Modulo 3 Monitoreo de flujos y desechos. Ing. Roxana de Castillo. Maestra en Gestión Ambiental. Especialista en Producción más Limpia y Materiales Peligrosos ¿Qué es un.
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Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 2
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 3
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 4
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 5
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 6
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 7
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 8
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 9
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 10
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 11
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 12
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 13
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 14
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 15
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 16
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 17
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 18
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 19
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 20
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 21
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 22
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 23
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 24
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 25
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 26
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 27
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 28
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 29
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 30
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 31
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 32
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 33
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 34
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 2
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 3
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 4
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 5
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 6
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 7
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 8
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 9
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 10
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 11
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 12
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 13
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 14
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 15
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 16
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 17
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 18
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 19
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 20
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 21
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 22
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 23
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 24
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 25
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 26
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 27
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 28
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 29
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 30
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 31
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 32
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 33
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE
Slide 34
Modulo 3 Monitoreo de flujos y
desechos.
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más
Limpia y Materiales Peligrosos
¿Qué es un diagrama de flujo?
Representación
esquemática
de
las
operaciones, procesos y o procedimientos que
se llevan a cabo para la fabricación de un
producto o en la prestación de un servicio, en
el que se indican intercambios de masa y
energía
Ejemplo de un diagrama
Agua tratada
Combustible
Energía eléctrica
Generador de vapor
Emisiones a
la atmósfera
Detergentes
Germicidas
Suavizantes,
etc.
Proceso de Lavado
Agua residual con
materia orgánica
Planchado
Agua residual de
enjuague
Energía
eléctrica
Ropa limpia y planchada
Materias primas y
servicios
Flujo de proceso
Residuos
EJERCIO DEL VIEJO FRITZ
RESPONDA
• ¿Cual es el producto final deseado por el cliente?
• ¿Cuales insumos (materia prima, energía, agua) se
requieren durante el proceso productivo?
• ¿Cuales insumos para cocer las papas no terminan
en el producto final (pero como MARNP- Materias
Residuales de Producción)?
• ¿Quién esta involucrado en la generación de MARP?
• Esquematice el Diagrama de flujo del producto
servido
¿CÓMO SE REALIZA UN ANÁLISIS DE
FLUJO DE MATERIALES?
•
•
•
•
•
Definir el objetivo del análisis y los parámetros a verificar
Definir el alcance del balance
Definir los límites del período de balance
Hacer una lista y denominar la secuencia de pasos
Diseñar las hojas de flujo: flujos de materiales, enfoque
cualitativo
• Balances: flujos de materiales, enfoque cuantitativo
• Interpretación de los resultados y conclusiones
Método general para resolver balances de masa (BM)
es simple y se debe tomar en cuenta lo siguiente:
1. Definir el sistema. Dibujar un diagrama de proceso.
2. Colocar en el diagrama los datos disponibles.
3. Observar cuales son las composiciones que se conocen, o que
pueden calcularse fácilmente para cada corriente.
4. Determinar las masas (pesos) que se conocen, o que pueden
definirse fácilmente, para cada corriente. Una de estas masas
puede usarse como base de cálculo.
5. Seleccionar una base de cálculo adecuada. Cada adición o
sustracción deberá hacerse tomando el material sobre la
misma base.
6. Asegurarse de que el sistema esté bien definido.
Balance de Materia
• Una vez logrado lo anterior, se estará
preparado para efectuar el número necesario
de balances de materia.
♦ Un BM total.
♦ Un BM para cada componente presente.
VARIABLES DE PROCESO
Para realizar los balances de materiales en un proceso es
necesario contar con algunas características de las corrientes
que forman parte del proceso.
Alguna variables útiles para caracterizar una corriente
de proceso son:
Densidad y Volumen Específico
Flujo Másico o Volumétrico
Composición Química
Fuente de desechos industriales
PRODUCCIÓN
INEFICIENTE
GENERACIÓN DE DESECHOS
CONTAMINACIÓN
Elementos a analizar
– ¿El diagrama representa todo lo que sucede desde
el punto de vista ambiental?
– ¿Un sólo diagrama es suficiente?
– En caso de plantas con diversos procesos, ¿Cuál es el
proceso más representativo económicamente?
¿Cuál es el proceso más intenso en uso de recursos?
¿Ambientalmente cuál es el proceso más
ineficiente?
– ¿Es un proceso continuo o por lotes?
Elementos a analizar
– ¿El sistema es abierto o cerrado?
– ¿A qué diagramas de flujo debo realizar el balance?
• Uso intenso de recursos (cantidad)
• Materiales y/ó residuos tóxicos
– ¿Cuál es la calidad de los datos usados para el
balance?
• ¿Datos estimados, medidos o calculados?
