Alternativas para el tratamiento del residual de la destilería Paraíso (página 2)

2. Evaluación del sistema de tratamiento y su disposición al medio.

La destilería "Paraíso", anexa al CAI "Melanio Hernández", comenzó a realizar sus primeras producciones en 1944, con una capacidad en aquel entonces de 500 hl de alcohol /d. En la actualidad produce diariamente 700 hl de alcohol a 100oGL, con posibilidades de ampliarse a 900 hl diarios por su capacidad en destilación. La materia prima fundamental del proceso, miel final de la producción de azúcar, proviene, de los CAI: Uruguay, Melanio Hernández, Remberto Abad Alemán, Ramón Ponciano y de las provincias de Ciego de Avila, Camagüey y Cienfuegos.

Los residuales de esta industria son utilizados, desde sus inicios, en el riego de las áreas cañeras aledañas al CAI "Melanio Hernández", luego de ser tratados en un sistema de lagunas.

Con vistas a determinar la calidad del efluente purificado como mejorador del suelo y el funcionamiento del tratamiento, se evaluó el sistema instalado y se compararon campos regados con el residuo para comprobar así el estado de los suelos de los mismos.

2.1 Antecedentes.

El sistema de tratamiento existente fue proyectado en la década de 1940 (1943 –1947) por la compañía Destiladora Paraíso según aparece en la Memoria descriptiva confeccionada en 1947.

Este sistema contaba inicialmente con un tanque de oxidación y un lecho percolador previo al paso de los residuales hacia las lagunas y no se contemplaba aún la construcción de la laguna Nro 1, propuesta años más tarde (1950) por The Vulcan Copper Supply Co.

Se previó, además la utilización de las aguas residuales del proceso (diluidas con agua de pozo) para el riego de las áreas cañeras adyacentes a las lagunas.

Finalmente, se diseñó un sistema de tratamiento biológico por combinación de lagunas anaerobias y facultativas, dispuestas en serie en un número de 5.

En el expediente del Complejo, archivado por el ICIDCA, refiere dos evaluaciones realizadas al sistema en cuestión:

• Durante la zafra 1974 – 1975 (Estevez, 1975), se obtuvo una eficiencia del sistema de tratamiento del 79 % para un tiempo de retención de 70 días, la distribución de los influentes se presenta a continuación:

Tabla 2.1: Características del afluente y efluente del sistema de lagunas.

• En octubre 1987 (Ramos, 1987), según consta en Informe dirigido al Director del CAI Melanio Hernández, las características de las aguas embalsadas en las lagunas muestran una DQO elevada y un pH por encima del neutro, debido probablemente a las aguas de limpieza del Central.

Inicialmente, antes de la construcción del embalse Zaza, las aguas residuales del Central se vertían directamente a una cañada, con disposición final al Río Tuinucú y luego al Mar. La construcción del embalse Zaza en 1974, trajo como consecuencia que estas aguas fueran también al embalse, ocasionando la contaminación y la muerte de peces. Dentro de las medidas tomadas, estuvo primero el vertimiento de los residuales del central en las lagunas, y luego, sólo en los días de limpieza, lo que ha afectado la calidad del efluente en la forma que se muestra en los análisis anteriores.

2.2 Estado actual del sistema. Evaluación de su funcionamiento.

En la actualidad el sistema construido no se corresponde exactamente con el diseñado. La construcción de la Laguna 1 y la S, esta última ampliada posteriormente, así como la limpieza y mantenimiento realizada en 1986, variaron las dimensiones del sistema de lagunas. Se obtiene finalmente, por Topografía, las dimensiones actuales, representadas en la Tabla 2.2, similares a las determinadas por trabajos tutoreados por el autor (Bravo, 1997).

Tabla 2.2: Dimensiones de las lagunas (IPROYAZ, Comunicación personal), y tiempo de retención en función del gasto Q(m3/d)

Donde:

Se utilizó un índice entre 2,4 y 2,5 m3/hl (MINAZ, 1995), y se obtuvo el tiempo de retención aproximado(no se tuvo en cuenta Evaporación, Pluviometría, Filtración y otros datos) manteniendo estable el gasto de aguas residuales.

Q=1200 m3/d, es el gasto para una producción de 500 hl .

Q=1500 m3/d, es el gasto para una producción de 600 hl.

Q=2250 m3/d, es el gasto para una producción de 900 hl.

tret: tiempo de retención.

Total (s1): Total sin considerar la laguna 1.

En la actualidad el sistema ha seguido funcionando sin aplicársele el mantenimiento adecuado. La laguna 1 no se ha utilizado en 2 años por las condiciones en que se encuentra la comunicación con la laguna 2, actualmente se vierte en ella residuos domésticos. Por esta razón el efluente de la destilería se envía directamente a la laguna 2, siguiendo a la 3, 4, y S, con disposición final para el riego por aspersión. De la laguna 4 se puede disponer al riego por gravedad, para pastos o agua para los animales.

