucrar mas en el proceso para determinar los
aspectos ambientales significativos, que es donde realmente se debe llegar a
actuar y los cuales conllevan un estudio mas específico del impacto generado.
Luego al tener los impactos identificados se realiza un análisis utilizando la
metodología del ciclo de vida del producto en base a la norma ISO 14042,
donde se observa el comportamiento a través de las categorías y
comportamientos característicos del proceso. Por último para identificar las
alternativas de control con base en los aspectos ambiéntales encontramos
puntos críticos del proceso utilizando la metodología HACCP.
ANALISIS DE LA CAUSA Y EFECTOS DE LOS CONTAMINANTES GENERADOS EN EL PROCESO DE PRODUCCION DE PANELA
Para realizar un análisis del comportamiento que involucra la generación de
contaminantes arrojados al ambiente, se deben utilizar diferentes herramientas
para evaluar cada uno de los elementos importantes con los cuales podamos
llegar a identificar la verdadera causa, que es donde debemos llegar a
proponer alternativas de control. Complementado con la identificación de
efectos que nos muestra la importancia y relevancia que tiene el realizar un
control efectivo. Para evaluar cada elemento se involucra las siguientes
herramientas:
40
ELEMENTO A EVALUAR
HERRAMIENTA OBJETIVO
Contaminante emitido Matriz de Leopold Realizar una evaluación e
identificación cualitativa de los
parámetros que involucra el
proceso característico de
producción panelera, con el fin
de determinar el grado de
importancia dependiendo de su
etapa de proceso.
Impacto Análisis del
comportamiento
global de impactos
ambientales ( ISO
14042 ).
Evaluar los impactos
significativos identificados, con
el fin de determinar su
importancia ambiental frente al
entorno y frente a la salud, que
nos muestre los verdaderos
efectos y consecuencias que
se generan.
Aspecto (Causas) Identificación de los
puntos críticos del
proceso a controlar
( HACCP).
Es la identificación de los
aspectos ambientales, a los
cuales se les debe controlar
con mayor urgencia, ya que
pueden generar algún tipo de
peligrosidad al ambiente,
además no se les puede
ejercer un control preventivo, si
no que requieren la
implementación de algún tipo
de tecnología o tratamiento.
Indicador
(significancía)
- Evaluación de la
significancia (Hoja de
Calculo)
Cuantificar el impacto generado
por medio del análisis de los
datos obtenidos a través de la
41
- Balances de
materia.
medición y muestreo de las
características relevantes que
salen en el proceso panelero
Alternativa de control
(propuesta)
- PML
- Medidas de
Minimización
- Medidas de
compensación
- Herramienta digital
de diseño
Plantear las mejores
alternativas disponibles,
teniendo en cuenta diferentes
factores como su viabilidad
técnica, ambiental y
económica, dependiendo de las
características especificas para
cada tipo de trapiche.
3.2.1 Determinación de la significancia de los aspectos ambientales. Para
la determinación de la significancia de los aspectos ambiental, se utiliza la
matriz de Leopold, en la cual, cada áspecto ambiental es comparado con los
diferentes componentes ambientales y, posteriormente, se evalúa su impacto
ambiental en términos de magnitud e importancia.
Magnitud: Grado de extensión o escala del impacto. Puede ser positivo o
negativo dependiendo de su afectación al ambiente.
Importancia: Grado de intensidad o grado de incidencia de la acción impactante
sobre un componente ambiental.
Como resultado del análisis de la matriz de Leopold ( ver Anexo A ), se puede
realizar una calificación cualitativa, para determinar el grado de significancia de
cada actividad, para luego entrar mas al proceso e identificar los aspectos
ambientales que son verdaderamente significativos para realizar el control de
los impactos. ( ver Anexo B ).
MAGNITUD IMPORTANCIA
42
ANALISIS DE RESULTADOS PARA LA MATRIZ DE LEOPOLD Dentro de la evaluación cualitativa que se realizo por medio de la matriz de
Leopold encontramos resultados de significancia ambiental tanto de los
aspectos como de los impactos, realizando una sumatoria tanto de los valores
de magnitud y de importancia, determinamos que:
Aspectos ambientales de significancia alta:
• Uso de combustible ( Diesel )
• Calentamiento de los jugos
• Funcionamiento del motor
• Lavado de moldes durante la molienda
• Moldeo de la panela
• Alimentación de la cámara de combustión con bagazo
• Uso de caucho como combustible
• Uso de leña como combustible
• Limpieza de Fondos
Impactos Ambientales de significancia alta ( Importancia > 32)
• Contaminación del aire
• Riesgo de accidentes laborales
• Contaminación del agua
• Consumo de agua
3.2.2 Análisis de los impactos ambientales significativos de proceso panelero. Para la realización de este análisis se utilizo el ciclo de vida del
producto de acuerdo a las Normas Técnicas Colombianas ISO 14042 e ISO
14047 el cual fue aplicado a los impactos identificados con alta significancía
identificados en el análisis de la matriz de Leopold del proceso panelero.
43
El objetivo que conlleva esta metodología es examinar los impactos desde una
perspectiva mas global en funcionamiento con su entorno, usando categorías
de impacto e indicadores de categoría relacionados con los resultados del
cuadro de identificación de impactos. Definiciones: Categoría de impacto: clase representativa de variables ambientales a las que
puede asignarse los resultados del cuadro de identificación de impactos.
Resultado del indicador: datos obtenidos en la etapa de análisis del cuadro de
identificación de impactos que incluye los flujos que atraviesan los limites del
sistema y que constituye el punto de partida para la evaluación del impacto.
Modelo de caracterización: conjunto de procesos físicos, químicos y biológicos
para una determinada categoría de impacto que relaciona los resultados del
cuadro de identificación de impactos con los indicadores de categoría y el
receptor final.
Indicador de categoría: representación cuantificable de una categoría de
impacto.
Factor de caracterización: factor derivado de un modelo de caracterización que
se utiliza para evaluar el grado de afectación al receptor final.
Receptor final: atributo o aspecto del medio ambiente natural, de la salud
humana o de los recursos, que permite identificar una variable ambiental de
interés.
3.2.3 Metodología para la identificación de aspectos ambientales críticos de control. Es el proceso de recopilación y evaluación de la
información acerca de los aspectos ambientales y las condiciones que los
44
originan para decidir cuáles son importantes en el manejo de los impactos
ambientales del proceso. Para este proceso se utilizo el procedimiento para la
evaluación de sistema HACCP (Sistema de análisis de peligros y de puntos
críticos de control).
Definiciones: Controlado: Condición obtenida por cumplimiento de los procedimientos y de
los criterios establecidos para el funcionamiento normal.
Controlar: Adoptar todas las medidas necesarias para asegurar y mantener el
cumplimiento de los criterios establecidos para el mejoramiento ambiental.
Desviación: Situación existente cuando un limite critico es incumplido.
Fase: Cualquier punto, procedimiento, operación o etapa del proceso panelero.
Condiciones de normalidad ambiental: Criterio que diferencia la aceptabilidad o
inaceptabilidad del proceso en una determinada fase.
Medida correctiva: Acción que hay que realizar cuando los resultados de la
vigilancia de los AACC. Indica perdida en el control del proceso.
Aspecto Ambiental Critico de Control (AACC): Actividad del proceso en la que
puede aplicarse una medida preventiva (PML) o medida de control y que es
esencial para minimizar o eliminar el impacto ambiental.
45
¿Existen medidas preventivas de control, como estrategias de PML para esta actividad?
SI NO
¿Se necesita control en esta fase por razones de emergencia ecologica?
SI
¿Modificar la fase, proceso o producto?
NONo es un ACC Parar
¿Ha sido la fase especificamente diseñada para eliminar o reducir a un nivel de normalidad, la presencia de impactos ambientales?
SI
NO
¿Podría producirse una contaminación ambiental que exceda los niveles típicos de normalidad del proceso ?
SI NONo es un ACC
Parar¿Podría producirse una contaminación ambiental que exceda los niveles típicos de normalidad del proceso y solamente es posible generar compensación?
SINo es un ACC
Parar
NOAspecto Ambiental Critico de Control
DIAGRAMA PARA LA IDENTIFICACION DE ASPECTOS AMBIENTALES CRITICOS DE CONTROL
P1
P2
P4
P3
46
Tabla 5. Detección de AACC en el proceso panelero
ANALISIS DE ASPECTOS AMBIENTALES A CONTROLAR
Actividad Aspecto ambiental AACC Molienda Uso de combustible
Funcionamiento del motor
Alimentación del molino con la caña
Salida de bagazo verde
X X
Prelimpieza Separación de material extraño del jugo ( bagazo, bagacillo, tierra, material flotante y lodos)
Clarificación Calentamiento de los jugos
Producción y adición de agentes clarificantes
Encalado
Evaporación Calentamiento de los jugos
Concentración Calentamiento de los jugos
Mezcla de jugos
X
Moldeo Lavado de moldes durante la molienda.
Moldeo de la panela
X
Combustión Alimentación de la cámara de combustión con bagazo
Uso de caucho como combustible
Uso de leña como combustible
Manejo de la bagacera Mantenimiento de la
cámara, ductos y chimenea
X
X
X
Limpieza Limpieza de tanques X
47
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO A LA EMISION DE MONÓXIDO DE CARBONO Y DIÓXIDO DE CARBONO
ASPECTO AMBIENTAL CRITICO DE CONTROL: Uso de combustible en Motor Funcionamiento del motor Alimentación de la cámara de combustión con bagazo Uso de leña como combustible
ANALISIS DE IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Contaminación del aire –
Intoxicación Humana Resultado del Indicador Emisiones de gases muy toxicas
para los seres vivos ( CO y SOx) Modelo de caracterización Metodo Colorimetro – rosalinina
(SO2) y Analizador infrarrojo no dispersivo (CO)
Indicador de categoría Concentración de SOx y CO muestreado durante 24 horas.
Factor de caracterización Cantidad de CO que entra al organismo y se convierte en Carboxihemoglobina (COHb).
Resultado del indicador [CO] mg/m3 en 8 horas continuas [SOx] µg/m3 en 24 horas continuas
Receptores finales Hombre, animales y plantas Relevancia ambiental Envenenamiento o generación de
graves lesiones cerebrales.
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: Hoja de calculo - Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo ambiental de los residuos gaseosos
ALTERNATIVA DE CONTROL: • Buenas practicas de manejo • Utilizar el programa para el diseño de hornillas paneleras con el fin de
implementar las diferentes tecnologías propuestas por CIMPA para aumentar la eficiencia del proceso y disminuir el consumo de combustible.
48
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO A LA EMISION DE MATERIAL PARTICULADO
ASPECTO AMBIENTAL CRITICO DE CONTROL: Uso de combustible en Motor Funcionamiento del motor Alimentación de la cámara de combustión con bagazo Uso de leña como combustible
ANALISIS DE IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Contaminación del aire Resultado del Indicador Reducción de la Calidad del aire
por material particulado Modelo de caracterización Metodo Gravimetrico por
muestreador de alto volumen Indicador de categoría Concentración de MP muestreado
durante 24 horas. Factor de caracterización Potencial de la cantidad de MP que
penetre en el aparato respiratorio humano, especialmente partículas menores a 10µm.
Resultado del indicador [ MP] µg/m3 en 24 horas continuas Receptores finales Hombre, animales, plantas y
estructuras Relevancia ambiental Generación de enfermedades
respiratorias, disminución de la visibilidad y efectos en los materiales por abrasión.
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: Hoja de calculo - Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo ambiental de los residuos gaseosos
ALTERNATIVA DE CONTROL: Buenas practicas de manejo Ciclón para retención de partículas Utilizar el programa para el diseño de hornillas paneleras con el fin de
implementar las diferentes tecnologías propuestas por CIMPA para aumentar la eficiencia del proceso y disminuir el consumo de combustible.
49
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO A LA EMISION DE RUIDO AMBIENTAL
ASPECTO AMBIENTAL CRITICO DE CONTROL: Funcionamiento del motor
ANALISIS DE IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Contaminación del aire Resultado del Indicador Generación de ruido ambiental Modelo de caracterización Medición con medidor de nivel
sonoro calibrado, con el filtro de ponderación A y respuesta rapida.
Indicador de categoría Nivel de presión sonora en dB (A) Factor de caracterización Capacidad de afectar el aparato
auditivo, de generar efecto sobre el sistema nervioso, circulatorio y efectos psicológicos.
Resultado del indicador [ NPS] dBA en durante 15 min. A 1.2 m. del nivel del piso y 1.5 m. de distancia a la fuente de generación de ruido.
Receptores finales Hombre Relevancia ambiental Potencial de generar perdida de la
capacidad auditiva, lesiones en el oído medio, mistomia muscular, enfermedades nerviosas, tensión arterial, interferencias en la comunicación oral, entre otras.
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: Hoja de calculo - Evaluación de la calidad ambiental en cuanto emisiones de ruido ambiental
ALTERNATIVA DE CONTROL: • Buenas practicas de manejo • Aumentar salida del exosto • Pantallas aislantes de ruido
50
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO A LA EMISION DE NOx Y SOx
ASPECTO AMBIENTAL CRITICO DE CONTROL: Alimentación de la cámara de combustión con bagazo Uso de caucho como combustible Uso de leña como combustible
ANALISIS DE IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Contaminación del aire -
Acidificación Resultado del Indicador Emisiones que generan lluvia ácida
( SOx y NOx) Modelo de caracterización Metodo Colorimetro – rosalinina
(SO2) y Metodo Jacobs y Hocheiser (NO2)
Indicador de categoría Concentración de SOx y NOx muestreado durante 24 horas.
Factor de caracterización Potencial de la cantidad de Kg de SOx
- y NOx
- se asocian con los
protones de H+ liberados en la atmósfera.
Resultado del indicador [SOx y NOx] µg/m3 en 24 horas continuas
Receptores finales Hombre, animales, el agua, el suelo plantas y estructuras
Relevancia ambiental Acidificación del agua, quemaduras en la piel, efectos tóxicos sobres los seres vivos, quema de cultivos y Ataque químico sobre los materiales (mármol, caliza y la pizarra)
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: Hoja de calculo - Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo ambiental de los residuos gaseosos
ALTERNATIVA DE CONTROL: • Buenas practicas de manejo • Gasificadores de Biomasa • Utilizar el programa para el diseño de hornillas paneleras con el fin de
implementar las diferentes tecnologías propuestas por CIMPA para aumentar la eficiencia del proceso y disminuir el consumo de combustible.
51
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO A LA EMISION DE VAPOR DE AGUA
ASPECTO AMBIENTAL CRITICO DE CONTROL: Calentamiento de los jugos
ANALISIS DE IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Contaminación del aire – Cambio
Climatico Resultado del Indicador Emisiones de gases de efecto
invernadero Modelo de caracterización Modelo IPCC Indicador de categoría Densidad de flujo de energía
radiante infrarroja (W/m2) Factor de caracterización Potencial de calentamiento global
para cada gas de efecto invernadero
Resultado del indicador Kg de CO, CO2, NOx y H2O Receptores finales Arrecifes coralinos, bosques,
cultivos, etc. Relevancia ambiental Generación del calentamiento
global.
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: Hoja de calculo - Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo ambiental de los residuos gaseosos
ALTERNATIVA DE CONTROL: • Buenas practicas de manejo • Sistema de captura del vapor de agua
52
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO AL VERTIMIENTO DE ALTA CARGA ORGANICA (DBO5)
ASPECTO AMBIENTAL CRITICO DE CONTROL: Lavado de moldes durante la molienda Limpieza de tanques
ANALISIS DE IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Contaminación del agua Resultado del Indicador Vertimiento a cuerpos de agua con
alta carga orgánica Modelo de caracterización Determinación de DBO y DQO, por
medio de la metodología del IDEAM
Indicador de categoría Carga orgánica al día y por cantidad de panela producida
Factor de caracterización Potencial agotamiento de oxigeno disuelto de los cuerpos receptores y la predisposición a fermentarse.
Resultado del indicador - [ DBO] mg/lt - [ DQO] mg/lt - Carga Orgánica Kg/día
Receptores finales Cuerpos de agua cercanos al trapiche
Relevancia ambiental Disminución de la capacidad del aprovechamiento y consumo del componente agua por la disminución en su calidad. Afectación a la flora y fauna acuatica.
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: Hoja de calculo - Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo ambiental de los residuos liquidos
ALTERNATIVA DE CONTROL: • Buenas practicas de manejo • Ahorro y uso eficiente del agua • Diseño de Tratamiento para los vertimientos
53
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO AL VERTIMIENTO DE ALTA CARGA DE SÓLIDOS
ASPECTO AMBIENTAL CRITICO DE CONTROL: Lavado de moldes durante la molienda Limpieza de tanques
ANALISIS DE IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Contaminación del agua Resultado del Indicador Vertimiento a cuerpos de agua con
alta carga de sólidos Modelo de caracterización Determinación de Sólidos Totales,
sedimentables y disueltos, por medio de la metodología del IDEAM
Indicador de categoría Carga orgánica al día y por cantidad de panela producida
Factor de caracterización Creación de condiciones anaeróbicas y aporte de sedimentos en los cuerpos de agua
Resultado del indicador - [ ST] mg/lt - [ STD] mg/lt - [ SS] ml/lt - h - Carga Solidos Kg/día
Receptores finales Cuerpos de agua cercanos al trapiche
Relevancia ambiental Disminución de la capacidad del aprovechamiento y consumo del componente agua por la disminución en su calidad. Afectación a la flora y fauna acuatica.
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: Hoja de calculo - Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo ambiental de los residuos líquidos
ALTERNATIVA DE CONTROL: • Buenas practicas de manejo • Ahorro y uso eficiente del agua • Diseño de Tratamiento para los vertimientos
54
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO AL VERTIMIENTO CON BAJA CONCENTRACION DE pH
ASPECTO AMBIENTAL CRITICO DE CONTROL: Lavado de moldes durante la molienda Limpieza de tanques
ANALISIS DE IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Contaminación del agua Resultado del Indicador Vertimiento a cuerpos de agua con
alta acidez Modelo de caracterización Medición con Phmetro Indicador de categoría pH y volumen del agua vertida Factor de caracterización Acidificación del cuerpo de agua. Resultado del indicador Unidades de pH Receptores finales Cuerpos de agua cercanos al
trapiche Relevancia ambiental Disminución de la capacidad del
aprovechamiento y consumo del componente agua por la disminución en su calidad. Afectación a la flora y fauna acuatica.
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: Hoja de calculo - Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo ambiental de los residuos líquidos
ALTERNATIVA DE CONTROL: • Buenas practicas de manejo • Ahorro y uso eficiente del agua • Diseño de Tratamiento para los vertimientos
55
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO AL CONSUMO DE AGUA
ASPECTO AMBIENTAL CRITICO DE CONTROL: Lavado de moldes durante la molienda Limpieza de tanques
ANALISIS DE IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Consumo de agua Resultado del Indicador Volumen de agua consumida Modelo de caracterización Medición de caudal utilizado
durante molienda y Volumen utilizado para el lavado de los fondos.
Indicador de categoría Volumen de recipiente de almacenamiento, frecuencia de cambio de agua y Volumen y cantidad de fondos
Factor de caracterización Potencial de consumo de agua y accesibilidad de fuentes de agua en los proximos 10 años.
Resultado del indicador Caudal de agua utilizado en la molienda (lt / dia) Caudal utilizado en el lavado de los fondos. (lt/dia)
Receptores finales Cuerpos de agua cercanos al trapiche
Relevancia ambiental Agotamiento del recurso agua.
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: • Hoja de calculo - Evaluación de la significancía ambiental en cuanto
al manejo ambiental de los residuos líquidos. • Balance de masa – agua.
ALTERNATIVA DE CONTROL: • Buenas practicas de manejo • Ahorro y uso eficiente del agua • Diseño de Tratamiento para los vertimientos
56
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO AL RIESGO POR ACCIDENTES LABORALES
ASPECTO AMBIENTAL CRITICO DE CONTROL: Calentamiento de los jugos Funcionamiento del motor Alimentación de la cámara de combustión con bagazo
ANALISIS DEL IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Riesgo de accidentes Laborales Resultado del Indicador Factores de riesgo Modelo de caracterización Registro epidemiologico de No. De
accidentes laborales / tiempo Indicador de categoría Tiempo de exposición y tipo de
riesgo para cada puesto de trabajo. Factor de caracterización Potencial de muerte, invalidez,
incapacidad o enfermedad ocupacional por realizar actividades propias del trapiche panelero.
