Ingeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560ISSN 1405-7743 FI-UNAM(artculo arbitrado)Descriptores: prevencin de lacontaminacinindustria azucareraingenio y gestin ambientalInformacin del artculo: recibido: enero de 2013, reevaluado: febrero de 2013, aceptado: agosto de 2013Prevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental en un ingenio azucarero de MxicoPrevention, Minimization and Control of Environmental Pollution at Mexico Sugar MillDominguez-Manjarrez Candi AshantiSeccin de Contaminacin AmbientalCentro de Ciencias de la Atmsfera Universidad Nacional Autnoma de MxicoCorreo: cadmanjarrez@comunidad.unam.mxBravo-lvarez HumbertoSeccin de Contaminacin AmbientalCentro de Ciencias de la Atmsfera Universidad Nacional Autnoma de Mxico Correo: hbravo@unam.mxSosa-Echeverra RodolfoSeccin de Contaminacin AmbientalCentro de Ciencias de la Atmsfera Universidad Nacional Autnoma de Mxico Correo: rodsosa@unam.mxResumenLa meta de esta investigacin es recomendar medidas de prevencin, mini-mizacin y control de la contaminacin ambiental, que permitan mejorar la gestin ambiental de la Industria Azucarera de Mxico, que permanece sus-pendida por la necesidad de resolver problemas econmicos, sociales y tec-nolgicos por los que ha atravesado. Para conocer el proceso productivo, la problemtica real a la que se enfrenta actualmente la industria y con el obje-to de hacer propuestas viables de mejora se eligi un ingenio como caso de estudio. El trabajo realizado en este ingenio caso de estudio fue la evaluacin integraldelprocesoproductivo,considerandolasactividadestantoenel campo caero como el ingenio para la implementacin de medidas de pre-vencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental. Este trabajo permiti el ahorro en el consumo de agua de extraccin de 3,620 metros c-bicos promedio por da en el periodo de estudio, una disminucin en la ge-neracinderesiduosslidosde325kilogramospromediodiarioporla implementacindeunprogramadeseparacinderesiduosyladisminu-cin de emisiones a la atmsfera de partculas por la instalacin de una cal-dera 100% bagacera. Las medidas de prevencin, minimizacin y control de lacontaminacinambientalresultantesdeesteestudiopuedenaplicarsea otros ingenios del pas con sus respectivas adaptaciones.Prevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental en un ingenio azucarero de MxicoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAM 550IntroduccinLa industria azucarera es una de las actividades con ma-yor tradicin y trascendencia en el desarrollo econmico de Mxico. No obstante, a travs del tiempo ha sufrido lentamenteunaprofundacrisiseconmicadebidoala gestin corrupta, las disputas entre caeros y dueos de losingenios,ascomoelrezagotecnolgicotantoenel proceso productivo como en el campo caero.Actualmente,anivelmundialMxicoeselsexto mayor productor de azcar de acuerdo con el Departa-mentodeAgriculturadeEstadosUnidosdeAmrica (USDA, 2012). La agroindustria de la caa de azcar del pas representa 11% del valor del sector primario, 2.5% del Producto Interno Bruto (PIB) manufacturero y0.4% del PIB nacional, por lo que genera ms de 450,000 em-pleos directos y benefcia a ms de 2.2 millones de per-sonas (CNIAA, 2010). La produccin de caa de azcar se realiza en alrededor de 700 mil hectreas que abaste-cen a 57 Ingenios de 15 estados caeros, por lo que es una actividad de alto impacto en 227 municipios donde habitanmsde12millonesdemexicanos(CNIAA, 2010; INEGI, 2010).De acuerdo con la Secretaria de Medio Ambiente y RecursosNaturales(SEMARNAT),laindustriaazuca-rera en el pas presenta problemas de contaminacin en elagua,productodesuelevadoconsumoenergtico, descarga de agua con alta temperatura y gran conteni-do de materia orgnica (bagazo, cachaza y vinazas); el aguaresidual,productodesuoperacin,representa 28% del total a nivel nacional; logrando el giro que ms contribuye en cuanto a la descarga de materia orgnica enaguasresiduales,seguidodelaindustriapetrolera con 19% y la agropecuaria con 17% (SEMARNAT, 2008). Asimismo,contribuyealacontaminacindelairepor la utilizacin de bagazo y combustleo como combusti-bles en el proceso, ya que la gran mayora de los inge-nioscarecendeequipoparaelcontroldeemisiones (SEMARNAT, 2009).Apesardelosesfuerzosrealizadospormejorarla gestinambientaldeestaindustria,nosehalogrado fomentarlaprevencin,minimizacinycontroldela contaminacin ambiental. La prevencin es una estrate-gia de eliminacin de contaminantes, emisiones o resi-duos desde su origen en la fuente mediante el aumento de efciencia en los procesos, prcticas de reso de ma-teriales durante la produccin, reduccin del consumo de agua, modifcaciones tecnolgicas o uso de tecnolo-ga limpia, as como mejoras en los servicios de gestin de limpieza y mantenimiento (US EPA, 2010).Estainvestigacinproponeestrategiasdepreven-cin, minimizacin y control de la contaminacin am-bientalenuningenioazucarerodelpas,paratrans- formar un proceso, mejorando su efciencia y aplican-do la prevencin de la contaminacin desde su punto de origen; a travs de la conservacin y ahorro de ma-teriasprimas,insumos,aguayenergaalolargodel proceso industrial.La prevencin, minimizacin y control de la conta-minacin ambiental contempla (US EPA, 2010):Proteger la salud pblica y el ambiente.Mejorar la imagen corporativa