Guía de replicabilidad - LIFE...

Guía dereplicabilidad LIFE15 ENV/ES/000379

Título: Guía de replicabilidad Proyecto Life MCUBO.

Autores: Tecnun, CEIT-Ik4, AIN, CTIC-CITA

Esta guía ha sido elaborada por el equipo de investigación del proyecto Life MCUBO (LIFE15 ENV/ES/000379) conel apoyo de la Unión Europea.

Duración del proyecto: Septiembre 2016-Agosto 2019

Presupuesto: 911.747,00€

Financiado por EU (Programa LIFE): 526.747,00€

Diseño interior y cubierta:

Carmen Jaca, Marta Ormazábal, Javier Santos, Elisabeth Viles

Diseños basados en imágenes de Freepik

(www.freepik.es) y flaticon (www.flaticom.com)

El contenido de este libro está sujero a una licencia de Creative Commons.No se permite el uso comercial ni la generación de obras derivadas

(c) 2019. Proyecto Life MCUBO

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Proyecto MCUBOIndustria alimentaria, Objetivos, Participantes

MetodologíaMedición, Modelización, Mejora

Buenas prácticasEmpresas participantes y replicabilidad

Barreras y limitacionesMadurez, reutilización, políticas y concienciación

proyecto mcubo

El Proyecto LIFE MCUBO es un proyecto europeoenmarcado en la convocatoria LIFE 2015, con carácterdemostrativo. El proyecto LIFE MCUBO se dirige al áreaprioritaria Medio Ambiente y Eficiencia de Recursos y latemática prioritaria Agua.

El principal objetivo del Proyecto LIFE MCUBO es reducirel impacto ambiental asociado a la gestión del agua enlos 3 subsectores que más agua consumen de la industriaalimentaria (cárnicas, conservas vegetales y refrescos)mediante la demostración efectiva en 3 plantasindustriales de un sistema integral de gestión basado enla Medición, la Modelización matemática de los procesosproductivos y de tratamiento del agua y la Mejoracontinua basada en la participación de los trabajadoresde la empresa. Algunas de las mejoras propuestas sepodrían validar en una planta piloto.

España es el país más árido de la Unión Europea y porello, se enfrenta a serios desafíos en la gestión de losrecursos hídricos. Cuenta con una de las mayores huellashídricas por habitante del mundo, que asciende aalrededor de 6700 litros por habitante y día. Por suparte, el sector industrial representa el 15 % del usototal de agua (www.waterfootprint.org).

Según datos del INE, la inversión anual de las industriasalimentarias en la gestión del ciclo del agua suponeaproximadamente el 50% de su inversiónmedioambiental. De ella, un 40% se destina a sistemasde depuración de final de línea. Por ello, la gestión delagua en la industria es crucial para no afectar sudisponibilidad y coste económico. Cuando alguno deestos dos factores se ve afectado, el valor del recursohídrico puede incrementar considerablemente.

industria alimentaria

El coste del agua en la industria alimentaria debecalcularse teniendo en cuenta el coste de abastecimiento(agua subterránea o red), el coste de acondicionadohasta su uso en proceso (ablandamiento, incrementode la temperatura, etc.), los costes de inversión ymantenimiento de los sistemas de depuración paracumplir con los límites de vertido, y, por último, loscánones o tasas de saneamiento. Además, si se planteauna reutilización de agua de proceso, se debe tener encuenta los requisitos higiénicos del RD 140/2003 decalidad del agua de consumo humano (www.ainia.es)

Reducir costes derivados de la gestión del ciclo del aguaen la industria alimentaria como el consumo y canonde saneamiento por producción de aguas residuales, ymejorar el balance energético asociado al tratamientode las aguas residuales son factores importantes a lahora de optimizar el uso del agua (www.iagua.es).

objetivos participantes

Tecnun. Escuela de Ingenieros de SanSebastián. Pertenece a la Universidad deNavarra.Fundada en 1961, mantiene un equilibrioentre la docencia, la investigación y elservicio a la sociedad.El departamento de Organizaciónindustrial desarrolla su investigación,principalmente, en las áreas de desarrollosostenible y gestión de crisis.

Ceit-IK4 es un centro de investigación sinánimo de lucro creado por iniciativa de laUniversidad de Navarra en 1982.Desarrolla proyectos industriales deinvestigación aplicada en estrechacolaboración con los departamentos deI+D de la empresas.Promueve la excelencia mediante lapublicación de los resultados noconfidenciales y la formación doctoral enel marco de los proyectos de investigaciónindustrial.

AIN es una entidad de capital privado sinánimo de lucro, propiedad de sus 110empresas asociadas.Presta servicios profesionales a clientes ysocios con el objetivo prioritario de ofrecerlas soluciones más ventajosas para laempresa.Desde 2014 AIN se sustenta sobre dosunidades de negocio, ain_tech yain_consulting

CTIC-CITA. centro tecnológico dedicado aatender las necesidades de investigacióny técnicas requeridas por la IndustriaAgroalimentaria.Ofrece calidad y seguridad en los procesosde producción, desarrollo de nuevosproductos, estudio y rediseño de latecnología de procesos, pruebas de nuevastécnicas de procesamiento y conservacióny disminución del impacto ambiental dela industria cárnica.

Reducir elconsumo

deagua

Integrar eimplicar

en lamejora

Mejorar elproceso

dedepurar

Reducir elconsumo

deenergía

herramientasAntes de presentar la metodología desarrollada para guiar a cualquier organización en la consecución de estos objetivos esimportante señalar que las dinámicas llevadas a cabo en las empresas han demostrado que no es necesario aplicar lasetapas de forma sistemática para obtener buenos resultados, y que las etapas no son secuenciales, pudiendo empezar porcualquiera de ellas, en función de la situación de partida y de los objetivos concretos que se persigan.

metodología

modelización- Proceso producción- Tratamiento agua

medición- Consumo agua- Consumo energía

mejora- Implicación- Formación

mejora- Integración- Mejora continua

En un caso general, sin conocer no se puede mejorar, sin medir no se puede calibrar el modelo y sin optimizar el modelo nose puede saber hasta dónde se puede mejorar. A continuación, se presentan las herramientas que se han desarrollado parraconseguir los objetivos propuestos. En cada una de las etapas de la metodología se explican en detalle.

mediciónPlug&Lean. Kit de medición

inalámbrico

modelizaciónWest. Modelización tratamientoUmberto. Modelizaciónproducción

mejoraPizzagreen y ECB. Implicación yformación

Lean&Green. Integración ymejora continua

metodología

El dispositivo Plug&Lean integra un conjunto de sondas,sensores y dispositivos comerciales con un sistema detransmisión inalámbrico que permite recoger informaciónsobre la calidad del agua (DQO, Conductividad, Temperatura,pH, Sólidos y NH4), el caudal de agua que circula por la tubería(mediante caudalímetros ultrasónicos), el consumo de energía(usando transductores), los ciclos de producción (finales decarrera) y los eventos que detienen la producción (cambiosde producto, averías y paradas programadas).

El dispositivo presenta unas ventajas competitivas clarasfrente a otros sistemas de captura de datos:

1. Es capaz de recoger señales y convertirlas en datos entiempo real (se registra el valor medio del parámetro cadaminuto de la campaña).

2. Es un sistema "Inalámbrico", al menos en la transmisiónde datos, es decir la comunicación entre los nodos receptores.Los transductores, caudalímetros, sondas de calidad necesitanconectarse a la red eléctrica durante la campaña a pesar dedisponer de batería porque no tienen autonomía suficiente.

medición

3. Es no invasivo, es decir, no necesita realizar obras, corteso agujeros en las tuberías, empalmes en los cables o alterarel sistema de captura (si lo tuviera la empresa).

4. La monitorización es Orientado a Problemas, es decir, seregistran los parámetros que hacen falta para caracterizar elproblema que se está estudiando y puede moverse durantela campaña de forma sencilla.

5. La Instalación es rápida y, en menos de 5 horas, es posibleestar recogiendo 4 puntos de consumo de agua, caracterizarla calidad de salida de un proceso de producción, el consumoeléctrico de hasta 9 elementos de la depuradora y los ciclosde producción de una línea.

6. Los datos están sincronizados, es decir que, por ejemplo,se conoce el comportamiento de la calidad de agua en funcióndel consumo de agua y la energía consumida por las bombas.