Resultado del indicador No. de accidentes por cada categoría (físicos, químicos, de seguridad o ergonómicos), por tipo ( quemaduras, ruido, exposición a altas temperaturas, a gases, a picaduras, bagazosis atropamientos o sobre esfuerzos fiscos), por el origen o actividad ( Evaporación de jugos, alimentación hornilla, molienda, bagazo, jugos calientes, batido de mieles o transportes de bagazo) y por puesto de trabajo (prelimpiador, hornillero, bojotero, prensero o gavero)
Receptores finales Trabajadores Relevancia ambiental Riesgo por Manejo de seguridad y
salud ocupacional.
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: • Hoja de calculo – Análisis ambiental de la producción panelera. • Balance de energía y descripción de la situación actual.
ALTERNATIVA DE CONTROL: • Buenas practicas de manejo
57
IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN EN CUANTO A LA SALIDA DE RESIDUOS SÓLIDOS DEL PROCESO PRODUCTIVO
ASPECTO AMBIENTAL: Separación de material extraño del jugo ( bagazo, bagacillo, tierra,
material flotante y lodos) . Salida de bagazo verde Funcionamiento del motor
ANALISIS DEL IMPACTO AMBIENTAL:
Elemento Dato Categoría de impacto Contaminación del Suelo Resultado del Indicador Salida de residuos sólidos del
proceso productivo Modelo de caracterización Caracterización y cuantificación de
residuos Indicador de categoría Kg de Bagazo, bagacillo y cachaza
por Kg de caña que entra. Factor de caracterización Modificación de las características
del suelo, además de deforestación para utilizar leña.
Resultado del indicador Kg Bagazo/ Kg panela Kg Leña/ Kg panela Kg Cachaza/ Kg de caña utilizada
Receptores finales Suelo, paisaje y animales Relevancia ambiental Agotamiento de los recursos
naturales por la utilización de leña, mientras que al aprovechar las salidas en el mismo proceso, cerramos el ciclo de vida de los residuos dentro del mismo proceso.
METODO PARA LA EVALUACION DE LA SIGNIFICANCIA: • Hoja de calculo – Análisis ambiental de la producción panelera. • Balance de materia
ALTERNATIVA DE CONTROL: • Buenas practicas de manejo
58
3.3 SITUACIÓN ACTUAL
Las extensiones de cultivo de caña en la región son muy variadas con un
promedio de 8 hectáreas por finca. El bajo nivel de tecnificación en los cultivos
es una característica generalizada para las regiones paneleras de
Cundinamarca, en las cuales predominan los cultivos muy antiguos, con más
de 20 años de edad, bajos índices de renovación y bajos niveles de utilización
de fertilizantes y de herbicidas. Este sistema de producción implica para el
agricultor pocas labores de cultivo y, generalmente se limita a realizar el control
manual de malezas y la cosecha de la caña.
Como ejemplo claro, en Villeta existen aproximadamente 500 trapiches
tradicionales, cada uno de los cuales cuenta en promedio con 6 hectáreas
sembradas en caña. Los trapiches son de baja tecnología y de gran impacto
ambiental, situación que se repite en los demás municipios de la región.
Figura 10 . Cultivo y características típicas de las zonas paneleras
Tabla 6. Análisis comparativo de los hornos tradicionales y mejorados, utilizados
en la región de Gualivá
Variable\ hornilla Trapiche tracción animal
Tradicional Mejorada
Capacidad, kg/h 30 67 100 Eficiencia, % 17 24 45 Eficiencia Comb % 75 77 86 Eficiencia Trans % 22 31 53 Leña, kg/kg panela 3,5 1.7 0 CO, kg/t panela 1763 1066 331 CO2 kg/t panela 3.520 2544 1565 Carga térm kW/t 19.515 13087 6467 Calor gases, kW/t 11.585 7047 2486
59
Los cultivos y trapiches son bastante antiguos: en general, se encuentra que
las baterías para la elaboración de la panela son en aluminio y cobre con falcas
en madera. Las unidades finca – trapiche se encuentran dotadas con cuartos
de moldeo, construidos en madera pintada y con mallas tipo polisombra, que
en la mayoría de los casos incluyen dentro de la misma área la zona de
evaporación y de moldeo de la panela.
3.3.1 Balance de materia y energía:
3.3.1.1 Balance de materia. Para un proceso de panela con : Extracción de jugo = 55%, Bagazo = 45% de caña, Cachaza = 4% de la caña
molida y con una conversión de 12.1% de Panela. Los jugos entran al molino
con 18°Brix y sale la panela 92°Brix.
Para 1 tonelada de caña :
ENTRADA SALIDA
ETAPA MP / Insumo Cantidad(ton) MP / Insumo Cantidad (ton)
Caña de Azúcar
1.00 Jugo sucio 0.55 Molienda
Bagazo verde 0.45 Jugo sucio 0.55 Jugo limpio 0.53 Prelimpieza Impurezas 0.02 Jugo limpio 0.53 Jugo
clarificado 0.49
Mucilagos Veg. 1.3 E-6 Cachaza 0.04 Clarificación Cal 1.1 E-5
Jugo clarificado
0.49
Clarol 1.4 E-5 Agua a evapor. 0.365 Antiespumante 3.6 E-5 PANELA 0.124
Evaporadoras y Punteadora
Anilina 8.7 E-6
60
B A L A N C E D E M A T E R IA
1 T o nC A Ñ A
M O L IN O
C O N C E N T R A C IO N
E V A P O R A C IO N
C L A R IF IC A C IO N
P R E L IM P IE Z A
0 .1 2 4 T o n P A N E L A
0 .4 5 T o nB a g a z o V e r d e
0 .5 5 T o nJ u g o s u c io
0 .0 1 T o n L o d o s
0 .5 3 T o nJ u g o l im p io
1 .1 E -5 T o n C a l
1 .3 E -6 T o n B a ls o
0 .0 4 T o n C a c h a z a
0 .4 9 T o nJ u g o C la r if ic a d o
1 .4 E -5 T o n C la r o l
0 .3 6 5 T o n A g u a
3 .6 E -5 T o nA n tie s p u m a n te
8 .7 E -6 T o n A n il in a
61
3.3.1.2 Balance de energía. En la hornilla panelera se requiere calor en tres
etapas : clarificación, evaporación y concentración.
mp = 71 Kg. panela / hora ----- masa panela
Bp = 92.5 °B ----- Brix panela
Bj = 18 °B ----- Brix jugo
mj = ( mp*Bp ) / Bj = 364.11 kg. jugo / hora ---- masa jugo
Clarificación : Esta presente el calor sensible, para llevar los jugos a su
temperatura de ebullición.
Te = 95°C ---- Temperatura ebullicion
Ta = 27°C ---- Temperatura ambiente
Cpj = 4.18 ( 1-0.006*Bj ) = 3.7285 KJ / Kg. °C -----
Qclar = [mj * Cpj * ( Te - Ta)] / 3600 = 24.68 KW ---- calor total de clarificacion
Evaporación : Se requiere calor para remover casi el 90% de agua presente en
el jugo.
mclar = 287.52 Kg. de jugo clarificado / h ----- masa jugo clarificado
mevap = ( mclar * Bj ) / 65 = 76.62 Kg. / h ----- masa jugo evaporado
∆Hv = calor latente de vaporización del agua = 2261.45 KJ / Kg.
Qevap = [∆Hv * ( mclar - mevap )] / 3600 = 130.598 KW --- calor total de
evaporación
Concentración : Calor necesario para remover el agua restante, para llegar al
Brix de la panela.
Qcon = [∆Hv *( mevap - mp )] / 3600 = 5.415 KW
El calor total para el proceso de obtención de panela es :
Qreq = Qclar + Qevap +Qcon = 161.693 KW
Qperd = Generalmente hay una pérdida del 67% de la energía suministrada.
Qsum = Qreq + Qperd = 489.99 KW con una eficiencia del 33%
mc = mj / Extracción de jugo = 809.13 Caña / h
62
mBV = mc - mj = 445.02 Kg. de bagazo verde producido en el molino.
HB = 30% de humedad, del bagazo a utilizar en la hornilla
HBV = 61% de humedad, del bagazo a utilizar en la hornilla
mBS = mBV *[ (100 - HBV) / (100 - HB) ] = 247.94 Kg. / h
VCN = 11.684 MJ / Kg. (Valor calorífico Neto) a 30% de humedad
mB = Qsum / VCN = 150.97 Kg. / h de bagazo requerido en la hornilla.
Q s u m = 4 8 9 .9 9 K W
Q c o n c = 5 .4 1 5 K W
Q e v a p = 1 3 0 .5 9 8 K W
Q C la r= 2 5 .6 8 K W
C la r i f ic a c ió n
E v a p o r a c ió n
C o n c e n tr a c ió n
Q p e rd = 3 2 8 .3 0 K W
1 5 0 .9 7 K g /hB a g a z o s e c o
3 6 4 .1 1 K g /h J u g o
7 1 K g / h o r a P a n e la
E f ic ie n c ia d e la h o r n il la = 3 3 %
B A L A N C E D E E N E R G IA
63
3.3.2 Categorización de los trapiches. Para realizar un análisis comparativo
en cuanto al manejo ambiental de los aspectos significativos del proceso, es
aconsejable utilizar la metodología de estudios de caso, en la cual se define
como variables para clasificar la capacidad de producción de panela durante la
molienda, relacionándola a su vez con el nivel de adopción tecnológica como
es: el tipo de cámara de combustión, el tipo de pailas y la conducción de jugos
por tubería.
Para el desarrollo del estudio definimos un ejemplo de caso de trapiche para
cada categoría definida, ubicada en la región del Gualivá, con base en lo
anterior, se caracterizo de la siguiente manera:
Capacidad Elementos de adopción tecnológica
Alto Cámara de combustión tipo Ward + pailas aleteadas
+ tubería de conducción de jugos
Medio Cámara de combustión mejorada + pailas aleteadas
+ tubería de conducción de jugos
Bajo Cámara de combustión tradicional + pailas redondas
En la cámara Tradicional el área de la parrilla es muy grande, permitiendo el
ingreso de aire falso que enfría los gases causando temperaturas bajas de
combustión (850° C con bagazo de 30% de humedad) se presentan
porcentajes elevados de CO (6-7%).
En la Plana-CIMPA o Tradicional mejorada la parrilla se diseña para
disminuir la entrada de aire falso, obteniéndose temperaturas de combustión
más altas (950° C) y las pailas están más alejadas del lecho de bagazo,
permitiendo una mayor combustión, con porcentajes de CO aproximados de
5%.
En la Cámara tipo Ward se logran temperaturas promedios de 1.100° C con
bagazo de 30% de humedad en promedio y se mejora la combustión con
porcentajes de CO inferiores del 4%. En esta cámara se forma una pila de
bagazo sobre la que cae bagazo fresco evaporándose el agua intersticial a
64
100° C, luego a 250° C se van las partículas volátiles y a los 600° C se inicia la
combustión parcial; por último a 1.300° C ocurre la combustión total. El 70% del
aire necesario para la combustión (aire primario) entra por la parrilla para la
primera combustión; luego los gases de combustión con las partículas volátiles
en la garganta de la cámara se mezclan con el aire secundario o aire restante
(30%), que entra por orificios dispuestos para ello. El espacio entre la garganta
y la primera paila se denomina segunda cámara de combustión donde se
completa la combustión. Este tipo de cámara puede utilizar bagazo con una
humedad máxima de 45%, ya que por la forma, la radiación del arco hace un
presecado del bagazo.
Figura 11. Cámara de combustión Tipo Ward - CIMPA
Tabla 7. Tipos de cámaras de combustión Tipo de cámara Características Temp.
Combustion °C Producción
CO (%)
Tradicional - Parrilla grande que deja entrada de aire frió -Paila cerca al lecho del combustible
850 6 a 7
Tradicional Mejorada
- Parrilla con menor entrada de aire - Paila retirada del lecho del combustible 950 5
Tipo Ward
- Primera cámara para una primera combustión con aire que pasa a través de la parrilla ( 70% del total ) - Segunda cámara a través de cuya restricción pasan los volátiles y gases para completar la combustión con una entrada de aire secundario - Permite bagazo de humedad 45 %
1100 < 4
Ward tipo Cimpa
- Es Ward con una cámara de presecado adicional para el bagazo, permitiendo usar de mayor humedad.
950 - 1200 < 4
65
Las pailas se fabrican generalmente en bronce, aluminio, o acero, mediante
procesos de fundición o deformado en caliente. Existen pailas de forma
semiesférica, semicilíndrica, trapezoidales planas, planas aleteadas,
acanaladas y pirotubulares. Existe también un tipo de paila evaporadora de
doble efecto, que consta de dos recipientes, uno encima del otro y permite el
precalentamiento de los jugos en su etapa superior, por medio del vapor
generado en la etapa inferior, proporcionando de esta manera agua destilada
como subproducto del proceso.
Figura 12. Esquemas de tipos de pailas
P. SEMIESFERICA
P. PLANA
P. ALETEADA
P. PIROTUBULAR
Adicional a estas características existen otras medidas complementarias que
aumentan la eficiencia del proceso y por lo tanto aumentan la capacidad de
66
producción, pero no se clasifican en ninguna de las partes ya que su
implementación se han presentado en la mayoría de trapiches
independientemente de su capacidad. Estas medidas adicionales son:
Prelimpiadores, utilización de ladrillos refractarios para construir ductos de
humos, menos de cuatro días de apronte para evitar la disminución de la
calidad de la panela, utilización de bateas metálicas de acero inoxidable y uso
de materiales aislantes, de resistencia térmica y de mayor vida útil en la
hornilla.
Figura 13 . Prelimpiador de una o mas tablas retenedoras
Para aumentar el nivel de extracción y para obtener mayores rendimientos se
recomienda implementar un molino de 5 maza o 2 molinos en serie.
Figura 14 . Molinos en serie
67
Tabla 8. Trapiches Escogidos para el estudio de casos
CAPACIDAD TRAPICHE PROPIETARIO UBICACION
Alta EL CAJON Gustavo Reyes
Tobía – La Peña
(Vereda Puerto
Rico)
Media TOBIANITA Vicente
Bohórquez
Tobía ( Vereda los
Pérez)
Baja EL CRISOL Alirio Ávila Nimaima
Dentro del contraste de la productividad dependiendo de la escala de
producción que se evalúa podemos observar, por ejemplo en la pequeña
industria se pude ver un alto índice de uso de la mano de obra y una baja
eficiencia, en tanto que en la mediana industria se implementan algunas
medidas para el mejoramiento de los procesos, los cuales inducen aumentos
de la productividad y por ultimo, se encuentran los grandes productores que
realizan inversión en mejoras tecnológicas y que obtienen un alta productividad
y eficiencia de los procesos.
3.3.3 Practicas de manejo operacional. En la mayoría de los trapiches de la
región se encuentra una deficiencia marcada en las prácticas de manufactura y
en el mantenimiento de la enramada misma. Ninguno de ellos tiene protocolos
de desinfección.
Las hornillas que se encuentran en las unidades productoras son construidas
hace 20 años en promedio, encontrándose un alto grado de deterioro y alto
consumo de combustibles adicionales al bagazo, como leña y llantas usadas,
lo cual genera deforestación, incremento en las emisiones gaseosas y térmicas
y aumento en los costos de producción. Actualmente en la región, el consumo
de leña anual es de cerca de 18 toneladas adicionales al bagazo y el promedio
por trapiche es de cerca de 1 kg por kilogramo de panela producida.
68
Tabla 9. Características de la producción panelera en la región de Gualivá PROCESO / FASE TECNOLOGIA
Extracción de jugo Molinos con motor diesel / eléctricos Clarificación del jugo Con guásimo Lubricante en paila punteadora Sebo/Manteca/Aceite Número de pailas en la hornilla Cinco y paila punteadora Sentido del manejo del jugo Contraflujo o Flujo combinado Empaque Caja de cartón Duración de la molienda Discontinua durante 2 -3días de
14 -15 horas Número operarios molienda 5 a 6 Especialización del trabajo Medianamente especializado Tipo de trabajo Contratado y familiar Forma de pago A destajo / por jornal Contratos en el proceso Moliendas en compañía
En los trapiches de la región del Gualivá se observa una alta participación de
los costos de beneficio de la caña debido a la baja capacidad de los trapiches.
Esta región se caracteriza por hornillas de baja capacidad y eficiencia, lo que
incrementa los costos de mano de obra.
Existe gran cantidad de caña sembrada, pero a la vez también se encuentra
que por la baja eficiencia, no existe un equilibrio entre la cantidad de caña
utilizada con la cantidad de panela producida.
Según estudios donde se evalúa la presencia de mecanismos de control
sanitario y ambiental, se puede apreciar que tienen una deficiencia general en
cuanto al desarrollo de buenas practicas de manejo sin embargo, se observa
que las de menor implementación son: instalaciones sanitarias, operaciones
sanitarias, gestión ambiental, manejo adecuado del personal, seguridad
industrial, mantenimiento de edificios e instalaciones y utilización de equipos y
utensilios adecuados.
Dentro de los nuevos proyectos planteados existe la implementación de
Unidades Mayores de producción, con miras a contar con grandes trapiches
que posean características altas de ecoeficiencia, los cuales reemplazarían a
varios pequeños y se convertirían en proveedores de caña.
Existen convenios y proyectos de CORPOICA con otras instituciones para el
mejoramiento de los trapiches, con el apoyo de la Gobernación de
69
Cundinamarca y ECOPETROL quienes se comprometieron a fortalecer y
apoyar el proceso productivo de la panela, a través de la adecuación y dotación
de hornillas que permitan mejorar la calidad del producto final y disminuir la
utilización de llantas y leña como en la cocción de los jugos.
Por otra parte el Banco Interamericano de Desarrollo - BID y la Corporación
para la Investigación Socioeconómica y Tecnológica de Colombia – CINSET ,
dentro del programa de Gestión Ambiental e incorporación de tecnologías más
limpias para empresa Colombianas ( GA+P ), brinda el apoyo para realizar el
diagnóstico ambiental, la selección y formulación de alternativas de
mejoramiento ambiental, el diseño de hornillas y el seguimiento y control de las
unidades productoras de panela.
3.3.4 Manejo de residuos sólidos. La agroindustria panelera no constituye un
ejemplo de sistema productivo sostenible ya que desde la misma ubicación del
lote para el cultivo de caña hasta la obtención de la panela, está afectando el
equilibrio del sistema por la generación de residuos sólidos y la afectación
fisicoquímica de los suelos.
Actividades como la tala de árboles para el establecimiento del cultivo, la
preparación del terreno y la aplicación de agroquímicos para el manejo del
cultivo, el uso de llantas y leña como combustibles sumada a la baja eficiencia
de los procesos de combustión y transferencia de calor en la hornilla están
generando cambios negativos en la calidad ambiental.
El bagazo que se obtiene en la molienda es utilizado en la hornilla como
combustible y si hay exceso y cuando esta descompuesto se utiliza como
abono en las tierras. Las cenizas es un producto de la combustión, se mezclan
con el bagazo descompuesto para ser utilizado como abono. A estas cenizas
no se les realiza ningún tipo de análisis químico que asegure que sean
inofensivas para el uso agrícola.
La cachaza es la impureza del jugo y contienen gran cantidad de azúcares,
compuestos nitrogenados y elementos minerales. Es utilizada como alimento
para animales (especialmente cerdos) y por lo tanto, se debe analizar su
70
posible peligrosidad por la presencia sustancias que lleguen a ser
bioacumulativas dentro de la cadena trofica.
Cuando no se está produciendo panela se observa la cantidad de residuos de
anteriores moliendas como melcochas y pedazos de panela, atrayendo gran
cantidad de animales al sitio. Esto representa un alto riesgo ocupacional por
posibles accidentes en las picadas de abejas y avispas.