Durante el mes de abril se realizó una evaluación del sistema de lagunas, se presenta un resumen de los resultados (Tabla 3.3) con los valores medios, mínimo y máximo de los parámetros medidos: DQO, DBO5, pH y CE.

Para la evaluación del sistema de tratamiento se hizo un muestreo por siete días, ubicado en 3 semanas, tomándose un total de 21 muestras instantáneas, con las cuales se elaboraron 7 muestras compuestas.

Los puntos de muestreo fueron :

• Salida de la columna de destilación. Vinaza. (M).
• En la Laguna 2:
• Entrada a la Laguna 2. (L2E).
• Punto más lejano de la entrada (L2).
• Salida de la Laguna 2 o entrada a la 3 (L2S=L3E)
• En la Laguna 3:
• Mezcla en la entrada a la Laguna 3. (L3E1).
• Punto más lejano de la entrada (L3).
• Salida de la Laguna 3 o entrada a la 4. (L3S=L4E)
• En la Laguna 4:
• Mezcla en la entrada a la Laguna 4. (L4E1).
• Punto más lejano de la entrada (L4).
• Salida de la Laguna 4. (L4S)
• En la Laguna S:
• Entrada a la Laguna S. (SE).
• Punto más lejano de la entrada (S).
• Salida de la Laguna S.(SS)

En la primera laguna (Laguna 2), donde se vierte el efluente de la destilería, no existe prácticamente remoción de DQO, un 28 % de remoción, el cual se considera bajo para lagunas anaerobias, donde se puede alcanzar hasta un 85 % (Díaz, 1986). Los resultados se corroboran con análisis realizados a los lodos por Obaya (comunicación personal), que plantea no existe funcionamiento en esta laguna, y el muestreo en el fondo de la laguna donde no se encontró lodo en cantidad apreciable; todo lo cual evidencia como sólo hace el efecto de un homogenizador. Diversos factores influyen en este resultado; entre ellos las variaciones en la carga del afluente al sistema y el tiempo de retención de 30 días, considerando un gasto constante de 1200 m3/d, no recomendable por la alta carga orgánica recibida.

El intervalo en el que se mueve la DQO a la entrada de la laguna dice que si bien estas aguas son variables en sus características, influida por el recorrido antes del vertimiento en la laguna (tubería soterrada y zanja), resulta determinante las fluctuaciones originadas en el proceso. La vinaza abandona la columna a una temperatura entre 80 – 90 oC y un pH medio de 4,4. Su contenido en materia orgánica, expresado a través de la DQO y DBO5, fluctúa enormemente, de 30836 a 81120 y de 1300 a 47600 mg/l, respectivamente, para un coeficiente de variación de 33 y 40 %. Existen numerosas variables que son las causas de este comportamiento como la calidad de la materia prima, eficiencia de la destilación y la fermentación.

Tabla 2.3: Resumen de la Evaluación al sistema de Lagunas.

Salida de la columna de destilación (M) y Laguna 2.

El análisis de los datos de la tabla 2.3 con relación a la DBO, la DQO y la CE indican que la diferencia enorme hallada entre los valores extremos se debe al vertimiento de sólidos orgánicos remanentes o escapes del proceso.

La limpieza de 6 fermentadores, efectuada una vez al día; aguas de enfriamiento y limpieza de la cochiquera (40 puercos), en dos sesiones (mañana y tarde), entre otras, determinan igualmente la variabilidad del efluente de la fábrica.

La laguna 2 se utilizó de primera, sin las condiciones requeridas, por un problema coyuntural, es necesario, por tanto, recuperar la Laguna 1, de mayor capacidad, lo que posibilitaría elevar el tiempo de retención requerido y lograr una mayor eficiencia en el tratamiento anaerobio.

En las lagunas 2 y 3 se alcanza una mayor remoción en los puntos L2 y L3, los más lejos de la entrada, en comparación con los puntos de descarga del efluente, L2S y L3S, situados frente a la entrada del residual. La eficiencia alcanzada en estas lagunas podría incrementarse si se mejora la ubicación de la salida del efluente.

El residual, a su paso por las lagunas 3 y 4, se ha homogenizado con un tiempo de retención de 25 y 60 días, repectivamente, de esta forma se logra un considerable aumento de la eficiencia del tratamiento obteniéndose remociones de la materia orgánica de 57 y 42 %, finalmente se alcanza una eficiencia global del sistema de 87.70 %, con más de 100 días de permanencia del residual en el sistema, sin incluir 175 000 m3, correspondientes a la Laguna 1, con lo cual se demuestra como el sistema se encuentra sobredimensionado. (Tabla 2.4)

La laguna 4 requiere de una reconstrucción de su talud, es necesario elevarlo y evitar de esta forma posibles escurrimientos al río, fundamentalmente en épocas de lluvias, causando su contaminación.

Las emisiones de gases corrosivos originados en el propio tratamiento, han estado afectando el medio ambiente, lo que se ha manifestado en el daño por corrosión a los equipos electrodomésticos de viviendas existentes en las proximidades del sistema.