Requisitos para una captura eficienteLamentablemente no todos los procesos de producción otratamiento son susceptibles de ser analizados con eldispositivo Plug&Lean actual (aunque podría mejorarse yadaptarse porque es escalable). De las experiencias demonitorización realizadas hasta la fecha se han determinadoalgunos requisitos de medida necesarios para que la capturasea eficiente.

Caudal. Es necesario que las tuberías sean accesibles, estén"limpias" y circule agua a tubería llena.

Calidad. Las sondas son sumergidas en el agua, por lo quedebe ser accesible. Por otro lado, la sonda de DQP necesitade mediciones puntuales para su ajuste final, ya que la sondaregistra comportamientos reales basados en valores segúnuna tabla de calibración estándar.

Energía. Se debe disponer de acceso al armario eléctrico y,aunque parezca trivial, identificar la toma de corriente correcta,conociendo la tensión máxima que puede soportar, paraelegir el transductor adecuado que no se sature.

Ciclos de producción. El equipo no puede medir cadenciasde producción menores de 1 unidad por segundo.

A pesar de estas limitaciones, debido a la tecnología decaptura, el sistema podría integrar y sincronizar cualquierseñal generada por un dispositivo de la empresa siempre quegenere una señal de salida de 0-5 v, 4-20 mA o pulsos y seconozca la regla de conversión al parámetro de salida medido.

metodología

La modelización es una herramienta que aporta informaciónsobre las distintas formas de optimizar un proceso. Una vezque se conocen suficientes datos como para reproducir unproceso y las distintas alternativas de cómo puede sermejorado, se ha de evaluar dichas alternativas con el fin dellevar a cabo la más adecuada en base a un criterioseleccionado y a las restricciones que marque el proceso.

La evaluación de las alternativas se puede realizar víaexperimental o por la simulación mediante el uso de modelosmatemáticos.

El análisis experimental de las alternativas presenta la ventajade que aporta información muy fiable pero el empleo de estaherramienta implica grandes costes tanto a nivel económico(se ha de realizar una gran inversión inicial si no se disponede los equipos adecuados y personal que ejecute laexperimentación) como a nivel temporal (ya que la elaboraciónde este tipo de estudios, por lo general, requiere altos tiemposde ejecución).

El análisis mediante modelado matemático, por su parte, esuna herramienta que aporta información sobre el procesocon mayor incertidumbre que la vía experimental (estodependerá en gran medida del tipo de modelo que se estéempleando, ya que no es igual de fiable un modelodeterminista que un modelo estocástico, por ejemplo) perosu ejecución requiere menor coste de recursos.

Dada la diferencia fundamental entre ambas vías, en elproyecto LIFE-MCUBO, se propone el uso de modelosmatemáticos para explorar distintas alternativas de formageneral, y, de forma particular, se propone el uso de plantaspilotos en aquellas alternativas que representen un grancambio con respecto a la situación inicial del proceso y ademásse requiera complementar o corroborar la informaciónobtenida vía simulación.

modelización

Características de modeladoDado que existen múltiples estrategias de modelado deprocesos, se especifica a continuación las características quepresentan los modelos matemáticos empleados en el proyectoLIFE-MCUBO:

Modelos orientados a predecir calidades y consumos.Se tratan de modelos matemáticos que permiten conocer encualquier punto del circuito de aguas la cantidad de materiay energía que presenta cualquier corriente. Además de ello,permiten conocer variables auxiliares asociadas a cada unode los equipos presentes en el circuito de aguas (duración deequipos antes de un ciclo de limpiezas, presiones, cantidadde oxígeno disuelto…).

Modelos deterministas.Los modelos matemáticos se alimentan con datos que seconocen con seguridad. Esto implica que los modelosempleados presentan baja incertidumbre (no es lo mismoalimentar al modelo matemático con volúmenes de losequipos y constantes cinéticas que son conocidas a introducirlecomo entrada, por ejemplo, datos climatológicos o cualquierotro que presente cierta probabilidad de ser veraz).

Modelos dinámicos y estacionarios.La variable temporal es tenida en cuenta en los modelosmatemáticos utilizados. Por ello, es posible explorar escenariosen los que los equipos puedan ser puestos en marcha yapagados durante ciclos de operación y explorar elcomportamiento de los mismos ante entradas que varíen alo largo del tiempo. El estado estacionario, al ser un estadoparticular del dinámico donde todas las derivadas temporalesson nulas, también pueden ser analizados mediante losmodelos utilizados.

Modelado del proceso de producciónLos procesos productivos de las empresas pueden ser muydiversos, dependiendo de factores como la estacionalidadpropia del sector de las conservas vegetales, como las diversasgamas de productos en el sector de bebidas. Es por ello quese hace necesario el poder modelizar los diferentes procesosproductivos con el fin de simular las distintas alternativas demejora que permitan una gestión más eficiente del agua y laenergía.

La herramienta utilizada para realizar dichas simulaciones esel software UMBERTO (Umberto NXT Universal).

UMBERTO permite modelar, calcular, visualizar y evaluarflujos de materiales y energía, ayudándonos a comprenderprocesos complejos de una manera muy simple a través degráficos, así como también la optimización de procesos y laadministración eficiente de recursos a través de:

- Conocimiento de los flujos de materiales y energía en elsistema de proceso de producción, utilizando modelosgráficos para la comprensión integral del sistema deproducción. Los diagramas de Sankey ayudan a visualizarlos flujos de energía y materiales.

- Contabilidad de costes de los flujos de materiales, creandoa través del cálculo de estos costes la conexión entre elflujo de agua, la energía asociada y los costes resultantespara estudiar las ineficiencias del sistema.

- Identificación de las medidas más adecuadas atomar, mediante el modelado de escenarios,estudiando posibles mejoras y combinacionesde ellas para lograr objetivos de ahorro deenergía o costes propuestos.

Ejemplo de modelo de proceso de producción

modelizaciónmetodología

Experimentación en planta pilotoUna vez simulado cada uno de los diferentes procesosestudiados, previamente a ser trasladados al entorno real deproducción, se realizan producciones a escala piloto. El objetivode esta experimentación es estudiar el efecto que la mejorapropuesta tiene sobre el proceso productivo y sobre elproducto final elaborado, basado en un estudio completodesde el punto de vista organoléptico. Gracias a estaexperimentación es posible registrar los datos de la nuevarealidad de los procesos con las mejoras propuestas parapoder ser evaluados, sin la necesidad de interrumpir el procesoproductivo de las empresas.

Los procesos replicables dentro de las plantas piloto asociadosa los sectores de la industria alimentaria que más aguaconsumen se muestran en la tabla. En el caso concreto delsector de los zumos, las mejoras propuestas sobre el procesose realizan directamente en el entorno real de la fábrica alser un proceso continuo y particular.

Modelado del proceso de tratamientoLos procesos de tratamiento de aguas tienen por objetomejorar la calidad de la misma. De forma general, en uncircuito de aguas, los procesos de tratamiento de aguas seencuentran en cabeza del circuito y al final de éste.

Los equipos de tratamiento de aguas situados al principio delcircuito tienen como objetivo conseguir un agua de calidadtal que esta pueda ser utilizada en el proceso o en loselementos auxiliares del mismo (calderas, torres derefrigeración, limpiezas…). Por otra parte, plantas depuradorasde aguas residuales situadas al final del circuito tienen comomisión eliminar los contaminantes transferidos al agua duranteel proceso productivo y en la limpieza de los equipos.

Un proceso de tratamiento/depuración adecuado debecumplir con tres requisitos básicos: (1) garantizar unaoperación estable y robusta frente a posibles perturbaciones,(2) garantizar una calidad del agua a la salida adecuada y (3)garantizar unos costes en consumo de aditivos o costesenergéticos mínimos. Para conseguir este triple objetivo, lautilización de modelos matemáticos que describan estostratamientos es de gran utilidad ya que permiten explorardiferentes alternativas teniendo en cuenta estos tres aspectos.

Los modelos matemáticos empleados en el tratamiento deaguas deben describir el comportamiento de los componentescontaminantes o de interés y los costes energéticos asociadosa cada tratamiento teniendo en cuenta las posiblesvariaciones en el tiempo. Por esto, dentro delproyecto MCUBO se ha desarrollado una libreríade modelos matemáticos dinámicos quedescriben los principales tratamientos físicos,químicos y biológicos en el ámbito deltratamiento de aguas industriales.