a medida que la cali-dad del ambiente y la responsabilidad social de las empresas mejoran, reforzando el compromiso de la empresa con su comunidad y clientes potenciales.Aumentarlaefcienciaenlosprocesosdepro- duccin. AbstractThis research paper aims to recommend control measures directed towards prevent-ing and minimizing pollution, looking forward to the improvement of the environ-mental management on the sugar industry in Mexico. This issue has been put on holdduetothenecessitytoaddresstheeconomic,socialandtechnologicalissues afecting it over time. In order to beter understand the productive process and the actualproblemthattheindustryisfacing,whileproposingefectiveandpossible actions for improvement, a sugar mill type was selected as a case of study. A compre-hensive assessment of the production process for the standard sugar was made, con-sideringtheactivitiesinthefeldandatthemill.Theproposedmeasuresinthe sugarmillallowedsavingsinconsumptionofgroundwateraverage3,620cubic meters per day, during the period of study, reduction in solid waste generated aver-age 325 kilograms per day by implementing a waste separation program, and reduc-ingatmosphericemissionsofparticlesactingasfuelforaboileroperatedwith bagasse. The prevention, minimization and pollution control measures proposed can be applied to other mills in the country with the appropriate adaptations.Keywords: pollution preventionsugar industrysugar mill and environmental management551Dominguez-Manjarrez Candi Ashanti, Bravo-lvarez Humberto, Sosa-Echeverra RodolfoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAMReducir los costos de operacin, por la disminucin en los costos de tratamiento, almacenamiento y dis-posicin fnal de los residuos o emisiones contami-nantes.Reducir los costos de energa al implementar el pro-gramadeprevencinentodaslaslneasdeopera-cin, incluyendo la efciencia de la combustin.Losbenefciosmsimportantesdelaaplicacindela prevencin,minimizacinycontroldelacontamina-cinambientalsonlosambientales,econmicoscon responsabilidad social y salud pblica. No obstante, las principales limitaciones para su correcta aplicacin son la resistencia al cambio, los aspectos econmicos, fnan-cieros y sobre todo la falta de educacin ambiental para lograr una conciencia real hacia el cuidado del ambien-te. En esta investigacin se consolida el trabajo en equi-po entre el sector industrial y el acadmico.Ingenio azucarero caso de estudioLa productividad de un ingenio depende de la canti-dad y calidad de caa industrializada, el rendimiento en fbrica y la capacidad instalada y aprovechada. El porcentaje de rendimiento (toneladas de azcar/tone-lada de caa) durante el periodo 2005-2010 en el inge-nioestudiadoes12.37%(tabla1),conunacapacidad instaladade7000toncaa/24hyloscamposcaeros que se encargan de abastecer la materia prima presen-taron una productividad promedio de 107 ton caa/ha (tabla 1) (CNIAA, 2011), lo cual coloca al ingenio caso de estudio como uno de los ms competitivos del pas, yaqueanivelnacionalelrendimientopromedioes 11.25%(toneladasdeazcar/toneladadecaa)yel promedio de productividad en campo es de 69.24 ton caa/ha (CNIAA, 2010b). Proceso de produccin de azcar en el ingenio caso de estudioEl proceso de produccin de azcar inicia en el campo caero con las labores de siembra y cosecha. Las labores de siembra necesarias para el buen desarrollo del culti-vo son: preparacin de la tierra, seleccin de la semilla, siembra y riego. Asimismo, el proceso de cosecha se es-tablece en tres pasos: determinacin de madurez, pro-gramasemanaldecosechayabastecimientodecaa con base en el proceso.Para lograr un balance de variedad de caa se deter-mina una curva de madurez. A partir del estimado de produccinsecalculanlosrecursosdecosechapara cada frente (tractores, alzadoras, camiones, etctera) y, tomando en cuenta el plan de produccin de fbrica, se elabora el programa semanal de cosecha. La poca ideal paraelcorteesdurantelostresmesesenquelacaa alcanzasudesarrollomximoyconservasumxima calidad.Elmximodesarrolloolamaduracindela caa se promueve con la aplicacin de agentes que per-mitendisminuirelritmodecrecimientoyacortanel periodo vegetativo de la planta (foracin) para acelerar laconcentracindesacarosa.Lamaduracintambin sefavorecenaturalmenteporunabajatemperaturay artifcialmente con la detencin del riego.La cosecha puede llevarse a cabo de forma manual o mecnica (fgura 1). La quema de la caa se realiza con la fnalidad de facilitar y agilizar el corte manual de la caa, eliminar la maleza o ahuyentar animales. El corte manualdecaaquemadaserealizaalrasdelsuelo, despunte al viento y se junta en manojos de 300 a 500 kg, los cuales se recolectan por medio de alzadoras en camiones. Las mquinas cosechadoras cortan un surco por pasada, pican la caa y por diferencia de densidad mediante ventiladores se separan las hojas; de esta ma-nera, las hojas quedan distribuidas uniformemente so-breelcampoylacosechadoraentregalacaapicada directamente a los camiones que se encargan de su aca-rreoalingenio.Paraelusoefcientedeunamquina cosechadoraesnecesarioutilizarlaenterrenosdeal menos 5 ha y con distancias largas (500 m).AoTon de caa molidaTon de caapor haDas efectivosde molienda% rendimientoen fbricaTon de azcar producida2005 1,154,764 114.2 219 11.76 