3.4 ALTERNATIVAS DE CONTROL PROPUESTAS
3.4.1 Buenas prácticas de manejo
OPORTUNIDAD RECOMENDACION Autosuficiencia energética
Se debe conocer: La eficiencia térmica de la hornilla, la concentración de sólidos solubles del jugo, la cantidad de caña molida, el contenido de fibra, la cantidad de bagazo producido y el porcentaje de extracción alcanzado en el molino.
Control proceso • Se debe utilizar los balances de materia para evaluar la eficiencia que tiene todo el proceso y de esta manera plantear soluciones para mejorar puntos débiles como un mal ajuste del molino o planificar el área de caña.
• Preestablecer la producción de panela de la finca y programar los compromisos del mercado.
Buen manejo agronómico
• Seleccionar la variedad de caña adecuada • Conocer el tipo de suelo donde se va a cultivar, para un
adecuado manejo de los nutrientes. • Establecer la distancia de siembra que permite a la variedad
desarrollarse adecuadamente • Realizar un control de malezas para evitar la competencia por
los nutrientes • Identificar el momento de corte de la caña, cuando se ha
alcanzado la madures deseada. • Controlar el gradiente de temperatura con respecto al tiempo :
es recomendable que la temperatura se eleve entre 1 y 1.5°C por minuto durante la etapa de clarificación para que se pueda efectuar la aglutinación de impurezas.
• Controlar el grado de Acidez del jugo : el pH es un factor importante a controlar pues cuando le falta cal produce panela “Falta de Grano” (blanda y melcochuda) y en el caso en que el pH sea superior a 6.5 oscurece el producto.
• El hornero que opera la paila punteadora debe conocer en donde se da el punto de panela, que se evalúa mediante la velocidad de escurrimiento de las mieles sobre la falca de la paila.
• Para garantizar un óptimo comportamiento de la hornilla se
71
requiere que los operarios que manejan el proceso tengan la suficiente experiencia para evitar problemas en la calidad de la panela y en los equipos.
• El equipo de molienda debe seleccionarse acorde con la capacidad de la hornilla para garantizar el suministro oportuno de jugo y evitar tener que apagar la hornilla durante la producción.
• El trabajo continuo de la hornilla aumenta la capacidad de producción y evita las pérdidas de combustible por enfriamiento nocturno y el deterioro del ladrillo debido a los cambios bruscos de temperatura.
• La alimentación del bagazo en la hornilla debe realizarse en pequeñas cantidades y alta frecuencia.
• Se debe evitar la entrada de aire por orificios en las paredes del ducto de la chimenea o en la pared frontal donde se ubica la puerta, puesto que la hornilla no requiere mayor suministro de aire secundario del estipulado en el diseño. El suministro de mayor cantidad disminuye la eficiencia de la combustión.
• La parrilla debe descenizarse periódicamente para evitar la formación de escoria y por tanto el bloqueo del paso del aire requerido en la combustión.
• El cenicero debe mantenerse despejado, incluida la entrada a fin de no obstruir el paso del aire .
• Se recomienda emplear bagazo con una humedad promedio del 30% el cual se consigue en dos semanas con buen manejo en la bagacera.
• El tiempo de residencia de los jugos en la hornilla influye notoriamente sobre la calidad de la panela ya que a mayor tiempo de residencia se incrementa el porcentaje de azucares reductores y para evitar esto, es importante que la cantidad de jugo manejada por lote sea la mínima posible.
• El nivel de los jugos en las pailas semiesféricas siempre debe estar por encima de la línea de contacto de los gases de combustión con la paila a fin de evitar quemaduras de la panela.
Limpieza y mantenimiento
• Retirar varias veces al día, las impurezas que flotan y pasar nuevamente por el molino para recuperar parte del jugo retenido.
• Cada 12 horas se deben lavar los prelimpiadores con agua limpia para que salga el lodo, arena y residuos de la molienda. Luego se rocían las paredes internas con una lechada de cal para evitar deterioro por la fermentación de los residuos.
• La cal se debe diluir primero en un poco de jugo porque si se adiciona directamente al jugo se forman grumos y no se disuelve
• Se puede utilizar la cachaza en forma fresca o después de llevarla a la paila melotera como alimento para animales.
• Conocer la dosis exacta de mucílago ya que el exceso es perjudicial pues en el batido se presentarán problemas.
• Las pailas concentradoras se deben raspar periódicamente para evitar la formación de capas de miel pegada al fondo, las cuales disminuyen el paso del calor y deterioro de la panela.
72
Para facilitar esta labor se suspende el suministro de bagazo, se desocupa la paila y con ayuda de un raspador y de jugo clarificado se limpia la paila, el jugo sucio se deposita en la paila melacera.
• La paila melacera se debe raspar permanentemente con la ayuda de un raspador sin necesidad de desocupar la paila.
• Después de cada molienda se debe realizar las siguientes labores de mantenimiento: Realizar un aseo general de las instalaciones, equipos y
utensilios; de igual forma al iniciar labores realice nuevamente una limpieza y desinfección de estos. Retirar el hollín formando en la superficie caliente de las
pailas. Lavar y raspar las pailas. Las pailas se dejan con agua
limpia durante el enfriamiento de la hornilla. • Cada seis moliendas se deben limpiar los ductos de la paila
pirotubular, así como realizar una limpieza general e inspección del estado de los ductos y un mantenimiento preventivo.
3.4.2 Cambios de materias primas. Se debe analizar la manera de siempre
utilizar material que proporcione una alta eficiencia en los procesos, que sea de
fácil alcance, que no produzca riesgo alguno en su manipulación y que cumpla
con todos los requisitos legales en su utilización. Como primer insumo
debemos tener el consumo de bagazo, que siempre que no exista una opción
que sea viable económicamente en su uso (gas natural) , será la alternativa
primordial por encima de otros combustibles que causan un mayor impacto (
leña y caucho ).
Cuando se utiliza leña que, aunque es un producto natural, se genera un
impacto al promover la deforestación de los bosques circundantes y por lo
tanto produce un desmejoramiento en el equilibrio armónico del entorno. A
pesar de su prohibición legal, el uso de caucho para aumentar la eficiencia de
generación todavía sigue siendo utilizada como herramienta de aumento de
poder calorífico. También hay que tener en cuenta la gran toxicidad que implica
el uso de este combustible, en un proceso de producción de alimentos donde la
presencia de gases tóxicos como los arrojados por las llantas pueden causar
graves problemas por intoxicación.
Aunque su utilización ya es menos frecuente, todavía se negocia con llantas
que son utilizadas principalmente para iniciar la hornilla.
73
Para la etapa de clarificación se utilizan sustancias provenientes de la
naturaleza como son los mucílagos naturales ( Balso, Cadillo o Guasimo);
además de que son fáciles de conseguir, su composición química es
netamente orgánica. Es muy importante no agregar en exceso estos materiales
ya que pueden generar problemas en la textura del producto.
También es muy frecuente encontrar la utilización de polímeros químicos como
el Mafloc 975, que no es recomendable ya que le quita las características de
producto natural a la panela, por ser un compuesto a base de óxidos de hierro.
Existe un problema grave por la adición de productos no permitidos o que le
han sustituido parte de sus elementos constitutivos naturales que hacen que la
panela sea adulterada. Tal es el caso de la utilización de colorantes que son
anilinas altamente tóxicas denominada comercialmente "El Indio", o naranja L
(sal disódica del ácido P-Sulfo Benceno Azo Beta Naftol). Sin embargo, su uso
ha disminuido significativamente con buen manejo de la limpieza de los jugos y
las campañas de concientización sobre el no uso de estos colorantes. La
solución es tener un buen manejo agroindustrial del proceso con el cual se
obtiene el color natural de la panela que en sus diferentes variedades es
agradable.
Según la NTC 1311 dentro de las condiciones generales que debe cumplir la
panela es el no uso de colorantes naturales, ni artificiales, también se prohíbe
el uso de hidrosulfito de sodio ni hiposulfito de sodio, ni otras sustancias
químicas con propiedades blanqueadoras. Para la identificación de los
colorantes se deben seguir los métodos propuestos por la NTC1311.
3.4.3 Reutilización de residuos (biosolidos). Dentro de la etapa de limpieza
de los jugos se encuentra una salida de lodos, de la cual parte es aprovechada
como alimento para animales. Debido a la características químicas de estos
sólidos presentan un gran potencial para ser estabilizado con otros residuos
propios del trapiche (domésticos, rastrojos, bagazo, etc..) por medio de un
proceso de compostaje, en el cual se le da un tratamiento para adecuar los
biosolidos para su uso en el mejoramiento de suelos cosechados.
74
Este biosolido cumple todas las características para que el proceso de
compostaje sea óptimo, como es de poseer una humedad entre 50 y 60 %, una
buena relación nutricional, el material llenante (bagazo) y las condiciones
ambientales de la región (Temperatura promedio de 23 °C).
En cuanto a las condiciones de diseño, se puede manejar un proceso de pila
aireada por volteo, de sección trapezoidal con un ancho de 4 m. y altura de 1,3
m.. La reacción aerobia provee el calor para elevar la temperatura de la pila y
hacer que el aire se eleve, produciendo un efecto de chimenea y movimiento
de aire dentro de la pila. Durante los primeros cinco días la pila debe voltearse
por lo menos dos veces al día para mezclar bien el lodo con el llenante y
después del periodo inicial de cinco días, las pailas se voltean con la frecuencia
requerida para mantener la concentración de oxigeno y la temperatura en lo
valores apropiados. Se debe proteger la pila de lluvias y de entrada de agua
para mantener la humedad. La duración del proceso puede durar entre seis y
doce semanas. Al finalizar el proceso se debe realizar un tamizado para
conocer qué material se encuentra en óptimas condiciones para su utilización y
cuál debe ser devuelto.
Figura 15. Esquema de una cama de compostaje
1,3 m
4 m
Figura 16. Cama de compostaje
75
4. MANEJO AMBIENTAL DE LOS RESIDUOS LIQUIDOS DEL SISTEMA
PRODUCTIVO PANELERO
4. 1 SITUACIÓN ACTUAL
En la producción de panela se generan aproximadamente 1500 litros de aguas
residuales por tonelada de panela, generadas durante el lavado de fondos y
gaveras. Estas contienen cerca de 0,5% de sólidos disueltos, en su gran
mayoría azúcares, además de microorganismos. Este 0,5% referido es el que
requiere ser removido para que el agua pueda ser reutilizada. Esta aguas son
dispuestas en los suelos cercanos a los trapiches contaminando los suelos
aledaños, acabando con las plantas y produciendo olores desagradables,
además de la presencia de algunos vectores. Se han planteado varias
alternativas de manejo de los vertimientos, pero, por las características de esta
agua residuales y los volúmenes generados, que dependen de la frecuencia
con que se realiza la molienda, conlleva a la necesidad de plantear alternativas
muy especificas para este tipo de residuos líquidos propios del proceso
panelero.
4.1.1 Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo aspectos que generan residuos líquidos del sistema productivo panelero. Al analizar los datos que arroja la hoja de calculo diseñada para determinar los
índices de significancía ambiental, se observa que los resultados encontrados ,
son proporcionales a la evaluación e identificación de los aspectos e impactos
encontrados en el proceso panelero. Por medio de los resultados arrojados
podemos realizar una comparación dependiendo de la categorización, del
aspecto evaluado y también por parámetro evaluado.( VER ANEXOS )
Solamente se evaluaron los parámetros para los cuales se tiene datos, en el
caso de OD para el momento del lavado de gaveras no se tomo el dato, por lo
tanto se tomo como 1 similar al valor para la OD de lavado de fondos. El dato
de DQO que para el diseño del tratamiento es muy relevante solo se realizo
muestreo para el trapiche de categoría media, pero dentro de la evaluación de
76
la significaría no fue incluido ya que es mas relevante la DBO como valor
absoluto para la evaluación de la contaminación orgánica.
El peso asignado para cada parámetro se escogió de acuerdo al criterio del
autor, basado en el diagnostico ambiental realizado en los diferentes trapiches
estudiados.
4.1.2 Balance ambiental del agua utilizada en el proceso panelero. Para
determinar la cantidad de agua utilizada en el proceso panelero, se debe
realizar la sumatoria del volumen de agua utilizada durante la molienda (agua
de lavado de gaveras) y el volumen de agua utilizada en la actividad de
limpieza de los fondos. En el conteo del agua de la molienda se debe observar
el tipo de tanque, el numero de veces que se cambia el agua, la duración de la
molienda y la producción de panela. Aunque las características del tanque
varían dependiendo de la producción del trapiche (madera, cerámica o acero ),
lo que realmente determina el volumen es la cantidad de veces que se cambia
el agua, como también hace que la carga orgánica aumente, debido a la rápida
fermentación de los azucares reductores. Se observa que la cantidad de
cambio del agua depende también de las condiciones de inocuidad que se
manejan en el proceso de moldeo de la panela.
Características del tanque: El agua de lavado de gaveras es almacenada en el
tanque. Por lo general los trapiches de alta adopción tecnológica cuentan con
un tanque metálico con llave de paso y desagüe, mientras que los tanques de
mediana producción son construidos de ladrillo y cerámica y en relación a los
de baja producción se encuentra tanques de madera sin llave de desagüe. En
estos últimos se duplica algunas veces la frecuencia de cambio del agua.
Tabla 10. Comparación de tanques por producción Nivel producción
Fuente de agua
Material tanque
Desagüe Volumen real (lt)
Volumen útil (lt)
Frecuencia cambio (h)
Volumen vertido (lt/dia)
Alta Acueducto Metalico Si 300 150 4 900 Media Acueducto Ceramica Si 675 550 14 945 Baja Nacedero Madera No 195 120 12 250
77
Figura 17. a) Tanque ceramica, b) Tanque metalico y c) Tanque madera
El proceso de limpieza de los fondos, se realiza dos dias después de haber
terminado la molienda, el procedimiento es el siguiente:
P : paso de llenado y vaciado. P1:primer paso, P2:segundo p. y P3 :tercer p.
Al realizar el conteo de veces de llenado, teniendo el volumen y numero de
pailas, encontramos un balance típico para cada categoría definida en el
estudio.
Volumen aproximado:
Pailas aleteadas : 1.5 m3 A
Pailas canoas: 1 m3 C
Pailas redondas: 1 m3 R
Balance de la actividad de limpieza para fondos según categoría Capacidad No. Pailas P1 (m3) P2 (m3) P3 (m3) Total (m3)
Alta 2A, 2 C, 2R 0.3 0.5 0.7 1.5 Media 2A, 1 C, 3R 0.25 0.3 0.45 1 Baja 4 R 0.25 0.3 0.45 1
Total 0.8 1.1 1.6 3.5
Llenado de los fondos con agua
Dejar evaporar el agua
A los 2 días
Vaciado del agua que queda en los fondos, aproximadamente ¼ del volumen total
Agregar agua para quitar impurezas
Lavado manual, tratandode retirar todos losresiduos pegados a losfondos (mieles, cachaza)
Vaciado y de nuevo llenar el fondo a la mitad para última lavada
Vaciado y dejar fondos secos
P1
P2 P3
Final de la molienda
78
4.1.3 Manejo actual de los residuos líquidos. Se observa que durante el
procesamiento de la panela en los trapiches de la región del Gualivá aparecen
aguas de desecho con altos niveles de materia orgánica que son altamente
contaminantes del medio ambiente y que son vertidas a los alrededores de la
misma enramada sin control alguno. Principalmente con altas concentraciones
de DBO5 y altos contenidos de sólidos, debido a las características del
proceso. Otro problema que se observa es la ausencia de algún tipo de
tratamiento y el único mecanismo que existe es realizar una infiltración en el
suelo.
En la mayor parte de los trapiches del país, las instalaciones sanitarias y el
tratamiento de afluentes son ineficientes o inexistentes. El agua de lavado de
las gaveras, por ejemplo, presenta altos índices de fermentación y
contaminación, siendo caldo de cultivo para el desarrollo de microorganismos
que contaminan el producto.
El lavado de los prelimpiadores se realiza cada 12 horas, retirando los tapones
de limpieza de los prelimpiadores, se agrega abundante agua limpia para que
salgan todos los lodos, arena y residuos de la molienda; éstos contienen gran
cantidad de materia orgánica. En la cachacera también se obtienen lodos
durante el tiempo de residencia que se le da a la cachaza para la formación de
tres capas. Se debe tener en cuenta la posibilidad de la transformación de
estos lodos como un biosolido. A estos vertimientos no se les hace ningún tipo
de tratamiento para reducir su carga contaminante, ya que dentro de la política
que existe es que al no haber una carga contaminante frecuente aportada por
los trapiches, no es necesario realizar un tratamiento, puesto que el impacto
sobre los cuerpo de agua es temporal. No existen medidas de compensación,
ni de recuperación de cuencas.
79
4.2 ALTERNATIVAS DE CONTROL PROPUESTAS
4.2.1 Ahorro y uso eficiente del agua. Dentro del proceso panelero, la
utilización de agua se da principalmente por el lavado de gaveras, la cual es
tomada de nacederos y corrientes de agua que pasan por las fincas y debido a
que no existe un costo económico por la utilización del recurso, se presenta un
consumo alto, complementado por la falta de acciones de protección de estas
fuentes de agua. El agua es almacenada en un tanque que, dependiendo del
tipo de trapiche, varia en sus características. En los trapiches de baja
producción se utilizan tanques de madera que no cuentan con llave de
desagüe; en los de medio se tiene tanques construidos de cemento y ladrillo y
que en algunos casos el agua circula constantemente sin control generando un
desperdicio grande y por último, en los de producción alta se observa la
utilización de tanques metálicos que poseen llave de control. Otro factor de
desperdicio es que no se tiene un control de los cambios de los tanques ya que
en algunos trapiches se cambia constantemente el agua con el fin de mantener
unas buenas condiciones de higiene, pero sin tener en cuenta el gran
consumo. En otros casos, especialmente el de baja producción, se encuentra
que la frecuencia de cambio de agua es mucho menor.
Como alternativa y manejando tecnologías simples se puede considerar el
tener un medidor de nivel en el tanque que mantenga siempre el volumen
necesario, considerando las diferentes variables de cada proceso, es decir:
- Cantidad de panela producida
- Inventario de equipos o instalaciones a lavar.
- Fuente de agua
- Frecuencia de cambio y de lavado
Para tener la medida exacta se puede implementar un flotador con flecha que
indique cuando obtenemos el nivel del tanque que se desea tener, además es
de fácil montaje y en ocasiones económico.
Figura 18. Esquema de flotador de flecha
80
Otro procedimiento es el de medir un balde aforado el tiempo necesario para
llenar determinada cantidad, teniendo en cuenta el sitio de suministro de agua
(llave o registro); luego, al conocer la cantidad necesaria para el lavado de
gaveras, se obtiene el dato del tiempo total que se debe dejar llenando el
tanque de almacenamiento, el cual se complementa instalando un cronometro
que ayude a medir el dato exacto.
Otra medida para el ahorro de agua es la utilización de sistemas de presión
para la operación del lavado de las instalaciones.
Figura 19 . Sistema de lavado a presión
4.2.2 Diseño de Tratamiento para los vertimientos. Las aguas residuales
generadas en el proceso de producción panelera se caracteriza por ser un
residuo acidificado con alta carga orgánica contaminante, esto se debe a la
composición bioquímica de los jugos de la caña de azúcar que contienen una
concentración alta de azucares reductores que ejercen una rápida
fermentación sobre el agua a tratar. Al tener en cuenta este factor y el de la
disposición de espacio para la instalación de estructuras para el tratamiento, se
considera adecuado utilizar un tratamiento de tipo biológico anaerobio, ya que
sus principales usos son el de remoción de materia orgánica de la materia
orgánica de las aguas residuales y el de la oxidación y estabilización de los
biosolidos producidos en el tanque de tratamiento biológico.