Ejemplo de modelo de tratamiento de aguas

De este modo, somos capaces de poder validar el modelodesarrollado y las mejoras propuestas en un proceso viendosu potencial en el entorno real de la fábrica y pudiendoanalizar su efecto sobre las características organolépticas delalimento (tanto color y textura instrumental, análisismicrobiológico como análisis sensorial).

Conserva deverdura

Preparación previay corte

Lavado

Escaldado

Enfriado

Envasado

Tratamiento térmicoasociado

Envasado delegumbre

Hidratración

-

Escaldado

Enfriado

Envasado

Tratamiento térmicoasociado

Procesado deaves

Escaldado previoal desplumado

Limpieza deJaulones

Limpieza deinstalaciones

metodología

El proyecto LIFE MCUBO se presenta como un proyecto deapoyo a los equipos de mejora tradicionales implantados enlas empresas, para integrar acciones de mejora orientadas ala mejora simultánea de la productividad y el impactoambiental debido al consumo de agua y al consumo de energíaasociada. Estos equipos podrán analizar la evolución de losindicadores de productividad y eficiencia ambiental definidosen el proyecto, lo cual permitirá disponer de informaciónbasada en datos que permita a su vez proponer y poner enmarcha actividades de mejora para reducir consumos ymejorar, simultáneamente, la competitividad.

Por otro lado, los equipos de mejora necesitan formación yconcienciación, además de nuevos procedimientos, métodosy herramientas para integrar la medición y análisis de ciertosaspectos ambientales a su dinámica habitual de trabajo.

mejora Implicación y formaciónEl programa formativo de MCUBO está diseñado paraintroducir la mejora continua en las empresas, como pasoprevio para que cualquier organización pueda conseguir unsistema de mejora sostenible o como herramienta de apoyoa sistemas de mejora ya existentes. Esto se realiza desde unnuevo enfoque, en el que la organización se centra primeroen el análisis del confort ambiental (ECB) y el desarrollo dehábitos en sus operarios, para después poder mejorar losprocesos. El ECB estimula la participación, el consenso y lareflexión compartida ante un problema.

Los objetivos del programa están centrados en cuatro puntos:

- Análisis de la situación. Tomar el pulso en la organización,conocer si está preparada para el cambio.

- Unificar criterios en torno a la mejora entre losinvolucrados.

- Formación básica para trabajar de manera colaborativa.Preparación inicial para las personas de la organizaciónpara dirigir y desarrollar proyectos de mejora sencillos.

- Interiorizar a través de la práctica. Abordar uno o doscasos prácticos concretos.

Paralelamente, es necesario profundizar en los aspectospropios de la tecnología que se incorpora a la empresa duranteel proyecto. Aunque los dispositivos de captura de datosson sencillos requieren una explicación (funcionamiento,integración de datos, etc.) y un mínimo mantenimiento(cargar baterías, comprobar la captura correcta).

Por tanto, para aquellas organizaciones que disponen ya desistemas integrados de gestión, se trataría de integrar y ajustarla gestión del agua en sus propios sistemas. Para aquellasque no dispongan de sistemas de gestión formales, el proyectosupone una buena oportunidad para asociar la filosofía demejora continua también con aspectos medioambientalesen la industria, como es el consumo del agua y la energía.

El modelo de mejora continua en el que se apoyan lasherramientas desarrolladas no ha sido desplegado en ningunode los casos prácticos del proyecto, pero es coherente conlas prácticas de mejora tradicionales, sustentadas en el modeloLean Manufacturing desarrollado por Toyota y complemen-tado con el análisis y mejora del impacto ambiental.

Finalmente, el marco de mejora que se deriva del análisis delos datos capturados requiere una formación específica,realizada a través de un Serious Game y centrada en laimportancia de tomar decisiones en base al análisis de losdatos.

buenas prácticas

Se puede conocer de forma sencilla la curva de consumo deagua durante los procesos de preparación de la producción(llenado de cubas, limpieza de equipos para fabricar otroproducto, etc.) Los contadores de agua distribuidos por laempresa ofrecen información sobre el consumo total que haregistrado en un período de tiempo. Rara vez ese consumose muestra en forma de telemetría y sin embargo lainformación del comportamiento en tiempo real puederesultar muy útil.

Conocer los consumos de los procesos de preparación y laforma en que se producen en el tiempo ayuda a valorar elcaudal total necesario. De esta manera, se podrá reducir,compararlo entre productos y lo que es más importante enun entorno de mejora continua, imputarlo a cada productopara ver el impacto en el consumo de agua de cada referencia.

1. Identificar los elementos (cubas, depósitos, etc.) que sellenan de agua únicamente durante el proceso de preparaciónde la producción. Normalmente durante la producción serellenan para compensar las pérdidas que se producen.

2. Identificar las tuberías que alimentan esos elementos ylocalizar un tramo recto y sin empalmes donde colocar loscaudalímetros.

3. Colocar los caudalímetros ultrasónicos conectados al equipode registro de datos que permite realizar una campaña sinsupervisión durante al menos una semana.

4. Analizar en grupo la telemetría registrada, eliminando losdatos que, por errores en captura o limitaciones de los equiposno se consideren coherentes.

5. Proponer acciones de mejora y si fuera necesario realizaruna nueva campaña para corroborar la mejora.

En el proceso de escaldado en la empresa GVTARRA se llenanlas cubas donde se sumergen los productos al inicio del día.Como se observa en la gráfica se emplea un volumen de aguamuy superior en el proceso de llenado (de 6:20 a 7:00 de lamañana) comparado con el de mantenimiento (a partir delas 7:30). Después de las 7:44 se observa un aporte continuopara mantener el nivel de agua durante el escaldado.

buenas prácticas

Descripción

Objetivo

Etapas de aplicación

Consumo de agua en procesos de preparación

El comportamiento de la depuradora se explica en funciónde la calidad del agua de entrada que recibe. Los parámetrosde calidad habituales son la habituales son la demanda químicade oxígeno (DQO), los sólidos en suspensión totales (SST), elpH, la conductividad y la temperatura. En algunos casos esimprescindible conocer el nivel de amonio (NH4) y otrosparámetros específicos. Si bien los valores de estos parámetrosserán reducidos durante el proceso de depuración, lacaracterización de los parámetros de calidad a la salida delproceso de producción permitirá conocer si la tecnologíadisponible es la más adecuada, si se pueden reducir medianteun pretratamiento para eliminar algún residuo, etc.

1. Identificar un punto de la fábrica (arqueta, balsa, canal,etc.) previo al pretratamiento de la depuradora.

2. Colocar las sondas de calidad de agua conectadas al equipode registro de datos que permite realizar una campaña sinsupervisión durante al menos una semana. Es importantetener en cuenta que la sonda de pH debe estar siempre encontacto con líquido para evitar que se deteriore, por lo quehabrá que tener en cuenta variaciones en el nivel y situacionesde falta de agua.



Descripción

Objetivo


Caracterización de parámetros de calidad de agua a la salida del proceso

Conocer los parámetros de calidad del agua para identificaroportunidades de mejora en el tratamiento del aguaproveniente de la salida de los procesos de producción ylimpieza.

Los parámetros de calidad deGVTARRA dependen del productoque esté fabricando. Durante unade las campañas llevadas a cabo enla empresa se caracterizó el aguade salida del proceso. En las gráficasse puede ver cómo los niveles deDQO y Sólidos varían durante laproducción en la primera parte deldía y, al final del día, durante lalimpieza, es la conductividad la quesube debido a los productos delimpieza utilizados y sales liberadasen el sistema.

buenas prácticas

La estacionalidad está presente en la mayoría de los sectores,pero suele afectar en su mayor medida a variaciones en elconsumo y, como consecuencia, su impacto se refleja enaumentos de demanda que producen un aumento en laproducción y, por tanto, un mayor consumo de recursos, perose produce de forma proporcional a la producción. Sinembargo, en algunos subsectores, como el de las conservasvegetales la estacionalidad afecta a la disponibilidad delproducto que se procesa y, por tanto, las condicionesoperativas de la planta se ven afectadas, tanto en los consumoscomo en los parámetros de calidad.

Identificar los efectos que se producen con las variacionesde los productos debidas a la estacionalidad. Los efectospueden afectar al consumo de agua y a la calidad debido alas características y propiedades de los productos que seprocesan.

1.Identificar los puntos de consumo de agua que se venafectados por el efecto de la estacionalidad.