135,7402006 1,042,424 101.3 185 12.25 127,6682007 1,155,113 106.1 196 12.27 141,6722008 1,159,161 107.0 175 12.74 147,6792009 1,029,596 102.0 164 12.67 130,4072010 1,138,029 111.3 178 12.51 142,330Promedio anual 1,113,181 107.0 186 12.37 137,582Tabla 1. Indicadores de rendimiento de las Zafras del ao 2005 a 2010 del ingenio caso de estudio (CNIAA, 2011)Prevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental en un ingenio azucarero de MxicoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAM 552Figura 1. a) corte manual de caa de azcar en la zona que abastece de materia prima el ingenio caso de estudio y b) corte mecnico de caa de azcar mediante cortadora marca Class y camin para acarreo de caaEl abastecimiento de caa se realiza con una frecuencia diaria conforme el plan de produccin programado y se acarrea al ingenio en camiones que esperan su turno en el rea de batey del ingenio, de esta manera la caa se mueleguardandounafrescurarigurosanomayorde 24 horas desde el momento en que se corta. La frescura delacaaesunodelosaspectosmscuidadosenla operacin unitaria de molienda, ya que al ser cortada se torna ms susceptible a la proliferacin de microorga-nismos(Leuconostocmesenteroides)quepromuevenla inversin de la sacarosa (separacin de molcula de sa-carosa en glucosa y fructuosa).En la fgura 2 se muestra el diagrama de fujo de las operacionesunitariasqueintervienenenelproceso productivodeazcarestndardentrodelingenio.La caa se descarga en las mesas alimentadoras y se con-duce hacia cuchillas rotatorias que se encargan de cor-tar los tallos en pedazos pequeos y desfbradoras que desmenuzan la caa. En la etapa de molienda se extrae el jugo de la caa a travs de un tndem de molinos de 4mazas,agregandoenelcuartomolinoaguaaalta temperatura(70C)yenlosmolidostresydosagua ms jugo para obtener la mxima cantidad de sacarosa en un proceso llamado maceracin. En esta etapa se ob-tiene el jugo mezclado, el cual es turbio y cido, adems de ser el bagazo que se utiliza como combustible para generar electricidad en las calderas.Elprocesodeclarifcacinestdiseadoparare-mover las impurezas tanto solubles como insolubles, empleandocalycalorcomoagentesclarifcantes.La calseadicionaenformadelechadadecal(CaOy H2O),encantidadesdealrededorde0.5kgCaO/ton de caa, su funcin es neutralizar la acidez del guara-po, formando sales insolubles de calcio como fosfato de calcio (Ca3(PO4)2), el calentamiento del guarapo al-calizadosellevaacaboendosetapas,a70Cenel primercalentamientoy105Celsegundocalenta-miento,estaetapasirveparacoagularlaalminay algunasgrasas,cerasygomas;elprecipitadoforma-do engloba y separa los slidos suspendidos al igual quelaspartculasmsfnas(Hugot,1984;Chen, 1991). Estos lodos se separan del jugo clarifcado por sedimentacinenclarifcadoresyfltracinenfltros rotativosalvaco.Eljugofltradoregresaalproceso de clarifcacin y el residuo slido de la fltracin co-nocido como cachaza se lleva al campo caero donde se utiliza como fertilizante despus de un tratamiento de compostaje.Eljugoclarifcadocontieneaproximadamente85% de agua, de la cual 65% se evapora mediante evapora-doresdecudrupleefecto.Conestesistema,elvapor que se introduce al primer cuerpo, logra producir eva-poracin en efecto mltiple y el vapor que sale del lti-mo de ellos se enva a un condensador baromtrico. El jugoconcentrado,llamadomeladura,salecontinua-mentedelltimoevaporadorycontieneaproximada-mente 65% de slidos y 35% de agua.Lameladurasellevaalaoperacindecristaliza-cin,lacualtienelugarenevaporadoresalvacode simple efecto conocidos como tachos, donde el jarabe se evapora hasta su punto de saturacin. Generalmente se introducen cristales de siembra o semilla que sirven dencleoaloscristalesdeazcar.Amedidaquese evapora el agua, se agrega ms meladura hasta que la mezcla de cristales y miel queda concentrada formando una masa densa, conocida como masa cocida o templa. Unavezsaturadoeltacho,sedescargaelcontenidoa un tanque mezclador o cristalizador, cuyo propsito es disminuir la temperatura de la masa cocida. El trabajo decristalizacinsellevaacaboempleandoelsistema de tres cocimientos A, B y C, respectivamente, para lo-grar la mayor concentracin de sacarosa.b)b)a)553Dominguez-Manjarrez Candi Ashanti, Bravo-lvarez Humberto, Sosa-Echeverra RodolfoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAMLa masa cocida del primer tacho denominada tem-pla de A pasa a centrfugas de alta velocidad que sepa-ran los cristales de azcar del licor madre. Durante este proceso,elazcarselavapararetirarlosresiduosde mielyposteriormentesesecayenfriaparaobtenerel azcarestndar.Lamasacocidadelostachosdelse-gundo y tercer cocimiento (B y C) pasa a centrifugacin, donde se obtiene semilla de B y C, los cuales sirven de ncleoaloscristalesdeazcardeAyB,respectiva-mente. Por otro lado, el licor madre o mieles de A y B se envaalostachosByC,respectivamente.Elconjunto de este proceso se llama agotamiento de sacarosa.Lamielfnal(licormadredecentrifugasC),esun residuodensoyviscosoquesirvecomobaseparala alimentacin del ganado, fabricacin de alcohol indus-trialoproduccindelevadura.Finalmentesellevaa cabo la etapa de secado y envasado con sistemas de ca-lidad rigurosos.DesarrolloLa metodologa de este trabajo se presenta en el diagra-ma de la fgura 3, la cual se estructur y realiz en siete