Los procesos de tratamiento anaerobio tiene aplicación principalmente en
aguas residuales de concentración alta, con DBO mayor de 1000 mg/lt, donde
Pailas
Tanque de agua Equipo de
presión
Gaveras
81
RESIDUO COMPLEJO
ACIDO PROPIONICO
OTROS PRODUCTOS
ACIDO ACETICO
CH4
15 65 %
20 %
15
17 % 35 %
15 %72 %
13 %
100 % DQO
los compuestos orgánicos y el CO2 se usan para que las bacterias
metanogenicas produzcan metano. Muchos procesos anaerobios no requieren
sedimentación primaria, pero es conveniente remover previamente la arena y el
material inerte para evitar su acumulación, la cual desplaza la biomasa. Si la
variación de carga o caudal es alta se recomienda proveer un tanque de
igualamiento o una caja reguladora de caudal.
La estabilización o remoción biológica anaerobia de DBO ocurre en la etapa de
formación de metano, porque este es poco soluble en el agua y se evapora con
el gas que sale del reactor. Las ecuaciones que resumen el proceso anaerobio,
incluyendo crecimiento serian:
Materia orgánica + nutrientes bacterias células + ácidos
volátiles + alcoholes + H2 + CO2
Ácidos volátiles + alcoholes + H2 + CO2 + nutrientes bacterias
células + CH4 + CO2
Las condiciones optimas para un proceso anaerobio eficiente son las
siguientes: 1) nutrientes suficientes; 2) pH entre 6,5 y 7,6 ; 3) temperatura en el
intervalo mesofilico de 25 C – 35 C o en el termofilico 50 C – 60 C; 4) ausencia
de oxigeno y 5) ausencia de sustancias toxicas.
Para el diseño y calculos es relevante obtener el dato de la DQO, ya que con
este valor nos aseguramos tener en cuenta todas las formas de
descomposición de la materia organica en el tratamiento anaerobio, como se
muestra en la tabla:
Figura 20 . Comportamiento de la DQO en un proceso anaerobio
82
Dentro de las opciones que se manejan actualmente se encuentra el pozo
séptico, el cual es un tratamiento primario que ofrece una remoción de DBO5,
grasas y sólidos suspendidos, pero tiene una estabilización baja de la materia
orgánica. Existe una propuesta de tanque séptico que COLEMPAQUES ofrece
como opción para los trapiches, sucedida por infiltración al terreno.
Actualmente en el mercado existen sistemas de tratamiento de fácil instalación
y mantenimiento, en la Figura se muestra un tanque de tratamiento y
almacenamiento que se puede adaptar a las necesidades del trapiche.
Figura 21. Tanque cilíndrico de tratamiento para aguas grises o residuales
Tabla 11. Dimensiones de los tanques de acuerdo con su capacidad
Para el tratamiento de las aguas residuales de trapiches fueron evaluadas
diferentes alternativas y se encontro que el tanque séptico, no arroja buenos
resultados ya que no permite una buena estabilización de la materia orgánica,
además de no facilitar las condiciones para que se lleve a cabo un buen
Capacidad A B C
500 l 88 100 37
1000 l 117 120 37
2000 l 151 169 37
83
tratamiento anaeróbico. Dentro de la evaluación que se realizó en los estudios
de caso, se encontro que en el trapiche de categoría alta (Finca el CAJÓN –
Gustavo Reyes) donde se instaló un tanque séptico exclusivo para el trapiche,
las condiciones de olores y gases eran muy malas, generando molestias para
los trabajadores y presencia de vectores. Por lo tanto, se propone un
tratamiento de tipo anaerobio por crecimiento adherido.
Al relizarse un estudio de alternativas porque el montaje de un filtro anaerobio
en forma de un reactor RAP (Reactor Anaerobio de Pantallas) de flujo a pistón,
utilizando un medio filtrante a base de biomasa, el cual es de fácil acceso para
las condiciones del trapiche, como medio filtrante pueden considerarse la :
cascarilla de arroz, la cáscara de coco, y como posibilidades alternas el bagazo
o la caña .
Debido a las características del agua residual procedente del proceso panelero,
se encuentra que antes del RAP se debe tener un tratamiento de neutralización
y sedimentación para evitar la acidificación y la colmatacion del medio, por lo
tanto se establece como tratamiento preliminar la implementación de un tanque
o una caja reguladora de caudal, en donde se agregue una dosis de cal
hidratada para permitir generar capacidad de amortiguamiento del pH
suficiente para mantenerlo en su rango optimo (6,5 -7,6), ya que por las
reacciones que generan los azúcares reductores con los ácidos volátiles
inestabilizan el sistema y ocurren caídas del pH. De este modo, un pH bajo
permite la prevalecía de fermentación ácida sobre la etapa metanogénica
donde se tiene como resultado la acidificación del reactor. De esta forma, el
reactor volverá a funcionar adecuadamente después de la adición de
alcalinidad externa (cal hidratada Ca(OH)2), que a su vez dará como resultado
una baja concentración de CO2 en el biogás (Field, Sierra y Lettinga 1995).
En la Figura se muestra el sistema propuesto.
84
Figura 22. Esquema de tratamiento global propuesto
Diseño de tanque regulador – dosificador Para realizar un buen tratamiento anaerobio que se generara en el filtro,
tenemos que asegurar en lo posible que exista un caudal homogéneo, ya que
por las características del proceso panelero, el flujo suministrado al reactor es
por cochadas que depende del manejo del agua durante el lavado de gaveras y
durante el lavado de fondos. Es por esta razón que se diseña un tanque que
regule el caudal de entrada y que al mismo tiempo sea donde se realiza la
neutralización o alacanizacion externa por medio de la cal hidratada, anexo a
esto también nos ayuda a retirar una parte de sólidos sedimentables que es
proporcional a el tiempo de retención de este tanque.
Al utilizar la herramienta para el diseño encontramos para un caudal promedio
generado en el proceso panelero de 0,4 m3/h, un tiempo de retencion de 5
minutos y una entrada de agua de 0,6 LPS, encontramos:
So= 2,43 m3/m2 – h ; A= 0,165 m ; Hef = 0,2 m L= 0,55m ; BL = 0,05m
La dosificación debe cumplir una relación de : DQO : HCO3 - 1:1
Aprox. Elevar pH a 7,5 unid.
Trapiche
Caja Reguladora
Reactor Anaerobio
Biofiltro para control de olores
Pozo de infiltración
Nivel Suelo
85
Figura 23 . Tanque regulador de caudal
Filtro anaerobio de pantallas Este tratamiento consiste en un filtro anaerobio a base de un medio en
biomasa (cacarilla de arroz, cáscara de coco, bagazo, etc..), en donde existirá
un crecimiento biológico para retención, dotado de pantallas que obligan al
afluente a subir y bajar dentro del tanque. La eficiencia de remoción de DBO,
DQO y SS es aproximadamente 65 %, que depende de la carga orgánica
volumétrica, el tiempo de retención y de la temperatura.
Parámetros de diseño:
- Porosidad de lecho de soporte
- Concentración de la DQO (mg/lt)
- Temperatura
- Numero de pantallas
Como ejemplo tomamos los siguientes datos para nuestro caso:
- Lecho de soporte : cáscara de coco.
- Caudal : 0,4 m3/h
0,3 m
0,3 m
0,55 m
0,65 m
0,20 m
86
- DQO = 81800 mg/lt; dato tomado para trapiche de media capacidad
(FINCA TOBIANITA) durante lavado de gaveras; (Nota: Para diseño de
tratamientos anaerobios es recomendable trabajar con la DQO)
- Temperatura 17 °C
- Numero de pantallas: 3
Utilizando la hoja de calculo para el diseño encontramos:
- Carga orgánica = 82 kg DQO / dia
- Tiempo de retención: 12 h
- Volumen del reactor = 4,8 m3
- Altura: 1,5 m
- Largo : 3 m
- Ancho: 1,2 m
- Altura de pantallas: 1,3 m
- Distancia entre pantallas: 0,75 ( Nota: ajustar distancias)
Figura 24. Esquema General del sistema
Figura 25. Medidas de diseño
3 m
1,8 m
1,2 m
0,8 m 0,8 m
0,7 m 0,7 m
1,5 m
SALIDA
ENTRADA
87
Al determinar la concentración del efluente nos arroja:
Constante de remoción Segundo orden = K2 = 0,1 L/ (mg) d
C e = 20.83 mg / lt DQO
Etapa de infiltración al terreno
Luego de salir del tratamiento anaerobio el efluente puede ser infiltrada al
terreno, empleando diversos sistemas, entre los cuales se cuentan las zanjas
filtrantes, pozo filtrante, riego en superficie y riego bajo superficie. El éxito del
sistema de infiltración de aguas depende directamente del tipo de suelo, ya que
la permeabilidad de cada tipo de suelo depende de su textura y estructura, en
la Tabla se muestran los tipos de suelo con su permeabilidad y el área total
necesaria.
Tabla 12. Tipos de suelo y permeabilidad.
Tipo de suelo Permeabilidad, K (cm/h)
Tasa de aplicación (L/m2/día o mm/día)
Área total necesaria
(m2/m3.día) Arenoso-grueso > 5 57 17,5 Arenoso-fino 3,8 - 5 49 20,4 Franco-arenoso 2,5 - 3,8 41 24,5 Franco 1,9 - 2,5 29 35,0 Franco-arcilloso 1,3 - 1,9 24 49,0 Franco-arcilloso-limoso 0,8 - 1,3 16 61,3 Arcilla no expansiva 0,5 - 0,8 8 122,5 Arcilla expansiva 0,25 - 0,5 4 196,0 Arcilla pobre < 0,25 3 326,8 Zanjas Filtrantes
Se trata de zanjas de poca profundidad (< 1.0 m) y anchura (0.45 - 0.80),
excavadas en el terreno, que recogen y distribuyen las aguas residuales
pretratadas a través de una tubería drenante, colocados sobre un lecho de
arena y recubiertos de arena o grava. La grava se cubre con un relleno vegetal,
de forma que no se mezcle ni atasque el espacio ocupado por la capa de grava
(filtro geotextil) En las zanjas, la superficie de infiltración son las paredes
laterales y el fondo de la zanja.
88
Figura 26. Sistema de tratamiento unido a zanjas filtrantes
Pozo filtrante:
Es un sistema de aplicación subsuperficial que es mas difícil de construir que
las zanjas o canales, pero los efluentes obtenidos son de gran calidad. Están
indicados cuando el nivel freático está a más de 4 m de profundidad, y se
pueden construirse pozos de una gran superficie vertical. De esta forma se
obtiene la forma de ocupar menos superficie de terreno que las zanjas.
Figura 27. Sistema de tratamiento unido a pozo filtrante , Pozo filtrante
89
Control de olores
Para el control de olores que salen del reactor anaerobio se puede diseñar un
biofiltro a base de bagazo, el cual recibe los gases por una tubería de desfogué
del reactor.
Tabla 13.Características del medio filtrante para diseño Parámetro Unidades Valor
Concentraciones de oxigeno Partes de oxigeno / partes de gas oxidable
100
Humedad Bagazo % 40-50 Temperatura optima °C 30 pH del medio unid 6-8 Tiempo de residencia del gas
s 30 - 60
Profundidad del medio m 0,8 – 1,5 Carga superficial m3/m2 * min 0,5 – 0,9 Fuente: WEF (1995, 1997)
Figura 28. Biofiltro de trinchera
tubería Perforada
90
5. MANEJO AMBIENTAL DE LOS RESIDUOS GASEOSOS DEL SISTEMA
PRODUCTIVO PANELERO
5.1 SITUACIÓN ACTUAL
5.1.1 Evaluación de la significancía ambiental en cuanto al manejo ambiental de los residuos gaseosos del sistema productivo panelero. Como base para la obtención de los indicadores, se tomo los valores típicos de
producción panelera evaluados en los diferentes estudios anteriores realizados
por CIMPA, siendo así que se tienen en cuenta valores de productividad en
proporción a su nivel de implementación de tecnologías, arrojando el intervalo
de eficiencia en que se encuentra cada trapiche por sus características.
Como datos relevantes para determinar los resultados tenemos: el consumo y
tipo de combustible utilizado para la etapa de combustión, además es
importante conocer el grado de extracción del molino y la capacidad de
transferencia de calor.
Para encontrar los datos de la concentración de CO y CO2 se utilizaron los
balances de masa de combustión. En La determinación de NOx y SOx se utiliza
la metodología de factores de emisión propuestos por la Environmental
Protection Agency (EPA) de los Estados Unidos de América. (VER ANEXOS ).
Por ultimo la concentración del vapor de agua se determina pro medio del
balance de masa y energía del proceso, de acuerdo a las características de
evaporación o de aumento de los grados Brix de los jugos.
No se tuvieron en cuenta las emisiones generadas por el uso del motor, ya que
este varia en gran medida dependiendo si su combustible es a base diesel,
gasolina o eléctrico.
Por ultimo el único factor al cual se le realiza la obtención del índice de Calidad
Ambiental (CA) fue al factor de ruido ambiental; Los valores que se toman en
cuenta se basan en mediciones en campo para cada uno de los trapiches
evaluados, para los cuales se realizan los muestreos de ruido por medio de el
sonómetro. Por lo tanto se manejaron las variables que tiene una afectación
91
sobre la calidad ambiental por el efecto de la generación de ruido
ambiental.(Ver Anexo )
5.1.2 Balance ambiental de las emisiones generadas Balance de masa en el proceso de combustión: El balance de masa se
calcula con la siguiente relación:
mB + mA = mG + mc
donde: mB = Flujo másico del bagazo de caña (kg/hr)
mA = Flujo másico del aire de combustión (kg/hr)
mG = Flujo másico de gases (kg/hr)
mc = Flujo másico de las cenizas (kg/hr)
Predicción y valoración de los impactos.
Los productos de la combustión son ampliamente conocidos y están
compuestos básicamente por dióxido de carbono, monóxido de carbono,
óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y material particulado, dependiendo del
combustible y de las condiciones de la combustión.
En la etapa de evaporación las emisiones están conformadas por vapor de
agua, corriente con un alto contenido de energía.
El Decreto 02 de 1982 del ministerio del Medio Ambiente que las hornillas
pueden catalogarse como fuentes fijas artificiales de contaminación del aire en
zona rural ya que el punto de descarga está ubicado en su mayoría a más de
tres (3) kilómetros del perímetro urbano de poblaciones que son cabecera
municipal que tienen más de 2.000 habitantes
Para expresar las emisiones generadas en unidades de concentración, es
necesario tomar condiciones promedio de operación, con respecto a exceso de
aire, para establecer el volumen promedio de gas que se produce por kg de
bagazo alimentado.
Tomando un exceso de aire del 80% para la cual se puede esperar una
producción de monóxido y de dióxido como la encontrada, se tendría una
producción de gas de combustión de 28 kg por cada kg de bagazo quemado.
92
De acuerdo con esta información la concentración de monóxido y dióxido
respectivamente será de:
Gas de combustión producido:
28 kg de gas/ kg de bagazo *289,47kg de bagazo / h
8.105,3 kg de gas / h
Concentración de CO:
48,13 kg CO /8.105,3 kg gas
5938 ppm
Concentración de CO2
213 kg CO2 / h /8.105,3 kg gas
2,63%
Aunque la norma es una buena base para cualificar un impacto, ya que facilita
la comparación objetiva de la alteración, existen efectos que no son
cuantificables, así que para disminuir el grado de subjetividad es importante
contar con parámetros que ayuden a establecer su verdadera magnitud. Esa
asi que se utilizan herramientas para realizar el estudio de estos efecto, una de
estas es la aplicación del modelo de simulación de dispersión de gases
contaminantes para medir efectos ambientales
Como ejemplo se tiene el modelo de dispersion SCREEN3 el cual es de facil
manejo y entendimiento, el cual arroja una consolidación datos, en la Tabla
No. se registra la información sobre la concentración del CO y CO2 para un
rango de trapiche tipico, relacionandola con la distancia de dispersión. A través
de una gráfica se puede observar con mayor claridad el comportamiento de la
concentración de los gases con relación a la distancia en dirección al eje de la
pluma de humo de puede analizar las máximas concentraciones y el punto de
coordenadas donde se ubica.
93
Tabla 14. Valores de concentración de flujo de gases contaminantes con relación
a la distancia sobre el eje de la pluma Modelo de dispersión SCREEN3
Trapiche caracteristico Distancia
M CO
Ug/m3 CO2
Ug/m3 0 0 0 50 0,0179 0,12 100 117,6 301,3 200 654,4 1.276 300 998,6 1.927 400 1.114 2.142 500 1.116 2.147 600 1.074 2.061 700 1.025 1.952 800 966 1.884 900 930,3 1.771
1000 880,5 1.671
Figura 29. Trapiche Tipico Concentración de gases de CO – CO2 con relación al
eje de la pluma de humo
C O N C E N T R A C IO N D E G A S E S D E C O -C O 2 C O N R E L A C IO N A L E J E D E L A P L U M A D E H U M O
- 5 0 0
0
5 0 0
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
2 5 0 0
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0
D IS T A N C IA ( m )
CO
NC
ENTR
AC
ION
(ug
/m3)
C OC O 2
La figura indica niveles de inmisión máxima de CO2 de 0.7 mg/m3, teniendo en
cuenta que se utiliza como combustible complementario, la leña. Este nivel
comparado con la establecida por la norma legal (decreto 02/82) que
corresponde a una concentración permisible máxima de 50 mg/m3 en 1 hora de
medición continua no es significativa. Puede observarse además que después
94
de los 1.000 metros de distancia la concentración del gas disminuye y se
dispersa en la zona, aproximadamente en 104 metros alrededor.
Descripción y ubicación geográfica de efectos ambientales a partir de la simulación de la dispersión de gases Los factores afectados directamente por las emisiones de gases contaminantes
de CO, CO2 y material particulado, se relacionan con todos aquellos recursos
biofísicos en un radio de 1 km como son: viviendas, lagunas, quebradas,
cultivos, Bosques, vías de comunicación, animales, suelo y paisaje. En la
gráfica describe en forma general la ubicación de cada uno de estos recursos,
se interpola la acción de los gases simulando su dispersión (Isopletas) y
calculando en forma teórica las coordenadas y el nivel de concentración.
En el trapiche tipico panelero se estima como número aproximado de 10
familias en promedio que se ubican en el sector del trapiche, a las cuales le
recae en forma directa la acción de los contaminantes. El nivel de
contaminación varía con la distancia y de igual manera la dispersión del gas;
se aprecia en la gráfica que el radio de acción del material particulado
corresponde a un radio de 80 metros.
Figura 30. Dispersión de gas CO y material particulado
Fuente: ALVAREZ M., Pablo Emilio. Impacto Ambiental de los trapiches con
tecnología CIMPA en el área del socorro – Santander. 2004
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 200 400 600 800 1000 1200
Distancia (m)
ISOPLETA (m) 1100 ug/m3 800 ug/m3
95
Hay que tener en cuenta que existe un balance en cuanto a la fijación biológica
del carbono atmosférico, por parte de cada uno de lo tallos de caña azúcar, por
el proceso de la fotosíntesis en donde ocurre primero una formación de azúcares
simples llamados glucosa y fructuosa, o también azúcares invertidos. La
condensación de estas dos moléculas produce una molécula de sacarosa. Las
reacciones que ocurren son las siguientes:
6CO2 + 6H2O ── C6H12O6 + 6O2 Azúcares invertidos
C6H12O6 + C6H12O6 ── C12H22O11 + H2O Sacarosa
Son varios los factores que afectan la fotosíntesis de una planta. Los más
importantes son la luz, la temperatura, el CO2, la disponibilidad de humedad, los
nutrientes, la porción de la hoja y su posición en el tallo, la edad de la planta y las
diferentes variedades. Con base en estos dos factores, ecológicos y fisiológicos,
se estudiarán el ambiente y su influencia sobre el desarrollo del cultivo. También
existe la fijación de N2 atmosféricas por parte de bacterias fijadoras que se ubican
en la raíces de la planta. Es así que aunque el proceso de elaboración de panela,
realiza emisiones de CO, CO2 y NOx, también existe una compensación
ecológica por parte de la cantidad de hectáreas de cultivo de caña.