2. Identificar en el armario eléctrico los equipos que se quierenestudiar. Normalmente las soplantes, bombas y el consumogeneral.

3. Identificar un punto de la fábrica (arqueta, balsa, canal,etc.) previo al pretatamiento de la depuradora.

4. Colocar los caudalímetros, los transductores y las sondasde calidad de agua conectadas al equipo de registro de datosque permite realizar una campaña sin supervisión. En estecaso la campaña debe realizarse de forma intermitentedurante un año, eligiendo aquellos momentos de cambio detemporada para ver el efecto del cambio durante la campaña.


Las campañas llevadas a cabo en GVTARRA muestran uncomportamiento estacional y dependiente de los productosque se procesan. Como consecuencia, la operativa de ladepuradora debería ser capaz de adecuarse a las condicionesdel agua. En la figura se observa cómo la DQO de entradapuede llegar a triplicarse en función del producto que sefabrica.

buenas prácticas

Descripción

Objetivo


Impacto de la estacionalidad

Se puede conocer de forma sencilla la curva de consumo deagua durante los procesos de producción. Los contadores deagua distribuidos por la empresa ofrecen información sobreel consumo total que ha registrado en un período de tiempo.Rara vez ese consumo se muestra en forma de telemetría ysin embargo la información del comportamiento en tiemporeal puede resultar muy útil.

1. Identificar las tuberías que alimentan esos procesos ylocalizar un tramo recto y sin empalmes donde colocar loscaudalímetros. Puede resultar interesante colocar loscaudalímetros en serie, para ver cómo se reparte el aguadesde la entrada general.

2. Colocar los caudalímetros ultrasónicos conectados al equipode registro de datos que permite realizar una campaña sinsupervisión durante al menos una semana.


4. Proponer acciones de mejora y si es necesario realizarnuevas campañas para corroborarlas.

Descripción

Objetivo


Análisis del patrón de consumo de agua en proceso

Conocer los consumos de los procesos de producción y laforma en que se producen en el tiempo ayuda a valorar elcaudal total necesario, reducirlo, compararlo entre productose imputarlo a cada producto para ver el impacto en el consumode agua de cada referencia. Además, se pueden cuantificarlos efectos de las averías o paradas en una parte del procesosobre el resto del proceso de producción cuando los procesosson secuenciales y no puede detenerse el aporte de agua.

una zona suficientemente recta para su colocación. Tambiénse observa un comportamiento distinto el primer día, sobrelas 10 am, que puede responder a una avería o un problemaen el proceso. Gracias a estos datos se puede cuantificar mejorel impacto de una avería en el consumo de agua.

En el proceso de desplumado (rojo) y eviscerado (naranja) enla empresa UVESA se consume gran cantidad de agua. Comose observa en la figura el patrón de consumo de tres díasconsecutivos es similar, si bien se observa ruido en los datosderivado de la ubicación del caudalímetro al no disponer de

buenas prácticas

El funcionamiento de los distintos elementos de la depuradoragarantiza el proceso de depuración. Para ello, además dealgunos aditivos, es necesaria una gran cantidad de energía.La operativa de las depuradoras presenta un gran número deoportunidades de mejora. Se trata de estudiar cómoestandarizar el uso de los recursos (tiempo y condiciones defuncionamiento) para conseguir una mayor efectividad en elproceso de depuración. Además, existen multitud de casosde estudio que permite modificar la operativa de la depuradorapara conseguir el mismo resultado, pero con un consumo deenergía menor.

Evaluar el comportamiento de los distintos tratamiento deagua residual y sus consumos energéticos y determinarestrategias de operación óptima considerando requisitos decalidad del agua de salida y características de los equipos.

1. Identificar en el armario eléctrico los equipos de interés.Normalmente las soplantes, bombas y el consumo general.

2. Elegir el transductor (transformador de corriente) quemejor se ajuste a la tensión que puede circular (indicada porla intensidad nominal de corriente del interruptor de controlde potencia). Es importante tener en cuenta que en losarranques se producen picos que pueden saturar eltransductor por lo que no se debe apurar en el límite.

3. Colocar los transductores conectados al equipo de registrode datos que permite realizar una campaña sin supervisióndurante al menos una semana. Se recomienda pinzar dosfases en cada equipo para validar los datos capturados oevitar saturaciones que invaliden la campaña.



buenas prácticas

Descripción

Objetivo


Diagnóstico del consumo energético del proceso de depuración

Los parámetros que caracterizan la calidad de agua de maneragenérica (DQO, pH, conductividad, SST o Temperatura) noson suficientes en algunas empresas donde, por ejemplo, lapresencia elevada de cloruros puede inhibir los procesosbiológicos, o donde la presencia de contaminantes provenientede animales (urea, coliformes, etc.) restringe las posibilidadesde reutilización del agua.

1. Identificar la variable que quiere medirse (Amonio, cloruro,sulfatos, etc.).

2. Buscar una sonda comercial capaz de registrar el parámetroen tiempo real y que disponga de una salida estándar dedatos 0-5 v o 4-20 mA.

3. Determinar los parámetros de conversión de la señal enlas unidades correspondientes a la variable que quiere medirse(ppm, grms/l, etc.)

4. Colocar la sonda de calidad de agua conectadas al equipode registro de datos que permite realizar una campaña sinsupervisión. Se puede registrar de forma sincronizada a losparámetros que ya se registran en el kit de medición.


Descripción

Objetivo


Integración en el kit de medición de un nuevo parámetro de calidad

Conocer e integrar otros parámetros de calidad de aguaespecíficos para un proceso industrial e integrarlos en elanálisis de los parámetros clásicos.

La telemetría de la empresa UVESA requiere que se incluya el nivel de amonio (NH4) para caracterizarla calidad de agua a la entrada de la depuradora. Este contaminante debe ser eliminado y resultainteresante conocer cómo varía en función del grado de suciedad con que se reciben las aves. La figuramuestra la evolución del pH, el amonio y los sólidos a la salida del proceso de producción. La sondade Amonio que se incorporó, en este caso, de la misma marca comercial que el resto de sondas.Durante una campaña en PEPSICO se registró el

comportamiento de la depuradora y el consumo deenergía de los elementos principales. En la figura semuestra el consumo de la bomba de oxígeno, de labomba de recirculación y una de las centrífugas. Sepuede observar claramente cuándo entran enfuncionamiento. En el caso de la bomba de oxígeno nose para durante toda la campaña.

buenas prácticas

Los costes asociados al tratamiento del agua en la industriadependen, fundamentalmente, de los consumos de energíaen los distintos procesos y de dosificaciones químicas. Enmuchos casos, la operación de estos tratamientos puedeoptimizarse en función de la carga contaminante y caudal deagua a tratar manipulando por ejemplo, las condiciones defuncionamiento y/o tiempos de encendido y apagado de losequipos. Esta optimización en la operación puede conllevarun comportamiento más estable en el tratamiento de agua,una mejor calidad del agua tratada y considerables ahorroseconómicos.

Conocer el uso que se hace de cada elemento de la depuradorapara determinar la operativa óptima basada en lascaracterísticas de los equipos, de la caracterización del aguade entrada y de los requisitos del agua de salida.

1. Identificar un punto de la fábrica (arqueta, balsa, canal,etc.) previo al pretatamiento de la depuradora.2. Colocar las sondas de calidad de agua conectadas al equipode registro de datos que permite realizar una campaña sinsupervisión durante al menos una semana.3. Identificar en el armario los equipos que se quieren estudiar.Normalmente las soplantes, bombas y el consumo general.4. Elegir el transductor (transformador de corriente) quemejor se ajuste a la tensión que puede circular (indicada porla intensidad nominal de corriente del interruptor de controlde potencia).5. Colocar los transductores conectados al equipo de registrode datos que permite realizar una campaña sin supervisióndurante al menos una semana.6. Analizar en grupo la telemetría registrada, eliminando losdatos que, por errores en captura o limitaciones de los equiposno se consideren coherentes.7. Proponer acciones de mejora y si fuera necesario realizaruna nueva campaña para corroborar la mejora.

buenas prácticas

Descripción

Objetivo


Caracterización del agua y consumo energético en la depuradora

Las inversiones tecnológicas orientadas a la reducción deconsumos de agua en el proceso de producción tienen unajustificación complicada ya que el precio del m3 de aguaactual no justifica las inversiones si sólo se fija el impacto enla reducción del coste de la factura del agua. Sin embargo, lamayoría de las empresas tienen un amplio margen de ahorroen el consumo de agua de algunos procesos habituales, comolavados de producto, desalados o hidrataciones.