El pH ácido en la primera laguna, se va haciendo más básico, hasta 8 en la S, lo que indica un buen grado de estabilización del residual. Rodríguez, 1990 obtuvo valores de pH en el efluente del sistema de hasta 8,24, determinado por el vertimiento de las aguas de limpieza del Central en las lagunas.

La CE se reduce desde un valor medio de 12402 a 8086 m S/cm a la salida del sistema, determinada por la formación de compuestos a partir de las sales presentes en el líquido residual.

Tabla 2.4: Remoción alcanzada por lagunas y total del sistema.

La agresividad de los efluentes de esta destilería es alta, no sólo por su carga contaminante, sino también por otros factores, como la temperatura; así, la vinaza se encuentra entre 900C y 100 0C; la utilización de intercambiadores de calor para mostos/batición permitiría extraerle a los primeros parte de su calor, para disminuir su temperatura hasta 77ºC, a la vez que se incrementa la de la batición hasta 80-82ºC, con un considerable ahorro de energía. Estos intercambiadores existen en la fábrica, pero no han trabajado establemente largos períodos por dificultades técnicas y de materiales. Los mismos pueden ser conectados en serie, para alcanzar temperaturas más altas en las baticiones, con lo cual se mejoraría el balance energético de la destilería.

En la fábrica no se tienen en cuenta posibilidades existentes para mejorar la calidad del efluente, las cuales podrían ser aprovechadas en algunos casos sólo con medidas organizativas, mientras que en otros sería necesario realizar inversiones que habría que evaluar desde la óptica de su repercusión e incidencia sobre el medio. Tal es el caso de la separación en canalizaciones diferentes de aquellas aguas de proceso que no están contaminadas (aguas de enfriamiento pluviales, condensados), la programación adecuada de los períodos de limpieza y la utilización del menor volumen posible de agua en la limpieza de equipos y locales, medidas que pueden permitir a la destilería lograr una mayor calidad del efluente para su disposición al medio.

El sistema de lagunas necesita, como se vió anteriormente, de un urgente mantenimiento y reconstrucción. Para ello sería necesario realizar una revisión total del mismo, que incluiría valoración de los puntos de entrada y salida a los diferentes elementos y su reubicación, en los casos necesarios; creación de condiciones para la medición del gasto del sistema, implementación de un sistema de control de la calidad del residual influente y otras, las que garantizarían un tratamiento adecuado del mismo y su uso sin riesgos en las variantes de utilización que se decidan, sin olvidar que la calidad del residual es el más fiel reflejo de la eficiencia del proceso fabril que los produce.

2.3 Efecto del residual de la destilería Paraíso sobre el suelo.

Rodríguez 1990, evalúo al residual procedente del sistema de algunas con buenas condiciones para su aplicación en el fertirriego. Los valores promedios de los parámetros y los patrones utilizados fueron: RAS, 1,1 (<5); Ca/Mg+Na, 5.15 (>0.23); Na/Ca+Mg, 0.19 (<1); Na/Ca, 0.495 (<1).

En el marco del presente trabajo se estudió el efecto de la aplicación del fertirriego sobre algunos de los indicadores de la fertilidad del suelo como: fósforo y potasio asimilable, pH (KCl) y materia orgánica, tomándose dos campos regados y uno testigo. El valor medio de los resultados obtenidos se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 2.5: Valor medio de los análisis químicos realizados.

El comportamiento del fósforo en este tipo de suelo es estable, manteniéndose en categorías altas, pues el mismo es el elemento que menos se pierde producto a la erosión y la lixiviación, según INICA, 1996.

El uso del fertirriego trajo consigo un aumento en el contenido de fósforo, a niveles superiores, en los campos regados con el residual con respecto al suelo original; de esta forma se mantiene una reserva de fósforo durante un período de 5 años, a partir de una sola aplicación del mejorador, lo cual es corroborado por Cairo, 1995.

La respuesta sobre el potasio asimilable es apreciable, debido al alto contenido de dicho nutriente en las mieles de caña, materia prima para la producción de alcohol. El efecto producido resulta beneficioso por la necesidad de este nutriente en la caña de azúcar, que alcanza una extracción total de 900 Kg de K2O/ha.

En los campos analizados el pH tiende a aumentar con la aplicación del residuo, independientemente de que el comportamiento en el testigo también es elevado, pero en el caso de los campos tratados tiende a ser más básico, producto al alto contenido de iones bicarbonatos solubles, resultados similares obtuvo Machado, 1984. Este residual es evaluado de perjudicial para el suelo corroborado a partir de observaciones realizadas por Paneque, 1991, donde categoriza así al residual que influya para disminuir el pH a menos de 6 o aumentarlo por encima de 7. Sin embargo, el efecto obtenido sobre el pH es resultado de la incorrecta aplicación del riego, el cual no se utiliza con los fines adecuados, mejorar los rendimientos y sustituir fertilizantes, sino como vía para eliminar las aguas residuales de la industria, sin aplicarse las normas adecuadas para ello.