También aparentemente bajo indagaciones de los agricultores, los efectos de
las emisiones de material particulado son mínimos y por el contrario, el cisco o
ceniza tiene propiedades de abono orgánico para las plantas
Figura 31 . Balance ecológico
Bagazo C6H12O6
Oxigeno6O2
Dióxido de carbono6 CO2
+ 6H2O
TRAPICHE PANELERO
96
5.1.3 Manejo de los residuos gaseosos. El componente atmosférico es el mas
impactado ya que en la mayoría de las etapas del proceso se están arrojando
emisiones dependiendo de las actividades desarrolladas, no existe ningún tipo de
control para la retención de estos gases, ya que los esfuerzos se concentran en
el mejoramiento productivo dentro de la combustión como alternativa de control;
Este concepto es relativo ya que las emisiones se siguen generando y aun mas
mientras exista mayor producción por lo tanto se debe empezar a pensar también
en el manejo de los salidas contaminantes que continuaran existiendo.
El principal factor de emisiones es las producidas durante la combustión
incompleta del bagazo húmedo en la cámara de combustión de la hornilla, debido
al cual se generan grandes concentraciones de gases tóxicos, principalmente la
presencia de CO (monóxido de carbono), esto a causa de un mal diseño de la
cámara de combustión que propician un aumento en el porcentaje de exceso de
aire en la combustión.
Además del bagazo, se utilizan una serie de combustibles auxiliares, tales como
la leña, llantas, carbón mineral, los cuales producen graves problemas de
contaminación debido a que durante su combustión se producen gases tóxicos
como el monóxido de carbono, dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno. Cuando
se utilizan este tipo de combustibles auxiliares, no se tiene en cuenta el daño que
se le está haciendo a la naturaleza. La leña cortada nunca se repone, lo que
produce la deforestación de las zonas aledañas al trapiche y de las cuencas
hidrográficas. La quema de llantas ocasiona graves problemas de contaminación
debido a la producción de gases con altos contenidos de azufre, proveniente de
la vulcanización del caucho, contribuyendo así a la posible formación de lluvias
acidas.
Otro aspecto que se debe tener en cuenta es la contaminación térmica,
originada por la evaporación del agua en las pailas durante el proceso de
fabricación de la panela. Esto representa una gran pérdida de energía, que
podría ser utilizada para el precalentamiento del jugo antes de ingresar a la
hornilla, o en el secado del bagazo, disminuyendo el consumo de combustible y
los costos de producción. También debemos tener en cuenta el vapor de agua
como agente contaminante por ser un gas de efecto invernadero, Para el
97
control de este agente se han planteado proyectos como la de captura y
posterior condensación del vapor para reutilizar dentro del proceso.
En cuanto al control de las emisiones que se generan en el motor del molino,
no se ha planteado ninguna alternativa. Esta concentración de emisiones del
escape que descarga el motor contienen varios componentes que son nocivos
para la salud humana y el medio ambiente. La tabla muestra los rangos típicos
de materiales tóxicos, presentes en el humo del escape. Los valores menores
pueden encontrarse en motores nuevos y limpios, y los valores altos en
equipos antiguos.
Tabla 15. Rangos típicos de emisiones en motores diesel.
CO HC PM NOx SO2
ppm ppm g/m3 ppm ppm
5-1,500 20-400 0.1-0.25 50-2,500 10-150
La posible propuesta de solución que se evalúa es la implementación de
gasificadores a base de biomasa (bagazo).
5.2 ALTERNATIVAS DE CONTROL PROPUESTAS
5.2.1 Control de ruido ocupacional y ambiental. Dentro del trapiche panelero
la generación de ruido es uno de los mayores impactos existentes, ya que el
área de influencia directa, se encuentra dentro del trapiche afectando a los
trabajadores involucrados en el proceso productivo.
Las fuente de ruido mas importante identificada es el motor, adicionado del
ruido generado por el molino y su sistema de poleas, pero la cantidad del nivel
de presion sonora emitidos por esta varia dependiendo el tipo de motor si es
diesel (entre 83 y 99 dBA) o si es motor electrico (valores entre 72 y 97 dBA).
Para la evaluación del impacto hay que tener en cuenta que el valor máximo
permitido para una jornada laboral de 8 horas es de 85 dBA (Res. 1792/90
Mintrabajo), teniendo en cuenta que la jornada laboral dentro del trapiche dura
mas de las 8 horas al dia, durante los 6 dias de molienda, encontramos que
98
para el trabajador mas expuesto (prensero) se están excediendo los
parámetros normativos legales, aunque esta exposición se ve compensada un
poco debido a que la exposición señalada no es continua por las paradas del
motor, se deben cumplir con los requisitos legales de adoptar medidas
correctivas y de control, como también el de practicar los exámenes de
audiometría a los trabajadores.
En cuanto a las medidas de control propuestas podemos citar tres tipos:
- En la fuente
- En el entorno
- En el individuo
Cuando hablamos de control en la fuente la principal propuesta es la de contar
con motores eléctricos, ya que en promedio disminuye el ruido con respecto a
los diesel de 2 hasta 12 dBA., el inconveniente que se presenta es la cobertura
del servicio eléctrico, ya que en algunas zonas no existe o tiene inconvenientes
de continuidad. En cuanto al costo de los motores es mayor que la inversión
para comprar un motor diesel.
El control en el entorno, podemos citar como medida el elevar el exosto por
encima del techo del trapiche. Otra medida que es muy utilizada es encerrar el
motor en un cuarto o ubicar el área de molienda separad del área de la hornilla,
esta medida nos puede disminuir hasta 7 dB la generación de ruido, esto
complementado con la instalación de pantallas aislantes del ruido, que pueden
llegar a atenuar hasta 15 dB, estas pantallas pueden ser construidas de
diferentes materiales que podemos encontrarlo a la mano, como por ejemplo
en el trapiche podemos utilizar el bagazo como material aislante del ruido,
colocándolo en el relleno de una pantalla.
Figura 32. Sistema control de ruido
MOTOR
B A G A Z O
99
Cuando hablamos de control sobre el individuo, es la de colocar orejeras tipo
tapón en el trabajador mas expuesto, esto debe ser una medida
complementaria de los métodos primarios, pero no como un sustituto de estos.
5.2.2 Control del material particulado. Según estudios realizados por la EPA,
la emisión regular de material particulado en combustibles como bagazo está
en el orden de los 8 kg/por tonelada de combustible. El tamaño del cisco o
partícula emitida por los trapiches oscila entre 0.5 cm y 1.0 cm, precipitándose
en los alrededores de la chimenea y radiando un área de 80 m, en un ambiente
normal (velocidad del viento, mínimo de 1.3 m/s; máximo de 2.4 m/s). En la
tabla No. 4, se consignan los valores de material particulado promedio
producido por hora en cada uno de los trapiches de estudio.
Evaluando las opciones para el control del material particulado, se debe
considerar el flujo global del gas, con el fin de determinar la presión con que
puede llegar las partículas al equipo de retención.
Dentro de las alternativas retención de partículas encontramos que el diseño
de un ciclón para instalar a la salida de la chimenea nos pueda entregar la
mayor eficiencia, es así que se diseña específicamente para el trapiche
panelero.
Figura 33. Esquema de ciclón para retención de material particulado
100
5.2.3 Reutilización de vapor de agua. Dentro de los gases de efecto
invernadero, se debe empezar a contemplar el vapor de agua por sus
características de conservar el poder calorífico, además de ser un GEI también
es un recurso que se esta perdiendo sin control alguno.
Cuando realizamos el calculo de las salidas de agua, observamos que es la
sumatoria del vapor proveniente de los jugos de la caña, como también de los
gases de combustión (humedad del aire, del bagazo y el agua formada). Por
los jugos se evapora entre 3.2 y 4.6 Kg de agua por cada kilogramo de panela
producida, a su vez por los gases de combustión se emiten de 1.9 a 4.6 Kg, por
lo tanto en promedio se obtendría de 3.8 a 4 Kg de agua por cada kilogramo de
panela en total.
De acuerdo a estos datos encontramos que existe un recurso tan importante
como el agua que se podría aprovechar para ser utilizado en el mismo proceso,
como es en la etapa de lavado de gaveras e instalaciones. Es así que una
propuesta de condensadores del vapor obtenido del mismos proceso, arrojaría
grandes beneficios en cuanto a la política de ahorro y uso de agua, estipulada
dentro de la producción mas limpia.
En cuanto al diseño esencial consistiría en un mecanismo de captura del vapor,
que puede ser una campana de recolección ubicada sobre la zona de
evaporación de lo jugos, estos se conducen a un equipo de condensación
donde se recoge el agua para ser llevado al tanque de almacenamiento.
Figura 34. Sistema de captura del vapor de agua
Campana de captura
101
5.2.4 Gasificadores de biomasa
5.2.4.1 Origen y características de la Biomasa. La biomasa consiste en todo
material de origen biológico producido por los vegetales a través de la
captación de la energía solar y la asimilación del CO2 atmosférico y agua,
mediante el proceso de fotosíntesis.
A nivel mundial, los vegetales fijan unos 200.000*106 toneladas de carbono, lo
que representa un contenido energético de 3*1017KJ, energía almacenada en
la biomasa producida. Pero a la vez tiene el inconveniente de que cuando es
posible su aprovechamiento energético, su transformación es ineficiente y
costosa.
Existen dos formas de biomasa: Biomasas primarias, son aprovechadas en su
forma natural (árboles y arbustos) y las Biomasas residuales, se origina de las
cosechas, beneficio procesamiento o comercialización de la biomasa primaria,
este es nuestro caso en la utilización del bagazo (residuo agrícola de la caña
de azúcar).
En cuanto al contenido energético de la biomasa, observamos que los
vegetales transforman aproximadamente el 0.3% la energía solar recibida,
produciendo sobre la tierra 200x109 toneladas de biomas.
La importancia de la biomasa en el panorama energético, es el interés
principalmente en las actividades de los subsectores agrícolas y residencial
rural. Así se enfatiza en el bagazo de la caña, como principal biomasa residual,
ya que la disponibilidad de recurso energético a nivel global en el país, de cada
100 calorías consumidas, 25 provienen de la biomasa. Del 77.4% de la energía
que llegan a las actividades del sector se encuentra como energía primaria en
energéticos biomasicos, como leña 53% y bagazo de caña con el 41.6%. Si
consideramos a la biomasa a aquella energía proveniente de actividades de
fotosíntesis como una forma alternativa, donde cada 100 calorías consumidas,
77 provienen en forma de energía primaria. Por lo tanto obliga a considerar el
análisis de la tríada fuente-tecnología-uso final, en busca de reducir el
alarmante consumo de formas de biomasa.
Las razones para la utilización de biomasas residuales, desde el punto de vista
ambiental y sanitario, como puede apreciarse el balance de utilización de
102
residuos orgánicos como energéticos es bastante bajo, por el desconocimiento
de las potencialidades para su aprovechamiento energético en cualesquiera de
sus posibilidades. Por tanto, estos se han constituido en elementos de polución
o contaminación en los sectores urbano y rural con profunda incidencia sobre
la salud de personas y la estabilidad de los agroecosistemas. Otra de las
razones es el suministro de materia prima para la industria.
Dentro de las limitantes par la utilización de biomasa residual es la negligencia
del sector institucional en hacer cumplir disposiciones ambientales, no existe
capacitación técnica-profesional como herramienta de transferencia
tecnológica, y se nota la ausencia de programas de investigación en centros de
formación en las áreas de la agronomía e ingenierías y los pocos esfuerzos
sobre su potencialidad han sido escasos, de baja cobertura y desarrollados
principalmente por particulares.
Dentro de las estrategias para la implementación tecnológica están: El
diagnostico de tallado sobre la generación, producción y usos de residuos con
posibilidades de aprovechamiento energético, el conocimiento sobre las
características físico-químicos de residuos, proyectar y desarrollar experiencias
a niveles de laboratorio, planta piloto y escala en las opciones que brinden
posibilidades técnicas, económicas y ambientales para su aprovechamiento,
también se necesita apoyo financiero para implementar estos planes, la
integración institucional de los sectores productivos, en cuanto a la formación y
capacitación profesional-técnica y oficial, compartir las experiencias positivas
con otros países de la región y por ultimo el origen, producción y características
de biomasas residuales, ya que a causas del incremento en espacio y
población en los centros urbanos se están generando grandes cantidades de
biomasas residuales.
5.2.3.2 Gasificación. La gasificación constituye la técnica mas avanzada para
el tratamiento y aprovechamiento energético de biomasas residuales,
principalmente, residuos orgánicos como el bagazo.
103
Un sistema de gasificación de biomasa incluye un sistema de alimentación de
combustible, un reactor o gasificador, una cámara de combustión, sistemas de
enfriamiento de agua y cenizas, sistemas de suministro de aire,
transportadores automáticos y un sistema de control.
Algunas ventajas desde el punto de vista ambiental con respecto a otros
sistemas de aprovechamiento energético son:
- No producen emisiones de CO2
- No producen contaminación del aire
- No requieren tratamiento de gases de escape
- Los gases combustibles alcanzan una mayor eficiencia térmica
5.2.4.3 Implementación de gasificadores en trapiches. Actualmente existen
pocas alternativas propuestas para implementar una tecnología limpia que
cumplan con la función de generador de potencia pequeña en los motores,
puesto que siempre existe la posibilidad de encontrar los costosos y
contaminantes combustibles fósiles (gasolina, diesel, etc.. ), cuando se tiene la
posibilidad de usar combustibles que no representan ningún costo, genera
pocos agentes contaminantes y muchas veces nos quita la responsabilidad de
manejarlo como un residuo sólido.
Para el diseño de un gasificador, debemos tener en cuenta la disposición de
combustible, que en nuestro caso para un trapiche con adopción de las
tecnologías propuestas por CIMPA, debemos tener una cantidad de bagazo
libre que nos supliria sin problemas la demanda del gasificador. Las
características deben cumplir: Revoluciones del motor: 3000 rpm Potencia KW 5 Consumo de bagazo Kg/h 4.26 Consumo aire m3/h 10.89 Gas m3/h 15.38 Efecto calorífico KJ/m3 4589 Motor HP 8
Se plantea un gasificador descendente con tobera central, con cilíndrico interno
(hecho de cemento refractario) que tiene un diámetro correspondiente a su
104
potencia y un soporte (anillo de acero inoxidable), también hay que tener en
cuenta la distancia entre la entrada de aire y la parrilla. Se generan
temperaturas
Entre 1200°C y 850 °C, que es el resultado de la oxidación del bagazo con el
aire, estas temperaturas son indispensables para la formación de monóxido de
carbono y hidrógeno. El gas producido sale aspirado por el motor, del tanque
principal a través de la caja de ceniza y pasa por un ciclón, donde partículas
gruesas son separadas por las fuerzas centrifúgales. El gas es enfriado en un
radiador y entra en la caja del filtro, donde existen dos bolsas de purificación. El
gas purificado es mezclado con aire para obtener una mezcla inflamable y
luego entra al motor.
En el ciclón, en le radiador y en la caja de filtro se encuentran válvulas de
drenaje para sacar líquidos condensados.
Para producir la generación de energía hay que mantener las revoluciones del
motor, ajustando la mezcla optima con la válvula ( V6) y el flujo total de gas con
la válvula principal (V).
Figura 35. Esquema de los componentes de la planta
A Ventilador (entrada de aire) E Caja de filtro
B Ciclón F Chimenea de prueba
C Tanque de gasificación V6 Válvula de mezcla
D Radiador V 7 Válvula principal
105
5.2.5 Herramienta numérica digital para el diseño de hornilla panelera. Este proyecto consiste en la validación y sistematización de las expresiones
matemáticas que describan mejor la incidencia de los nuevos elementos y
avances logrados en materiales, operación, diseño y construcción sobre los
procesos de combustión y transferencia de calor, reflejados en el
comportamiento global del sistema. Con este proyecto se pretende ofrecer una
alternativa tecnológica confiable y de mejor comportamiento ambiental,
basándose en el principio BATLC (Best Available Technology at Lower Cost)
Se selecciono como lugar de experimentación al centro de investigación de
CORPOICA, CIMPA en Barbosa (Santander), por las facilidades existentes en
instrumentación, servicios industriales y seguridad. Se ubica en una zona
panelera y posee una planta piloto y laboratorios para el procesamiento y
análisis de la panela, además de un taller que hace posible construir los
equipos. Algunos de los datos se corroboraron directamente en trapiches de la
zona de Cundinamarca y HRS.
Para el desarrollo experimental de esta propuesta se tomaron como principales
elementos de las hornillas aquellos en los que ocurren los fenómenos de
transferencia de calor y masa, más específicamente los siguientes: Cámara de
Combustión, intercambiadores del calor, ducto de humos y chimenea.
Se revisaron y ajustaron las metodologías, adecuaron y/o construyeron las
hornillas con sus respectivas cámaras de combustión y pailas de
experimentación, así como, la calibración del instrumental necesario para la
cuantificación de flujos, de composiciones y temperaturas. Posteriormente se
desarrolló la experimentación para la determinación de los parámetros
hidrodinámicos, térmicos y operacionales de cada uno de los elementos.
Cada una de las etapas dentro de la hornilla (Clarificación, Evaporación,
Concentración de los Jugos y Punteo) requiere de una velocidad de
calentamiento específica, determinada por el flujo y temperatura de los gases
de combustión y el tipo de paila utilizada
Figura muestra las diferentes configuraciones de las pailas en la hornilla plana
que se estudiaran en el proyecto. Esta distribución se modificara sin cambiar
106
las dimensiones de la cámara y largo, del ducto y chimenea. La primera
constara de un tren de cuatro pailas semicilíndricas colocadas a lo largo del
ducto, la segunda de cinco pailas semiesféricas, la tercera de la combinación
de dos pailas semiesféricas, una plana una aleteada y una pirotubular , donde
solo las tres ultimas se intercambiaran de posición.
Figura 36. Configuración de las pailas en la hornilla plana experimental
En la hornilla Ward se estudió el comportamiento de las pailas pirtotubulares
como clarificadora y evaporadora; como recibidora se empleo una paila
multiefecto. En la figura se observa el diagrama.
Figura 37. Diagrama hornilla demostrativa con cámara Ward y pailas
pirotubulares y multiefecto
1 2
3
4
5
6
1 2
3
4
5
6
1 . P A IL A E V A P O R A D O R A ( S E M IE S F É R IC A ) .
2 . P A IL A P U N T E A D O R A ( S E M IE S F É R IC A ) .
3 . P A IL A R E C IB ID O R A P L A N A ( S E G U N D O E F E C T O ) .
4 . P A IL A E V A P O R A D O R A P IR O T U B U L A R (P R IM E R E F E C T O ) .
5 . P A IL A C L A R IF IC A D O R A ( P IR O T U B U L A R ) .
6 . C A M A R A D E C O M B U S T IÓ N W A R D -C IM P A
107
Se adecuó un sistema de enfriamiento de gases de combustión, para preparar
el gas que entraba a un analizador de gases para los gases de la chimenea de
400° C a 25° C aproximadamente, esto con el fin de tomar algunas mediciones
. Figura . Sistema de enfriamiento de gases
Se realizaron tres muestreos experimentales en la hornilla piloto Ward
ubicada en el Centro de Investigación Cimpa, con el fin de determinar el flujo
de bagazo requerido para obtener la velocidad de evaporación y calentamiento
deseada.
Las variables para cada prueba con cualquier tipo de cámara se seleccionaron
las siguientes:
• Flujo de combustible. Se trabajaron cuatro niveles: 70, 80, 90 y 110 kg/h.
• Exceso de aire: Para cada flujo de combustible se trabajó con tres niveles
de exceso de aire: El de diseño (60% de exceso), un valor menor al de diseño
(40%) y un valor mayor al de diseño (80%).
• Humedad del combustible
• Composición de los humos de combustión.
• Temperaturas de aire, humos a la salida, humos sobre parrilla y paredes
externas de la cámara.
• Velocidad de entrada de aire, velocidad de salida de los humos.
• Características de tratamiento térmico del combustible, es decir, la
existencia o no de zonas de la cámara diseñadas para el secado y
precalentamiento del bagazo.