1. Identificar las variables que se verían afectadas por lamejora (caudales, energía, calidad de agua).

2. Colocar los caudalímetros, los transductores y las sondasde calidad de agua conectadas al equipo de registro de datosque permite realizar una campaña sin supervisión por eltiempo necesario para recoger los datos.


4. Realizar el estudio de impacto económico y retorno de lainversión.

Descripción

Objetivo


Análisis de inversión en procesos de producción

Justificar económicamente la viabilidad de una inversión ensistemas de regulación automáticos del aporte de agua alproceso o en sistemas de reutilización de agua sin realizar unestudio exhaustivo que conduzca a costes importantes en elanálisis previo.

Durante la campaña llevada a cabo en la empresa Végola se analizó la temperatura del agua (T), lademanda química de oxígeno (DQO), sólidos suspendidos totales (SST) y conductividad (COND) en elproceso de desalado de pepinillos. Además, se colocó un caudalímetro para medir la cantidad de aguaaportada al proceso de desalado. La figura muestra cómo la parte final de aporte de agua es innecesaria,al menos en el ciclo observado ya que el nivel de conductividad es cero.Durante una campaña en OKIN se

registró el comportamiento de ladepuradora y el consumo de energíade los elementos principales. En lasfiguras se muestra el consumogeneral de la depuradora y dos delos parámetros de calidad registrados

(temperatura y DQO). Se puede observar claramente cuándoentran en funcionamiento. Los valores pico de la DQO puedendeberse en parte a suciedad en la sonda en el momento delvertido, al contener un nivel alto de harinas, que quedanpegadas. Se podría reducir el efecto acortando los ciclos delimpieza de la sonda.

buenas prácticas

Las instalaciones de agua en las empresas cuentan con unimportante número de equipos que no suelen estarmonitorizadas y, de hacerlo, no se registra la curva de consumoen tiempo real. Por otro lado, la mayoría de equipos deproducción que consumen agua disponen de sistemas decontrol que inician y detienen los procesos, controlan losparámetros y muestran los valores de consumos. Sin embargo,en pocos se registran los valores en el tiempo y se desconocenlas curvas de consumo o funcionamiento. Para poder mejorares necesario conocer y no es lo mismo tener conocimientode un valor puntual que disponer de un comportamiento enel tiempo de una variable.

Conocer el funcionamiento y los consumos de agua de losequipos y la forma en que se producen en el tiempo paravalorar el caudal total necesario, reducirlo, compararlo entreproductos e imputarlo a cada producto para ver el impactoen el consumo de agua de cada referencia.

1. Identificar las tuberías que alimentan las mangueras ylocalizar un tramo recto y sin empalmes donde colocar loscaudalímetros. Puede resultar interesante colocar loscaudalímetros en serie, para ver cómo se reparte el aguadesde la entrada general.2. Colocar los caudalímetros ultrasónicos conectados al equipode registro de datos que permite realizar una campaña sinsupervisión durante al menos una semana.3. Analizar en grupo la telemetría registrada, eliminando losdatos que, por errores en captura o limitaciones de los equiposno se consideren coherentes.4. Proponer acciones de mejora y si fuera necesario realizaruna nueva campaña para corroborar la mejora.

buenas prácticas

Descripción

Objetivo


Diagnóstico del funcionamiento de un equipo

En una campaña llevada a cabo en laempresa Delicass se comprobó elfuncionamiento y la carga de los 3autoclaves. Al registrar el caudal de aguade la tubería general (primera gráfica) sepueden analizar el impacto de los solapesen la demanda de los tres autoclaves. Enlas gráficas se distinguen dos aportes en elciclo, el primero de llenado y el segundobloque, que corresponde al enfriamientoy es donde se produce el mayor consumode agua.

En la campaña llevada a cabo en SALICA en 4 de los 16 autoclaves que disponese registraron 68 ciclos de trabajo y se constató que, al contrario de lo quela empresa pensaba, el consumo del ciclo de enfriamiento de los 4 autoclaveses similar a pesar de la diferencia de capacidad.

Los ciclos de enfriamiento tienen una duración aproximada de 30 minutos. La siguiente gráfica muestra claramente cómotodos los ciclos tienen un comportamiento de enfriamiento similar en el tiempo en relación al consumo de agua. Seobserva también que hay tres bloques de ciclos, que corresponderían con tres tipos de productos distintos.

En la breve campaña realizada en la empresa Agriconsa se estudió el caudal aportadopor una de las bombas impulsoras y se observa que responde al funcionamientoprogramado durante la noche, regulando de forma automática el nivel hasta las 7:25 dela mañana, que se activa de forma manual. Llevando a cabo una campaña más larga enlas cuatro bombas se podría comprobar si existe un comportamiento diferente en cadabomba y, como consecuencia, un mayor consumo energético o una operativa incorrectaen el bombeo, asociada a un mal funcionamiento de la bomba.

En este caso se puede comprobartambién cómo el solape entre lademanda de los tres autoclaves nopermite mantener un caudal deenfriamiento constante, lo que puederequerir una planificación que eviteestos solapes y garantice elenfriamiento.

En otra campaña en Delicass se registraron 19 ciclos de consumo de agua durante el enfriado y 7 de llenado de lasmarmitas de la cocina de foie, representados en la figura por un color diferente. Se pudo comprobar el consumo y larepetitividad del proceso. En este caso los ciclos de enfriamiento son de 16 minutos.

buenas prácticas

La limpieza es, sin duda, el proceso no relacionado con laproducción que más agua consume y, al no aportar valordirectamente en el producto, es el proceso que debería estarmás controlado. Existen soluciones técnicas sencillas paraevitar desperdiciar el agua, ya que, en muchos casos, las fugasen las mangueras de limpieza o la propia boquilla aumentanel consumo de forma innecesaria. Si se combina con lacaracterización de la calidad se disponen de datos del impactode los productos de limpieza en la calidad del agua.

En otras ocasiones la limpieza se realiza empleando sistemasCIP (clean-in-place). Estos sistemas disponen de caudalímetros,pero en la mayoría de los casos no se registran las curvas deconsumo. Conocer las aportaciones de agua permite ajustarmejor los consumos, especialmente cuando se combinan conotras aportaciones de agua.

Conocer el consumo de agua en el tiempo durante la limpieza,y relacionarlo con las tareas que se llevan a cabo, permitecuantificar la cantidad de agua necesaria para limpiar lasinstalaciones. Se trataría de, a través de sugerencias de mejora,reducir el consumo al mínimo imprescindible.

1. Identificar las tuberías que alimentan las mangueras ylocalizar un tramo recto y sin empalmes donde colocar loscaudalímetros. Puede resultar interesante colocar loscaudalímetros en serie, para ver cómo se reparte el aguadesde la entrada general.2. Colocar los caudalímetros ultrasónicos conectados al equipode registro de datos que permite realizar una campaña sinsupervisión durante al menos una semana.3. Colocar las sondas de calidad oportunas a la entrada de ladepuradora (salida del proceso de producción).4. Analizar en grupo la telemetría registrada, eliminando losdatos que, por errores en captura o limitaciones de los equiposno se consideren coherentes.5. Realizar sesiones formativas que lleven a los trabajadoresencargados de la limpieza a concienciarse de la importanciade reducir el consumo de agua durante este proceso.6. Proponer acciones de mejora y si fuera necesario realizaruna nueva campaña para corroborar la mejora.

buenas prácticas

Descripción

Objetivo


Análisis del patrón de consumo de agua en limpieza

En las dos campañas realizadas en los satélites de limpieza de Delicass se certificó un ahorro de agua en el proceso de limpieza por el cambio de boquilla que se estima en un 30%-40%. Para ello se recogieron y compararon los datos del consumo de agua durantelas limpiezas en dos semanas típicas de producción de la empresa. La figura de la izquierda muestra el patrón de consumo por minuto antes y el de la derecha después del cambio de boquilla. Ambas gráficas están a la misma escala y muestran la telemetría deconsumo de agua por minuto. En la foto se muestran las boquillas.