etapas y con las caractersticas sustanciales de los pro-gramas de prevencin desarrollados por la US EPA (US EPA, 1988; US EPA, 1992; US EPA, 1995; US EPA, 1998; US EPA, 2001; Ohio EPA, 1993; Khan et al., 2008).La primera etapa es la ms importante para lograr la aplicacin de la prevencin, minimizacin y control de la contaminacin, ya que mediante el apoyo y aprobacin de la direccin general se cuenta con acceso total a la in-formacinyalasinstalacionesparalaevaluacinade-cuada del proceso para hacer propuestas reales, al igual que viables de manera tcnica, econmica y ambiental.Figura 2. Diagrama de flujo del proceso de produccin de azcar estndar en el ingenio caso de estudio (Fuente: ingenio caso de estudio)Prevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental en un ingenio azucarero de MxicoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAM 554Figura 3. Metodologa para el desarrollo de las medidas de prevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental aplicada en el ingenio caso de estudioDiscusin y anlisis de resultadosA continuacin se presentan las propuestas de preven-cin,minimizacinycontroldelacontaminacinam-biental para el campo caero (tabla 2) y el ingenio caso de estudio (tablas 3 y 4). La prevencin de la contaminacin ambiental en la industria utiliza medidas en procesos y productos, con base en la aplicacin de mejores prcticas de operacin, sustitucindeinsumosomateriaprimayempleode nuevas tecnologas (tabla 3).promedio por da durante la Zafra 2011/2012, respecto a la Zafra 2010/2011, lo cual se aprecia grfcamente en la fgura 4.555Dominguez-Manjarrez Candi Ashanti, Bravo-lvarez Humberto, Sosa-Echeverra RodolfoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAMTabla 2. Medidas de prevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental propuestaspara el campo caero y las observaciones respecto a su factibilidad tcnica- ambientalMedidas recomendadas Factibilidad tcnica Factibilidad ambiental1.Impulsar el cambio de mentalidad del caero para el xito en la implantacin de buenas prcticas de campoTalleres de concientizacin en materia de educacin ambiental.Se debe contar con personal capacitado en la implantacin de buenas prcticas de campo para demostrar sus benefcios mediante la puesta en marcha de proyectos en parcelas especfcas de estudio y mediante talleres de capacitacin para los productores.La demostracin de los benefcios de las buenas prcticas de campo impulsar al productor a la adopcin de las mismas en sus propias parcelas, lo cual tendr benefcios al ambiente al disminuir los impactos de contaminacin de agua, suelo y aire.2.Preparar adecuadamente el suelo para la siembraSe requiere equipo, maquinaria y personal califcado que realice el diagnstico del suelo, factores limitantes, evaluacin de la fecha ideal de siembra, seleccionar el tipo de semilla adecuada mediante experimentos de adaptabilidad de especies nuevas y llevar a cabo capacitaciones para los productores sobre las actividades requeridas para esta buena prctica de campo.Benefcios y menor impacto sobre el suelo; adems de una productividad alta en el campo.3.Mejor gestin en el uso de agroqumicosSe requieren cursos y talleres de capacitacin para los productores con personal califcado sobre el uso adecuado de productos qumicos.Estudios de diagnstico y de impacto ambiental por la introduccin de especies para la aplicacin de control biolgico.Eliminacin de la contaminacin de cuerpos de agua y mantos acuferos por mal uso de agroqumicos.Menor uso de productos qumicos para el control de plagas, menor impacto en suelo, fauna y fora del lugar.4.Mejor gestin y manejo de aguaSe requiere tecnologa de riego por goteo o aspersin y estudios constantes para conocer las necesidades reales de riego para la planta.Reduccin en el consumo de agua.5.Promover la cosecha mecanizada en verde y mejorar la cosecha manualSe requiere contar con mquinas cosechadoras y la seleccin de campos que son viables para la cosecha mecnica. Adems contar con personal califcado para el manejo de la tecnologa.Prevencin de la contaminacin del aire y accidentes de incendios no controlados.6.Reducir el porcentaje de impurezas de la caa durante su recoleccinSe requiere realizar plticas cortas con los cortadores de caa para mejorar su desempeo, capacitar a los operadores de las mquinas cosechadoras para un uso adecuado de las mismas.Reduccin en la cantidad de residuos o impurezas de la caa.7.Disminucin de emisiones de partculas y residuos durante el acarreo de caa del campo hacia el ingenioSe requiere contar con distribuidores de disel de mejor calidad cercanos a la zona.Aplicacin de castigos y multas por exceso de carga. Uso de bandas y lonas para el amarre de la cargade caa.Mejor calidad del aire por la disminucin de emisiones al ambiente.Reduccin de residuos de caa en las carreteras.Figura 4. Comparacin del consumo de agua de extraccin durante la Zafra 2010/2011 y la Zafra 2011/2012Prevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental en un ingenio azucarero de MxicoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAM 556Clasifcacin Medidas recomendadasPREVENCINProblema Falta de diversifcacin de la industriaCambios en los productosEtanolGeneracin y cogeneracin de energaMieles intermediasAlimentos para ganadoProblema