Chimenea Sonda en cobre Filtro Serpentín en cobre Trampa de condensados
Intercambiador
Intercambiador
Termómetro Bomba de vacío Gases de exhosto
Agua
Agua
108
• Condiciones hidrodinámicas de flujo a través de la cámara, tales como:
Velocidad de entrada del aire, Velocidad de salida de humos, Caída de
presión potencial.
• Condiciones térmicas de operación tales como: Temperatura de entrada del
combustible, temperatura de entrada del aire, temperatura de las paredes
externas de la cámara, temperatura de salida de los humos, Temperatura
de llama.
• Condiciones estequiométricas de reacción tales como: Exceso de aire
alimentado, Composición másica de C, H, O, N y S del combustible,
Composición volumétrica de los humos (CO2, CO, N2, Material particulado).
• Tamaño de partícula del combustible empleado.
Mediciones en intercambiadores de calor
Esta parte de la experimentación busca describir el comportamiento térmico y
operacional de las pailas aleteada, semiesférica, plana, semicilíndrica y
pirotubular usadas en la industria panelera para optimizar el tren de
evaporación. Mediante la determinación de la influencia de la temperatura y
velocidad de los gases de combustión sobre el coeficiente global de
transferencia de calor de las pailas aleteada, semiesférica, plana, semicilíndrica
y pirotubular.
En general se observa que al trabajar con la paila operando en múltiple efecto,
el cambio en la velocidad de evaporación no se ve afectado.
Mediciones en la cámara de combustión
En las practicas experimentales para la evaluación del desempeño se
manipularon las variables independientes del proceso tales como: el flujo de
bagazo, el exceso de aire, el área libre de parrilla y el tipo de cámara;
monitoreando las variables dependientes durante el desarrollo de la práctica,
entre ellas, la temperatura en diversos puntos, la longitud de llama, el
porcentaje de cenizas y la composición de gases de chimenea.
De la experimentación llevada a cabo se observó, que la entalpía de los gases
después de la primera paila para el caso de la Cámara Ward CIMPA y después
de la segunda paila en el caso de la cámara Plana CIMPA, era mayor que a la
109
salida de la cámara de combustión, esto debido a que debajo de estas pailas
aun tiene lugar el proceso de combustión de manera significativa; por esta
razón se debe definir el volumen de la cámara hasta el lugar donde la
combustión tiene lugar.
En el proceso de combustión de bagazo, no puede lograrse combustión
completa sino se introduce una cantidad de aire superior a la teórica; esto se
debe parcialmente a la dificultad de mezclar el aire y los volátiles desprendidos
del combustible encima del lecho incandescente. Este exceso también debe
suministrarse para que la combustión se realice en el lugar destinado para ella.
El exceso de aire se define entonces como la relación entre el aire
suministrado al combustible y el aire estequiométrico necesario. Entonces la
potencia desarrollada por la cámara de combustión es función del exceso de
aire que se está suministrando, del flujo y la humedad del bagazo.
El método tradicional de operación de hornillas, supone una eficiencia global de
60 – 65 % en la transferencia de calor; esta eficiencia depende directamente de
la eficiencia de la combustión con respecto a la producción de monóxido de
carbono, del exceso de aire que se suministre y de la humedad con que se
alimente el bagazo a la hornilla, por esta razón es necesario cuantificar la
incidencia de cada una de éstas variables para cada cámara de combustión en
particular. El método propuesto es el siguiente:
Parámetros de entrada: - Potencia de la hornilla (kW)
- Humedad del bagazo (%)
- Exceso de aire (%)
- Humedad Relativa
Cálculos requeridos:
%Perdidas = f(%CO, Gases de chimenea, Convección, radiación)
Con la simulación se obtienen: %CO, %CO2, %02
% Pérdidas por formación de CO (Combustión Incompleta)
QCO = (CO/(CO+CO2))*C*4876.40412 [kJ/kg bagazo]
Donde:
CO , CO2 = %Vol
C = kg carbono/kg bagazo
110
QCO = [kJ/kg bagazo]
% Pérdidas en gases de chimenea:
QCh = (((6.5*((T – 298.15)+(0.0005*(T^2-
298.15^2)))*N2+(8.27*(T-298.15)+(0.000129*T^2-
298.15^2)+187700*((1/T-(1/298.15)))*O2+(10.34*(T –
298.15)+0.00137*(T^2-298.15^2)+195500*(((1/T)-
(1/298.15)))*CO2+(6.6*(T-298.15)+(0.0006(*T^2-
298.15^2)))*CO))))*(4.1868/1000))
Donde:
CO, CO2, N2, O2 = Moles de bagazo/kg bagazo
T = Temperatura de los gases (K)
QCh = (kJ/kg bagazo)
• Pérdidas por radiación y convección
Qr, h, inq = 19300 – QTOT , Siendo el último término la suma de las
pérdidas.
Finalmente el flujo de bagazo estará dado por:
ΦBag = Energía requerida = kJ / h
Valor calórico del bagazo - perdidas kJ / kg
La característica más importante de un combustible es su valor calorífico o
poder calorífico. Cada combustible tiene un rango dependiente de su origen,
para el caso del bagazo o la madera u otro tipo de biomasa, el contenido de
humedad determinará dicho rango. Adicionalmente todos los combustibles
poseen hidrógeno, el cual al quemase produce agua, la cual causa una pérdida
significativa del valor calorífico aún si se encuentra presente en pequeñas
cantidades.
El aire estequiométrico, es la cantidad de aire teórico necesario para una
combustión completa. Debido a la imposibilidad de realizar una mezcla exacta
en la cámara se hace necesario una cantidad extra de oxigeno para quemar de
manera completa la biomasa. En la tabla se observa un efecto negativo que
presenta en la cámara de combustión de la hornilla el aire en exceso sobre la
111
concentración final de dióxido de carbono, pues a mayor porcentaje de aire las
concentraciones de dióxido disminuye.
Tabla 16. Aire exceso y su efecto en la concentración final de CO2
El efecto que tiene el Nitrógeno presente en el aire es que actúa como un
diluyente de la corriente y a su vez impide la difusión de las moléculas de
oxigeno hacia el combustible, contribuyendo a la formación de monóxido de
carbono.
Cuando el bagazo se encuentra seco se inicia el proceso de combustión desde
el fondo del lecho y omite alguno de los pasos mencionados anteriormente,
generando entonces un cambio en el equilibrio, además de una combustión
pequeña desde la superficie del lecho debido a la radiación generada por el
horno.
Por contrario el bagazo húmedo requiere emplear, más energía para secar el
material combustible, lo anterior conduce a un menor potencia disponible para
la evaporación del jugo.
Del proceso de modelamiento y simulación de la cámara de combustión
concluimos:
• Para porcentajes bajos; inferiores al 40% de exceso de aire, el modelo es
incapaz de predecir la composición del CO. Debido al comportamiento
inestable de la cámara ocasionado tanto por la formación de torta como por
el régimen transitorio que se genera el alimentar la misma.
• Existe una buena concordancia para los valores experimentales y
calculados de CO, para excesos de aire entre 40% y 120%.
• La simulación presenta resultados de acuerdo a lo esperado para los
diferentes regímenes de alimentación, de esta forma los resultados menos
112
confiables corresponden a flujos elevados de alimentación de bagazo,
puesto que al superar la velocidad de alimentación, la capacidad de
operación de la cámara, esta se inestabiliza debido a la formación de una
torta de material no quemado que disminuye la cantidad de aire disponible,
y por ende la cantidad de oxigeno.
Como complemento se presenta en la Figura 5 los datos para la simulación de
la combustión de bagazo seco en la cámara plana mejorada. Los datos
generados en la simulación se denomina “SIM” y se representan con una línea
de color verde y los datos experimentales empleando el analizador de gases
HORIBA Mexa 550 JU se presentan con una línea de color naranja y con el
nombre se serie “HOR”.
Datos de simulación y experimentales
1.51.75
22.252.5
2.753
3.253.5
3.754
4.254.5
0 10 20 30 40 50 60 70tiempo (min)
CO
[% V
ol.]
SIMHOR
Datos de simulación y experimentales
77.588.599.51010.51111.51212.51313.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Tiempo (min)
CO
2 [%
Vol
.]
SIMHOR
Datos de simulación y experimentales
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Tiempo(min)
O2
[% V
ol.]
SIMHOR
113
El calculo de temperatura adiabática, flujo másico de gases y valor calorífico
superior del combustible se hace mediante un balance de materiales a partir
de los datos de monóxido y oxigeno leídos mediante el analizador de gases.
Debido a que la combustión del bagazo, no se lleva a cabo completamente en
lugar destinado para ello, es necesario tener en cuenta la zona total de
reacción para el diseño de la cámara. Para la simulación del comportamiento
de los gases en el ducto, se debe tener en cuenta los valores del coeficiente de
transferencia de calor no es exacto y que los resultados obtenidos por medio
de experimentos pueden diferir, incluso en condiciones cuidadosamente
controladas.
114
6. VIABILIDAD ECONOMICA DE LA IMPLEMENTACION DE ALTERNATIVAS
PROPUESTAS
6.1. CUADRO DE COSTOS
ALTERNATIVA PROPUESTA
COSTO APROXIMADOS DE IMPLEMENTACION
EFICIENCIA
Buenas prácticas de manejo
- Por capacitación: $2000/Persona - Bagacera: $100.000
- Depende del grado de conciencia y capacitación. - Bagazo de 30% de humedad
Cambios de materias primas
- Ahorro por el no uso de leña: $1000 / ton. Panela - Uso de bagazo : $ 0 - No uso de materiales químicos como: Macfloc 95 o Anilinas colorantes.
- Se reduce el uso de 1Kg. De leña / Kg. de panela - Conserva características naturales a la panela.
Reutilización de residuos
- Compostaje: $200.000 - Paila Cachacera: $ 500.000
- Genera Biosolido (humedad entre 50 y 60 % y de buena relación nutricional ) - Producción de melote para alimentación de animales.
Ahorro y uso eficiente del agua
- Flotador de flecha: $ 35000 - Sistema de lavado a presión: $600.000
- Ahorro aproximado de 30% de agua. - Ahorro de agua de 40% de agua.
Diseño de Tratamiento para los vertimientos
- Tanque regulador – dosificador: $ 3´000.000 - Filtro anaerobio de pantallas:
$ 10´000.000
- Lecho de infiltración: $ 200.000 - Biofiltro para control de olores: $ 500.000
-Remoción S. Sedimentables 20 % - 65% de remoción de S.S, DQO y DBO - Reducción de olores + 30%
Control de ruido ocupacional y ambiental
- Pantallas aislantes : $ 180.000
- Depende de la distancia del receptor y de la altura de la pantalla. Valor aprox. De
115
- Elevar el exosto: $ 50.000
atenuación de 25 dB.
Retención de material partículado
- Ciclón: $ 1´200.000 - Eficiencia de captura : 80%
Sistema de captura del vapor de agua
- Campana de extracción:1´000.000 acero - Condensador (Marmita): $300.000
- Eficiencia de extracción: 75 %
Gasificadores de biomasa
Gasificador (5 Kw): $ 1´800.000
- Disminución de consumo de combustible como Diesel o Gasolina
Herramienta numérica digital para el diseño de hornilla panelera
- Desarrollo del Software: $ 148´000.000 - Disposicion de Software: Se monta como una pagina web
Tecnología CIMPA - Paila Pirotubular: $ 3´900.000 - Cámara de combustión y ductos: $ 6´000.000 - Adecuación zona de moldeo: $ 2´000.000
- Implementando tecnologías = eficiencias de transferencia de calor 58 %. - Reducción de accidentes y mejoramiento en cuanto a limpieza y salubridad.
6.2. ESTRATEGIA SOCIOECONOMICA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE
TECNOLOGIAS DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL.
La magnitud económica y social de la agroindustria de la panela puede
expresarse a través de los siguientes indicadores: Representa una de las
actividades más importantes de la economía campesina en Colombia; vincula
cerca de 350.000 personas entre productores de caña, trabajadores del cultivo
y el proceso, comercializadores y proveedores de insumos y servicios; genera
el equivalente a 120.000 empleos permanentes; ocupa 226.000 hectáreas para
el cultivo de caña; dispone de cerca de 20.000 trapiches como infraestructura
para la fabricación de panela; produce aproximadamente 1’200.000 toneladas
de panela al año, valoradas en 550 millones de dólares; contribuye con el 6,7%
a la formación del Producto Interno Bruto (PIB) agrícola y participa con el
1,06% del gasto en alimentos de la población colombiana. (Rodríguez, 1998).
116
El Centro de Investigación para el Mejoramiento de la Industria Panelera,
CIMPA, bajo la batuta de CORPOICA ha venido trabajando en tecnologías
para el mejoramiento del cultivo de la caña panelera, de las condiciones de
proceso de elaboración de panela y la valorización de productos y
subproductos del cultivo y del proceso, desarrollando en este último campo
pruebas piloto de utilización de la panela y la miel de caña en procesos
productivos de posible escalamiento industrial, respondiendo a las tendencias y
cambios en las preferencias de los consumidores.
Las tecnologías de mejoramiento del proceso benefician, además de los
dueños de trapiche, a los productores de caña sin trapiche, a los aparceros y a
los trabajadores, pues son congruentes con los sistemas regionales
característicos de remuneración al trabajo, el pago de alquiler en función de la
producción y el reparto del producto con los aparceros en proporciones
preestablecidas.
A partir de los resultados del estudio de impacto ambiental y socioeconomico,
CORPOICA y FEDEPANELA, han formulado el Plan Estratégico para el
Fortalecimiento y Modernización de la Agroindustria Panelera en Colombia, el
cual tiene como propósito: “fortalecer y modernizar la cadena agroindustrial de
la panela en Colombia, mediante acciones coordinadas de organización de los
productores, de desarrollo y transferencia de tecnología y de gestión y
promoción del mercado, con la participación del gremio panelero y de
instituciones gubernamentales y no gubernamentales”.
El Plan incluye tres componentes estratégicos:
• La ampliación del mercado de la panela y los subproductos del proceso al
nivel nacional e internacional.
• La modernización de la agroindustria panelera a través de programas de
investigación y tranferencia tecnológica.
117
• El fortalecimiento de las organizaciones empresariales y del gremio
panelero.
Es así que se propone como una de las estrategias importantes la generación
de “Empresas asociativas de trabajo - EAT” las cuales está conformada por
miembros de familia de tradición panelera en una asociación donde los aportes
de los socios corresponden aproximadamente al 20% del valor de la mano de
obra de las actividades de la elaboración de panela. Además se brinda
capacitación en gestión empresarial por medio de el Sena en cursos de
mercadeo y contabilidad.
La EAT también se involucran en crear nuevos productos y nuevos mercados
como la panela granulada, con una tecnología generada en forma conjunta con
el Programa Nacional de Procesos Agroindustriales de CORPOICA.
Para lograr el propósito propuesto se prevé realizar alianzas entre CORPOICA
y el gremio panelero a nivel nacional y regional, el cual se encargará de
ejecutar el Plan Estratégico y de gestionar la consecución de recursos
financieros al nivel de organizaciones gubernamentales y no gubernamentales
del orden nacional e internacional.
En Cundinamarca CORPOICA formula proyectos para el mejoramiento de los
trapiches, logrando el apoyo de la Gobernación de Cundinamarca (Secretaria
de Desarrollo Económico) y La empresa Colombiana de petróleos
ECOPETROL quienes se comprometieron a fortalecer y apoyar el proceso
productivo de la panela, a través de la adecuación y dotación de hornillas que
permitan mejorar la calidad del producto final y disminuir la utilización de llantas
y leña como en la cocción de los jugos.
Por otra parte el Banco Interamericano de Desarrollo – BID y la Corporación
para la Investigación Socioeconómica y Tecnológica de Colombia – CINSET ,
dentro del programa de Gestión Ambiental e incorporación de tecnologías más
limpias para empresa Colombianas GA+P, a través de la consultoría realizada
por CORPOICA, brinda el apoyo para realizar el diagnóstico ambiental, la
selección y formulación de alternativas de mejoramiento ambiental, el diseño
de hornillas y el seguimiento y control de las unidades productoras de panela,
118
además de permitir que la tecnología de producción de panela desarrollada por
CORPOICA durante estos últimos años, sea puesta al alcance de los
productores de Cundinamarca.
Como ejemplo podemos citar la EAT San Isidro en Villeta – Cundinamarca,
donde los socios tienen 11 ha. Cultivadas en caña. Además compran la
producción de entre 3 y 11 ha de caña a los vecinos. La variación del volumen
de caña comprada depende de las solicitudes de panela por parte del mercado
o de los precios de la panela en bloque. Actualmente compran la caña a
$50.000 la tonelada, tanto a socios como a particulares, en cantidades que
varían entre 28 y 40 toneladas por molienda. En promedio se realiza una
molienda cada dos semanas. Se paga a los trabajadores por horas y
actualmente la hora está a $1290. En la elaboración de la panela se emplean
11 trabajadores (los mismos socios más otros miembros de la familia) y para el
empaque se emplean otros cuatro trabajadores durante dos días, en horario
normal, en la siguiente semana.
Entre todos los socios se encargan de la administración del trapiche, aunque
entre los socios existen responsabilidades, las decisiones referentes a
cuestiones administrativas se toman en grupo con la aprobación de todos los
socios.
En la EAT San Isidro con el rediseño de la hornilla se disminuyo el uso de
combustibles, las emisiones gaseosas y térmicas, los costos de producción y
mejoro la eficiencia térmica y ambiental, la rentabilidad y la eficiencia del
recurso humano. En esta forma se pretende incrementar los ingresos
monetarios para los productores y generar residuos biológicos para ser
empleados como fertilizantes y comenzar el cierre de ciclo.
Como resultados obtenidos, con el nuevo diseño la capacidad de producción
de panela de la hornilla, y por tanto del trapiche, se incremento de 72,3 a 95,7
kg/h. Esto permite, para una misma producción de panela, disminuir el tiempo
empleado de 2 días por molienda a 1,4. Así mismo, la eficiencia térmica pasó
de 40 a 54%. Con esto se logra que de un déficit de bagazo cercano a las 19,7
toneladas se pase a un excedente de 20,2 proyectado para el año.
119
También se espera una reducción del monóxido de carbono de 19 a 13 t/año,
el bióxido de 93 a 86 y la energía arrojada al ambiente de 385 MW a 332. Lo
anterior es bastante significativo porque este es solo uno de los 5.500 trapiches
de Cundinamarca .
120
7. CONCLUSIONES
• Se estableció una metodología para la identificación y evaluación de
aspectos e impactos ambientales integrando metodologías como : Matriz
de Leopold, Análisis de ciclo de vida, aplicado a los impactos ambientales
del proceso ( basado: (NTC ISO 14042 y 14047 ) y la metodología
HACCP, para la identificación de aspectos ambientales críticos que
necesitan control.
• La relación de los aspectos ambientales del proceso productivo con
respecto a la categoría social es muy fuerte, ya que esto influye en la
decisión de implementar las diferentes tecnologías propuestas. Es asi que
como solución según estudios socioeconómicos que confluyen con las
diferentes ideas de el presente estudio ambiental, se plantea que se
generen empresas asociativas de trabajo, que remplacen a varios
trapiches de baja y media capacidad, y en donde se tenga la capacidad de
adopción de tecnologías propuestas en este proyecto, que generen menor
presión sobre los recursos naturales ( atmosféricos, hídrico, agronómico,
al suelo y socioeconómico).
• Para el manejo de los aspectos ambientales se plantean nuevas
tecnologías de producción panelera en base a la política de producción
mas limpia, complementada con tecnologías de control ambiental.
• Al realizar la evaluación del comportamiento global que tiene el trapiche
con respecto a su entorno, se encuentra que existe una compensación en
cuanto al componente atmosférico ( emisiones no controladas de CO, CO2
y NOx) por parte de la cantidad de cañas sembradas, ya que su
comportamiento fonológico requiere la captura y fijación de estos
contaminantes arrojados durante la producción de panela.