En una de las campañas realizadas en Végola se registraronparámetros de calidad (entre ellos el pH) junto con los caudalesde agua desde la entrada general de la instalación. En la gráficase observa el efecto que tiene sobre el pH los productos delimpieza empleados. También podría calcularse el volumen totalde agua utilizado durante la limpieza.

buenas prácticas

Los equipos de control de una instalación se apoyan en lasseñales que emiten sondas y sensores para gobernar elfuncionamiento de bombas, válvulas, dosificaciones, etc.Estos equipos normalmente no registran los valores quemiden y usan valores de referencia para ejecutar las acciones.Lamentablemente la derivación de las señales podría poneren riesgo el funcionamiento de la instalación. Existenelementos comerciales que permiten duplicar la señal sinpérdida de operación y facilitan la integración de los equiposinstalados y el kit de medición del proyecto. De esta forma,se dispone de la telemetría sincronizada con otros parámetroscomo el caudal o el consumo de energía y facilita su análisissin interferir en el funcionamiento de la instalación.

Conocer el comportamiento de las variables que gobiernanun sistema automático son interferir en el funcionamientocon objeto de reducir el consumo de agua, sosa, energía,calor, etc.

1. Identificar los elementos que registran el valor y ver si esposible empleara alguna salida de señal que no se estéempleando (normalmente se trata de salidas de 4-20 mA).En este caso, conectar el equipo de medición a la salida.

2. En caso de que las salidas estén ocupadas instalar un divisorde señal en el armario de control, manteniendo la operativade la instalación y disponiendo de una nueva salida 4-20 mA.

3. Esta medición se puede combinar con la colocación decaudalímetros, transductores o finales de carrera en funcióndel proceso que se quiera monitorizar.

4. Analizar en equipo la telemetría registrada, eliminando losdatos que, por errores en captura o limitaciones de los equiposno se consideren coherentes. En este punto es importanteconocer la relación de conversión de los límites de la señal4-20 mA para transformar los valores registrados.


buenas prácticas

Descripción

Objetivo


Análisis integrado con equipos de control de la empresa

El sistema de limpieza CIP es un sistema de lavado automáticoin situ, es decir, sin desmontaje del equipo de producción,que consiste en recircular una solución de limpieza, en estacaso agua con sosa, a través de los componentes de la líneade proceso, como tuberías, intercambiadores de calor, bombas,válvulas, etc.

La limpieza de la línea de proceso es un requisito básico parala producción higiénica de alimentos. Los ciclos de limpiezase deben iniciar inmediatamente después de terminar unciclo productivo con el fin de eliminar los depósitos decompuestos orgánicos, como las proteínas, hidratos decarbono, grasas, minerales y otros, que constituyen la basepara el crecimiento bacteriano.

Si bien los sistemas CIP son considerados como una MejorTecnología Disponible por la eficiencia en los lavados y laposibilidad de recuperar la solución de limpieza, se haobservado que puede optimizarse la parte final del procesode limpieza.

1.Monitorización de los caudales y conductividades de cadauna de las etapas del ciclo de limpieza CIP.

2. Análisis de los datos obtenidos.

3. Modelización de la mejora del proceso de limpieza CIPmediante la herramienta Umberto.

4. Implementación de la mejora por parte de la Empresamediante cambios en la programación de las diferentes etapasdel CIP.

Descripción Objetivo


Simulación de mejoras en el consumo de agua en limpieza

Aumentar la eficiencia del proceso de limpieza de la línea detubos mediante la optimización de los tiempos de la partefinal del proceso de limpieza CIP en función de la señal deconductividad de la que se dispone.

Tras haber realizado la toma y análisis dedatos se ha procedió a modelizar el procesode limpiezas del CIP 2 de la línea de tubosmediante la herramienta UMBERTO. Una vezrealizada la modelización del proceso delimpieza actual se simula la mejora propuestaque consiste en reducir el tiempo de limpiezade los tubos de las etapas 5 y 6 en base a losdatos aportados por la conductividad quenos informa que el agua que circula por lastuberías está libre de sosa y pilota la válvulaque deriva la solución de sosa los depósitoso la EDAR. El modelo final se muestra en lafigura y corrobora, mediante simulación, lapropuesta de mejora detectada en el análiside los datos capturados.

En la campaña llevada a cabo en Agrozumoscon intención de conocer si era posiblerecuperar parte de la sosa de la interfasecon agua cuando terminaba el proceso delimpieza se descubrió que si bien la interfaseera muy pequeña y no merecía la pena esamejora, el agua empleada en el enjuaguefinal era superior a la necesaria,especialmente en la limpieza de tubos,permitiendo, con un ahorro de aguaimportante en cada ciclo de limpieza unasencilla reprogramación de los ciclos. Lainterfase corresponde a la etapa 5 y elenjuague corresponde a la 6 en la figura,donde se podría estimar un ahorro del 50%en esa zona.

En el caso de UVESA se ha estimadoque se podría utilizar aguaregenerada para el lavado de las dosprimeras cubas y haciendo un lavadode desinfección con agua de red enla última, se obtendría un ahorro del2,5% anual. En el caso de utilizarlapara los condensadores evaporativosse ahorrarían 6%. Teniendo encuenta la superficie de riego y laépoca en la que se lleva a cabo(mayo-septiembre), se llegarían aahorrar un 0,5%, sumando entre lastres actuaciones más de 9% de aguaahorrada al año.

buenas prácticas

La tecnología permite que, mediante procesos de desinfeccióny potabilización, el agua regenerada en la EDAR (EstaciónDepuradora de Aguas Residuales) cumpla con la Normativavigente de reutilización de aguas regeneradas (calidad 3.1csegún lo dispuesto en el RD 1620/2007) y de los criterios decalidad del agua de consumo humano (RD 140/2003). El usode esta agua en la industria agroalimentaria española no estáaún implantada pese a la viabilidad técnica y legal,repercutiendo directamente en los elevados consumos deagua de este tipo de industrias y en los problemasmedioambientales que esto implica.

Disminuir el consumo de agua de red destinada a limpiezasde instalaciones y suelos mediante la reutilización de aguaregenerada en la EDAR, garantizando que esta agua cumplecon todas las exigencias de la calidad del agua.

1. Simulación de la mejora para cuantificar el ahorro de agua.

2. Modelización de la mejora mediante la herramientaUmberto.

3. Acometer las inversiones necesarias: depósito deacumulación de agua, adaptación de red de tuberías de acerodesde la EDAR hasta el depósito), grupo de presión, y lainstalación de un proceso de potabilización mediantecloración.

4. Identificar en qué proporción o en qué pasos de las limpiezasse va a utilizar el agua regenerada.

5. Ajustar las proporciones de uso del agua regenerada enfunción de las calidades obtenidas.

6. Realizar los controles analíticos definidos por la normativa.

buenas prácticas

Descripción

Objetivo


Reutilización del agua en el lavado de suelos

El agua regenerada debe cumplir con exigencias en cuantoa la calidad del agua en base a lo exigido por la normativa dereutilización de las aguas depuradas para usos industriales(Calidad 3.1.c para su uso en proceso y limpieza en la industriaalimentaria según lo dispuesto en el RD 1620/2007) a loexigido en la normativa en cuanto a los criterios de calidadde agua de consumo humano por ser utilizadas en unaindustria alimentaria. (RD 140/2003) y a lo referente a lasexigencias en cuanto a la calidad del agua en base a lo exigidoen la normativa de control y prevención de la legionela (RD865/2003, DF 298/2001, DF 54/2006 y DF 126/2009).

1. Simulación de la mejora para cuantificar el ahorro de agua.


3. Acometer las inversiones requeridas: depósito deacumulación de agua, red de tuberías de acero, grupo depresión e instalación de potabilización mediante cloración.

4. Realizar los controles de calidad del agua de acuerdo anormativa.

5. Utilizar el agua regenerada o de red en función delcumplimiento de los límites descritos en la normativa.

Descripción

Objetivo


Reutilización del agua para usos secundarios

Destinar parte del agua regenerada en la EDAR para usossecundarios, como lavado de contenedores, condensadoresevaporativos y riego de jardines, previa potabilización yasegurando que cumplen con todos los parámetros de calidaddel agua que describe la normativa.

En la empresa GVTARRA se puede realizar un primer lavado de las instalaciones y suelos con aguaregenerada para eliminar todo tipo de "suciedad" superficial, finalizando el proceso de limpiezautilizando agua de red. Se estima un ahorro del 75% del consumo diario de agua derivado de emplearagua regenerada para limpieza.

buenas prácticas

El agua que se debe utilizar para realizar las limpiezas de lospasteurizadores es agua osmotizada, es decir, agua de granpureza previamente sometida a un tratamiento de ósmosisinversa. Habitualmente, muchas empresas no le dan unsegundo uso, pese a que sea de una calidad suficiente comopara poder utilizarla para otras funciones, evitando asíconsumir más agua de la necesaria.

La adecuación de las instalaciones para poder llevar a caboeste tipo de acciones es un paso vital a dar en las industriasagroalimentarias, ya que de esta manera es posible realizarahorros considerables en el consumo del agua y no verter ala depuradora aguas de gran calidad que son aptas parautilizarla en determinados puntos de la industria.

Aprovechar gran parte del agua osmotizada de los empujesy limpiezas del pasteurizador para reutilizarla en otrasinstalaciones (p. ej. la caldera de vapor). Para esto se debeasegurar que esta agua cumpla con los parámetros deconductividad.

1. Simulación de la mejora para cuantificar el ahorro de agua.2. Modelización de la mejora mediante Umberto.3. Realización de inversiones necesarias: depósitos deacumulación de agua, red de tuberías, conductivímetro encontinuo, válvula de 3 vías, grupo de presión.4. Monitorización en continuo del agua de salida delpasteurizador.5. Dirigir el agua a los depósitos de recuperación o a la EDARen función de los parámetros de conductividad.

buenas prácticas



Aprovechamiento de agua osmotizada

Existe una diferencia considerable entre utilizar aguadescalcificada y agua osmotizada en una caldera de vapor.En el caso de la primera, se deben realizar numerosas purgasregulares para asegurarse de que no se producenincrustaciones que puedan empeorar el rendimiento de lacaldera debido a una peor transmisión del calor, además deacabar dañándola con el paso del tiempo.

1. Simulación de la mejora para cuantificar el ahorro deenergía.


3. Inversiones ya realizadas en la mejora anterior (depósitos,red de tuberías, etc.)

4. Comprobar que la salinidad del agua es de 10 ppmaproximadamente.

5. Envío de agua de los depósitos a la caldera.

Descripción

Objetivo


Mejora de la eficiencia energética de la caldera de vapor

Reducir el caudal de purgas de la caldera utilizando aguaosmotizada en vez de agua descalcificada.

En la empresa PEPSICO la salida del agua desde el pasteurizador será controladapor el personal de la empresa, de modo que, en función de los resultados encontinuo de los parámetros de conductividad, podrá enviar esta agua a los depósitosde acumulación para darle uso en la caldera de vapor o en la refrigeración de lasbombas. En caso de que los parámetros superen los límites esta agua será dirigidaa las EDAR. Se ha estimado que se puede reutilizar el 80% de agua osmotizadautilizada en la limpieza del pasteurizador. En la empresa PEPSICO, esta mejora surge como

una extensión de una mejora anterior basada enla reutilización del agua osmotizada. La inversiónen generar el circuito para esta agua ya estaríaacometida en la mejora anterior, por lo que estamejora no requiere de gasto alguno. En estaempresa en concreto, el ahorro energético porla reducción de las purgas obtenido de lasimulación se ha estimado en un 2%.

buenas prácticas

La nanofiltración es un proceso mediante el cual se hace pasarun fluido a través de una membrana semipermeable a unadeterminada presión de forma que se produce una separaciónbasada en el tamaño de las moléculas que pueden atravesardicha membrana (entre 0.001 y 0.01 mm).

La nanofiltración es principalmente aplicada en la purificación deagua, agua potable, la eliminación de sustancias orgánicas, talescomo microcontaminantes e iones multivalentes como el calcioy el magnesio que son los responsables de la dureza del agua.Las membranas de nanofiltración retienen moderadamente lassales univalentes.

El agua regenerada debe de cumplir con una serie de exigenciasen cuanto a la calidad del agua en base a lo exigido por la normativade reutilización de las aguas depuradas para usos industriales(Calidad 3.1.c para su uso en proceso y limpieza en la industriaalimentaria según lo dispuesto en el RD 1620/2007) a lo exigidoen la normativa en cuanto a los criterios de calidad de agua deconsumo humano por ser utilizadas en una industria alimentaria.(RD 140/2003).

Reutilizar el agua procedente de los rechazos de procesos queemplean agua previamente tratada y purificada.

1. Simulación de la mejora para cuantificar el ahorro de agua.2. Modelización de la mejora Umberto.3. Realización de inversiones necesarias:

a. Red de tuberías de acero desde las salidas de los filtros dearena, decloradores y refrigeración de tanque estéril hastael equipo de nanofiltración.

b. Instalación de nanofiltración.c. Red de tuberías desde el equipo de nanofiltración hasta

los depósitos de agua bruta.d. Grupo de presión.

4. Revisar que el agua cumple los parámetros descritos en lanormativa.5. Reutilizar el agua.

buenas prácticas



Aprovechamiento de agua regenarada por nanofiltración

En la empresa PEPSICO, esta actuación consistió en reutilizar las aguas procedentes de losrechazos de los retrolavados de los filtros de arena y decloradores de la instalación deproducción de agua osmotizada, de la regeneración del descalcificador, así como el aguap ro c ed e nte d e l arefrigeración del tanqueestéri l de productoterminado previa filtracióna través de un sistema denanofiltración. El aguafiltrada será enviada a losdepósitos de agua bruta.La simulación estima quese podría recuperaraproximadamente un 5%del agua.

El endurecimiento en los criterios y los límites de vertido a colectory/o cauce exigidos por los consorcios está obligando a algunasempresas a replantearse su proceso de depuración, incorporandouna depuradora o incluyendo un tratamiento secundario alpretratamiento disponible para las aguas residuales generadasen el proceso de producción y limpieza.

La simulación permite, a partir de la oferta de una depuradorade una empresa o partiendo de los datos de vertido (volumen ycalidad) analizar distintas estrategias tecnológicas y los efectosque tendrá sobre los datos disponibles recogidos durante unacampaña o haciendo uso de los resultados de las analíticas decontrol del consorcio.

Conocer el impacto de las distintas tecnologías disponibles parael tratamiento de aguas en relación al coste de instalación, costesde operación y superficie necesaria.

1. Conocer las características de diseño de los equipos (volúmenes,tipo de tecnología implantada, superficie específica en el casode utilizar relleno, longitudes...).

2. Caracterizar el caudal de entrada a la EDAR, tipo y cantidad decontaminantes que presenta el agua (DQO total y filtrada, sólidossuspendidos totales, sólidos suspendidos volátiles, fosfatos…).

3. Conocer los valores límite en los vertidos permitidos.

4. Calibrar los modelos matemáticos a partir de los datosexperimentales obtenidos para garantizar que los resultadosobtenidos por simulación se ajustan al comportamiento real delsistema de tratamiento.

5. Explorar por simulación las diferentes alternativas y analizardesde un punto de vista de calidad del agua y costes la opciónóptima en cada caso de estudio.

Descripción

Objetivo


Análisis de alternativas tecnológicas de depuración

La empresa Natra dispone de un proceso de pretratamiento y estáinteresada en ampliarlo con un tratamiento secundario para cumplircon los requisitos de vertido exigidos. Dispone de una oferta de untratamiento de fangos activos, pero la superficie que ocuparía es muygrande. A través de la simulación de otras tecnologías (IFAS y MBR) sepuede ver el impacto que tendría en la reducción de espacio necesario,manteniendo las condiciones de vertido exigidas. La figura muestra losmodelos desarrollados para cada una de las opciones (fango activo, IFASy MBR). La simulación demuestra que, teóricamente,el volumen del depósito se podría reducir hasta un70%, pero los costes operacionalesserían mayores. La opción de lasmembranas (MBR) se descarta.

Tras el diagnóstico de la EDAR de la empresa Gvtarra, se viola posibilidad de disminuir la concentración de oxígenodisuelto en las balsas del proceso biológico. La cuantificaciónde las posibles mejoras es difícil de estimar sin realizar laspruebas en planta, lo cual puede poner en peligro laestabilidad de la EDAR o llevar a incumplimientos de vertido,o sin herramientas matemáticas que reproduzcan el sistema.Para una rápida cuantificación del potencial de la EDAR serealizaron 3 casos de estudio por simulación que consistíanen (1) la disminución de los tiempos de aireación, (2) ladisminución de la potencia de aireación y (3) la operacióncon no todos los bio-reactores. En dicho estudio pudo verseque podrían reducirse las necesitadas de oxígeno entre un15 % y 50 % dependiendo de la opción seleccionadaobteniéndose la misma calidad del efluente a la actual.

buenas prácticas

La información operacional y analítica disponible en las EDARsde las plantas industriales (caudales internos de la EDAR,concentraciones de oxígeno disuelto (OD) en los reactoresaireados, analíticas influentes y efluentes, producción delodos, etc.) tiende a ser limitada. Unido este hecho a laprobabilidad de que pueda haber medidas registradaserróneas o no significativas, tanto por la toma de muestra ymedición en un punto no representativo o por medicionesen flujos con poca homogeneidad, la necesidad de un análisisy diagnóstico de la EDAR se presenta como un pasofundamental para poder pensar en mejoras u optimizacionesde la planta.

Realizar un diagnóstico de la EDAR para detectar posiblesineficiencias de la operación o limitaciones del proceso, comopueden ser la detección de "cuellos de botella", inconsistenciasen los balances hidráulicos y de masa o contraste de los datosexperimentales.

1. Conocer el diagrama de flujo de cada una de las corrientesinvolucradas en el proceso de tratamiento de aguas y losequipo que componen dicho proceso.

2. Conocer las características de diseño de los equipos. Dichascaracterísticas dependen del equipo (volúmenes, tipo detecnología, superficie específica en el caso de utilizar relleno,longitudes, presiones de operación, temperaturas, etc.).

3. Es primordial caracterizar correctamente la entrada a laEDAR, especificando el tipo y cantidad de contaminantes quepresenta el agua (DQO total y filtrada, SST, sólidos suspendidosvolátiles (SSV), N-NH4, orto-fosfatos (P-PO4), etc.). Esta mismainformación se ha de determinar a la salida de la EDAR y enlos puntos necesarios para poder cerrar los balances demateria.

4. Conocer el régimen de operación de los equipos (trabajoen continuo, cíclico, excepcional…).

5. Calibración y diagnóstico de la planta mediante laherramienta de simulación WEST.

buenas prácticas

Descripción

Objetivo


Diagnóstico de la operación de EDARs

Hasta hace unos años los procesos de tratamiento de aguasresiduales en la industria alimentaria conformaban un sistemaauxiliar del proceso de producción de alimentos cuya únicafunción era la de ayudar a cumplir con los cánones de vertidoestipulados. Aun siendo un sector con grandes consumos deagua, los procesos de depuración utilizados acostumbrabana ser sistemas sobredimensionados diseñados para garantizaren todo momento la calidad del vertido holgadamente. Elcambio de paradigma y la nueva concepción del saneamientode aguas residuales unido a un más que probable aumentodel precio del agua abre una gran oportunidad de mejora enel sector de la alimentación.

Existe por tanto una gran variedad de escenarios a explorarque conduzca a una situación más eficiente en relación alconsumo de agua y energía asociada a su depuración. Dadoque los recursos económicos y temporales son limitados ymuy valiosos, se ha de seleccionar una vía de actuación quepermita cuantificar las mejoras realizadas. En este contexto,las exploraciones basadas en modelos matemáticos son unaherramienta muy útil para evaluar rápidamente lasactualizaciones de una planta de tratamiento de aguas.

1.-5. Desarrollar el modelo de la EDAR siguiente los cincopasos de la buena práctica anterior "Diagnóstico de laoperación de EDARs".

6. Análisis de escenario.

7. Propuesta de mejoras.



Optimización de la operación de EDARs

Cuantificar el ahorro de las distintas vías de actuación anteposibles mejoras y determinar hasta qué punto estas mejorasson viables desde el punto de vista de la calidad aportadapor el tratamiento de aguas.

En un primer diagnóstico de la EDAR de la empresa Gvtarra, se identificó una elevadaconcentración de oxígeno disuelto (OD) en las balsas del proceso biológico. La figuramuestra concentraciones cercanas a la saturación (curva OD exp). Mediante simulaciónse corroboraron estos valores (curva OD sim), y se pudo descartar que fuera un errorexperimental. Esta situación representa un claro punto de optimización del sistema, paralo cual las herramientas de simulación se presentan como una via rápida y sencilla parasu cuantificación.

(1) Disminución de los tiempos de aireaciónmanteniendo el mismo caudal de aireación yjugando con las tarifas (15 % de ahorro).

(2) Disminución de la potencia de aireación,operación con la mitad de soplantes, u (3)operación con la mitad de los bio-reactores(50 % de ahorro). En la figura puede verse,como la concentración de OD se ve reducida,respecto al escenario de base con líneasdiscontinuas.

barreras y limitaciones

Los sectores industriales han ido evolucio-nando, liderados por el sector de automo-ción, hacia prácticas de gestión relativas ala mejora de los procesos compartidas conlos trabajadores. Las mejoras se dinamizana través de equipos de mejora multidisci-plinares y que involucran a las personas dela organización de todos los nivelesjerárquicos.El sector agroalimentario, salvo excepciones,no ha sufrido esta evolución y las mejorasse lideran desde el equipo directivo.Normalmente se centran en aspectostécnicos y se desconfía del potencial demejora de los trabajadores de producción.Por otro lado, el perfil formativo de laplantilla es bajo, se emplea la subcontrataciónde procesos críticos en consumo como lalimpieza y, tanto los horarios de trabajocomo los medios formativos disponibles nofacilitan la creación de grupos de mejora.El proyecto ha adaptado un conjunto deherramientas formativas que permitirían,en cualquier caso, superar estas barreras,siempre que la dirección de la empresadecida empezar este camino.

La legislación y la normativa, en el sectoragroalimentario, relativas al uso de aguarecirculada en España en el proceso deproducción (sin formar parte del producto,pero estando en contacto con él) son muyrestrictivas y desincentivan las prácticas dereutilización aun siendo económicamenterentables.El canon de vertido es muy bajo,especialmente si se coge el agua del río ose dispone de suministro propio. Sinembargo, subir el canon o el coste del aguarestaría competitividad al sector, que tieneque competir con productos fabricados enpaíses con políticas más laxas.Finalmente, si se decide recircular agua,las analíticas que deben hacerse paracumplir con la norma son caras y puedensuponer un coste superior al ahorrorecurrente de la medida por lo que no seimplementan. Si se aceptara el valorcapturado por las sondas y sensoresinstalados en las empresas se ahorraríauna gran cantidad de dinero en analíticas.

La reutilización del agua, previo tratamiento,se presenta como la opción más efectivapara reducir el consumo y el impactoambiental derivado del excesivo uso deagua en el sector. Al igual que ha pasadoen otros sectores, como el papelero, elcierre de circuitos es una alternativaeconómicamente viable en muchos casos,pero que no se contempla por lasconsecuencias que tiene y que estánrelacionadas con las dos últimas barrerasidentificadas.En otros casos, la reutilización no es viablepor la inversión necesaria en el tratamientodel agua, resultando mucho más económicopagar la factura del agua de red y el canonde vertido a colector (ambos casos máscaros que tomar y verter a cauce). Sinembargo, el ahorro de agua que supondríadebería movilizar a las entidades públicasa financiar parcialmente la inversión,dejando a la empresa el coste delmantenimiento de la instalación.

La sociedad demanda cada vez más a lasempresas que implementen medidas desostenibilidad ambiental, pero no estádispuesta, en la mayoría de los casos, aasumir parte del coste que suponen esasmedidas. Además, las empresas debentener en cuenta el alto control sanitario ylegislativo en la producción en el sectoragroalimentario.Por otro lado, reducir el consumo de aguapuede conllevar cambios en los procesosproductivos al emplear menos agua paraenfriar los productos, porque el aguareutilizada puede variar ligeramente lascaracterísticas organolépticas del producto,lo que puede llevar a pérdida de clientesacostumbrados a un sabor o aromaconcretos.

Madurez del sectoren mejora continua

Uso de aguaregenerada

Normativa yPolíticas restrictivas

Concienciacióndel consumidor

Aunque no se pude generalizar a partir de un número reducidode experiencias, la presentación de los resultados del proyectoen distintos foros ha permitido identificar algunas barreras ylimitaciones en la consecución de muchas de las propuestasque pueden analizarse con los elementos desarrollados en elproyecto LIFE MCUBO. A continuación, se explican las cuatroque se consideran clave superar para potenciar los resultadospositivos en la replicación del proyecto.

Guía de replicabilidad - LIFE...

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