Presencia de fugas, derrames, prdida de materia prima, subproductos y productosCambios en los procesosMejores prcticas de operacin:Mejor control de inventarios de insumosPrevenir arrastres, fugas y derrames de jugo, mediante controladores de nivel con alarmasImplementar un programa de mantenimiento preventivo, correctivo y predictivoDisear e implementar procedimientos para normalizar las operaciones y sus etapas de arranque, fuera de operacin, mantenimiento y limpiezaCapacitar y evaluar continuamente al personal encargado del equipou operacin unitariaMantener un sistema de limpieza en toda la plantaProblemaUso desmedido de agua, identifcacin de posibles reusos del agua e identifcacin de oportunidad para la sustitucin de insumo por uno menos contaminanteCambios en los procesosSustitucin de insumos o materia prima:Sustitucin del lavado de la caa por la limpieza en secoReso constante del agua de lavado de gases de combustin en la misma operacinReemplazar el lavado de suelo, por procesos de lavado en secoUso de lubricantes biodegradables y mejor calidad para los equiposProblemaPrdidas de calory efciencia en operacin unitaria Generacin de vapor y electricidadCambios en los procesosModifcaciones tecnolgicas:Conversin de molinos de cuatro mazas a seis mazas, lo cual permite incrementar la capacidad de molienda 30%Instalacin de un silo para el almacenamiento de bagazo, dimensionado de acuerdo a la capacidad de produccinInstalacin de motores y equipo de alta efciencia energtica con base en una evaluacin previa de la efciencia de los motores, principalmente en centrfugasInstalacin de calderas 100% bagaceras, con sistemas de control de partculas multiciclnico va secaInstalacin de sistemas de automatizacin de equipos, procesos e instrumentos de medicin y control principalmente en evaporadores y tachos para evitar la caramelizacin, arrastre de miel o espumeo y cuidar la calidad de la meladuraImplementar procedimientos y tecnologas efcientes de lavado de acuerdo a las condiciones econmicas de la empresa (boquillas de presin en mangueras, lavadoras de presin)Disear e implementar tecnologas para el uso del calor sobrante del proceso en el secado del azcar procesada y secado de bagazoTabla 3. Medidas de prevencin de la contaminacin ambiental propuestas para el ingenio caso de estudioLasmedidasdeminimizacinycontroldelaconta-minacin ambiental se clasifcaron en materia de ges-tin ambiental, agua, aire y energa, residuos y suelo (tabla 4).Las observaciones de la factibilidad tcnica-ambien-tal de las medidas propuestas en las tablas 3 y 4 se pre-sentan en la tabla 5.Durante las estancias realizadas en el campo cae-ro y el ingenio caso de estudio se colabor con el De-partamentoAmbientalenlapuestaenmarchade algunasestrategiasdeprevencin,minimizaciny control de la contaminacin ambiental; a continuacin sepresentanlosresultadosobtenidosenmateriade agua, aire y residuos.Para el ahorro de agua de extraccin y disminucin en la descarga de agua residual las actividades realiza-das por el ingenio caso de estudio fueron: la instalacin deceldasdeenfriamientoparaelresodeaguaenla planta de fuerza, molinos y rea de cristalizacin, la re-cuperacin de lneas de drenaje de los evaporadores y reso de agua de las fosas de sedimentacin de cenizas para el lavado de los gases de combustin. El conjunto de estas actividades permitieron el ahorro en el consu-modeaguadeextraccinde3,620metroscbicos557Dominguez-Manjarrez Candi Ashanti, Bravo-lvarez Humberto, Sosa-Echeverra RodolfoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAMTabla 4. Medidas de minimizacin y control de la contaminacin ambiental propuestas para el ingenio caso de estudio Clasifcacin Medidas recomendadasMINIMIZACIN Y CONTROLProblema Falta de mejora en el sistema de uso, reso, recirculacin y tratamiento del aguaAguaSeparar la descarga de agua industrial y la descarga de agua sanitaria o de serviciosInstalar medidores de fujo de agua en todas las tomas de agua de extraccin para el uso en el rea de produccin y en servicios; contar con registros diarios de consumo de agua y de descarga, vigilar consumos o descargas excesivos para corregirElaborar, implementar y monitorear programas de ahorro, uso efciente y reso de agua en los condensados de vapor de la operacin de evaporacin y cristalizacin, del agua de lavado de gases de combustin, agua de enfriamiento de mquinas motrices y contar con un laboratorio para el monitoreo de la calidad del agua para ser reutilizada como condensados puros o impuros de acuerdo a su calidadRecuperar la miel o jugo derramados por fuga o mal manejo de un equipo y reprocesarlos para recuperar la sacarosa que contenganDesmontar llaves de agua que son prescindibles y realizar plticas cortas de concientizacin en el uso del agua, para mantener las llaves de agua cerradas cuando no son ocupadasImplementar sistemas de tratamiento de aguas residuales para eliminacin de grasas y aceites, neutralizacin de pH, slidos sedimentables, disminucin de temperatura principalmente y en caso de que sea vertida a cuerpos de agua, tratamientos secundarios para la disminucin de DBO, DQO y SST y cumplimiento de la normatividad vigenteProblema Baja efciencia en la operacin de generacin de vapor, programa preventivo y de mantenimiento sin actualizarAire y