121
• Por las características fisicoquímicas de los residuos líquidos generados
en el proceso de producción de panela, se propone para su control, la
implementación de un tratamiento anaerobio que tenga un tiempo de
retención corto, pero que pueda llegar a generarnos una alta retención de
partículas y reducción de la materia orgánica. Por lo tanto se propone
como alternativa un filtro anaerobio de pantallas de flujo a pistón. Este
complementado por un tanque regulador debido a la no continuidad del
flujo y en donde también se realiza una neutralización, que evite una caída
considerable del pH, un biofiltro que nos controle los olores que emanan
los gases provenientes de las reacciones del proceso anaerobio. Por
ultimo se debe realizar un proceso de infiltración al terreno que a la vez
nos ayude a mejorar la capacidad agronómica del suelo.
• Dentro del marco del proyecto del diseño de una herramienta numérica
digital para el diseño de hornilla panelera se encontraron los siguientes
conclusiones que afectan al comportamiento ambiental de las hornillas
paneleras:
La potencia de la cámara de combustión es directamente
proporcional al exceso de aire con que se alimenta el bagazo y de
la humedad del mismo.
Para cámara de combustión tipo WARD, se obtienen mayores
eficiencia cuando la alimentación se efectúa de manera continua;
es decir, cuando la altura del lecho en la cámara se mantiene
constante.
Durante el proceso de combustión de bagazo en la cámara se
observa que las temperaturas, el exceso de aire y por ende la
potencia se ven afectados por la formación de un monoestrato
(torta) sobre la parrilla, por lo que se recomienda limpiar la parrilla
constantemente para evitar su acumulación.
122
BIBLIOGRAFIA
ALLENDE, l. j Evaluación de impacto ambiental. Marco de referencia y
aspectos relevantes a debatir. Ciudad y territorio, 1990
BEDAUX, Michael. Diseño de la cámara de Combustión. Barbosa, 1991
CALDERON, Eliana. Descripción y análisis del perfil tecnológico ambiental de la industria de la panela en Colombia. Tesis de Grado (Ingeniería Química) Universidad Industrial de Santander, Escuela de Ingeniería Química. Bucaramanga, 1998
CAR y CINSET. Guia ambiental para el sector panelero, Bogota 2002
CASTILLO, Edgar. Perfil tecnológico ambiental de la industria de panela en
Colombia. Bogotá: Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria
CORPOICA, 1998.
__________. Plan de transferencia de tecnología panelera zona de
Cundinamarca. Bogotá 1996
CONESA, Vicente VÍTORA. Guía metodológica para la evaluación del impacto
ambiental, Ediciones Mundi prensa España. 1997
CENTRO DE INVESTIGACIÓN PARA EL MEJORAMIENTO DE LA
AGROINDUSTRIA PANELERA - CIMPA. Evaluaciones técnico - económicas
de la producción panelera en la Hoya del Río Suárez. Barbosa, Santander:,
1989.
CENTRO DE INVESTIGACIÓN PARA EL MEJORAMIENTO DE LA
AGROINDUSTRIA PANELERA - CIMPA. Avances Tecnológicos en el cultivo
de caña y elaboración de panela. Barbosa, Santander: CIMPA, 1992.
123
CINSET. Efecto ambiental de la pequeña y mediana industria en Colombia.
Bogota, 1992
__________. Como llevar a cabo un diagnostico ambiental para la
identificación y aprovechamiento de oportunidades de producción mas limpia
en las Pyme, Bogota. 2002
CORPOICA - CIMPA. Control de calidad en agroindustria rural a través del
sistema HACCP. En: memorias del seminario taller. Barbosa (S.S), Colombia.
1996.
CORPOICA – SENA. Manual de caña de azúcar para la producción de panela.
Bogotá: Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria CORPOICA,
1998.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE PLANEACION. Estudio Nacional de
Energia. Bogota 1982
DE NEVERS, Noel. Ingeneria de Control de la Contaminación del aire. Mexico.
Mc Graw Hill, 1997
ENVIROMENTAL PROTECTION AGENCY. AP- 42. Emisión Factors. Bagasse
Combustión in Sugar mills.
__________. Sugarcane Processing, Final Report, 1997
ESLAVA, Maria L. y GARCIA, Marcela. Evaluacion ambiental comparativa de
tecnologías de producción panelera en la Hoya del Rio Suarez. Santa fe de
Bogota, 1999. Trabajo de grado. Universidad de la Salle. Facultad de
Ingeniería Ambiental y Sanitaria.
124
FUNDACION UNIVERSITARIA IBEROAMERICANA. Evaluacion del impacto
ambiental. España, 2001
GARCÍA BERNAL, Hugo Reinel et al. Condiciones ambientales para el
adecuado almacenamiento de la panela. En: memorias curso internacional de
la caña panelera y su agroindustria. CORPOICA-CIMPA. Barbosa, (S.S),
Colombia. 1996.
__________. Evaluación de impacto ambiental generado sobre el componente
atmosférico por hornillas paneleras. Bogotá: Corporación Colombiana de
Investigación Agropecuaria CORPOICA, 2002.
__________. Evaluación de la producción de Panela en cuatro regiones de
Colombia. Bogotá: Instituto Colombiano Agropecuario ICA, 1984.
__________. Manual para el diseño y operación de hornillas paneleras. Barbosa,
CIMPA, 1992.
GORDILLO, Gerardo, García, Hugo. CIMPA, Manual para el diseño y
operación de hornillas paneleras, Barbosa,1992.
GUARNIZO, German ; Rodríguez, Gonzalo ; Carrero, Maura ; García, Hugo.
Investigación Socioeconómica de la producción, distribución y consumo de la
panela en Colombia. Convenio ICA - HOLANDA de investigación y divulgación
para el mejoramiento de la industria panelera CIMPA, Barbosa, Agosto 1992.
GTZ y CVC. Proyecto de Evaluación de la relevancia de plantas de pirolisis
(gasificadotes de biomasa) para el aprovechamiento de energía en rublos de la
Costa Pacifica Colombiana. 1986
ICONTEC, Guía implementación de la NTC 14001. 1996
__________. NTC ISO 14042 . Análisis del ciclo de vida de los productos. 1998
125
NTC ISO 14047. Análisis del ciclo de vida. Directrices y Ejemplos. 2003
IDEAM. Protocolos para el análisis de aguas. 1999
JOHNSON, Allen and AUTH, George. Fuels and Combustion Handbook. Fist
edition. Mc Graw Hill Book Company. NY. 1951
LEGIS. Régimen Legal del Medio Ambiente. Bogotá 2003
MAHECHA, B. Desarrollo de una herramienta computacional para el diseño
optimo de hornillas paneleras. Tesis de grado (Ingeniería Química).
Universidad Industrial de Santander. Escuela de Ingeniería Química.
Bucaramanga, 1997.
MANRIQUE, Roberto Y INSUASTY, Orlando. Aspectos agronómicos del cultivo
de la caña panelera. Programa Agrícola de la Regional 7 de CORPOICA,
CIMPA, Barbosa, Santander. 1997.
Plan de Investigación, Ajuste y Transferencia de tecnología en el cultivo de
caña y el proceso de elaboración de Panela. ICA, SENA, FEDEPANELA,
gobierno del Reino de los Países Bajos, Octubre 1992.
MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Guía ambiental del sector panelero,
Bogota 2002 RAMÍREZ, Alberto. Manual de auditoria energética para los ingenios
azucareros de Colombia. CENICAÑA. Cali – Colombia. 1999
RODRIGUEZ, Gonzalo. Desarrollo tecnológico y perspectivas de la
agroindustria de la panela en Colombia. Tibaitata. CORPOICA, 1996
ROMERO, Jairo. Tratamiento de aguas residuales, teorias y principios de
diseño. Escuela Colombiana de Ingeniería. Bogota. 1998
126
SIERRA, Jorge. Análisis de aguas y aguas residuales. UNIANTIOQUIA, 1996
STARKEY, Richard. Enviromental Management Tolls for SMEs, A Handbook,
Marzo 1998.
SUTTON, David. Fundamentos de la Ecología. Limusa 1996
TCHOBANOGLUS y CRITES. Tratamiento de aguas residuales en pequeñas
poblaciones. 1998.
127
ANEXO A. MATRIZ DE LEOPOLD
magnitud
Importancia Aspecto Indicador
COx 4 -4 5 -3 5 -3 5 -3 32 -22
Mat. Particulado 4 -4 12 -10
Ruido 4 -4 12 -10
Vapor de agua 4 -2 4 -5 4 -4 12 -11
CLIMA calor 4-1
4-4
4-3
12-8
Pendiente 10 -7
Drenaje 4-2
4-3
4-2
4-2
24-16
Erosion 4 -2 20 -16
Usos 12 -8
Caracteristicas 5 -2 5 -2 5 -3 5 -2 5 -2 35 -19
DBO 5 -4 5 -4 5 -5 15 -13
Solidos Totales 5 -4 5 -4 5 -4 15 -12
Derrames 5 -2 5 -2 10 -4
pH 5 -2 5 -3 5 -4 15 -9
CANTIDADVolumen 3 -2 3 -5 6 -7
FLORA Area 15 -11
FAUNA Cantidad 12 -8
Σ (−) = Σ (+) =
MATRIZ DE LEOPOLD - PRODUCCION DE PANELA
MoldeoBatidoConcentracionEvaporacion
C. BIOSFERICO
PAIS
AJE
FRAG
ILID
AD
Limpieza de equipos
CAL
IDAD
C. H
IDR
OSF
ERIC
O
GE
OM
OR
FO
- LO
GIA
SUEL
O
C. A
TMO
SFER
ICO
C. L
ITO
SFER
ICO
Clarificacion
CAL
IDAD
Molienda Prelimpieza
Capacidad de respuesta 4
-24
-216
-9
Incidencia Visual 4 -2 4 -2 16 -10
Tasa 2 3 2 3 2 3 2 4 2 4 2 3 20 36
Enfermedades ocupacionales 4
-24
-24
-24
-34
-24
-240
-26
Riesgo de accidente 4
-34
-34
-34
-34
-24
-240
-27
Σ ( - ) = 29-21
37-21
58-32
21-16
13-10
20-12
17-8
26-22
Σ ( + ) = 2 3 2 3 2 3 2 4 2 4 2 3
PAIS
AJ E
FRAG
ILID
ADSA
LUD
C.N
OO
SFER
IC
128
ANEXO B. CUADRO DE ASPECTOS AMBIENTALES SIGNIFICATIVOS
Análisis ambiental de la producción panelera
Indicador Baja Capacidad Media capacidad Alta capacidad Total o
promedioÁrea caña, ha? 8 8 8 24 Rendimiento caña, t/ha? 40 80 140 87 Periodo vegetativo, mes? 18 16 15 16 Producción anual caña, t 213 480 896 1.589 Rendimiento anual caña, promedio, t/ha 27 60 112 66 Extracción, kg jugo/100 kg Caña? 51 56 64 60 Producción jugo crudo, t/año 109 269 573 951 Relación cachaza/caña, %? 1,5 2,5 4,0Jugo clarificado, t/año 106 257 538 Cachaza por año, t 3 12 36 51 Bagazo verde, t/año 105 211 323 638 Brix Jugo? 18 18 18 Brix panela? 93,0 93,0 93,0Panela anual, t 20 50 104 174 Rendimiento promedio annual panela, t/ha 2,6 6,2 13,0 7,3Porcentaje de la producción nacional 11,7 28,5 59,7 100Peso de la carga de panela,kg? 96 96 96 Cargas de panela anuales, # 213 518 1.084 Meses de trabajo por año, ? 12 12 12 Panela mensual, t 2 4 9 15 Panela mensual, Cargas 18 43 90 Semanas de trabajo por mes, ? 2,0 2,0 4,0Panela producida semanalmente, t 1 2 2 5 Panela por semana, Cargas 9 22 23 Días de trabajo por semana, ? 1,5 3,0 5,0Panela producida diariamente, kg 568 690 434 Horas de trabajo por día, ? 14,0 15,0 24,0Panela producida por hora, kg 41 46 18 Panela por hora, cargas 0 0 0 Molinos, # 8.000 5.000 130 Panela por hora por molino, kg 0 0 0 Horas de trabajo por semana, # 21 45 120 748.800 Horas de trabajo por año 4.032.000 5.400.000 748.800 Operarios molienda 5 7 15 Horas-hombre/año 20.160.000 37.800.000 11.232.000 69.192.000 Panela/hora hombre 0,0 0,0 0,0Jornales equivalentes, 8 horas/día 2.520.000 4.725.000 1.404.000 8.649.000 Ocupación mano de obra, % 29,1 54,6 16,2 100,0Caña molida por hora, kg 423 444 156 Kg de caña por kg de panela, # 10,44 9,66 8,61Rendimiento panela por caña,% 9,58 10,35 11,61 10,96
Número macro? :Capacidad (kg/h) ?: 41 46 18 105 Eficiencia ?: 29 36 46Brix jugo ?: 18 18 18Brix panela ?: 93 93 93Humedad bagazo seco (%) ?: 30 30 40Humedad de la lena, % b.h? 30 30 30Fibra, % 13 13 13Extraccion, % 51 56 64Peso caña, kg 423 444 156 Peso jugo crudo, kg 216 249 100 Peso bagazo verde, kg 207 196 56 Peso cachaza, kg 6 11 6 Peso jugo clarificado, kg 210 238 93 Temp ebullicion jugo (°c) ?: 97 97 97Temp ambiente (°c) ?: 24 24 24Fibra en el bagazo, kg 55 58 20 Fibra en el bagazo, % 27 30 36Jugo en el bagazo, kg 152 138 36 Brix en el bagazo, kg 27 25 6 Brix en el bagazo, % 13 13 12Materia seca bagazo kg 82 83 27 Humedad bagazo, kg 125 113 29 Humedad del bagazo verde, % 60 58 52Azúcar pérdido bagazo, % 50 50 5Bagazo verde pérdido, % 3 3 1Peso final del bagazo verde, kg 187 177 55 Bagazo seco producido, kg 106 107 44 257 Bagacillo producido, kg 2 2 1 Agua evaporada (kg/h): 169 192 75 Potencia (kw): 421 385 118 Masa de bagazo (kg/h): 129 118 44 Balance en operacion de bagazo, kg/h -25 -13 -1 Balance porcentual, -23,1 -12,1 -1,4Calentamiento del horno, h 5,0 5,0 5,0Consumo por calentamiento, kg/h -31 -13 -2 Consumo adicional total, kg/h -55 -26 -2 Lena equivalente, kg/h -50 -24 -2 Consumo de bagazo, kg/kg de panela -1,4 -0,6 -0,1Consumo de leña kg/kg de panela -1,2 -0,5 -0,1Consumo de leña anual, toneladas -25 -26 -11 -62 Participación del consumo nacional,% 41 42 17Precio de la leña, $1000/t 40,0 40,0 40,0Valor leña consumida, $1000 anual -1.015 -1.023 -426 -2.463 Deficit o excedente de bagazo por molienda, kg -1.161 -1.170 -294 -2.625 Deficit o excedente de bagazo por año, t -28 -28 -14 -70 Valor de la producción de panela, $1000/año 16.351 39.763 83.241 139.355 Valor de la producción de panela, $USD/año 5.581 13.571 28.410 47.561 Relación costo leña/precio panela,% 6,21 2,57 0,51Energía arrojada al ambiente, kW/t panela 10.016 8.069 6.455 Energía arrojada al ambiente, MW/año 205 401 672 1.277 Proporción energía arrojada,% 16,03 31,40 52,58 100,00Presencia radio NO SI NO 1 D= DieselTipo de motor D D D 1 E= ElectricoFrecuencia de cambio de agua (horas) 4 14 12Volumen Tanque lavado gaveras (lt) 195 675 300Horas trabajo del molino al dia 7,8 5,2 8,04
Análisis ambiental de la producción panelera
Indicador Baja Capacidad Media capacidad Alta capacidad Total o
promedioÁrea caña, ha? 8 8 8 24 Panela producida diariamente, kg 568 690 434
Panela producida por hora, kg 41 46 18 Balance en operacion de bagazo, kg/h 25 13 1 Calentamiento del horno, h 5,0 5,0 5,0Consumo adicional total, kg/h 55 26 2 Lena equivalente, kg/h 50 24 2 Consumo de bagazo, kg/kg de panela 1,36 0,56 0,14Consumo de leña kg/kg de panela 1,24 0,51 0,10
Producción de monóxido de carbono, kg/t panela 403,53 114,04 15,10Producción de monóxido de carbono, kg /hora 16,36 5,25 0,27Producción de bióxido de carbono, kg/t panela 1.063,02 440,63 105,95Producción de bióxido de carbono, kg/hora 43,11 20,28 1,91Producción de material particulado, kg/t panela 10,63 4,41 1,06Producción de material particulado, kg/hora 0,43 0,20 0,02Producción de NOx, kg/t panela 2,06 0,85 0,18Producción de NOx, kg/hora 0,083 0,039 0,003Agua evaporada, kg/hora 169 192 75 Agua evaporada, kg/t panela 4166,67 4166,67 4166,67Energía arrojada al ambiente, kW/t panela 10.016 8.069 6.455 Energía arrojada al ambiente, MW/año 205 401 672 1.277 Proporción energía arrojada,% 16 31 53 100 Producción de SOx, kg/hora 0,002 0,001 0,0001Ruido ambiental (dB) 91,73 164,9 92,4
LAVADO GAVERASVolumen (lt/dia) 423,15 448,39 372 414,51pH 6 4,7 3,8 4,83Temperatura (°C) 11,3 10,7 12 11,33Solidos totales (mg/lt) 53900 14852 13244 27332,00Solidos sedimentables (ml/L-h) 2 2,1 3 2,37Solidos disueltos (mg/lt) 53008 11645 12392 25681,67DBO5 (mg/lt) 21500 5170 10500 12390,00OD (mg /lt) 1 1 1 1,00DQO (mg / lt) 81800LAVADO DE FONDOSVolumen (lt/dia) 1500 1000 1000 1166,67pHTemperatura (°C)Soidos totales (mg/lt)Solidos disueltos (mg/lt)DBO5 (mg/lt)OD (mg /lt)DQO (mg / lt)
AIRE
AGUA
4,218
1428001,3
28010215368280
ContaminanteIndicador
150 150 50 1 0,015 800 0100 100 30 0,8 0,01 700 1050 80 20 0,5 0,008 600 2030 50 10 0,3 0,005 500 3015 30 5 0,2 0,003 400 4010 15 2 0,15 0,002 300 505 10 1 0,1 0,0015 200 601 5 0,8 0,08 0,001 150 70
0,8 2 0,6 0,05 0,0007 100 800,5 1 0,4 0,03 0,0003 70 900,1 0,5 0,1 0,01 0,0001 40 100
Unidad kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h %Peso 1,5 1,5 2 2 2 1 10
Contaminante Baja Capacidad
Media capacidad
Alta capacidad
Baja Capacidad
Media capacidad
Alta capacidad TOTAL
CO 59 66 68 0,593 0,655 0,683 0,644CO2 48 62 73 0,483 0,620 0,731 0,611MP 68 68 69 0,679 0,683 0,686 0,683NOx 69 72 76 0,685 0,725 0,756 0,722SOx 65 71 76 0,646 0,708 0,758 0,704H2O 72 69 84 0,722 0,694 0,836 0,751
0,635 0,681 0,742 0,686Indicador General 64 68 74 69
ISA
Valor porcentual
Valor Analitico
Valor porcentual %
INDICADOR DE SIGNIFICANCIA AMBIENTAL PARA EL RECURSO AIRE
69
INDICE DE SIGNIFICANCIA AMBIENTAL EN EL COMPONENTE AIRE
CO CO2 MP NOx SOx H2O
PRODUCCION PANELERA
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
INDICE SIGNIFICANCIA DEL AIRE
IND
ICE
SIG
NIF
ICA
NC
IA A
MB
IEN
TAL
%
GRAFICAS DE COMPARACIÓN DE VARIABLES
COMPARACIÓN POR PARAMETROS ANALIZADOS
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Baja Capacidad Media capacidad Alta capacidadCATEGORIZACION
ISA
CO
CO2
MP
NOx
SOx
H2O
COMPARACIÓN POR INDICADOR GENERAL
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
Baja Capacidad Media capacidad Alta capacidadCATEGORIZACION
Ruido
Clasificacion
Baja Capacidad 91,73 55 NO 97,73 0,29
Media capacidad 91,73 37 SI 107,73 0,19
Alta capacidad 91,73 33 NO 97,73 0,29
OPTIMA 0,8 - 1BUENA 0,6 - 0,8ACEPTABLE 0,4 - 0,6BAJA 0,2 - 0,4INACEPTABLE 0 - 0,2
Tipologia de la CA
INDICE DE SIGNIFICANCIA AMBIENTAL EN EL COMPONENTE RUIDO
Leq (dB) % exposicion Trabajo de noche
Leq corregida (dB)
INDICE DE CALIDAD
AMBIENTAL (CA)
INDICE DE CALIDAD - RUIDO
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
NIVEL SONO Leq (dBA)
CA
LID
AD
AM
BIE
NTA
L
ContaminanteIndicador
10000 30000 0 1 14 50 -8 08000 20000 1 2 13 45 -6 105000 10000 2 3 12 40 -4 203000 5000 3 4 11 36 -2 301000 3000 3,5 5 10 32 0 40800 2000 4 6 9,5 30 5 50500 1500 5 6,5 6,5 28 10 60100 1000 6 9 9 26 12 7050 750 6,5 8,5 8,5 24 14 8040 500 7 8 8 22 15 9020 250 7,5 7 7 21 16 100
Unidad ml/lt ml/lt mg/lt %Peso 4 3 1 11
Contaminante Baja Capacidad
Media capacidad
Alta capacidad
Baja Capacidad
Media capacidad
Alta capacidad TOTAL
DBO 0 28 0 0,000 0,280 0,000 0,093Solidos Disueltos 0 36 34 0,000 0,360 0,340 0,233
OD 8 8 8 0,080 0,080 0,080 0,080pH 56 41 31 0,560 0,410 0,310 0,427T° 73 71 76 0,730 0,710 0,760 0,733
0,228 0,307 0,248 0,261Indicador General 11 28 16 18
Contaminante Valor % ISADBO 3 0,030
Solidos Disueltos 8 0,080OD 12 0,120pH 35 0,350T° 100 1,000
Indicador General 11Lavado fondos
INDICE DE SIGNIFICANCIA AMBIENTAL EN EL COMPONENTE AGUA
DBOSólidos
DisueltosOxigeno Disuelto Temperatura
ISA
Valor porcentual
Valor Analitico
INDICADOR PARA EL LAVADO DE FONDOS DETODAS LAS CATEGORIAS
1
INDICADOR DE SIGNIFICANCIA AMBIENTAL PARA ERECURSO AGUA
14
Valor porcentual %
pH
Unidades2
°C
INDICADORES PARA EL LAVADO DE GAVERAS
PRODUCCION PANELERA
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
INDICE SIGNIFICANCIA DEL AIRE
IND
ICE
SIG
NIF
ICA
NC
IA A
MB
IEN
TAL
%
Indicador Baja Capacidad Media capacidad Alta capacidadCaudal de diseño (m3/ h) 0,25 0,58 0,5LPS de entrada al tanque 0,6 0,7 0,7Area del tanque (m2) 0,15 0,175 0,175Ancho tanque (m) - b 0,27 0,30 0,30Largo tanque (m) - a 0,55 0,59 0,59Largo Total (m) - A 0,66 0,71 0,71Tiempo de retencion (min) (5 - 10) 7 7 7Altura eficiente (m) - h 0,20 0,48 0,41Altura Total (m) (sumar BL) - H 0,22 0,52 0,45Carga Hidraulica (m3/ m2 - h ) 1,67 3,33 2,86
Indicador Baja Capacidad Media capacidad Alta capacidadCaudal de diseño (m3/ h) 0,25 0,58 0,5Tiempo de retencion (min) 12 12 12Volumen reactor (m3) 3 7 6Altura eficiente (m) (0.6-1.8) - h 1,50 1,50 1,50Altura Total (m) (sumar BL) - H 1,80 1,80 1,80Largo tanque (m) - a 3,00 3,00 3,00Ancho tanque (m) - b 0,67 1,56 1,33Numero de pantallas 3,00 3,00 3,00Distancia entre pantallas (m) 0,75 0,75 0,75Altura pantallas (m) 1,20 1,20 1,20Concentracion del efluente mg / lt DQO 3134,89 1025,12 1134,25
Volver
DISEÑO TANQUE DE IGUALACION - NEUTRALIZACION
DISEÑO FILTRO ANAEROBIO - RAP
TRATAMIENTO DE AGUAS PARA EL SECTOR PANELERO
b
H
aA
h
a
H
b
d d h
SALIDA
ENTRADA p
129
ANEXO C ANALISIS DE GRAFICAS COMPARATIVAS RECURSO AGUA
COMPARACIÓN POR PARAMETROS ANALIZADOS
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Baja Capacidad Media capacidad Alta capacidad Lavado fondosCATEGORIZACION
ISA
DBO
SolidosDisueltosOD
pH
T°
Al comparar las categorías (Baja, mediana y alta) con respecto al índice de
significancia ambiental, se observa que los parámetros de mayor atención son
la Demanda Biológica de Oxigeno, el Oxigeno Disuelto y el pH, esto es debido
a las reacciones que se generan en este tipo de aguas, principalmente a la
acidificación por la fermentación rápida de azucares reductores y la acción
biológica. También se observa que los índices que arroja los sólidos disueltos
son críticos esto depende mucho de la forma de cómo se implementan las
tecnologías como es el caso de trapiche de baja capacidad donde no se
instalan prelimpiadores adecuados que hagan que se disminuya la cantidad de
residuos sólidos que se disuelven en el agua residual.
Hay que tener en cuenta que se evalúan los parámetros de acuerdo a un rango
generado para evaluar los efectos ambientales producidos para este tipo de
agroindustria especifica.
Para evaluar la significancia con respecto a cada tipo de trapiche evaluamos el
indicador general encontrado para cada uno respectivamente.
130
COMPARACIÓN POR INDICADOR GENERAL
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
Baja Capacidad M edia capacidad Alta capacidad Lavado fondosCATEGORIZACION
En la anterior grafica también evaluamos la actividad o aspecto ambiental de
lavado de gaveras para cada uno de los tipos de trapiche según la clasificacion
(alta, media o baja) y la actividad de lavado de fondos que determinamos como
igual independientemente de la capacidad de producción, ya que este no
depende de la producción sino del tiempo que se tarda en realizar el lavado
después de haber terminado la molienda.
Al realizar el análisis encontramos que para el lavado de gaveras se ve
afectada por : a) la cantidad de producción, b) el numero de cambio de agua y
c) las condiciones de los tanques para lavado; Es así que aunque en los de alta
tiene un buen control del lavado y tanques adecuados, la producción es muy
alta y esto influye en el valor encontrado, mientras que el de media capacidad
evaluado se encuentra un optimo control y tanques apropiados, pero se
complementa con una menor producción de panela.
131
ANEXO D. MUESTREO DE AGUAS DEL PROCESO PANELERO
METODOLOGIA Al realizar el estudio de las características de los vertimientos generados en el proceso de producción de panela y al identificar las fuentes de donde provienen esta agua, se puede observar que son aguas con alto contenido orgánico, puesto que durante todo el proceso se utilizan materias primas e insumos que provienen de la naturaleza. También otro factor importante en el momento de analizar estos vertimientos, es el cambio fisicoquímico que se efectúa a través del tiempo como es el proceso de fermentación que favorece el desarrollo de microorganismos. Ya que el agua residual proviene especialmente del lavado de las gaveras y el lavado de los fondos, debemos tener en cuenta la composición fisicoquímica de la panela y de los jugos.
MUESTREO Es necesario que el muestreo que se realice sea puntual en el punto donde el agua ya ha sido totalmente mezclada de los diferentes fuentes de salida (gaveras, hornillas, domesticas) para que exista una homogeneidad en el agua a tratar y poder conocer sus parámetros mas significativos que serán iguales para todos los trapiches en estudio. Se debe realizar el análisis de los mismos parámetros para cada uno de los trapiches seleccionados teniendo en cuenta su nivel de adopción de tecnología, esto con el fin de poder tener la base de comparación para determinar el grado de contaminación arrojada por cada uno de los trapiches. Para nuestro caso se escogieron tres trapiches, que representa cada uno la categoría de adopción tecnológica en la que se encuentra actualmente. Se deben tomar los volúmenes exigidos para cada uno de los parámetros a analizar, teniendo en cuenta que debe ser tomada en el recipiente aconsejado específicamente para cada uno. El recipiente que va utilizar es de material plástico, ya que no causa mayor interferencia en los datos, además es mas cómodo para el manejo en campo, el volumen a tomar es de 2 L. Que es una cantidad que nos da suficiente volumen para trabajar en el laboratorio. Se debe purgar el recipiente y en el momento de muestrear se debe llenar completamente el recipiente evitando dejar espacios de aire, puesto que estamos analizando cantidades de materia orgánica. Para la conservación de la muestra es necesario realizar el análisis de aguas máximo 24 horas después y tener el recipiente en refrigeración continua, con esto nos ayuda a retardar los cambios químicos y biológicos, que continúan inevitablemente después de que la muestra se retira de su fuente. Existen algunos parámetro que se deben realizar en campo, por lo tanto hay que revisar que los equipo que se lleven se encuentren en optimas condiciones y calibrados para que nos diminuya el error. En nuestro caso se tomanran los dato de pH (phmetro) y temperatura (termómetro).
132
Tabla 1. Recomendaciones para el muestreo y preservación de muestras
FUENTE: Protocolo para análisis de aguas, IDEAM PARÁMETROS PARA EL ANÁLISIS Sólidos: Este parámetro nos entrega gran información sobre las propiedades fisicoquímica de la muestra, en cuanto a la composición orgánica o inorgánica de las aguas. También nos brinda información necesaria para determinar la eficiencia, diseño y tipo de tratamiento a implementar para obtener la remoción de estos, además de arrojarnos un valor exacto de la cantidad de materia suspendida o disuelta presente en la muestra. Por lo tanto se realizara todos los diferentes análisis de sólidos (Disueltos, sedimentables y suspendidos). Sólidos Totales: El método consiste en colocar la muestra en un crisol de porcelana, previamente secado y tarado, evaporarla y secarla a 103 – 105 °C. El aumento en peso del crisol presentara a los sólidos totales. Ocasionara interferencias la presencia de partículas grandes, material flotante y precipitados. Sólidos Totales volátiles y fijos: La prueba consiste en un procedimiento de combustión en el cual la materia orgánica es convertida a CO2 y H2O. La muestra se somete a calcinación a 500 °C donde se reduce la descomposición de sales inorgánicas. Sólidos suspendidos: Este parámetro es muy importante ya que se va a evaluar el agua que salen del prelimpiador y del clarificador que por flotación retiene algunas partículas livianas como por ejemplo el bagacillo, hojas e insectos y en el clarificador las cachazas que son sólidos en suspensión tales como bagacillo, hojas, arenas y tierra, sustancias coloidales El lavado de los prelimpiadores se realiza cada 12 horas, retirando los tapones de limpieza de los prelimpiadores, se agrega abundante agua limpia para que salgan todos los lodos, arena y residuos de la molienda; éstos contienen gran cantidad de materia orgánica. Los sólidos suspendidos están constituidos por la materia suspendida que permanece sobre un filtro de fibra de vidrio, cuando filtramos una muestra de agua residual previamente agitada. Es uno los mejores parámetros para evaluar el poder contaminante ya que su presencia produce depósitos de lodos creando condiciones anaeróbicas en los ríos.
Determinación Recipiente1 Volumen mínimo de muestra mL.
Preservación2 Almacenamiento máximo recomendado3
Alcalinidad P, V 200 Refrigeración 14 d. Color P, V 500 Refrigeración 48 h. DBO P, V 1000 Refrigeración 48 h. DQO P, V 100 Refrigeración 28 d. Sólidos P, V 200 Refrigeración 2 – 7 d. Sulfuros P, V 100 Refrigeración 7 d.
133
Sólidos disueltos: Estos sólidos provienen principalmente del lavado de las gaveras, por ser pequeñas partículas, este valor nos da la información sobre la posible utilización de químicos para la coagulación de estos. Aquí se encuentran los sólidos solubles que incluye los azúcares como sacarosa, glucosa o fructuosa existen además compuestos menores los compuestos menores como, minerales, proteínas, ceras, grasas y ácidos Sólidos Sedimentables: Esta determinación permite establecer el comportamiento físico del vertimiento dentro de los cuerpos naturales de agua, ya que se convierten en un aporte anexo de sedimentos. Esta prueba nos determina el tiempo de retención que podría arrojarnos un posible tratamiento. Turbiedad: una cantidad excesiva impide la penetración de luz, esta puede ser causada por partículas coloidales y muy finas suspendidas como arcillas, lodo materia orgánica o inorgánica finamente dividida. En los trapiches se relaciona con la cantidad de residuos que quedan en las gaveras y a la menor frecuencia en el cambio de agua.
DBO: Este es el parámetro mas importante a analizar debido a la gran cantidad de materia orgánica, que contiene nuestra muestra, esta señala la cantidad de oxigeno para realizar la degradación bioquímica de la materia orgánica, entre esta los carbohidratos, de los cuales los azucares tiene predisposición a la descomposición, dando lugar a una fermentación seguida de producción de alcohol y dióxido de carbono. Es así que la DBO es una función directa del tiempo para que se lleven a cabo las reacciones oxidativas de los microorganismos. La metodología a seguir para el muestreo se hace por medio del equipo Oxitop, que necesita la relación de DQO :DBO para determinar el volumen de análisis ( 80% DQO ), esta muestra tiene la ventaja de no necesitar un inoculo, ya que por el manejo y las condiciones en que se encuentra la muestra, tiene gran cantidad de microorganismos. Con respecto al valor de la DBO podemos definir el tipo de tratamiento se debe aplicar para cada uno de los tipos de trapiche, además con este valor determinamos el valor de eficiencia que debe tener el tratamiento a proponer. RESULTADOS Trapiche 1: EL CAJON Ubicación: Tobía – Cundinamarca (Vereda Puerto Rico ) Propietario: Gustavo Reyes Fecha : Junio 12 / 04 - 12:00 pm. Trapiche 2: TOBIANITA Ubicación: Tobía – Cundinamarca (Vereda Los Perez ) Propietario: Vicente Bohórquez Fecha : Julio 17 / 04 - 11: 30 am. Y Julio 20 /04 1:00 pm
134
Trapiche 3: EL CRISTOL Ubicación: Nimaima – Cundinamarca Propietario: Alirio Avila Fecha : Julio 3 / 04 - 11: 00 am.
Tabla de resultados de parámetros fisicoquímicos de las aguas provenientes del lavado de gaveras
PARAMETRO TRAPICHE 1 TRAPICHE 2 TRAPICHE 3 Volumen (lt/dia) 423,15 448,39 372
pH 6 4,7 3,8 Temperatura (°C) 11,3 10,7 12
Solidos totales (mg/lt) 53900 14852 13244 Solidos sedimentables (ml/L-h) 2 2,1 3
Solidos disueltos (mg/lt) 53008 11645 12392 DBO5 (mg/lt) 21500 5170 10500 OD (mg /lt) 1 1 1
DQO (mg / lt) No realizado 81800 No realizado Tabla de resultados de parámetros fisicoquímicos de las aguas provenientes del lavado de fondos
PARAMETRO TRAPICHE 1 TRAPICHE 2 TRAPICHE 3 Volumen (lt/dia) 1500 1000 1000
pH 4,2 Temperatura (°C) 18
Solidos totales (mg/lt) 28010 Solidos disueltos (mg/lt) 21536
DBO5 (mg/lt) 8280 OD (mg /lt) 1,3
DQO (mg / lt) 142800
Para el dato de DQO, en cuanto al lavado de gaveras no se realizo para los
trapiches de alta y baja capacidad, por inconvenientes de laboratorio y po no
poderse realizar mas visitas por cuestiones de seguridad.
En cuanto al muestreo de lavado de fondos, solamente era necesario un
muestreo en cualquiera de los trapiches, ya que el procedimiento es igual para
todos los núcleos de producción.
135
ANEXO E . FACTORES DE EMISIÓN DE CONTAMINANTES EPA
Para la determinación de las emisiones se aplica la siguiente ecuación:
E = A x FE
Donde, E : emisión de contaminante, kg
A .: flujo de combustible, kg/h
FE: factor de emisión, kg contaminante / t combustible
136
ANEXO F ANALISIS DE GRAFICAS COMPARATIVAS RECURSO AIRE
COMPARACIÓN POR PARAMETROS ANALIZADOS
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Baja Capacidad Media capacidad Alta capacidadCATEGORIZACION
ISA
CO
CO2
MP
NOx
SOx
H2O
Al comparar las categorías (Baja, mediana y alta) con respecto al índice de significancia ambiental, se observa que los parámetros todos tiene importancia igual, debido a que según la ponderación que se realizo para el rango de valores de significancia no se baso en cuanto a la normatividad sino en base a una determinación de la calidad ambiental normal para el impacto generado por este tipo de agroindustria y para el entorno en que se encuentra. Es así que solamente el único parámetro que puede llegar a determinarse como significativo es la emisión de CO2, pero ese grado depende del tipo de trapiche en que se evalué. Por lo tanto se relaciona el índice general, el cual es un valor porcentual tiene en cuenta todos los parámetros para señalar la eficiencia de la implementación de tecnología para cada uno de los trapiches evaluados.
137
COMPARACIÓN POR INDICADOR GENERAL
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
Baja Capacidad Media capacidad Alt a capacidad
CATEGORIZACION
Al realizar la comparación por indicador general se demuestra que no existe un impacto muy grande por parte de la industria de producción de panela. También se encuentra que el factor de implementación de tecnología no influye en gran medida, aunque los trapiches de alta tienen un mayor control sobre los aspectos que generan que la calidad del ambiente se vea afectada negativamente.
138
ANEXO G. INFORME DE MONITOREO Y MEDICIÓN DE RUIDO
Trapiche 1: EL CAJON Ubicación: Tobía – Cundinamarca (Vereda Puerto Rico ) Propietario: Gustavo Reyes Fecha : Noviembre 15 / 03 - 12:00 pm. Trapiche 2: TOBIANITA Ubicación: Tobía – Cundinamarca (Vereda Los Perez ) Propietario: Vicente Bohórquez Fecha : Noviembre 15 / 03 - 2: 30 pm. Trapiche 3: EL CRISTOL Ubicación: Nimaima – Cundinamarca Propietario: Alirio Avila Fecha : Noviembre 22 / 03 - 11: 00 am. Objetivo: Desarrollar las actividades de monitoreo para evaluar sus niveles de presión y también llegar a verificar que se cumplen los valores exigidos por la autoridad ambiental con base en la Resolución 8321/83 y el Decreto 948/95. Equipo Utilizado: Sonómetro QUEST – HW 8100014 Metodología:
1) Se calibro el equipo con un calibrador de 140 db. 2) Se escogieron dos puntos críticos para la estación:
En la zona de extracción (molino – motor )Punto 1 Cerca de la zona de moldeo ( radio ). Punto 2
3) Se utiliza un filtro clase A, un rango 60 – 120 db, una lectura máxima de 1Kb y modo rápido.
4) Nos ubicamos aproximadamente a 1.5 m enfrente de cada punto. 5) Para el primer punto comenzamos la medición en el momento en que
empezó el proceso de extracción de jugos. 6) Para el segundo punto se realizo la medición cuando se tenia en
funcionamiento el radio. 7) Por ultimo se registran cada uno de los datos que nos arroja el
sonómetro. Resultados: Trapiche No. Punto 1 ( Molino -
motor ) Punto 2 ( Radio )
1 92,4dB 88.1 dB 2 86,9 dB 78 dB 3 91,73 dB 74.4 dB
Normatividad ( R. 8321/83) 75 dB 75dB