Para el caso del testigo la materia orgánica se encuentra en tenores medios, ocurriendo un cambio en los campos regados, determinado por las características de este residuo, con una elevada DQO, aún después de su paso por el sistema de lagunas. Paneque, 1995, Machado 1984 han obtenido resultados similares.

Al realizar la comparación de medias, conformando los grupos homogéneos con la aplicación del tratamiento estadístico SPSS, los resultados muestran que para pH, P2O5 y K2O, se manifiestan diferencias altamente significativas entre los campos regados y el testigo; la materia orgánica presentó diferencias sólo significativas. El uso de dicho residual produce mejoras evidentes de este indicador. La cantidad y calidad de la materia orgánica puede cambiar las propiedades del suelo, la estructura y disponibilidad de nutrientes así como mejorar la biodiversidad del mismo. (Paneque, 1991)

Lo anteriormente descrito ejerce influencia notable sobre las propiedades físicas del suelo fundamentalmente sobre el factor estructura, la permeabilidad y la porosidad, mejorándolos en correspondencia a los aumentos paulatinos de la materia orgánica; teniendo en cuenta los criterios de Primaversi, 1988, donde el incremento de estas propiedades es la medida más importante para el control de la erosión en los suelos tropicales.

• Efecto sobre la salinidad del suelo

Los resultados mostrados en la tabla 2.6 indican una tendencia al incremento de las sales en el suelo, la cual puede llegar a manifestarse, con la acumulación de las mismas, por el efecto de la salinidad. Estos resultados concuerdan con los de Machado, 1984 donde encontró, en los campos muestreados por él, una tendencia a la salinidad.

Tabla 2.6: Conductividad Eléctrica media para los campos regados y testigo.

• Efecto del residual sobre el rendimiento agrícola.

Machado, 1984, observó una disminución en los rendimientos, en toneladas de caña por hectárea, sin diferencias significativas. En nuestro caso, el beneficio obtenido al regar los campos muestreados con el residual de la destilería se encuentra en el orden de las 30 000 arrobas/cab. , según se muestra gráficamente, a continuación:

Estos resultados coinciden con los obtenidos por otros investigadores (Martínez, 1989; Obaya, 1988; Paneque, 1994, 1995), los cuales enumeran las ventajas del riego con residuales azucareros y alcoholeros. Los beneficios se manifiestan en mejoras a las características físicas y agroquímicas del suelo que influyen favorablemente en el estado nutricional de las plantas, su desarrollo y crecimiento, todo lo cual influye favorablemente para que las cepas se mantengan con buen vigor durante más años, lográndose rendimientos altos y estables durante más tiempo. Ese efecto sobre las cepas es más notable en la medida en que el suelo presenta limitantes que influyen desfavorablemente sobre el cultivo. En experimentos desarrollados a largo plazo por Paneque, 1995 se encontró que la vida de las cepas se prolongó a dos y ocho cortes con rendimientos promedios de más de 100 000 arrobas con edades de 12 meses por cosecha. Si se tiene en cuenta que la reposición de las cepas es uno de los aspectos más costosos en el cultivo de la caña, se puede apreciar el valor económico que tiene utilizar el fertirriego con residuales.

3 Análisis económico de las alternativas de tratamiento.

El factor más importante en el análisis global de las alternativas posibles para el tratamiento de las aguas residuales es el estudio económico de prefactibilidad del arreglo de tratamiento que resulte más adecuado desde el punto de vista técnico.

Puede decirse que para cada tipo de aguas residuales es necesario "cortar a la medida" el sistema específico de tratamiento, buscando primero, las causas de la generación de esos efluentes para minimizar sus efectos y, posteriormente, diseñando el arreglo más eficaz, tanto desde el punto de vista económico como desde el punto de vista de los posibles efectos a corto, mediano y largo plazo. (Durán de Bazúa,1993; Durán de Bazúa, 1994)

En nuestro caso, la solución del problema no es única, sino que se corresponde con una combinación de alternativas de utilización y/o tratamiento del residual hasta su disposición final, sin afectar al medio.

Para el análisis económico se tuvieron en cuenta básicamente las siguientes variantes:

1. Fertirriego con el residual tratado en el sistema de lagunas de la destilería.
2. Uso de las vinazas como fluidizante de pastas crudas de cemento, dada la proximidad geográfica de la fábrica "Siguaney" (12 Km), en cuyo caso se analizan a su vez dos alternativas: transportación por carretera de las vinazas y construcción de un mostoducto, para lo cual se valoran 3 tipos de materiales para los tubos (Asbesto cemento,AC; PVC y Fibra de vidrio, FV). El análisis se realiza considerando la posibilidad de trabajo de 1, 2 ó 3 hornos de clinker, cada uno de los cuales con una capacidad diaria de producción de 500 t de clinker.
3. Producción de biogás, para dos niveles de producción de la destilería, esto es, 700 y 900 hl de alcohol/d.

A continuación se desglosan:

3.1 Presentación de las alternativas.

1. Lagunas: El sistema de lagunas de la destilería Paraíso ha sufrido una serie de transformaciones en sus dimensiones iniciales desde su construcción en 1947. En la actualidad se encuentra sobrediseñado y requiere de una necesaria y urgente reconstrucción.