energaUtilizar combustibles ms limpios para la generacin de energaRealizar un programa de vigilancia de efciencia de las calderas que incluya: verifcacin peridica de la efciencia de la combustin, monitoreo de los gases de combustin para comprobar la efciencia de la combustin, observar la acumulacin de holln en el rea donde pasan los humos negros, ya que esto impide el intercambio efciente de calor al convertirse en aislante, por lo que debe limpiarse peridicamente Contar con un programa de vigilancia y reparacin de las prdidas de calorInstalar aislantes trmicos y sistemas aisladores de ruido para las tuberas de vapor y maquinaria; implementar un programa de verifcacin de peridica del buen funcionamiento de la maquinaria para evitar generacin de ruido por mal funcionamientoInstalar sistemas de control de emisiones a la atmsfera efcientes como separadores de partculas multiciclnicos va secaLlevar a cabo reparaciones y mantenimiento de los ductos de aire; as como clculos del fujo de aire necesario para la combustin del bagazo y la instalacin de equipo necesario para garantizar la demanda de aire; por ejemplo ventiladores centrfugos de aireImplementar un programa de ahorro y efciencia energticaInstalar medidores de consumo de energa en cada una de las reas del procesoInstalar un banco de capacitoresDisear e implementar un plan de mantenimiento preventivo del sistema energtico, equipo y maquinaria; incluyendo el aislamiento de circuitos elctricos de forma adecuada y revisar con regularidad que no presenten corrosin ni posibilidad de corto circuitoUtilizar el nivel apropiado de iluminacin por actividad y rea de la planta. Utilizar luz natural colocando en la medida de lo posible lminas traslcidasProblema Falta de mejoras en la gestin de residuo slidos, de manejo especial y peligrososResiduosEstablecer un programa de control, recibo y manejo de materia prima para reducir las prdidas por materia prima en mal estado o que no cumplan con las especifcaciones necesarias para ser utilizadas en el proceso.Disear e implementar un plan de gestin de residuos generados en el proceso productivoContar con un almacn temporal de residuos peligrosos, identifcar y disponer los residuos peligrosos de forma adecuada; como las estopas con grasas y aceites, bagazo con grasa y aceite, las lmparas fuorescentes y residuos peligrosos del laboratorio qumicoImplementar la identifcacin y separacin de residuos slidos, llevar a cabo talleres y plticas con todos los empleados para lograr la correcta separacin de los mismosEvitar la mezcla de residuos peligrosos, de manejo especial y slidosRecuperar los materiales metlicos, disponerlos o almacenarlos en lugares protegidos de la lluvia o humedad para evitar su corrosin y daos que imposibiliten su resoAjustar los volmenes de residuos a transportar, de acuerdo a la capacidad del vehculo que se utilizar, y manejar los residuos en recipientes resistentes y de adecuada capacidad para su transporte.Buscar alternativas para la reutilizacin de sacos daados y residuos de costura, por ejemplo, uso en el campo para traslado de semillaPrevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental en un ingenio azucarero de MxicoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAM 558Clasifcacin Medidas recomendadasMINIMIZACINY CONTROLResiduosEstablecer un programa de control, recibo y manejo de materia prima para reducir las prdidas por materia prima en mal estado o que no cumplan con las especifcaciones necesarias para ser utilizadas en el proceso.Disear e implementar un plan de gestin de residuos generados en el proceso productivoContar con un almacn temporal de residuos peligrosos, identifcar y disponer los residuos peligrosos de forma adecuada; como las estopas con grasas y aceites, bagazo con grasa y aceite, las lmparas fuorescentes y residuos peligrosos del laboratorio qumicoImplementar la identifcacin y separacin de residuos slidos, llevar a cabo talleres y plticas con todos los empleados para lograr la correcta separacin de los mismosEvitar la mezcla de residuos peligrosos, de manejo especial y slidosRecuperar los materiales metlicos, disponerlos o almacenarlos en lugares protegidos de la lluvia o humedad para evitar su corrosin y daos que imposibiliten su resoAjustar los volmenes de residuos a transportar, de acuerdo a la capacidad del vehculo que se utilizar, y manejar los residuos en recipientes resistentes y de adecuada capacidad para su transporte.Buscar alternativas para la reutilizacin de sacos daados y residuos de costura, por ejemplo, uso en el campo para traslado de semillaProblema Prevencin y evaluacin de contaminacin del sueloSuelosCapacitar a los empleados en el manejo de productos qumicos para reducir las probabilidades de derrame en el suelo, desarrollo e implementacin de procedimientos de exploracin y vigilancia de casos de derrames de materiales y residuos peligrosos, que contemplen las medidas preventivas y de control, as como, los equipos, materiales y recursos humanos necesarios para atender de manera inmediata los derrames o fugas que se presenten en la planta para promover su estabilizacinRealizar un buen manejo de los lubricantes o productos qumicos para evitar la contaminacin del suelo (almacenar adecuadamente en bodegas, control de derrames en transporte