•INFORMACION REQUERIDA EN LA FASE PREVIA
Descripción de la empresa, productos, procesos, procedimientos, diagramas de flujo
Requerimientos: materiales y energéticos.Cantidades
Historial de problemas ambientales (con la comunidad, autoridades, etc.)
Identificación de los residuos (emisiones gaseosas, residuos sólidos y líquidos).
Fuentes de generación de residuos. Gestión (segregación, reciclo, recuperación).Monitoreos
previos.
Tratamiento y control de residuos.
Identificación de compuestos riesgosos o peligrosos. Cantidades, transporte, almacenamiento, etc.
Identificación de otros agentes de impacto potencial sobre el medio ambiente.
Planes de emergencia
Historial de accidentes
Programas de entrenamiento. Información sobre riesgos operacionales.
Informes acerca de seguridad, salud e higiene ocupacional
Controles ambientales existentes, señales de alerta, alarmas, documentación.
Balance de materiales
•
Fuentes de datos:
•
Calidad de los datos
•
medición en el lugar
•
confiabilidad
•
registros de compra y venta
•
exactitud
•
registros de producción
•
representatividad
•
Revisar consistencia de las unidades usadas
•
El balance debe ser lo más preciso posible
•
El balance puede llegar a ser más significativo si se hace para cada
material por separado
•
un control cruzado puede ayudar a revelar inconsistencias
BALANCES DE MASA
ECUACION BASICA PARA CALCULO DE MASA DE CONTAMINANTES EN UNA
CORRIENTE LIQUIDA
M=Q x C
Q : FLUJO
C: CONCENTRACION
1
EJEMPLO BALANCE DE MASA GLOBAL?
Materias Primas
Pérdidas:
Frutas: 27.379 Kg
22.397 kg
(Mermelada)
4.982 kg
(conservas)
Agua evaporada
(proceso mermelada
2989,7 Kg
En ollas (mermel) : 234 Kg
Por consumo
896 Kg (Mermeladas)
487 Kg(Conservas)
Verduras
7.200 Kg
Productos
M. primas Secundarias
Azúcar: 15.000 Kg
12.372 Kg (mermel.)
2.628 Kg (conservas)
Preservantes 125kg.
Mermeladas:
26946.5kg.
Mermeladas diet: 726kg
Jarabes: 369 Litros
PROCESO
Edulcorante 5Kg.
Conservas dulces
11.121 frascos
Conservas saladas
11.167 frascos
Sal 49Kg.
Aceite vinagre : 630Lt
R. Sólidos
Insumos
Agua: 1000 m
3
Gas: 3025.5 m
RESIDUOS SÓLIDOS
4330 Kg
(cáscaras, restos de
fruta) :
3
Electricidad: 5426 kWH
3.225Kg (Mermelada)
335kg (conservas
dulces)
770 Kg (conservas
saladas)
Agua de Servicios:
3
144,6 m
SC, 2008
RESIDUOS LIQUIDOS 847 m
3
Agua de lavado Materia prima
3
3
371 m (Mermeladas), 248 m (Conservas)
Agua de lavado utensilios (Ollas) :
3
3
101 m (Mermeladas), 43m (Conservas)
3
Agua de lavado bandejas y bolsas: 72 m
3
Agua de esterilización (Conservas) : 8 m
3
Agua lavado frascos (Conservas) : 4 m
3
Agua en productos Conservas: 8.4 m
EJEMPLO: BALANCE DE MASA INDUSTRIA DE PINTURAS (TON/AÑO)
Materias primas
Emisiones
pigmentos
solvente
698
Productos
5
látex
2500
solvente
1005
pintura en pasta 2100
agua
1000
esmalte
cargas
2418
aditivos
1000
1500
PROCESO
Insumos de limpieza
agua
solvente
Residuos líquidos
1532
aguas lavado
30
1500
solventes lavado 38
Residuos sólidos
borras 40
Fuente GUIA PRODUCCION LIMPIA
INTEC
Ejemplo de una hoja de balance
Entradas
Proceso
Recepción,
pesadoyalm
acenaje
Material
Lechecruda
Flujo (peso o
volumen)
(kg/hora)
3,000.00
Salidas
Consumo o
generación
anual*
(ton/año)
2,808.0
Proceso
Salida a
pesado para Leche cruda
proceso
Pérdidas
Total entradas al proceso
3000.00
2,808.00
Material
Leche cruda
Total salidas del proceso
Flujo (peso o
volumen)
(kg/día)**
Consumo o
generación
anual
(ton/año)
8,955.00
2,793.96
45.00
14.04
3,000.00
2,808.00
*La planta recibe la leche de 6 AM a 9 AM y opera de lunes a sábado
**La leche es almacenada en un tanque colchón refrigerado y es pesada nuevamente antes de ser enviada a
pasteurización.
MODULO 4 BALANCE DE
ENERGIA
Ing. Roxana de Castillo.
Maestra en Gestión Ambiental.
Especialista en Producción más Limpia y
Materiales Peligrosos
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
“ LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE……SOLO SE TRANSFORMA”
• La ley de la conservación de la energía constituye el
primer principio de la termodinámica y afirma que la
cantidad total de energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha
energía puede transformarse en otra forma de
energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACION DE
LA ENERGIA
•
•
•
•
•
•
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE…SOLO SE TRANSFORMA”:
Energía cinética
Energía potencial
Energía térmica
Energía mecánica
Energía eléctrica.
Energía química
Aplicaciones de balance de
energía
Para determinar perdidas de calor en los sistemas de
distribución, generadores, motores etc.
1. Eficiencia de caldera
2. Falta de aislamiento de tuberías
3. No recuperación de condensados
4. Purgas en caldera
5. Fugas de vapor
6. Análisis de cuartos fríos o de congelado
7. Evaluación de sustitución de motores
8. Evaluación de luminarias
9. Para cambio de combustibles fósiles por renovables o
biomasa.
ALCANCE DEL BALANCE
ENERGETICO EN EsIA
• USO DE LA ENERGIA PARA LAS DIFERENTES
FUENTES DE CALOR:
ILUMINACION Y ENERGIA
ELECTRICA
TABLA EJEMPLO DE UN BALANCE
ENERGIA
Equipo o Maquinaria
Tractor (ejemplo)
Ventilador (ejemplo)
Lámparas Fluorescentes
Computadora
Aire Acondicionado
Freezer
Refrigeradora
procesadores
amazadora
selladoras
freidoras motor 1
freidora motor 2
Lámparas
incandescentes
Consum
Horas Días Consu
o de
# de
AC/D Carga Carga utilizad utilizad mo Comb. comb. Año/Marca/Mode
unidad
C unitaria total a por a por semana usado usado
lo
es
día semana l (Kwh)
por mes
(Kw) (Kw) (h/d) (d/s)
(gal)
98/Caterpillar/cat
diesel 210
0
n/a n/a
5
6
305
0
AC
0.5
0
8
7
n/a
n/a
Mitsubishi/mit32
0AC
0AC
1AC
0AC
0AC
0
0.04
0.17
4.86
0.61
0.61
0.46
4.48
3.00
2.40
0.04
0.00
0.00
4.86
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8
2
10
24
24
6
8
6
12
12
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0.00
0.00
48.60
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
AC
0.04
0.00
8
1
0.00
SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR
Balance de Energía Térmica
El uso de combustibles fósiles como fuente de
energía térmica implica la generación de
emisiones atmosféricas de gases de efecto
invernadero, gases tóxicos, material particulado,
gases y hollín, los cuales manejados
incorrectamente y provocan efectos nocivos
sobre la salud y el medio ambiente
Balance de Energía
Las principales causas de una baja eficiencia en las
calderas pueden estar asociadas a:
1. Aire insuficiente: es causa de una combustión
incompleta, desaprovechando parte del poder calorífico
del combustible incrementando las emisiones de
monóxido de carbono y hollín.
2. Exceso de aire: causa un enfriamiento de los gases de
combustión reduciendo la cantidad y/o la calidad del
vapor generado.
3. Agua sin tratar: Genera incrustaciones de carbonatos
en las superficies de transferencia de calor aumentando la
resistencia al flujo de calor hacia el agua.
4. No recuperación de condensados: Con el agua caliente
que se bota se bota energía.
EJEMPLO DE UNA HOJA DE BALANCE DE
ENERGÍA TÉRMICA
TUBERÍA
DIÁMETRO
(pulgadas)
LONGITUD
(pies)
TEMPERATURA
(oF)
Tubería de agua caliente para
centrífugas sin aislamiento
2.5
26.25
118.6
Tubería de agua caliente para
centrífugas de primera sin
aislamiento
1.75
32.80
193.46
Tubería de vapor de escape
sin aislamiento
8
6.56
338.0
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
121.28
Tubería de vapor de escape
con aislamiento deteriorado
8
6.56
130.28
Tubería de los sopladores de
hollín
2.5
196.85
194.0
REFLEXION FINAL
Conocemos la mejor manera, la forma más
rápida y barata de frenar el cambio climático:
“USEMOS MENOS ENERGÍA”
Con poco esfuerzo podemos ahorrar en
nuestras casas y oficinas hasta un 25% de
consumo de energía eléctrica.
Esto traerá beneficios a la tierra y a nuestros
bolsillos, ¡veamos porque!
TAREA
ELABORACION DE UN BALANCE