2. Fertirriego: El CAI "Melanio Hernández" cuenta con un sistema de fertirriego mediante el cual se deben beneficiar alrededor de doce caballerías destinadas a la producción cañera, sin embargo situaciones como la falta de petróleo y la necesidad de un mantenimiento del sistema de riego no han posibilitado su uso regular, además para regar con una norma de 400 a 500 m3/ha, recomendada por el MINAZ, y un ciclo de riego de 12 a 15 días, el volumen de residuales del que se dispone en el orden de los 3000 m3/d, es necesario la ampliación a 64 caballerías; de ellos 2500 corresponden al Central Melanio Hernández y 1500 a la Destilería, gasto que variaría, en ambos casos de acuerdo a las medidas internas implementadas. El IPROYAZ ha realizado un proyecto donde propone la técnica de riego semi-estacionario-aspersión, con el objetivo de disminuir el costo de bombeo y lograr mayor flexibilidad en el sistema. El beneficio se obtendría al elevar el rendimiento de las áreas cañeras y dejar de aplicar 384 t de fertilizantes, lo que representa un ahorro de 110,7 MP (IPROYAZ).

3. Biogás: La vinaza sale de la columna a una temperatura de 100 oC, pH 4,3 y 60 Kg/m3 de DQO. Para lograr estas condiciones se pueden utilizar los intercambiadores de calor mosto/batición, que reduciría su temperatura. Otro medio refrigerante, agua o aire, llevaría esta hasta el límite deseado. La recirculación hasta de un 40 % del líquido efluente (LE), la mezcla con las aguas residuales del Central y el uso de cal, nos permitirían llegar a las condiciones de pH y concentración requeridas.

Los microrganismos actuantes en el reactor anaerobio necesitan nutrientes para su crecimiento y desarrollo. Cuando se opera el reactor en condiciones normales, la relación de nutrientes sería de 100: 1: 0,1(DQO:N:P) (ICIDCA, en elaboración). Utilizando la relación antes expuesta fue posible determinar, el consumo de nutrientes para el proceso.

El monto de la inversión de la Planta de Biogás, diseño ICIDCA, que se construiría, se obtuvo tomando como base el estimado de costo de la planta de "Heriberto Duquesne" (en construcción), que es de 3 millones, el cual incluye montaje e instalación. Se aplicó el factor de 0,6 aconsejado por Perry,(1985).

Bases para el diseño:

• DQO agua residual de la planta: 5-6 Kg/m3. (MINAZ, 1995)
• Producción de Biogás: 0.35 Nm3/ Kg DQO removido (MINAZ, 1995)
• Rendimiento del lodo: 20 Kg/m3. (MINAZ, 1995)
• 75 % de remoción.
• Vida útil de la planta: 15 años.

4. Fluidizante: La utilización de fluidizantes constituye una forma de disminuir el contenido de agua en la pasta a valores por debajo de la norma establecida (36 %), cuando en la fábrica se mantiene este valor en un rango de 40 – 42 % de humedad. Con cada unidad por ciento de descenso de agua en la pasta, decrece el caudal del horno en 1,5 % y simultáneamente desciende el consumo de calor en aproximadamente el 1 %.

Damas, 1985 y Bravo, 1997 demostraron que la utilización del mosto como fluidizante no afecta significativamente la composición de la pasta cruda, cumpliendo con el % especificado para cada elemento:

SiO2: 14 – 15 %

Al2O3: 4 – 5 %

Fe2O3: 1,5 – 2 %

CaO: 42 – 43 %

CaCO3: 75,8 – 78 %

La fluidez se mantuvo siempre en 3,5 cm medida en la escala de Feel Smith, para un 34 % de humedad, adicionando mosto, y, 40 %, con agua. La pérdida de calor por vaporización del agua en los hornos rotatorios, empleando el Nomograma para balances térmicos (Torres, 1987) es de:

745 kcal/kg clínker 40 % de humedad.

560 kcal/kg clínker 34 % de humedad,

de esta forma se obtiene un ahorro de 185 kcal/kg clínker, equivalente a 20,10 kg de petróleo crudo/ton clínker, con un Poder Calórico de 9200 kcal/kg crudo (Duda, 1990).

Se consideraron tres variantes, en función de la producción de la fábrica, para cada una de las cuales varió el ahorro. El volumen de mosto necesario se determinó mediante un balance parcial de agua.

Se utilizó un precio promedio del crudo de $ 66.11. (Ministerio de Economía y planificación, 1999)

La destilería "El Paraíso" se encuentra a 12 Km. de la fábrica de cemento Siguaney, las vías para el traslado de mosto son:

• Ferrocarril.
• Automotor. (Transporte por carretera)
• Mostoducto.(Transporte por tubería)

Ferrocarril: La línea que une estas fábricas sigue un recorrido de 16 Km. Se plantea por directiva dirigida al Taller del MINAZ Provincial de que sólo para distancias grandes, a partir de 60 Km es factible el ferrocarril. Esta alternativa tiene además el inconveniente de que se necesitarían 50 vagones de 60 000 l de capacidad, valorando tiempo de carga, descarga, movimiento y roturas, a un precio estimado en $ 30 000 (MN) cada uno, sería necesario un capital inicial de $1 500 000.

Además presenta el inconveniente de la descomposición en los vagones del mosto, provocando molestias y cambios en su composición.

Carretera: Es necesario utilizar pipas recubiertas en su interior con acero engomado debido a las características del mosto. Se necesitan 5 pipas de 20 m3 de capacidad, a un precio de $ 48 000 USD cada una, según información brindada por DIVEP. Para los cálculos se tomó un índice de consumo de combustible de 0,51 l/Km., a un precio de $0,2405 USD/l, (Transporte MINAZ).

Mostoducto: Para su análisis, se realizaron los siguientes estudios técnicos:

1. Estimado del perfil de bombeo, teniendo en cuenta las curvas de nivel, con el fin de llegar a un compromiso entre el camino que ocasionará el menor impacto ambiental, ya que debe atravesar campos de caña, lomas, poblados, río, etc y el mínimo costo de bombeo. Se revisaron mapas topográficos a diferentes escalas: 1: 10 000, 1: 20 000, 1:5000 y fotos del área, con la colaboración de GEOCUBA.
2. Selección del material, la información recogida en la bibliografía (Gil, 1989 y Vilurbina, 1990) propone la utilización de materiales no conductores de la electricidad: plásticos, cerámicos, amianto, cementos con características especiales y otras sustancias inertes. Para el trabajo se escogieron, por su disponibilidad, costo y durabilidad: asbesto cemento, PVC (policloruro de vinilo) y fibra de vidrio.
3. Selección del diámetro óptimo, la utilización del diámetro óptimo de conducción permite reducir el consumo energético, puesto que una tubería infradimesionada provoca, entre otros efectos, un exceso de consumo energético en el bombeo.

Son varios los criterios reportados por la literatura (Pérez, 1966; IDAE, 1989) para su determinación, dentro de ellos IDAE, 1989 y González, 1987 se refieren a la obtención de fórmulas que relacionen el costo total con un rango de diámetros seleccionados, de acuerdo al Límite práctico de velocidad de agua en tubería que no es prudente sobrepasar (Pavlov, 1981). De esta forma, el óptimo vendrá dado por:

, el cual puede ser determinado gráficamente o analíticamente.

De esta forma, con el objetivo de encontrar la variante más atractiva económicamente y ambientalmente, se forman todas las combinaciones posibles en cuanto a materiales, modo de transportación y capacidad de producción:

• Proyecto # 1. Asbesto cemento, 500 t clínker diario.
• Proyecto # 2. Asbesto cemento, 1000 t clínker diario.
• Proyecto # 3. Asbesto cemento, 1500 t clínker diario.
• Proyecto # 4. PVC, 500 t clínker diario.
• Proyecto # 5. PVC, 1000 t clínker diario.
• Proyecto # 6. PVC, 1500 t clínker diario.
• Proyecto # 7. FV, 500 t clínker diario.
• Proyecto # 8. FV, 1000 t clínker diario.
• Proyecto # 9. FV, 1500 t clínker diario.
• Proyecto # 10. Carretera, 500 t clínker diario.
• Proyecto # 11. Carretera, 1000 t clínker diario.
• Proyecto # 12. Carretera, 1500 t clínker diario.
• Proyecto #13. Fertirriego.
• Proyecto # 14. Biogás, 700 hl.
• Proyecto # 15. Biogás, 900 hl.

La metodología utilizada para el análisis económico es la recomendada por Peters, tablas 24 y 25.

3.2 Selección de las alternativas

A continuación presentamos la información condensada para cada uno de los proyectos, estructurados a partir de las variantes analizadas:

Tabla 3.1: Criterios para la Evaluación de las alternativas.

En la tabla 3.1, la alternativa Fluidizante, muestra los indicadores para un ingreso igual al obtenido por la Fábrica Siguaney. En esta situación, la más conveniente para la destilería, se ha arribado a los siguientes resultados:

• Según el criterio VAN, el orden de prioridad de los proyectos es el siguiente: 3, 12, 15, 2, 6, 9, 11, 14, 1, 5, 10, 13, 8.
• Según el criterio TIR el orden de prioridad de los proyectos es el siguiente: 3, 2, 12, 1, 11, 6, 10, 15, 9, 14, 5, 13.
• Según el criterio Pr y TE el orden de prioridad de los proyectos es el siguiente: 3, 2, 12, 1, 11, 10, 13, 6, 15, 9, 14, 5, 8.
• Los proyectos FV y PVC no ofrecen rentabilidad para la variante 1 (4 y 7), la de mayor probabilidad para las condiciones actuales de la fábrica de cemento Siguaney; a partir de una producción de dos hornos comienzan a ganar atractivo.

La elección apropiada depende de las circunstancias en que se tome la decisión y de las prácticas que siga la empresa. Las empresas tienen distintas normas de aceptación que es necesario conocer, también quienes toman decisiones tienen diferentes normas en cuanto a aquello que se les puede comunicar. A manera de resumen podemos decir que los criterios que se basan en el valor actual (FED: flujo de fectivo descontado, VAN, VT: Valor terminal) se adaptan a las empresas cuyo objetivo es el patrimonio (del accionista, en su caso), mientras que los que se basan en el rendimiento (TIR, Pr, TE, TRP: tasa de rendimiento promedio) se adaptan mejor cuando el objetivo es la maximización de utilidades.

Es considerado por muchos que los dos criterios de evaluación más sofisticados son el VAN y la TIR y entre estos consideran que el VAN es superior en todos los casos a la TIR (debido a las limitaciones que ésta presenta: posibilidad de tasas múltiples y el suponer que los beneficios netos son reinvertidos a la misma tasa interna de retorno del proyecto). (Machin, 1997)

Siguiendo las consideraciones expuestas el orden de prioridad sería de acuerdo al criterio VAN, pero los ingresos obtenidos en la destilería dependen del precio de venta del mosto, el cual a su vez variará con los ingresos de la fábrica de Cemento Siguaney.

La aplicación de los Análisis de riesgo puede ayudar en la busca de la mejor decisión, y en este caso, un Análisis de Sensibilidad (Anexo 2) usando como variable los ingresos obtenidos por la destilería al variar el precio de venta del mosto entre un 30 y 100 % del Ingreso en la fábrica Siguaney, para las variantes correspondientes a uno y dos hornos, de mayor probabilidad de acuerdo a la producción de la fábrica (Proyectos 1, 5, 8 y 11). Los gráficos muestran que:

• Los Proyectos 5 y 8 (PVC y Fibra de vidrio), no son factibles de utilizarse, el VAN se mueve sensiblemente hacia valores negativos en todos los casos.
• En el proyecto 10, Transporte por Carretera, var 1 el VAN presenta valores negativos a partir del 50 %, moviéndose sensiblemente hacia valores más negativos, para un 65 % del Ingreso ya el VAN está por debajo de $ 200 000.
• En el Proyecto 1, (asbesto cemento), el VAN se mueve sensiblemente hacia valores negativos a partir del 45 % del Ingreso, para un 60 % el VAN está por debajo de 200 000.

Los proyectos anteriores son los de mayor impacto ambiental, por lo que necesitan para una mejor valoración, de una Evaluación de impacto ambiental, al tener que atravesar 12 Km que incluyen áreas cañeras, río, poblados, etc. Los proyectos mencionados quedan eliminados, su atractivo, como vemos en la tabla anterior y en los gráficos de Análisis de Sensibilidad, es menor.

Luego del análisis realizado quedan los Proyectos 13, 14 y 15. Utilizando los criterios de evaluación VAN y TIR el orden de prioridad será: 15, 14 y 13. Estos proyectos logran la utilización del gasto completo de residuales: Destilería y Central, no así en el resto donde se utilizaría solo un 60 %.

El Biogás será la mejor alternativa, y la variante de 900 hl/d, nos brinda mayor atractivo con 23% la TIR y un período de recuperación de 4 años.

La situación económica de nuestro país y en especifica del MINAZ, necesitado de una Inversión fuerte para la recuperación de su Industria, y la necesidad imperiosa de resolver la contaminación al medio ocasionada por los residuales del Central, que en la pasada zafra determinó una multa ascendente a $300 000,así como la posible afectación por los de la destilería, imponen una solución inmediata, que considere la utilización de todo el residual y el monto de la inversión inicial, además de su factibilidad económica y ambiental. El fertirriego es el proyecto que reúne estas condiciones, en el mismo (número 13), la TIR es de un 14 %, valor por encima de la tasa de rendimiento considerada para que el proyecto sea rentable, que es muestra de su rentabilidad. Debe tenerse en cuenta que con una tasa de descuento por encima del 14 %, el proyecto dejaría de ser factible desde el punto de vista económico financiero, como se corrobora con el siguiente Análisis de Sensibilidad:

VAN

No hemos considerado en ninguna variante el impacto ambiental: positivo, equivalente a los "beneficios logrados" al no contaminar al medio (multas, calidad sanitaria del medioambiente, muerte de peces), o negativo, en términos de daños al ecosistema al realizarse el proyecto (movimiento de tierra, riesgos , afectaciones al suelo por el no cumplimiento de normas).

Hacer un análisis económico, donde se tengan en cuenta todos los factores ambientales afectados, no solo los del tipo físico químicos, ecológicos y socioeconómicos, sino también el impacto causado sobre la salud pública resulta complicado, se plantea que análisis de este tipo solo pueden ser cualitativos "en esto coinciden todos los técnicos, pero los administradores quieren una mayor concreción de los datos, la frialdad de un número". El francés Danzanvilliers (1990), referido por Sanz, 1995 puso el dedo en la llaga, cuando al analizar el impacto medioambiental de las autopistas, abogó decididamente por las evaluaciones cualitativas diciendo: "no es científicamente demostrable que un impacto en un elemento sea, por ejemplo, 3 veces mayor que el otro…".

Los objetivos a alcanzar por un proyecto de este tipo tienen que estar dirigidos a :Avanzar hacia un desarrollo sostenible en la industria e Implantar una política ambiental para proteger los ecosistemas dañados por la incorrecta disposición final de los desechos.

Consideraciones Finales

1. El contenido en materia orgánica de la vinaza efluente de la fermentación alcohólica en la Destilería "Paraiso" tiene una carga orgánica extremadamente alta y además muy fluctuante, lo que es indicativo de falta de control en el proceso fabril, que sin dudas afecta su eficiencia económica.
2. El sistema de lagunas instalado para el tratamiento de los residuales de la Destilería tiene una eficiencia global de 87,7% de remoción de la DQO del afluente. En estos resultados se pone de manifiesto la alta eficiencia de remoción de las lagunas 3 y 4, pues las lagunas 1 y 2 no trabajan adecuadamente.
3. La utilización en el fertirriego de plantaciones cañeras del efluente del sistema de lagunas de la Destilería Paraíso, ha tenido un efecto beneficioso sobre las características químicas del suelo, a la vez que ha mejorado sus propiedades físicas, lo que ha propiciado la duplicación del rendimiento agrícola cañero en los campos regados, con respecto al testigo.
4. Se analizó un total de 15 variantes de proyectos para la utilización de las vinazas de la Destilería "Paraíso", en tres vertientes fundamentales: como fluidizantes de pastas de cemento en la Fábrica "Siguaney", producción de biogás y uso en el fertirriego de áreas cañeras. El método empleado, basado en indicadores económicos permitió descartar los de la primera vertiente, por no ser factibles económicamente; en su análisis se halló que el VAN se mueve sensiblemente hacia valores negativos al disminuir el ingreso a obtener por la Destilería.
5. La solución más factible, de manera inmediata, tanto económica como ambientalmente, para la disposición de las vinazas de destilería, es el fertirriego de áreas cañeras; para este proyecto, la TIR es de un 14 %, con un periodo de recuperación de la Inversión de 3,33 años. A largo plazo, la producción de biogás, en la variante de producción de 900 hl de alcohol/d, (Proyecto 15) es la alternativa más atractiva, con un VAN de $1.573.598,52.

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Anexos

Normativa Infraestructura para la aplicación de descargas. (MEXICO)

1. Procedimiento de cálculo para la determinación del importe del derecho.

La determinación del importe del derecho es responsabilidad del contribuyente. Sin embargo, la subdirección General de planeación y Finanzas podrá asistir al contribuyente en la determinación de este importe, de acuerdo con lo señalado a continuación, donde se especifica el procedimiento de cálculo de las diversas alternativas que contempla la ley. (arts 278, 279, 280 y 281-IV-f).

El derecho de descargas contempla tres posibles alternativas para determinar el importe de este derecho federal. Dichas alternativas están en función de las siguientes variables:

1. Volumen total de agua residual descargada por los diferentes tipos de personas físicas o morales.
2. Grado de contaminación de las aguas residuales medidos a través de las concentraciones de demanda química de oxígeno(DQO) y sólidos suspendidos totales (SST).
3. Zona de disponibilidad en donde se encuentre ubicada la descarga del contribuyente.
4. Tipo de contribuyente.

1. Caso General.

La primera alternativa, contenida en el derecho de descargas, es el caso general que puede presentarse para que un usuario descargue un volumen mensual de agua mayor a 3000 m3.

En caso de no cumplirse los parámetros posibles de DQO y SST, establece en las normas técnicas ecológicas, en las condiciones particulares de descarga ó los parámetros señalados por la fracción II del artículo 382, entonces, de acuerdo con lo establecido en el artículo 278, el derecho federal a pagar trimestralmente se determinará, para cada mes de ese trimestre, con la siguiente ecuación:

I=aV+bA+cB……………………..(A)

Donde:

I: Importe mensual del derecho.

a: Cuota por m3 de agua residual descargada, en $/m3, según la zona de disponibilidad.

b: Cuota por Kg de DQO, en $/Kg.

c: Masa por Kg de SST, en $/Kg.

A: Masa mensual gravable de contaminante correspondiente a la DQO, en Kg.

B: Masa mensual gravable de contaminante correspondiente a los sólidos suspendidos totales, en Kg.

V: Volumen total de agua residual descargada en un mes, en m3.

El valor de los parámetros a, b y c dependen de la zona de disponibilidad en donde se encuentre ubicada la descarga de residuales. En el artículo 278 de la Ley Federal de Derechos, se encuentran los valores de éstos para las cuatro zonas de disponibilidad.

TABLA 1 Valores de los parámetros a, b y c por zonas de disponibilidad.

Anexo 2

Mr Cs Lisbet Mailin López González

Dra CT María Teresa Hernández Nodarse

Mr Cs. Zenaida Herrera Rodríguez

Centro Universitario José Martí Pérez.

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