interno y aplicacin)Se recomienda implementar un plan de reforestacin y mantenimiento de la zona con especies nativas o especies adaptadas en el rea del ingenio para mejorar las condiciones del sueloProblema Falta de mejora, capacitacin y concientizacin ambiental del personal en todos los niveles jerrquicosGestin ambientalContar con un departamento de higiene y seguridad; as como, un departamento de mejoramiento Ambiental, en caso de no contar con ellos. Adems, establecer ambos departamentos en la jerarqua ms alta, para que las decisiones que se tomen por ellos se tomen en cuenta en todos los niveles jerrquicosLlevar a cabo talleres y seminarios de concientizacin ambiental a todo el personal de la fbrica y en todos los niveles para mejorar el cuidado del ambiente y en todos los rubros ambientalesLlevar un registro de todas las acciones de prevencin, minimizacin y control de la contaminacin llevadas a cabo para monitorear su efcienciaLlevar a cabo talleres de capacitacin en la aplicacin de procedimientos, manejo y uso de registros, en prcticas de limpieza y de seguridad industrial, en buenas prcticas de manejo de materiales, productos y de contaminacin ambiental e implementacin de programas para vigilar el cumplimiento de su uso.Establecer registros que garanticen el control y monitoreo de las buenas prcticas efectuadasCrear espacios de presentacin y discusin que permitan a los empleados intercambiar conocimientos tcnicos y estrategias de operacin para mejorar la calidad y rendimientoTabla 5. Factibilidad tcnica-ambiental de las medidas de prevencin, minimizacin y control de la contaminacin recomendadasen el ingenio caso de estudio.Clasifcacin Factibilidad tcnica-ambientalPrevencin Cambios en los productosLa diversifcacin de la industria puede hacerla ms verstil, econmica e independiente abriendo nuevos mercados; no obstante, el mayor obstculo es la falta de estudio de mercado y la tradicin de ver a esta industria como productora exclusiva de azcar PrevencinCambios en los procesosSe requieren procedimientos escritos que normalicen las operaciones del ingenio; capacitaciones constantes al personal y evaluacionesSe necesita instalacin de tuberas y accesorios para el cambio de fujo de agua y la clausura de llaves de agua que son prescindibles Se requiere la instalacin de nueva tecnologa con un anlisis previo de planeacin de espacios, compatibilidad con el fujo del proceso y velocidades de produccin, anlisis de riesgo para los empleados, requerimientos de energa y servicios necesarios para su implementacin. Se requieren capacitaciones constantes al personal encargado del uso de la nueva tecnologaSe obtendr una reduccin en el consumo de insumos, energa y minimizacin en la generacin de contaminantes en agua, aire, suelo y generacin de residuosMinimizacin y controlSe requiere un anlisis previo de planeacin de espacios, compatibilidad con el fujo del proceso y velocidades de produccin, requerimientos de energa y servicios necesarios para su implementacinSe necesitan capacitaciones constantes al personal encargado de las reas y procesos de produccinSe obtendr mejor control en el consumo de agua y energa y reduccin en el consumo de agua y energa, minimizacin en la generacin de agua residual, residuos, mejora en la calidad del aire y sueloTabla 4. Medidas de minimizacin y control de la contaminacin ambiental propuestas para el ingenio caso de estudio(continuacin)559Dominguez-Manjarrez Candi Ashanti, Bravo-lvarez Humberto, Sosa-Echeverra RodolfoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAMPara la disminucin de emisin de partculas y de di-xido de azufre (SO2) al aire, durante el periodo de man-tenimientodelaZafra2010/2011sellevacabola instalacindeunacaldera100%bagacerade65,000 kg/h de vapor, con parrilla Pin-Hole y sistema de sepa-racin de partculas multiciclnico va seco. El sistema degeneracindevapordelingeniocasodeestudio quedconformadopor4calderasmixtas(combust-leo-bagazo) con sistema de control de partculas cicl-nico va hmedo y una caldera bagacera con sistema de control de partculas multiciclnico va seco.Como medida para mejorar la gestin en el manejo de los residuos slidos se instalaron botes separadores de basura, con la clasifcacin en orgnicos, inorgni-cos, plsticos, cartn y papel; se llevaron a cabo plti-cascortasconlostrabajadoresylacirculacinde trpticos de informacin para la separacin adecuada de los residuos y el buen funcionamiento de los botes de basura. Durante los meses de diciembre de 2011 a marzo de 2012 se observ una disminucin de 325 ki-logramos promedio diario en la cantidad de residuos slidosgenerados,estadisminucinseasociaconla correcta separacin de basura, que dio oportunidad al aprovechamiento de los residuos slidos, mediante la recuperacin y venta por parte del mismo personal de la planta.Como parte de la gestin de residuos slidos se ins-tal un Programa integral de limpieza en toda la planta, mediantelaasignacinderesponsabilidadesalperso-nal encargado de las actividades de limpieza y recolec-cin de residuos.ConclusionesCon baseenlametodologa desarrollada, as como en los programas y guas de prevencin de la contamina-cin ambiental existentes se desarroll una gua general para la elaboracin del Programa de prevencin, mini-mizacin y control de la contaminacin ambiental para la industria azucarera en Mxico.El apoyo total de la Direccin General de la Indus-tria es indispensable para la elaboracin e implementa-cin de medidas de prevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental, ya que es necesario co-nocerlasituacinylosproblemasrealesencampoy fbrica para obtener un conocimiento integral de la in-dustriaazucareraylograruntrabajodecolaboracin exitoso entre los sectores industrial y acadmico. Durante las estancias realizadas en la industria y el trabajo realizado en conjunto con el Departamento Am-bientalduranteelperiododelaZafra2011-2012(no-viembre2011amayo2012)selogrunahorroenel consumo de agua de extraccin de 3,620 m3/da prome-dio, una disminucin en la generacin de residuos sli-dos de 325 kg promedio diario por la implementacin de un programa de separacin de residuos, la disminu-cindeemisionesdepartculasporlainstalacinde unacaldera100%bagaceraconsistemadeseparacin departculasmulticiclnicoylaimplantacindeun programa de limpieza efectivo en toda la planta. Lasmedidaspropuestasseestnaplicandoactual-mente en el ingenio caso de estudio y se han obtenido benefcios ambientales medibles. Adems, con la prc-tica de estas medidas se planea la obtencin de la certi-fcacinISO14001:2004enunperiododedosaos debido a la inversin econmica necesaria.Este trabajo de prevencin, minimizacin y control delacontaminacinambientaldespusdesuevalua-cinyadaptacinpuedeaplicarseenotrosingenios azucareros del pas.AgradecimientosAlConsejoNacionaldeCienciayTecnologaporel apoyoeconmicoparaeldesarrollodeestudiosde maestra, al ingenio caso de estudio por el apoyo y las facilidades brindadas para obtener la informacin nece-sariaparalarealizacindeestetrabajo.Asimismo,al Ing. Roberto Barrera por las enseanzas otorgadas du-rante las estancias realizadas en el ingenio. Agradezco al Ing. Armando Padilla Gallego, al Dr. Elas Granados Hernndez,Bil.PabloSnchezyMa.ngelesLpez Portillo Guzmn por su apoyo en la realizacin de este estudio.ReferenciasChen-JamesC.P.Manualdeazcardecaaparafabricantesde azcar de caa y qumicos especializados, 1 ed., Mxico, DF, editorial Limusa, 1991, 1176 p.CNIAA. 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Disponible en: htp://www.censo2010.org.mx/.Prevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambiental en un ingenio azucarero de MxicoIngeniera Investigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560 ISSN 1405-7743 FI-UNAM 560KhanF.I.,HossainK.A.,HawboldtK.SustainableDevelopment of Process Facilities: State-of-the-Art Review of Pollution Pre-ventionFrameworks.JournalofHazardousMaterials,volu-men 150, 2008: 4-20.OhioEPA.OhioPollutionPreventionandWasteMinimization PlanningGuidanceManual,OfceofPollutionPrevention, EnvironmentalProtectionAgency,Columbus,OhioEUA, 1993, 103 p.SEMARNAT. Informe de la situacin del medio ambiente en M-xico, Mxico, Secretara de Medio Ambiente y Recursos Natu-rales, edicin 2008, 380 p.SEMARNAT. Secretara de Medio Ambiente y Recursos Naturales, CompendiodeestadsticasAmbientales,Mxico,2009[enl-nea] [fecha de consulta: 01 diciembre de 2010]. 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Prevencin, minimizacin y control de la contaminacin ambien-talenuningenioazucarerodeMxico.IngenieraInvestigacin y Tecnologa, volumen XV (nmero 4), octubre-diciembre 2014: 549-560.Semblanza de los autoresCandiAshantiDominguez-Manjarrez.RealizsulicenciaturaeningenieraqumicaenlaFacultadde Ciencias Qumicas e Ingeniera de la Universidad Autnoma del Estado de Morelos. Posteriormen-te obtuvo el grado de maestra en ingeniera en el rea ambiental-aire en la Facultad de Ingeniera de la UNAM. Actualmente es prestadora de servicios profesionales en ingeniera y tecnologa del medio ambiente, en el Centro de Ciencias de la Atmsfera (CCA) de la UNAM.Humberto Bravo-lvarez. Realiz su licenciatura en qumica en la UNAM, as como la maestra en qu-mica nuclear. Posteriormente, obtuvo el grado de doctor en ingeniera por la Universidad de West Virginia. Es investigador en el Centro de Ciencias de la Atmsfera (CCA) de la UNAM, donde se desempea como jefe de la Seccin de Contaminacin Ambiental desde 1977. Su rea de inters por ms de 45 aos es la contaminacin y la ingeniera ambiental. Ha sido profesor de asignatura en la maestra en ingeniera ambiental en la Divisin de Estudios de Posgrado de la Facultad de Ingenie-ra(DEPFI)delaUNAMdesde1988.EsmiembrohonorariodelaAirandWasteManagement Association. Cuenta con la certifcacin internacional Qualifed Environmental Professional (QEP) del Institute of Professional Environmental Practice. Es miembro del Sistema Nacional de Investi-gadores.Rodolfo Sosa-Echeverra. Realiz su licenciatura en ingeniera qumica, la maestra en ingeniera ambien-tal y el doctorado en ingeniera en la UNAM. Labora en la Seccin de Contaminacin Ambiental del CCA desde 1986, como investigador desde 2003. Desde 1988 a la fecha ha impartido la ctedra de muestreo y anlisis del aire en el posgrado en ingeniera ambiental de la Facultad de Ingeniera. Fue presidente del Captulo Mxico de la Air and Waste Management Association, de 1991 a 1993. Cuenta con la certifcacin internacional Qualifed Environmental Professional (QEP) del Institute of Professional Environmental Practice. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores.