UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA ESCUELA DE POSGRADO

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA ESCUELA DE POSGRADO SECCIÓN DE INGENIERÍA INDUSTRIAL PROGRAMA DE DOCTORADO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL PROPUESTA DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES, PARA MEJORAR LA RECIRCULACIÓN DEL AGUA Y LOS TRATAMIENTOS EN CADA UNA DE LAS ETAPAS DEL PROCESO DE CURTIDO EN UNA EMPRESA CURTIEMBRERA, EN LA CIUDAD DE TRUJILLO. TESIS PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE DOCTOR EN INGENIERÍA INDUSTRIAL ING.HUGO DANIEL GARCÍA JUÁREZ Mstro. PIURA-PERÚ JUNIO-2021

2 HOJA DE FIRMA DE EJECUTORES UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA ESCUELA DE POSGRADO DOCTORADO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL TESIS PROPUESTA DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES, PARA MEJORAR LA RECIRCULACIÓN DEL AGUA Y LOS TRATAMIENTOS EN CADA UNA DE LAS ETAPAS DEL PROCESO DE CURTIDO EN UNA EMPRESA CURTIEMBRERA, EN LA CIUDAD DE TRUJILLO. LINEA DE INVESTIGACION: PROCESOS INDUSTRIALES MSTRO. HUGO DANIEL GARCIA JUAREZ EJECUTOR DR. JOSE BAZAN CORREA ASESOR

3 DECLARACIÓN DE ORIGINALIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA ESCUELA DE POSGRADO DOCTORADO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL TESIS PROPUESTA DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES, PARA MEJORAR LA RECIRCULACIÓN DEL AGUA Y LOS TRATAMIENTOS EN CADA UNA DE LAS ETAPAS DEL PROCESO DE CURTIDO EN UNA EMPRESA CURTIEMBRERA, EN LA CIUDAD DE TRUJILLO. LOS SUSCRITOS DECLARAMOS QUE EL PRESENTE TRABAJO DE TESIS ES ORIGINAL, EN SU CONTENIDO Y FORMA. MSTRO. HUGO DANIEL GARCIA JUAREZ EJECUTOR DR. JOSE BAZAN CORREA ASESOR

4 HOJA DE FIRMAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA ESCUELA DE POSGRADO DOCTORADO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL PROPUESTA DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES, PARA MEJORAR LA RECIRCULACIÓN DEL AGUA Y LOS TRATAMIENTOS EN CADA UNA DE LAS ETAPAS DEL PROCESO DE CURTIDO EN UNA EMPRESA CURTIEMBRERA, EN LA CIUDAD DE TRUJILLO. APROBADA EN CONTENIDO Y ESTILO POR: Dr. Víctor Hugo Ramírez Ordinola PRESIDENTE Dr. Guido Ticona Olarte SECRETARIO Dr. Ramón Cosme Correa Becerra VOCAL Dr. Royvely Carhuachin Gutierrez VOCAL Dr. Sadot Villarreral Vargas VOCAL

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6 DEDICATORIA A Dios por protegerme y permitir concluir satisfactoriamente mis estudios posgraduales en el programa de Doctorado en Ingeniería Industrial. A mi madre Rosaura Juárez Placencia Vda de García, la mujer de mi vida, por su amor, trabajo y sacrificio. A mi padre Gilberto García Rivera y a mi abuelo Gilberto García Flores, allá en el cielo por haberme inculcado el ejemplo de esfuerzo, valentía y no temer a la adversidad. A mis hermanos Julia, Claudia y Leonardo por sus palabras de aliento y apoyo. A Bretzy Aldeán Carrión, una bella persona que estuvo a mi lado siempre y me motivó a no claudicar. Y al Dr. Humberto LLempén Coronel por incentivarme a cumplir con mis metas propuestas.

7 AGRADECIMIENTO Agradezco a mi asesor de Tesis, Dr. José Bazán Correa, por sus conocimientos, orientación, ayuda y amistad, para la realización de este proyecto. Agradezco al Coordinador del Programa de Doctorado de Ingeniería Industrial, Dr. Víctor Ramírez Ordinola, a la plana docente, grandes y exitosos profesionales. Agradezco al Sr. Silfredo Torres, gerente de la Empresa Curtiembrera Alianza Virgen de Asunción Sociedad Comercial de Responsabilidad Limitada - Avidas S.R.L, por la información brindada para la elaboración de mi proyecto de Tesis Doctoral. Y una mención especial a la Srta. Bretzy Aldeán Carrión, Asistente Administrativa del Programa de Doctorado, quien siempre mostró mucho profesionalismo y don de atención a cualquier duda o consulta, y en el camino se convirtió en mi compañera de vida en mi mejor complemento.

8 RESUMEN En el presente proyecto se propone el diseño de una Planta de tratamiento de aguas residuales para una empresa de curtiembre de tipo artesanal con el objetivo de eliminar el material orgánico y las sustancias químicas altamente contaminantes, para lo cual se inspeccionó la empresa y se obtuvieron muestras de las aguas descargadas del efluente, determinándose parámetros de ph, turbidez, DBO 5, DQO, sulfuros y cromo. El objetivo es instalar una Planta de tratamiento de aguas residuales con el fin de mejorar la recirculación y los tratamientos del agua que se usaría en cada uno de las etapas del proceso productivo de la curtiembre para que su descarga a los efluentes sea menos contaminante y además generaría un descuento sustentable en la cantidad de agua utilizada. La recolección y análisis de información se realizan mediante datos cuantitativos y cualitativos para llegar a la meta inferencial; el diseño de esta investigación es de tipo propositiva (CHIROQUE, 2006), porque se fundamenta en un vacío dentro de la curtiembre, se identificará la problemática, se hará el diagnóstico investigativo previo a través de los análisis de laboratorio, se profundizara sobre los equipos y elementos necesarios para poner en práctica la propuesta; a su vez se utilizará el método inductivo que es estudiar las características de esta empresa como modelo para poder replicar otras curtiembres del sector. Los principales parámetros analizados en la curtiembre tomada como modelo para este estudio denominada Alianza Virgen de la Asunción SCRL, son: grasas y aceites < 0,5, cromo hexavalente < 0,001, DBO 25,2, DQO 94,2, solidos sediméntales 1,5, solidos totales en suspensión 10, sulfuro < 0,00045 y ph 7,8.

9 Es a partir de ahí donde se realizará la propuesta de instalación de la planta de tratamiento de aguas residuales con el fin de realizar la remoción de grasas, cromo y otros contaminantes con el fin de superar la problemática actual y las deficiencias encontradas. Palabras clave: Planta de tratamiento de aguas residuales, ambiente, contaminación, curtiembre, proceso productivo.

10 ABSTRACT This project proposes the design of a wastewater treatment plant for a craft tannery company with the aim of eliminating organic material and highly polluting chemicals, for which the company was inspected and samples of the water discharged from the effluent were obtained, determined ph parameters, turbidity, BOD5, COD, sulfides and chromium. The objective is to install a wastewater treatment plant in order to improve the recirculation and treatments of the water that would be used in each of the stages of the production process of the tannery so that its discharge to the effluents is less polluting and would also generate a sustainable discount on the amount of water used. The collection and analysis of information is carried out using quantitative and qualitative data to reach the inferential goal; the design of this research is of a purposeful type (CHIROQUE, 2006), because it is based on a vacuum within the tannery, the problem will be identified, the previous investigative diagnosis will be made through laboratory analyses, the equipment and elements necessary to implement the proposal will be deepened; in turn, the inductive method will be used to study the characteristics of this company as a model to be able to replicate other tanneries in the sector. The main parameters analyzed in the tannery taken as a model for this study called lianza Virgen de la Asunción SCRL are: fats and oils < 0.5, hexavalent chromium < 0.001, BOD 25.2, COD 94.2, sediméntales solids 1.5, total solids in suspension 10, sulfide < and ph 7.8. It is from there where the proposal for the installation of the wastewater treatment plant will be made in order to perform the removal of fats, chromium and other contaminants in order to overcome the current problems and the deficiencies found. Keywords: Wastewater treatment plant, environment, pollution, tannery, production process.

11 RESUMO Este projeto propõe a concepção de uma estação de tratamento de águas residuais para uma empresa de curtumes artesanais com o objetivo de eliminar material orgânico e produtos químicos altamente poluentes, para os quais a empresa foi inspecionada e amostras da água descarregada do efluente foram obtidas, determinantes parâmetros de ph, turbidez, BOD5, COD, sulfetos e cromo. O objetivo é instalar uma estação de tratamento de águas residuais para melhorar a recirculação e os tratamentos da água que seriam utilizados em cada uma das etapas do processo de produção do curtume para que sua descarga nos efluentes seja menos poluente e também gere um desconto sustentável na quantidade de água utilizada. A coleta e análise das informações é realizada utilizando dados quantitativos e qualitativos para atingir o objetivo inferencial; o desenho desta pesquisa é de um tipo proposital (CHIROQUE, 2006), pois se baseia em um vácuo dentro do curtume, o problema será identificado, o diagnóstico investigativo prévio será feito por meio de análises laboratoriais, os equipamentos e elementos necessários para a implementação da proposta serão aprofundados; por sua vez, o método indutivo será utilizado para estudar as características desta empresa como modelo para poder replicar outros curtumes no setor. Os principais parâmetros analisados no curtume tomado como modelo para este estudo chamado Alianza Virgen de la Assunção SCRL são: gorduras e óleos < 0,5, cromo hexavalente < 0,001, BOD 25,2, COD 94,2, sólidos sediméntales 1,5, sólidos totais na suspensão 10, sulfeto < 0,00045 e ph 7,8. É a partir daí que será feita a proposta de instalação da estação de tratamento de águas residuais para realizar a remoção de gorduras, cromo e outros contaminantes, a fim de superar os problemas atuais e as deficiencias encontradas.

12 Palavras-chave: Estação de tratamento de águas residuais, meio ambiente, poluição, curtume, processo produtivo.

13 INDICE INTRODUCCIÓN... 1 I.- ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN... 8 II. MARCO TEORICO ANTECEDENTES A NIVEL INTERNACIONAL A NIVEL NACIONAL A NIVEL LOCAL BASE TEÓRICA Proceso de curtido Normas ISO La industria de curtiembre Proceso de producción Etapas del proceso de producción en curtiembres Ribera Curtido Recurtido Engrase DEFINICION DE TÉRMINOS BÁSICOS Propuesta DBO Proceso de combustión Combustión controlada Compuestos orgánicos volátiles COV Sulfuros Sustancias activas Carboxilatos o jabones Sólidos suspendidos totales (SST)... 25

14 Sólidos sedimentales (SS) Potencial de hidrógeno (ph) Cromo total Fenoles Eliminación de cromos Tratamiento de aguas residuales Niveles de tratamiento de aguas residuales Tratamiento primario Tratamiento secundario Tratamiento terciario Desinfección Tratamiento preliminar Efectos nocivos causados por las curtiembres Impactos del proceso de curtición Enfoque de la producción limpia Biorreactores de membrana Árbol de causa y efectos BALANCE HÍDRICO EN EL PROCESO Identificación de las variables en el proceso MARCO LEGAL Normas ambientales III. MARCO METODOLÓGICO Definición y operacionalización de las variables Ubicación de la empresa Enfoque Diseño Sujetos de investigación Métodos y procedimiento Métodos Procedimientos Técnicas e instrumentos IV. DIAGNOSTICO DEL ESTADO ACTUAL DE LA EMPRESA Flujograma del proceso productivo Caracterización de los vertimientos... 52

15 V. DESARROLLO EXPERIMENTAL Determinación de las condiciones de pre tratamiento Tamizado o cribado Desengrasado Eliminación de sulfuros Eliminación de cromo Homogenización Tratamiento primario Coagulación y floculación VI. PLANTEAMIENTO DE LA INSTALACIÓN DE LA PTAS Diseño del sistema de tratamiento Selección del sistema de tratamiento Diseño de tamiz Diseño del tanque de eliminación de cromo y sulfuro Cálculo del volumen del tanque de eliminación de cromo Cálculo de la longitud del tanque de eliminación de cromo Cálculo del volumen del tanque de eliminación de sulfuro Diseño del tanque homogenizador y trampa de grasas Cálculo del volumen requerido Cálculo de la longitud del tanque Cálculo de la potencia de la bomba de succión del tanque Diseño del tanque de flotación por aire directo DAF Cálculo del volumen requerido Cálculo de la longitud del tanque de aireación Cálculo de la potencia de los aireadores superficiales Diseño del tanque de coagulación y floculación Cálculo de la cantidad de reactivos químicos VII. ANALISIS FINANCIERO DEL DISEÑO DE LA PTAS Determinación de los costos de inversión Determinación de los ingresos anuales Determinación de los costos de operación Elaboración del flujo de caja proyectado Determinación del valor presente VIII. CONCLUSIONES IX. RECOMENDACIONES... 81

16 X. BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

17 Cuadro de tablas Tabla N 1. Comparativo de Solubilidad de precipitantes alcalinos del cromo Tabla N 2 Relación de agua en cada proceso Tabla N 3 Adecuación con instrumento de gestión correctivo Tabla N 4 Caracterización de los vertimientos Tabla N 5 Análisis granulométrico de las aguas residuales Tabla N 6 Parámetros generales Tabla N 7 Sistema de tratamiento Tabla N 8 Dimensiones del tanque de eliminación de cromo Tabla N 9 Dimensiones del tanque de eliminación de sulfuros Tabla N 10 Tanque de homogenización y trampa de grasas Tabla N 11 Dimensiones del tanque de homogenización y potencia de la bomba Tabla N 12 Dimensiones de la columna de flotación con inyección de aire Tabla N 13 Condiciones y potencial necesaria para la columna de flotación por inyección de aire Tabla N 14 Cantidad de reactivos a utilizar en el tanque de coagulación y floculación Tabla N 15 Costos de inversión del proyecto Tabla N 16 Ingresos anuales Tabla N 17 Costos de operación anualizados Tabla N 18 Flujo de caja proyectado a cinco años... 76

18 Cuadro de figuras Figura N 1 Proceso de producción Figura N 2 Compuestos predominantes del cromo en solución acuosa Figura N 3 Modelo de diseño de una Planta de tratamiento de aguas residuales Figura N 4 Biorreactor de membrana Figura N 5 Árbol de causa y efectos Figura N 6 Esquema de diseño de investigación Figura N 7 Curva granulométrica... 56

19 ANEXOS Anexo N 1. Valores admisibles para descargas de Aguas residuales D.S Anexo N 2 Informe de ensayo TYPSA PERU Anexo N 3 Plano del proceso productivo Anexo N 4 Proceso de Ribera del proceso productivo Anexo N 5 Diagrama de flujo de la Planta de tratamiento de aguas residuales Anexo N 6 Plano de distribución de planta de la empresa Anexo N 7 Plano de ubicación de la empresa Anexo N 8 Fotografías del proceso productivo

20 INTRODUCCION Los beneficios de sacar el máximo provecho a la materia prima que ofrece el cuero, ya sea en estado seco o terminado, ha generado desde muchas décadas atrás hasta la actualidad ingresos económicos importantes, que vienen aportando al desarrollo social en distintas ciudades, destacando entre ellas: Trujillo, Lima y Arequipa; en dichas ciudades se encuentran los principales abastecedores de cuero y la mayor zona manufacturera. (HEREDIA, 2017) La promoción del cambio de la matriz productiva incentivando al crecimiento de la industria está dando apertura a un mayor impacto ambiental, el mismo que debe ser prevenido y mitigado en beneficio de la salud y el bienestar de los seres humanos y del planeta. El curtido es el proceso químico mediante el cual las pieles de animales son convertidas en cuero, que posteriormente se utiliza en la fabricación de diversas prendas y accesorios constituyendo materia prima para otras industrias como automotrices, de tipo artesanal y textiles entre otras. Para ello, es necesario el empleo de varias sustancias para curtir estas pieles, entre las más utilizadas en la industria curtiembre son el cromo y agentes curtientes vegetales como los taninos. (Germillac, 2007). Actualmente en el Perú, solo el 50% del cuero producido a nivel nacional proviene de empresas formales, el otro 50% a nivel nacional de la industria de curtiembres es informal emitiendo mayores efluentes contaminantes a los ríos y mares, poniendo en peligro a los animales, plantas y personas que dependen de ellos. El presente trabajo de investigación es de gran importancia, porque después de aprovechar las pieles generadas por el faenado en los diversos camales de la región, se les da tratamiento, a través de un adecuado proceso de producción, 1

21 que contribuirá de manera directa en el cuidado del medio ambiente; además, genera una industria que no solo contribuye con beneficios económicos, sino con el bienestar de los trabajadores dedicados a este oficio, permitiendo así, sustituir la actual industria precaria que existe en la zona. Asimismo, servirá como antecedente de información para futuros estudios. Hoy en día, las empresas del sector Curtiembre de cueros tienen que ser más eficientes porque cada vez hay más competidores locales y del extranjero que tienen menores costos y mejor tecnología. La propuesta de instalación de una Planta de tratamiento de aguas residuales es una práctica que está siendo muy usado en las diversas empresas que se dedican a este rubro, a razón que generan grandes cantidades de residuos en el proceso productivo. La curtiembre tomada como modelo para el desarrollo de este estudio es la curtiembre: Alianza Virgen de la Asunción SCRL que se ubica en el Parque Industrial de la ciudad de Trujillo en la Mz C4 Lote 5; los vertimientos producidos son dirigidos al alcantarillado, nótese que la ubicación de la curtiembre se encuentra al Sur Este aproximadamente a 37 Km del río Chicama; por lo que, las aguas vertidas sin tratamiento descargan en este río produciendo la contaminación del agua, perjudicando así al medio ambiente y poniendo en riesgo la salud de los seres vivos como animales, plantas y personas. Es por ello que para mitigar el impacto ambiental que se produce por las actividades productivas de las curtiembres y de esta en particular es conveniente diseñar una Planta de tratamiento de aguas residuales que disminuya los contaminantes, para llevar a cabo esta propuesta es necesario evaluar el estado inicial del sistema productivo además de las características físicas y químicas provenientes de los diferentes procesos y así controlar las cantidades de sustancias químicas que son depositadas en cada uno de ellos, se busca reemplazar productos químicos tradicionales por otros que sean amigables con el ambiente, así como también 2

22 disminuir la cantidad de químicos usualmente utilizados; asimismo, constituye principal propósito también en esta investigación reutilizar el agua en algunas etapas a fin de disminuir notablemente la gran cantidad que se emplea de este recurso, otro de los objetivos es reutilizar los sulfuros de manera que también contribuya a mejorar las utilidades recibidas por la empresa. 3

23 I.- ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA 1.1. DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA El crecimiento de la población mundial ha permitido que la actividad del ser humano en la Tierra se intensifique y explote los recursos naturales en su afán de satisfacer sus necesidades. Estas actividades afectan los ecosistemas, al operar sin la gestión ambiental adecuada, agotando los recursos y produciendo residuos que no son controlados. Según el Banco Mundial (2012), prevé que el crecimiento poblacional junto al urbanismo acelerado y el desarrollo económico provocará que, en el año 2025, se incremente en 70% la basura urbana, por lo que el manejo de los residuos se ha convertido en uno de los temas más importantes que afronta el planeta. En muchos países de América Latina, un problema que la mayoría de empresas dedicadas a la curtiembre de cuero afronta, es el tratamiento de sus desechos líquidos, ya que para los procesos ocupan una gran cantidad de productos químicos tóxicos para el medio ambiente, el uso de éstos originan cantidades significativas de sulfuro de hidrógeno, amoníaco, cromo y materia orgánica proveniente de las mismas pieles, estos se mezclan con el agua durante el proceso, demandando una abundante cantidad de agua, determinándose que por cada metro cuadrado de piel se requiere en promedio tres (3) metros cúbicos de agua. En Latinoamérica el mayor productor de cuero es Brasil con 977 millones de pares al año seguido de Argentina, México y Colombia; Perú en el 2018 se ubica en el quinto lugar en la producción de calzado con 57 millones de pares al año de los cuales exporta 4.7% de la producción. La población de la región La Libertad, después de Lima, es una de la más numerosa del Perú, representando el 6.2% de la población nacional. La evolución 4

24 de la población en la región presenta un ascenso considerable en relación con años anteriores, según el censo de 2017 era de habitantes, en el año 2020 bordea los 2 millones. La mayoría está concentrada en las capitales provinciales y distritales, provenientes de departamentos limítrofes. En la región, la capacidad de almacenamiento de agua y represas se ve afectada por los altos volúmenes de sedimentos que reciben como consecuencia de las diferentes actividades económicas que se realizan. La calidad del agua ha ido desmejorando gradualmente por los vertimientos sin tratamiento, provenientes de las ciudades, industrias, drenajes, efluentes, entre otros. A nivel regional aproximadamente el 15% del área irrigada presenta problemas incipientes, el 7% problemas moderados, y el 18% problemas serios. La informalidad que acarrea el sector, debido a las fuerzas globales que hacen que la industria del cuero y calzado del Perú sea vulnerable al ingreso de calzado importado, compitiendo con precios bajos. Así mismo, cada vez son más elevados los costos en que los fabricantes deben incurrir para cumplir con las regulaciones que dicta el Estado. (Morán, V) Las curtiembres formales, que alguna vez estuvieron lejos de las zonas residenciales, ahora se encuentran rodeadas de casas. Los residentes están indignados por el agua sin tratar, los desechos sólidos que generan y los malos olores que se desprenden de éstas. Así también, muchos curtidores informales operan dentro de sus propias casas, generando las mismas incomodidades entre sus vecinos, pero en este caso se agudiza porque no usan ningún tratamiento de agua ni de desechos. (PINEDO, 2012) En Perú el 90 % de curtiembres están ubicadas en la provincia de Trujillo, proporcionando la materia prima para el sector calzado, además se sabe que Trujillo abastece en promedio al 80% del mercado peruano con este bien. 5

25 La mayoría de curtiembres en Trujillo no cuentan con capacidad de planta diseñadas para realizar este proceso productivo, otras en cambio no abastecen el volumen de efluentes utilizados, todo esto debido a que no se realiza un estudio previo para el diseño de un correcto sistema de tratamiento de aguas y desechos; una de las razones es porque el costo del diseño es elevado, existen empresas extranjeras dedicadas a diseñar e implementar plantas de tratamiento que ofrecen sus servicios en Perú, pero por sus precios elevados, no las contratan; a cambio, implementan sistemas de tratamiento copiando a otras empresas similares, lo cual, ocasiona que dicho sistema no funcione de una manera eficiente. Lo más grave es que la mayoría de las tenerías no cuenta con un sistema adecuado para sus desechos líquidos y descargan sus efluentes sin ningún tratamiento, contaminando así el medio ambiente en donde operan FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN En qué medida la propuesta de la instalación de una planta de tratamiento de las aguas residuales mejorará la recirculación del agua y los tratamientos en las etapas del proceso de curtido en una empresa curtiembrera - modelo: Alianza virgen de la Asunción SCRL en la ciudad de Trujillo en el Departamento de La Libertad? JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN La Provincia de Trujillo ha comenzado a tener protagonismo en materia ambiental, gracias a la supervisión y control de las industrias, que realizan entidades como el Ministerio del Ambiente, en coordinación con los diferentes Gobiernos Autónomos Descentralizados. Es por ello, que actividades como el curtido de pieles están siendo controladas y fiscalizadas de cerca por la autoridad ambiental de modo que las empresas dedicadas a esta actividad cumplan con los parámetros de descarga que dicta la normativa ambiental vigente. La importancia de este estudio es asegurar la eficiencia de la planta de tratamiento 6

26 de agua, es decir que este sistema remueva gran porcentaje de los contaminantes en los efluentes; asimismo, conocer la dimensión física como económica de implementar y mantener dicho sistema. Con esto no se optará por malas prácticas ambientales como la descarga de sus efluentes sin tratamiento alguno hacia la alcantarilla o hacia torrentes naturales de agua dulce, logrando así efluentes no tóxicos, aptos para el desarrollo de la vida, eliminando malos olores dentro de la empresa y en sus alrededores. El estudio es completamente factible ya que existe la apertura y apoyo por parte del Gerente - Propietario de la empresa, se tiene presupuesto asignado para el estudio, espacio suficiente para el diseño y la ubicación de las unidades actuadoras, se cuenta con información bibliográfica, con estudios realizados y aplicados en empresas similares y con los materiales suficientes para lograrlo. Los beneficiarios directos del proyecto son: La empresa, ya que tiene la satisfacción de cuidar el medio ambiente, cumple una de las actividades expuestas en el Plan de Manejo Ambiental, logra obtener un diseño eficiente para el tratamiento de sus efluentes y cumplir con la normativa ambiental para evitarse multas y sanciones por parte de la autoridad ambiental competente, se benefician los obreros y la población aledaña ya que con esto se elimina malos olores dentro y fuera de la institución, se beneficia el medio ambiente donde se desarrolla la empresa; y, por ende, la sociedad en general porque contribuirá a que los efluentes de la empresa ya no sean tóxicos, mejorando así la calidad de vida de la población. Actualmente las curtiembres en Trujillo no cuentan con tecnologías para el tratamiento de sus aguas residuales, es por esto que, en este estudio, se busca minimizar el impacto ambiental, con el manejo de los químicos utilizados en el proceso de la curtiembre, con el proceso de reutilización de los residuos permitidos 7

27 por la ley, de manera que sea una estrategia rentable, y así se pueda utilizar en las diferentes empresas del sector curtiembre que quieran desarrollar mejores resultados en su producción OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Mejorar la recirculación y los tratamientos del agua utilizada en cada etapa del proceso de curtido instalando una planta de tratamiento de las aguas residuales en una empresa curtiembrera modelo: Alianza virgen de la Asunción SCRL ubicada en la ciudad de Trujillo en el Departamento de La Libertad OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Determinar que los sólidos totales, sulfuro y cromo contribuyen a la contaminación de los efluentes de los procesos de remojo, pelambre y curtido de la curtiembre. 2. Determinar los indicadores económicos, tecnológicos y financieros del proyecto, analizando el comportamiento de los resultados obtenidos. 3. Plantear el sistema de la planta de tratamiento de aguas residuales que se implementará en la empresa curtiembrera - modelo: Alianza virgen de la Asunción SCRL ubicada en la ciudad de Trujillo en el Departamento de La Libertad DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN La presente investigación será desarrollada íntegramente en la empresa curtiembrera: Alianza virgen de la Asunción SCRL ubicada en la ciudad de Trujillo en el Departamento de La Libertad; donde se propone tomarla como modelo destacando el método deductivo y replicar a las demás empresas del sector, reciclar las aguas derivadas de las diferentes etapas del proceso 8

28 productivo y la remoción de contaminantes de los efluentes, instalando una planta de tratamiento de las aguas residuales. 9

29 II. MARCO TEORICO 2.1 ANTECEDENTES A NIVEL INTERNACIONAL (Barrera, 2011) en su tesis Estudio de pre factibilidad para el diseño, planificación y construcción de una planta de tratamiento de aguas residuales en la colonia El Maestro, municipio de Chiquimula desarrolla un estudio de factibilidad en sus etapas previas para una planta de tratamiento de aguas residuales. Se concluye que, los habitantes de la colonia El Maestro ya no estarán en riesgo de contraer enfermedades por el contacto y la ingesta de agua contaminada. La calidad del nivel de vida aumentará, pues ya no existirán desagües a cielo abierto que dañan el paisaje. Además, existen los beneficios económicos, pues los vecinos gastarán menos en consultas médicas y también aumentará el valor de las propiedades. Mientras que las desventajas se reducen a los olores y gastos administrativos. Por lo tanto, se considera que los beneficios y las ventajas tienen más peso que las desventajas. El total de la inversión inicial para la construcción de la planta de tratamiento asciende a $ 562,117.00, desde el punto de vista de auto sostenibilidad, el proyecto si es rentable, pues los ingresos son suficientes para cubrir los costos de operación, mantenimiento, mano de obra y materiales que se generen. (Portilla, 2013), en su tesis Análisis técnico ambiental del proceso de la Curtiduría Serrano de la ciudad Ambato y diseño de la planta de tratamiento delas aguas residuales, propone el lavado de piel en el faenamiento del animal, reciclaje de sal, reciclaje de baños de cromo, curtición de la costra y venta de raspado y lijado de cuero como parte de un diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales para generar impactos ambientales y económicos para la curtiembre. Pues se reduce la carga contaminante en los 10

30 efluentes, el consumo de agua y se reciclan los residuos; además de obtener un beneficio económico de USD/año. Se concluye que un sistema de tratamiento de las aguas residuales industriales de la Curtiduría Serrano, el mismo que está conformado por un sistema de aireación difusa junto a un proceso de coagulación floculación para las aguas de ph básico y ácido por separado, reducirá los contaminantes en un 75% los orgánicos y 70% los inorgánicos. Las investigaciones más destacadas en tratamientos biológicos en aguas de curtiembre fueron desarrolladas en Arabia Saudita y Egipto por Fahad Al- Fassi, Ranya Amer y Reham Aburokba, la última publicación es en el 2013 titulada Tratamiento Biológico de Aguas Residuales de Cuero Curtido Industrial Utilizando Bacterias de Vida Libre, la cual indica que hay 4 tipos de tratamientos biológicos. El primero, Lodos Activados el cual alcanza una remoción del 94% en DBO y un 84% en DQO con una relación alimento/microorganismos de 0.4 y un tiempo de retención hidráulico de 12h. El segundo, Reactor anaeróbico deflujo ascendente con sedimentación previa, con un tiempo de retención de 16 días reduce un 70% en DQO y un 78% en DBO. El tercero, Reactor aeróbico con sedimentación previa, remueve un 81% en DQO y un 87% en DBO. El cuarto, Combinación del tratamiento aeróbico y anaeróbico con sedimentación previa con un tiempo de retención de 3.1 días reduce un 87.3% en DQO y un 91.2% en DBO. En Quito, el estudio realizado por Darlyn Alejandra Valdés Uribe, (2014) es un tratamiento fisicoquímico para la eliminación de sulfuros y cromo de las descargas de los efluentes del procesamiento de pieles, fue titulado Diseño preliminar de un sistema de tratamiento de aguas residuales a escala industrial 11

31 para los efluentes del procesamiento de pieles, el estudio consiste en la caracterización de las aguas residuales. El sistema, a escala laboratorio y a escala piloto, consiste en la mezcla controlada de efluentes ácidos y básicos en un reactor para la eliminación de y la precipitación de cromo como hidróxido. El gas sulfhídrico se absorbe en una solución de óxido de calcio en una columna de absorción y el efluente tratado pasa por un filtro de arena para retener los sólidos. En los experimentos a escala laboratorio se obtuvieron remociones de 90 y 100% para cromo y sulfuros respectivamente y para los tratamientos a escala piloto remociones de 86 y 96%. Con los datos obtenidos en los experimentos a escala piloto se diseñó una planta de tratamiento a escala industrial para el tratamiento de los efluentes del proceso de curtido de pieles de la tenería Ecuapiel. Una de las últimas investigaciones, realizada por Wolfram Scholz (2014) titulado : La Mejor Tecnología Para Tratamiento de Efluentes de Curtiembre, aplicada en República Dominicana en la Curtiembre Bermúdez ; cuyos productos son conocidos en el mercado como : Cueros Los Favoritos, concluye que después de la oxidación de sulfuros en las aguas del pelambre y después de la remoción del cromo en las aguas de curtido, en combinación con la nano filtración (NF) con dos birreactores de membrana (MBR) y la recirculación de agua es una nueva estrategia para reducir el impacto ambiental de los efluentes de curtiembre, así poder cumplir con las rígidas normas referentes a descargas y crear condiciones necesarias para un proceso de recirculación de agua de buena calidad. Con una viabilidad económica y técnica ya comprobada, esta nueva tecnología tiene demostrada la capacidad de reducir el DQO en un 95% y el DBO en un 99%, así como la remoción completa de los sólidos en suspensión. El efluente de alta calidad obtenido a través de este tratamiento con MBR permite un mejoramiento 12

32 económico final. Una recirculación de agua de buena calidad aplicando los dos tratamientos MBR Y NF en escala industrial muestra una recuperación de agua en un orden del 75%. Este nuevo método muestra una considerable mejora en comparación con el rendimiento referencial de otras plantas similares, de acuerdo con el documento de referencia IUA (Comisión Ambiental Internacional) y Benchmarking: Parte 4. Poveda & Sánchez, (2015), propone sobre el diseño, estructuración e implementación del departamento de Gestión Ambiental en la Industria de Curtiembres Localizadas en el Barrio San Benito, Bogotá D.C.; desarrollando una estrategia administrativa enfocada en lo ambiental, planteado para un modelo organizativo actual de las industrias curtiembres, ubicadas en el barrio de San Benito al sur de la ciudad de Bogotá; éste Departamento permite dar una alternativa de administración y gestión de los impactos ambientales negativos originados en el proceso de la curtición del cuero, permitiendo conocer más detalladamente mediante el diagnóstico inicial, el flujo de materia y energía, obteniendo datos que permiten formular y/o desarrollar al empresario y/o propietario alternativas de solución mediante la formulación de planes, programas y proyectos, dar cumplimiento así a los requisitos legales dispuestos, garantizando el desarrollo industrial de manera sostenible. También, pretende dar a conocer el beneficio y el costo económico que puede tener el diseño e implementación del departamento de Gestión ambiental en las micro, pequeñas y medianas empresas de ese sector. Pantoja-Espinoza et al (2015), en el estudio titulado: Eficiencias comparativas de inactivación de bacterias coliformes en efluentes municipales por fotólisis (UV) Y por fotocatálisis (UV/TiO2/SiO2). caso: depuradora de aguas de Salamanca, España. Se inactivaron bacterias Escherichia coli y coliformes 13

33 totales presentes en inactivación de bacterias coliformes en efluentes municipales por fotólisis (UV)Y por fotocatálisis (UV/TiO2/SiO2). efluentes municipales tratados biológicamente Metodología, utilizando 50 L de muestra del efluente, recirculados en un caudal de 1000 L/h en un fotorreactor UV, durante 150 minutos de reacción y temperatura constante. En cada experimento se tomaron muestras a diferentes tiempos y se contaron las unidades formadoras de colonias, determinando la cinética de inactivación de las bacterias mediante la aplicación de un diseño factorial 2x2 con covariable y mediciones repetidas. Las constantes de velocidad de inactivación de bacterias coliformes obtenidas por ambos procesos, fotolisis y fotocatálisis indican la eficiencia en tiempos cortos de la inactivación total de E. coli y de coliformes totales. El análisis de varianza muestra significancia (p < 0.05) para el efecto del Proceso Avanzado de Oxidación, las bacterias y la covariable (unidades formadoras de colonias iniciales). La comparación de las constantes de velocidad de inactivación de bacterias en tiempos cortos de tratamiento, obtenida por la prueba t-student, demostró que la fotólisis y la fotocatálisis heterogénea presentan diferencias significativas (p < 0.05), permitiendo a ambas cumplir con la normatividad española, referida para E. coli. Para después de estos tratamientos biológicos la Revista Mexicana de Ingeniería Química hace referencia a la inactivación de bacterias coliformes totales por fotolisis UV, es decir inactivan estas bacterias en un tiempo de 150, como proceso alternativo para sustituir la cloración, a efecto de evitar la generación de compuestos órgano clorados y sus riesgos asociados a la salud. En Bogotá-Colombia, se expresa Nidia Elena Ortiz (2016) sobre su investigación en la viabilidad tecnológica y sostenible para la Recuperación y Reutilización de Cromo de las Aguas Residuales del Proceso de Curtido en 14

34 la Curtiembre San Benito, sobre la cual muestra los siguientes resultados; indica que se requieren en promedio 6,69 g de soda cáustica grado industrial del 99,8 % de pureza para precipitar el cromo de un litro de agua residual y para regenerar el cromo se requiere de 5,49 g de ácido fórmico del 85 % de pureza y 7,21 g de sulfato de sodio grado industrial del 99 % de pureza. Del agua de curtido se removió un 99.9% de cromo con una concentración promedio inicial de mg/l hasta niveles inferiores a 1,0 mg/l. Se encontró que pueden mezclarse sulfato básico de cromo recuperado y comercial en proporción 40:60respectivamente como la más eficiente, para curtir pieles para calzado colegial y confección. Se determinó la calidad del cuero obtenido mediante pruebas de encogimiento y resistencia a la flexión, además del agua que se ha removido, el cromo se recirculará para procesos de lavado, disminuyendo el 25% de consumo de agua A NIVEL NACIONAL (Rey de Castro Rosas, 2014)2, en su tesis Recuperación del cromo de efluentes de curtido para control ambiental y optimización del proceso productivo, concluye que: la empresa emite efluentes globales con 12,81 ppm de cromo total, el cual no cumple con el LMP. La concentración de cromo (VI) fue de 0,4 ppm, el cual sí cumple con el LMP. Sin embargo, sólo se pudo analizar una muestra de efluentes globales; por lo que, se descarta que ésta sea representativa. Se comprobó que es viable recuperar el cromo de los efluentes de curtido mediante el método de precipitación. Las recuperaciones tuvieron eficiencias sumamente altas, en un rango de 95,6 98,8% cuando se utilizaron agentes precipitantes de grado de laboratorio, y de 81,9 84,4%, con agentes precipitantes de grado industrial. 15

35 2.1.3 A NIVEL LOCAL (PINEDO, IMPACTOS AMBIENTALES GENERADOS POR LA CURTIEMBRED- LEYSE, EN EL DISTRITO DE EL PORVENIR, PROVINCIA TRUJILLO, REGIÓN LA LIBERTAD, 2012) concluye que: los impactos generados en las industrias de curtiembre son generalmente negativos en la descarga de efluentes líquidos, residuos sólidos y emisiones gaseosas. Y el impacto positivo encontrado fue la mejora en la economía; por tanto, más puestos de trabajos. El número de empresas curtidoras asentadas en el distrito de El Porvenir son aproximadamente 34, entre ellas el 10% son informales. Se determinó que los límites máximos permisibles encontrados en la zona de estudio superan los rangos establecidos por la legislación ambiental. El impacto ambiental identificado de mayor grado de importancia y acción inmediata es la contaminación que se está realizando a los efluentes líquidos, seguido de la contaminación por residuos sólidos y el excesivo consumo de agua, y por último las emisiones gaseosas, ruido y el uso de insumos químicos. La extensión del impacto ambiental producido por las curtiembres siendo los más representativos con un valor de 10 en efluentes líquidos y residuos sólidos. También se determinó la intensidad siendo perjudicial al ambiente por la contaminación a los efluentes líquidos e implicando positivamente en la economía del distrito de El Porvenir. Y, por último, se determinó el grado de magnitud de los impactos ambientales siendo positiva y mayor la elevada demanda económica con 16.74, y negativamente la contaminación a los efluentes líquidos con Se plantearon las posibles alternativas de solución para mitigar los impactos producidos tales como: para efluentes líquidos; programas de reutilización o reciclaje, sistemas de tratamiento y programa de monitoreo de efluentes. 16

36 (Campos, 2013) en su tesis: Análisis y Mejora de Procesos de una Curtiembre Ubicada en la Ciudad de Trujillo, concluye que: en la evaluación económica se puede concluir que el valor del VPN es positivo (S/ ), y el valor de la TIR (65%), es superior al costo de oportunidad (27%). Además, el periodo de recuperación es de menos de un año. Por lo que, las propuestas de mejora son muy rentables para la empresa en estudio. Una de las conclusiones más importante es, que mientras más confortable y seguro sea el lugar o el puesto de trabajo del operario, éste desarrollará mejor sus funciones, como se pudo observar no es necesario hacer cambios significativos ni incurrir en costosas herramientas para poder brindarles esto, simplemente basta con observar lo que dificulta y/o disminuye su rendimiento. Los beneficiados son el operario y la empresa (se les previenen lesiones y ellos aumentan la productividad). Sotomayor utilizó las plantas acuáticas Phragmites y Scirpus, presentes en la ribera del río Chili del sector de Arequipa en Perú, que recibe los vertimientos de curtiembres, para el tratamiento de estos. El mecanismo de acción de las plantas acuáticas es a través de formaciones de complejos entre el metal pesado (cromo Cr+3) y los aminoácidos esenciales como Treonina, Valina, Metionina, Isoleucina, Fenilalanina, Histidina, Lisina, Arginina, Triptófano y Cistina presentes dentro de la célula, previa absorción de estos metales a través de las raíces. Otro posible mecanismo sugiere que los microorganismos presentes en las raíces producen sólidos que en agua ionizan con formación de cationes que actúan como agentes floculantes y posteriormente se produce la sedimentación por gravedad. Encontró que puede retenerse la totalidad del cromo de los vertimientos de curtiembres. 17

37 2.2. BASE TEÓRICA El proceso de curtido Es el proceso de transformación de una piel putrescible en un material indestructible, que en condiciones normales obedece a leyes químicas, las mismas que regulan cada una de las etapas de producción y que en condiciones físicas similares darán resultados iguales y medibles. (C, 1999). Mediante este proceso se obtiene como resultado la transformación de la piel en un material que se conserva a lo largo del tiempo, agregándosele diversas características, tales como flexibilidad, resistencia y belleza; características que le agregan valor comercial y estético Normas ISO Es una norma internacional que contiene los requisitos necesarios para implantar un Sistema de Gestión de Medioambiental. Proporciona a las organizaciones la posibilidad de instaurar un SGMA que demuestre un desempeño ambiental válido. El estándar ISO 14001:2015, publicada el 15 de septiembre de 2015 aporta una vertiente verde a las organizaciones, siendo considerado uno de los principales mecanismos competitivos hoy en día en el mundo empresarial. La norma ISO para la Gestión Ambiental es certificable y se puede aplicar a cualquier organización, independientemente del tamaño o sector, que busque en su trabajo diario la minimización de los impactos sobre el entorno y el cumplimiento de la legislación ambiental vigente. (ISO Tools, s.f.) La nueva norma continúa ayudando a las 18

38 organizaciones a mantenerse al día con los cambios en la gestión medioambiental, además de ayudar en la reducción de residuos, el ahorro de energía y la protección de su reputación frente a los inversores, clientes y la sociedad. Basada en la nueva Estructura de Alto Nivel, la norma ISO 14001:2015 es ahora más fácil de integrar con otros sistemas de gestión, ayudando así a las organizaciones a ahorrar tiempo y dinero. (Group, 2015) La industria de curtiembre Una curtiembre, curtiduría o tenería es el lugar donde se realiza el proceso que convierte las pieles de ganado en cuero; este proceso está dividido en cuatro etapas iniciando por limpieza, curtido, recutido y acabado. El inicio del proceso se da poco después de faenado el animal, sin embargo, la mayor cantidad de las pieles se almacenan por varias semanas. Para que las pieles puedan almacenarse, se debe evitar el crecimiento de microorganismos que aceleran la putrefacción, sometiendo a las pieles a refrigeración con el fin de preservarlas; sin embargo, este método representa un alto costo por la cantidad de energía eléctrica que consumen los cuartos de refrigeración; por otro lado, salarlas es otra alternativa en la cual se introduce las pieles en sal muera este método demanda tiempo y espacio físico porque deben secarse al sol. 19

39 Proceso de producción La transformación de las pieles en la curtiembre: Alianza virgen de la Asunción SCRL se desarrolla en cuatro (4) etapas básicas, como: Ribera, piquelado, curtido y recurtido. A continuación, se describe los subprocesos que se desarrollan en cada etapa del proceso; requiriéndose diversos elementos químicos y abundante cantidad de agua para su tratamiento. Figura N.º 1: Proceso de producción PROCESO SUB PROCESO MATERIA PRIMA CONSUMO DE AGUA CON RESPECTO AL PESO DE LA PIEL Y PH Ribera Lavado Remojo Escurrido Lavado Humectante Cal Sulfuro de sodio Soda caustica 34.5:1 (99%) Alto PH SinCal Piquelado Lavado Purga Piquel Purga 15:1 Ácido piquelante Ácido fórmico Formiato Curtido Curtido Cromo 1.5:1 PH Neutro Recurtido Acidulación Lavado Engrase Tinta Cromo Grasa 16:1 20

40 Etapas del proceso de producción en curtiembres Las curtiembres comúnmente usan pieles de ganado vacuno saladas o frescas; sin embargo, las transformaciones de las pieles en cuero constituyen varias etapas, siendo las más comunes para la piel de ganado vacuno: ribera, curtido, teñido y acabados. Los principales procesos se detallarán a continuación es pertinente precisar que es en las etapas de ribera y curtido donde se usa el recurso agua en grandes cantidades: 1. Ribera Consiste en la preparación y acondicionamiento de las pieles, provenientes delos saladeros, las mismas que son sometidas a varias etapas para dar a las pieles un adecuado grado de humedad e hinchamiento para la penetración de losproductos químicos. a) Recepción de pieles Las pieles son llevadas desde los saladeros a las curtiembres para ser procesadas, al llegar a la curtiembre son apiladas en montones de acuerdo a la clasificación tomando en cuenta: tamaño, presencia de garrapatas, cortes, tupe y cicatrices. b) Lavado Las pieles se cargan en los bombos, y se le somete a un lavado para retirar la materia orgánica: sal, sangre, suciedad, estiércol y microorganismos que se encuentran adheridas a las pieles y que pueden generar su contaminación. El proceso puede durar un (1) día y se mantiene un ph entre 6,5 y 7. La relación del agua con respecto al peso de la piel es de 8:1. 21

41 c) Remojo Es un paso determinante para la hidratación de las pieles, ya que, por medio del tratamiento con agua junto con hidróxido de sodio y tensos activos, las pieles adquieren flexibilidad y morbidez, con el fin de prepararla para el proceso de pelambre. Este proceso puede durar un (1) día, se usa agua en 8:1 con relación al peso del lote de las pieles, y deben mantener un ph entre 6,8 y 7,7, la temperatura estimada es de 22ºC. d) Pelambre y calero Las pieles son tratadas con agente depilatorio orgánico, cal y sulfuro de sodio, para remover el pelo y la epidermis dando lugar al cuero en tripa. Se logra abrir la estructura de las pieles con un hinchamiento por el sulfuro de sodio, dando una sal de ácido muy fuerte con soluciones de ph alto superior a12. Entre los factores que deben ser controlados para un pelambre eficiente son: la temperatura, cantidad de baño, efecto mecánico, tiempo, productos químicos, ph y un adecuado remojo. e) Descarnado Se ejecuta en forma mecánica y se desprende restos de músculos, grasas y epidermis se genera el sebo como residuo. f) Dividido Se separa la flor de la carnaza mecánicamente por medio de cuchillas, con un previo ajuste de acuerdo con el calibre que se requiera; se obtiene la flor la cual continúa la etapa 7 de curtido, y como residuo se obtiene la carnaza que se ocupa como materia prima para la elaboración de la gelatina. 22

42 g) Desencalado Permite la eliminación de la cal que se encuentra combinada con la piel y en los espacios inter fibrales, deteniendo el deshinchamiento de las pieles; además se ajusta el ph para el proceso de purga; mediante agua o sulfato de amonio, sulfito se sodio, tensoactivos y desencalante. Dura aproximadamente un (1), día, la relación de agua con respecto al peso de la piel es de 8:1, mantiene un ph entre 7 y 9, con una temperatura de 25 a 35º C. 2. Curtido En esta etapa del proceso se busca estabilizar el colágeno de la piel utilizado curtientes minerales y vegetales, consume agua, pero en menor cantidad que en la etapa de ribera; pasa por una secuencia de pasos en donde el cuero en tripa reacciona con productos químicos para estabilizar su composición orgánica y evitar su descomposición, obteniéndose así el cuero azul o wet blue, estos pasos son: a) Purgado Se emplean sistemas enzimáticos para el aflojamiento de fibras de colágeno y degradación de las grasas naturales. b) Piquel Se adicionan ácido sulfúrico, ácido fórmico, los cuales aportan sus protones para el enlace con los grupos carboxílicos, de manera que el curtiente se fije en la parte superior de la piel. c) Curtido-lavado Se utilizan sales trivalentes de cromo, el cual es un curtiente mineral que da al cuero una calidad uniforme, elasticidad y tacto; dando lugar al cuero azul, 23

43 comúnmente conocido como wet blue. Además, se adiciona un basificante que aumenta el ph del baño entre 3,6-3,9. d) Escurrido Se ejecuta en forma mecánica para quitar el exceso de agua y estirar las partes arrugadas del cuero azul. e) Rebajado Consiste en reducir el calibre del cuero hasta obtener un espesor uniforme, según la clasificación; en esta operación se genera como desecho virutas de cuero que contiene cromo. 3. Recurtido En esta etapa la piel posee las cualidades del cuero, es un material no degradable, resistente al calor y a la humedad; se puede usar cromo trivalente (Cr 3+) o zirconio (Zr), aluminio (Al) y productos vegetales para cueros blancos. 4. Engrase Es la última etapa química que se realiza de manera acuosa para la fabricación del cuero. La piel después de someterla a los diversos procesos químicos se reseca, las fibras se deshidratan y hacen que se endurezca y compacte. El engrase ayudad a suavizarlas y hacerlas más flexibles. Este proceso es posible por la acción del fulon, por su constante velocidad de giro. La relación del agua con respecto al peso de la piel es de 16:1. 24

44 2.3. DEFINICION DE TÉRMINOS Propuesta o propósito, es plantear un posible escenario futuro, una línea de acción o un desarrollo a largo plazo DBO, Demanda Biológica de Oxígeno y la DQO, Demanda Química de Oxígeno son unos de los parámetros más importantes en la caracterización (medición del grado de contaminación) de las aguas residuales. La DBO es la demanda bioquímica de oxígeno que tiene un agua, se refiere a la oxidación microbiana o mineralización de la materia orgánica, esta es una de las demandas de oxígeno, realizada por los microorganismos heterotróficos; la DQO, determina la cantidad de oxígeno requerido para oxidar la materia orgánica e inorgánica presente en las muestras de agua, bajo un criterio de condiciones específicas como el agente oxidante, temperatura y tiempo Proceso de combustión, es el proceso mediante el cual se produce la quema de cualquier sustancia, ya sea gaseosa, líquido o sólida. En este proceso, el combustible se oxida y desprende calor, y, con frecuencia, luz. La oxidación es la combinación del oxígeno con otra sustancia La combustión controlada de los recursos primarios usados en la producción de trabajo y calor; cada vez va siendo más importante analizar la combustión controlada de materiales de desecho (incineración), con el fin de minorizar la contaminación ambiental COV (compuestos orgánicos volátiles), son sustancias químicas que contienen carbono y se encuentran en todos los elementos vivos. Los compuestos orgánicos volátiles, a veces llamados VOC, o COV, se convierten fácilmente en vapores o gases. 25

45 Sulfuros, su presencia en las aguas residuales es debido a la descomposición de la materia orgánica, su alto contenido se debe a la alta adición de sulfuro de sodio (NA2S) en el proceso de sulfurado de la piel. Es necesario entonces conocer los niveles arrojados en el proceso para compararlo con los parámetros permitidos, porque su máximo no debe exceder de 3 mg/l.; el sulfuro corresponde a una forma reducida de azufre y la presencia de este compuesto en cantidades mayores a 3mg/L generan alta toxicidad en medio acuoso, porque su carácter reductor produce una drástica disminución del oxígeno disuelto en los cursos de agua y además cuando las soluciones acuosas que lo contienen bajan su ph del valor 10, se desprende ácido sulfhídrico gaseoso que al ser inhalado en determinadas concentraciones afecta la salud humana llegando a ser mortal Sustancias activas al azul de metileno (SAAM). Este método corresponde a la determinación de tensoactivos aniónicos presentes en las aguas residuales, las cuales se caracterizan por la presencia de cationes orgánicos e inorgánicos como NA+, K+ y una parte hidrofílica que contiene grupos de aniónicos como -COOC-, S= Carboxilatos o jabones. Son los detergentes comunes: alquisulfatos, alquilarilsulfatos (son detergentes y humectantes); son productos usados como humectantes y como agentes de limpieza de los cueros. Los más usados son los alquifenoles etoxilados. Estos productos dan altos valores de DQO y de toxicidad. Se ha determinado que 1 gr/lt de alquifenol etoxilado tiene una DQO de mg/lt de O Solidos suspendidos totales (SST). Las aguas residuales pueden contener partículas no sediméntales que pueden afectar la calidad del agua, estas pueden ser solidos suspendidos, coloidales y disueltos. Los sólidos que se evalúan en la prueba SST se determinan a través de la 26

46 prueba de secado a º C, los cuales corresponden a un diámetro menor a 0,01 mm Solidos sediméntales (SS). Son los sólidos más pesados que pueden ser tratados con elementos químicos, por métodos de propios tratamientos estos sedimentan en el fondo Potencial de hidrogeno (ph). Es una magnitud de gran importancia en un número elevado de procesos, el control de esta variable es en general difícil de realizar debido a la dependencia entre los reactivos que ingresan al sistema, y el ph que se establece Cromo total. Es un factor muy importante en la valoración de los vertimientos debido a que este compuesto no se degrada ni química ni biológicamente, además de poseer efectos de bioacumulación, se debe de tener en cuenta las diferentes precauciones ya que a largo plazo puede causar diferentes patologías. En el proceso de transformación de pieles es en las actividades de curtido y recurtido donde hay mayor contenido de cromo. La adición de este compuesto es al interior de los fulones mediante sales de cromo las cuales ayudan al proceso de curtición. El método empleado para el análisis de cromo es la espectrofotometría de absorción atómica 28 (SM3030 F, SM3111 B). El cromo Cr+3 es anfótero; es decir, soluble en soluciones acidas y soluciones básicas, puede alcanzar una solubilidad teórica mínima de 0,08 mg/l a ph 7,5. A valores de ph menores que 6 y mayores que 8, el cromo Cr+3 es un compuesto con gran solubilidad formando iones simples como Cr+3 o iones complejos como Cr (OH) 4. 27

47 Figura Nº 2. Compuestos predominantes del cromo en solución acuosa según el Eh - Ph Fuente: Pinilla, Daniel. También, se puede precisar que los reactivos básicos más utilizados para formar hidróxido con el cromo son el hidróxido de sodio, calcio y magnesio. Tabla 1. Comparativo de Solubilidad de precipitantes alcalinos del cromo Compuesto Fórmula química Solubilidad (g/100 ml agua) a 25 oc Hidróxido de sodio NaOH 112 Hidróxido de calcio Ca (OH)2 0,120 Hidróxido magnesio de Mg (OH)2 0,0012 Fuente: Pinilla, Daniel. Como se puede observar la soda cáustica tiene una solubilidad muy 28

48 elevada, comparada con la solubilidad del hidróxido de calcio y de magnesio. El hidróxido de magnesio es menos accesible y por lo tanto, más costoso. Lo que se pretende es obtener un hidróxido de cromo libre de la presencia de otros hidróxidos precipitados; lo que no podría lograrse al utilizar los de calcio con una solubilidad de 0,120 g/ml y magnesio con una solubilidad de 0,0012 g/ml teniendo así una baja solubilidad en agua. Esto podría incidir en la calidad del cuero curtido, porque quedaría contaminado con los hidróxidos de calcio y magnesio. Por lo que, el más conveniente de estos tres agentes precipitantes, es el hidróxido de sodio Fenoles. Son componentes con gran solubilidad en agua y son consecuencia de los residuos industriales, a bajas concentraciones y al realizar un tratamiento con cloro para la desinfección de los vertimientos se observa una presencia de cloro fenoles, el cual provoca olores desagradables. Este compuesto a altas concentraciones es toxico para los humanos y los peces. Por lo que, medir este parámetro y su debido control es importante para evitar alguna perturbación al ambiente. En los procesos de desinfección por los que pasan las pieles, sobre todo en lavado y remojo usan diferentes compuestos químicos aumentando su uso para evitar que las pieles se contaminen, además son necesarios para generar ablandamiento y apertura de los poros para las siguientes etapas del proceso. Método usado es una destilación extracción con cloroformo Eliminación del cromo. Tiene como objetivo la eliminación del cromo residual, porque es una sustancia peligrosa que se transporta en el agua y que puede ser absorbida por los vegetales, de tal forma que su alcance en los organismos vivos, ocurre través del recurso hídrico y de 29

49 los alimentos. Es por tal razón que los altos niveles de aguas residuales que son generadas por las curtiembres al implementar los procesos de curtido y recurtido representan una amenaza al ecosistema y en general al ser humano ocasionando diferentes tipos de afecciones generales como la tos, bronquitis entre otros Tratamiento de Aguas residuales, Según el Organismo de Evaluación y Fiscalización Ambiental, las Aguas Residuales son aquellas cuyas características originales han sido modificadas por actividades humanas y que por su calidad requieren un tratamiento previo antes de ser reusadas, vertidas a un cuerpo natural de agua o descargadas al sistema de alcantarillado. (OEFA, 2014) El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano. La industria de la curtiembre tiene un enorme impacto desde el punto de vista ambiental, dadas las características de los efluentes que elimina a los cursos de agua o a la atmósfera. Ello determinó que, en los últimos años, se hicieran importantes esfuerzos para el desarrollo de mecanismos para el control de los residuos vertidos Niveles de tratamientos de aguas residuales: La complejidad del sistema de tratamiento está en función de los objetivos que se establezca para el efluente resultante de dicho tratamiento. Teniendo en cuenta el gran número de operaciones y procesos disponibles para la depuración de las aguas residuales, es común hablar de niveles de tratamiento,los cuales para fines prácticos 30

50 han sido clasificados como: preliminar o pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento terciario o avanzado. 1. Tratamiento primario: Se considera como unidad de tratamiento primario a todo sistema que permite remover material en suspensión, excepto material coloidal o sustancias disueltas presentes en el agua. Así, la remoción del tratamiento primario permite quitar entre el 60 a 70% de sólidos suspendidos totales y hasta un 30%de la DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno). 2. Tratamiento secundario: El fundamento del tratamiento secundario es la inclusión de procesos biológicos en los que predominan las reacciones bioquímicas, generadas por microorganismos que logran eficientes resultados en la remoción de entre el 50% y el 95% de la DBO. Los sistemas más empleados son: Biofiltros o filtración biológica, filtros percoladores, filtros rotatorios o biodiscos. Lodos activados, entre los que se encuentran los convencionales y los de aireación extendida. Lagunas de estabilización de los tipos facultativas y aireadas. 3. Tratamiento terciario: La necesidad de implementar un tratamiento terciario depende de la disposición final que se pretenda dar a las aguas residuales tratadas. El tratamiento de nivel terciario tiene como objetivo lograr fundamentalmente la remoción de nutrientes como nitrógeno y fósforo. Usualmente, la finalidad del tratamiento de nivel terciario es 31

51 evitar que la descarga del agua residual, tratada previamente, ocasione la eutrofización o crecimiento generalizado de algas en lagos, lagunas o cuerpos de agua de baja circulación, ya que ello desencadena el consumo de oxígeno disuelto con los consecuentes impactos sobre la vida acuática del cuerpo de agua receptor. El uso del efluente de plantas de tratamiento de nivel terciario puede aplicarse al riego de áreas agrícolas, la crianza de peces y otras actividades productivas. 4. Desinfección: Se emplea para reducir el contenido de bacterias y virus presentes en las aguas residuales tratadas, previo a su disposición final. La desinfección consiste en la destrucción selectiva de los organismos causantes de enfermedades. Los tres principales métodos de desinfección en aguas residuales son la cloración, la ozonización y la radiación ultravioleta (UV). 5. Tratamiento preliminar: Son aquellas instalaciones que permiten el acondicionamiento del agua, previo al tratamiento, cuyo fin es retener sólidos gruesos, plásticos, material flotante, grasas y material rápidamente sedimentable como gravas y arenas presentes en el agua residual municipal. No se consideran como unidades de tratamiento propiamente dicho porque las operaciones que se realizan en dichas unidades reducen escasamente la materia orgánica soluble, retirando básicamente el material fácilmente removible. El retiro de estos sólidos y materiales permite prever posibles obstrucciones y perjuicios de los procesos de tratamiento que se 32

52 consideren en la Planta de Aguas Residuales. Figura Nº 3. Modelo de Diseño de una Planta de tratamiento Efectos nocivos causados por las curtiembres 1. Efectos sobre el recurso hídrico, los efluentes de las curtiembres presentan un ph que oscila entre 2,5 y 12,0, estas variaciones tienen una grave consecuencia sobre la vida acuática de los cuerpos receptores. Las aguas de curtiembres que se descargan al alcantarillado generan incrustaciones de carbonato de calcio y saturación de solidos en las tuberías. Además, la presencia de sulfuros y sulfatos acelera el deterioro de materiales como el concreto o cemento. Además, disminuye la presencia de oxígeno disuelto, aumentando la salinidad y repercutiendo con mayor profundidad sobre las aguas subterráneas, ya que estas carecen de aireación. En el suelo, las curtiembres alteran la textura y estructura, acelerando el proceso 33

53 de erosión de la tierra que acarrea perdida de la permeabilidad; esta situación perturba las condiciones de drenaje. (Artuz, Martínez, Morales, 2011) 2. Efectos sobre el aire, la descomposición de la materia orgánica, la emisión de sulfuro de las aguas residuales, las emisiones de amoníaco y vapores de solventes causan el característico mal olor de una curtiembre. Es por esta razón, que la localización de estas industrias siempre ha causado controversia. 3. Efectos sobre la salud, reside en el manejo inadecuado de los químicos que se emplean en el proceso de producción de cueros, por el mal manejo de los residuos, y, además, por la posible ocurrencia de accidentes. Los químicos empleados pueden causar intoxicación y/o pueden ser carcinogénicos. 4. Efectos sobre el suelo, los contaminantes que provienen de las curtiembres tienen un gran impacto sobre el suelo; entre los más importantes está el cromo, el cual puede alterar el desarrollo de los cultivos; por su parte, el sodio, modifica el inicio de absorción del sodio. Es cierto que los suelos tienen una capacidad neutralizadora de carga contaminante, pero al exceder esa carga se empezaran a evidenciar los efectos adversos generados por esos metales Impactos del proceso de curtición. Las grandes cantidades de proteínas y la degradación de los productos constituyen uno de los grupos más importantes de la carga contaminante en los vertimientos, teniendo efectos negativos sobre el medio ambiente, los cuales pueden ser expresados por dos parámetros específicos: demanda bioquímica de oxígeno, DBO, y sólidos suspendidos. (Mondragón, 2004). 34

54 En las curtiembres, los valores altos de DBO se deben a la presencia de materia orgánica en el vertimiento y se obtienen los mayores valores en el pelambre y la curtición vegetal. Los sólidos suspendidos, además de ser un factor antiestético, tienen su mayor efecto negativo cuando se sedimentan, ya que pueden taponar las redes de alcantarillado, y en los cuerpos de agua, el lodo sedimentado cubre la fauna natural destruyendo la vida acuática de la cual depende. (Mondragón, 2004). En relación con las emisiones atmosféricas, los impactos más significativos se presentan por los valores en los procesos de combustión, por los compuestos orgánicos volátiles, COV, y material particulado, procedentes de las operaciones de acabado. Los residuos sólidos contienen principalmente materia orgánica contaminada con cal, sulfuros, aminas, del pelambre, y cromo de valencia +3, de la curtición propiamente dicha. Adicional a esto, están los lodos de la precipitación de sales insolubles que se forman en las trampas de sólidos. (Mondragón, 2004) Enfoque de producción limpia Buenas prácticas de desarrollo durante el proceso productivo Sustitución en el uso de materiales tradicionales en las etapas del proceso por materiales ecológicos. Cambios en la tecnología. Reciclaje interno. Enfoque preventivo. Los beneficios que se obtienen son: Disminución de costos de producción Reduce el uso de recursos naturales y la generación de residuos contaminantes 35

55 Menores costos por incumplimiento de las normas ambientales Biorreactores de Membrana (MBR) Son equipos compactos de última generación para el t tratamiento de aguas residuales que utilizan tecnologías de filtración por membranas produciendo agua de muy alta calidad apta para su reutilización. Estos equipos MBR combinan el tratamiento biológico del agua por fangos activos con un proceso de separación sólido-líquido mediante una membrana física. Los equipos MBR emplean membranas de micro o ultrafiltración de baja presión, eliminando, por tanto, la necesidad de una etapa de clarificación y tratamiento terciario adicional. Los MBR producen un agua de muy alta calidad apta para su reutilización directa o como una fuente de agua de muy alta calidad para equipos de filtración por osmosis inversa. Figura N. 4: Biorreactor de Membrana (MBR) Árbol de Causas y efectos Se puede determinar las causas como el agua que no se recicla, uso 36

56 inadecuado de químicos, presencia de solidos totales, sulfuro y cromo, descargas a la alcantarilla sin previo tratamiento, descomposición de la materia orgánica, desperdicio en el uso de la energía eléctrica. Y como consecuencia, se tiene: altos costos del recurso hídrico, deterioro de la salud de la población, contaminación del suelo, contaminación de recurso hídrico, contaminación del aire, exceso de suministro de energía eléctrica. Figura N. 5: Árbol de causas y efectos 2.4. BALANCE HÍDRICO Se usa para obtener la cantidad de vertimientos para un kilogramo de piel 37

57 partiendo de un lote aproximado de 1500 pieles que se procesan con un peso aproximado de 20 kilos por piel a la semana; utilizando 200 m3 de agua (200,000 litros) semanales. 1 kg de piel utiliza aprox. 67 litros de agua. Tabla N.º 2: Relación de agua en cada proceso Etapa Relación Variable Balance de agua Sigla Descripción I. Rivera 34,5 l Lavado 1 kg piel/ 14 l agua Humectado 1 kg piel / 2,5 l agua Sulfurado 1 kg piel / 2,5 l agua Hu Humectante Mc+WE0=WVs0+McL0 SS Sulfuro de sodio McL+ We1+ Hu= WVs1+McH S Soda McH+WE2+CAL+SS+S=WVs2+McR Lavado 1 kg piel / 5 l agua McR+WE3=WVs3+McL1 Desencalado 1 kg piel / 5,5 l agua Si Sincal McL+WVs3+SI+BF = WVs4+McD Desencalado (purga) 1 kg piel / 5 l agua BF Bisulfato McD+WVs4+PR=WVsS + McP II. Piquelado 15 l Piquel 1 kg piel / FR Formiato 12,5 l agua AP Ácido AF piquelante Ácido fórmico McP+We4+SAL+FR+AP+AF= WVs6+Mcp1 Lavado kg piel / 2,5 l agua Mcp1+We (3)5=WVs7+McL3 38

58 III. Curtido 1,5 l Curtido 1 kg piel / Cr Cromo McL3+ We6+Cr+Ba=WVs8+McC 1,5 l agua Ba Balsificante IV. Recurtido y engrase 16 l Recurtido 1 kg piel / 13 RE Recurtiente McC+We7+Cr+RE+TI=WVs9+McRE kg agua Ti Tinta Engrase 1 kg piel / 3 Gr Grasa McRE+We8+GR+F=WVs10+McE kg agua F Fórmico Identificación de las variables en el proceso Se determinan por las entradas al proceso y los resultados obtenidos. Pieles y agua que ingresan; agua que sale de los vertimientos con los diferentes químicos utilizados y pieles que resultan. W : Agua Mc : Piel Wvs : Agua de vertimientos We : Agua de entrada 2.5. Marco legal. Las actividades en curso bajo la competencia ambiental del Ministerio de la Producción comprenden más de cien tipos de actividades de la industria manufacturera y de comercio interno, las que mayoritariamente son desarrolladas por micro y pequeñas empresas con sus propias características y problemática; y dentro de ella encontramos a las curtiembres. El Ministerio de la Producción ha identificado que hay aspectos prioritarios 39

59 que requieren ser precisados y complementados en el reglamento para brindar mayor certidumbre jurídica a los titulares de las actividades de la industria manufacturera y de comercio interno de competencia ambiental de este Sector; el numeral 15.2 del artículo 15 del Reglamento de Gestión Ambiental para la Industria Manufacturera y Comercio Interno dispone como obligación del titular, efectuar el muestreo, ejecución de mediciones, análisis y registro de resultados a través de organismos acreditados por el Instituto Nacional de Calidad (INACAL) u otra entidad con reconocimiento o certificación internacional en su defecto, para los respectivos parámetros, métodos y productos; esta disposición no precisa el alcance del reconocimiento o certificación internacional a la cual se refiere; actualmente, no existen organismos de evaluación de la conformidad (laboratorios de ensayo y organismos de inspección) acreditados por el Instituto Nacional de Calidad (INACAL) para el muestreo, ejecución de mediciones, análisis para algunos parámetros, métodos y productos aplicables a las actividades bajo competencia ambiental del Sector; es por ello que se da el DECRETO SUPREMO N PRODUCE - Decreto Supremo que modifica el Reglamento de Gestión Ambiental para la Industria Manufacturera y Comercio Interno, aprobado por Decreto Supremo N PRODUCE. Es pertinente destacar que en el artículo 53 del Reglamento de Gestión Ambiental para la Industria Manufacturera y Comercio Interno, el Ministerio de la Producción dispone los plazos y condiciones para la adecuación ambiental de las actividades en curso a través del instrumento de gestión ambiental de tipo correctivo que corresponda (Declaración de Adecuación Ambiental o Programa de Adecuación y Manejo Ambiental), en función a los impactos ambientales negativos reales y potenciales (caracterizados como leves o relevantes) que vienen generando dichas actividades. 40

60 Tabla N. 3. Adecuación con instrumento de gestión correctivo. Condiciones generales Actividades de la Rango empresarial Tipo de industria instrumento manufacturera correctivo Que presenten al menos una de Industria del cuero y sus GRAN EMPRESA Programa de las siguientes condiciones: (i) productos (clases CIIU MEDIANA EMPRESA adecuación Los efluentes (de procesos 1511, 1512, 1520). PEQUEÑA EMPRESA y manejo industriales) son vertidos a un ambiental cuerpo/ curso natural de agua o PAMA que generen licor negro como efluentes. (ii) La actividad se realiza: a) Dentro de ANP ozona de amortiguamiento, b) A una distancia menor o igual de 250 m de ecosistemas frágiles, c) Dentro de comunidades campesinas nativas o pueblos indígenas. Fuente: Diario El peruano, De la misma forma el literal i) del artículo 113 de la Resolución Ministerial Nº PRODUCE (ROF PRODUCE) establece como una de las funciones de la Dirección General de Asuntos Ambientales resolver los procedimientos de evaluación de los instrumentos de gestión ambiental para la actividad industrial manufacturera Normas ambientales Ley o norma Constitución Política del Perú Ley Nº Ley del Sistema Nacional de Evaluación de Descripción Artículo 67 de la Constitución Política del Perú establece que el Estado determina la Política Nacional del Ambiente y promueve el uso sostenible de los recursos naturales. Sistema único y coordinado de identificación, prevención, 41

61 Impacto Ambiental (SEIA) supervisión, control y corrección anticipada de los impactos ambientales negativos derivados de las acciones humanas expresadas por medio del proyecto de inversión. Están comprendidos: las políticas, planes y programas de nivel nacional, regional y local que puedan originar implicaciones ambientales significativas; así como los proyectos de inversión pública, privada o de capital mixto, que impliquen actividades, construcciones, obras, y otras actividades comerciales y de servicios que puedan causar impactos ambientales negativos significativos. Estas actividades no pueden ser habilitadas si no cuentan previamente con la certificación ambiental expedida por Resolución de la autoridad competente. La Ley establece en su Artículo 5.- los criterios de protección ambiental : a) La protección de la salud de las personas; b) La protección de la calidad ambiental, tanto del aire, del agua, del suelo, como la incidencia que puedan producir el ruido y los residuos sólidos, 42

62 líquidos y emisiones gaseosas y radiactivas; c) La protección de los recursos naturales, especialmente las aguas, el suelo, la flora y la fauna; d) La protección de las áreas naturales protegidas; e) La protección de los ecosistemas y las bellezas escénicas, por su importancia para la vida natural; (*) (*) Inciso e), modificado por el Artículo 1 del Decreto Legislativo Nº 1078, publicado el 28 junio 2008, cuyo texto es el siguiente: "e) Protección de la diversidad biológica y sus componentes: ecosistemas, especies y genes; así como los bienes y servicios ambientales y bellezas escénicas, áreas que son centros de origen y diversificación genética por su importancia para la vidanatural." f) La protección de los sistemas y estilos de vida de las comunidades; g) La protección de los espacios urbanos; h) La protección del patrimonio arqueológico, histórico, arquitectónicos y monumentos nacionales; e, i) Los demás que surjan de la política nacional ambiental. DECRETO SUPREMO N.º MINAM; se aprueba el reglamento de la Ley Artículo 6.- El MINAM en su calidad de autoridad ambiental nacional es el organismo rector 43

63 del SEIA; asimismo, constituye la autoridad técnico normativa a nivel nacional y, como tal, dicta las normas y establece los procedimientos relacionados con el SEIA, coordina su aplicación técnica y es responsable de su correcto funcionamiento en el marco de la Ley, el presente Reglamento y las disposiciones complementarias y conexas. RESOLUCION Uno de los objetivos esenciales MINISTERIAL N.º de la participación ciudadana en MITINCI-DM. Aprueban Guía de la protección ambiental, es Participación Ciudadana para la promover el aprovechamiento Protección Ambiental en la Industria eficiente de la percepción e Manufacturera. información que tienen las De conformidad con el Decreto personas y grupos sociales Ley N.º Ley Orgánica del sobre su entorno, pudiendo Ministerio de Industria, Turismo, brindar un aporte invalorable a Integración y Negociaciones las actividades industriales que Comerciales Internacionales y el se pretende realizar en él y al Decreto Supremo N.º conocimiento más especializado INTINCI, Reglamento de del equipo técnico que trabaja en Protección Ambiental para el la propuesta Desarrollo de Actividades de la Se ha demostrado que en los Industria Manufacturera casos en los que se han establecido mecanismos de participación ciudadana desde un inicio, se desarrollan proyectos empresariales más eficientes y su inserción en las relaciones con la población es menos conflictiva. 44

64 Decreto Legislativo N 1047, Decreto Legislativo que aprueba la Ley de Organización y Funciones del Ministerio de la Producción, materia ambiental. Establece que el citado Ministerio es competente en industria, micro y pequeña empresa, comercio interno, entre otros; y, tiene entre sus funciones específicas de competencias compartidas, dictar normas y políticas nacionales sobre la promoción de la industria y comercio interno, en armonía con la protección del medio ambiente y la conservación de la biodiversidad de conformidad con lo establecido por el ente rector en materia ambiental. Con el Decreto Supremo N PRODUCE, se aprueba el Reglamento de Gestión Ambiental para la Industria Manufacturera y Comercio Interno. El cual tiene por objeto promover y regular la gestión ambiental, la conservación y aprovechamiento sostenible de recursos naturales en el desarrollo de las actividades de la industria manufacturera y de comercio interno, así como regular los instrumentos de gestión ambiental, los procedimientos y medidas de protección ambiental aplicables a éstas. DECRETO SUPREMO N PRODUCE Modifica el Reglamento de Gestión Ambiental para la Industria Manufacturera y Comercio Interno, aprobado por Decreto Supremo N Con esta disposición se permite a los titulares realizar los monitoreos ambientales con organismos acreditados cuyo alcance abarque otros parámetros, métodos y 45

65 PRODUCE. productos, permitiendo que dichos resultados sean aceptados por las autoridades respectivas, así como realizar acciones de fomento para la acreditación. Norma Técnica OS.090 Norma de desarrollo de Proyectos de Tratamiento de aguas residuales en los niveles preliminar, básica y definitivo. Incluye: población, caudal, concentración de caudales; parámetros, tales como: DBO, solidos en suspensión. Fuente: Elaboración propia 46

66 III. MARCO METODOLÓGICO 3.1. DEFINICIÓN Y OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES Variable independiente: Instalación de una planta de tratamiento de las aguas residuales. Variable dependiente: Tratamiento del agua en las etapas del proceso productivo de la curtiembre para su Recirculación UBICACIÓN DE LA EMPRESA La curtiembrera modelo Curtiembre: Alianza Virgen de la Asunción SCRL, se encuentra ubicada en la Mz C Lote 5 del Parque Industrial en la Ciudad de Trujillo ENFOQUE De enfoque Mixto. Las investigaciones con enfoque mixto consisten en la integración sistemática de los métodos cuantitativo y cualitativo en un solo estudio con el fin de obtener una fotografía más completa del fenómeno, puede decirse que surgieron por la complejidad de algunos 47

67 fenómenos: las relaciones humanas, las enfermedades o el universo. En las investigaciones de métodos mixtos, la recolección y análisis de información se realizan mediante datos cuantitativos y cualitativos para llegar a meta inferencias más allá de las estadísticas y más allá de las categorías cuantitativas. Este enfoque requiere trabajo en equipo, triangulación de datos, teorías, disciplinas, diseños, métodos y, también requiere de la triangulación epistemológica DISEÑO El tipo investigación según el enfoque, será de tipo cuantitativa, debido a que utilizará técnicas estadísticas para el análisis de datos numéricos y con estos datos elaborará la propuesta de mejora en este estudio. Ya que HERNÁNDEZ, y COL (2014) manifiesta que el enfoque cuantitativo en una investigación se da cuando se usa la estadística para comprobar una hipótesis. El tipo investigación según la finalidad será aplicado, para mejorar la recirculación del agua. HERNÁNDEZ (2018), nos dice que posee objetivos prácticos para dar solución a problemas encontrados en un área del conocimiento. Para el desarrollo de este proceso se recurre a análisis de laboratorio con el fin de determinar los elementos contaminantes en las diversas etapas de la producción. El tipo investigación según el nivel será descriptiva ya que se basará en el diagnostico e identificación de las causas que ocasionan una baja productividad; la propuesta de instalar una planta de tratamiento de aguas 48

68 residuales determinará cuáles son las características de solución en el área de ribera de la curtiembre. El diseño de esta investigación es de tipo propositiva (CHIROQUE, 2006), porque se fundamenta en una necesidad o vacío dentro de la curtiembre, una vez que se tome la información descrita: identificar los problemas, investigarlos, profundizarlos, se realizará una propuesta de instalación de una planta de tratamiento de aguas residuales con el fin de superar la problemática actual y las deficiencias encontradas. Figura N 6: Esquema de diseño de la investigación Donde: Rx = Diagnóstico de la realidad T = Estudios teóricos P = Propuesta Rc = Realidad del cambio 3.5. SUJETOS DE INVESTIGACIÓN Los sujetos de investigación serán las aguas residuales derivadas del proceso productivo de la curtiembre. Para el estudio se debe tener una línea base de contaminación, para esto se tomará una muestra porcentual en cada 49

69 uno de los procesos de producción que generen agua residual, se homogenizarán las muestras y se analizará la concentración de los parámetros contaminantes. Con la información de la línea base de contaminación se optará por dar tratamiento individual a los parámetros contaminantes con mayor concentración y toxicidad. Para el tratamiento individual se toman muestras de los procesos en que se encuentren los parámetros más contaminantes, para estudiar a nivel piloto su tratamiento, condiciones y eficiencia. Al final se analizarán los tratamientos individuales a las aguas, de los procesos más contaminantes; se homogenizarán estas muestras con las demás muestras de aguas residuales para un tratamiento final; luego se analizará el efluente homogenizado ya tratado, para tener los resultados del tratamiento y compararlos con la línea base de contaminación para poder obtener una eficiencia de tratamiento. Todos los procesos y ensayos siguen las Nomas del Ministerio de Salud, a través de la Dirección General de Salud Ambiental (DIGESA) Protocolo de monitoreo de la calidad sanitaria de los recursos hídricos superficiales, Dirección de Ecología y Protección del Ambiente Área de Protección de los Recursos Hídricos. (2007) 3.6. METODOS Y PROCEDIMIENTOS 1. Métodos Los métodos para emplear dependen del tipo de estudio que se realizará en principio tendremos el Método inductivo, este método servirá para llegar a establecer conclusiones y generalidades sobre la base de la información 50

70 particular recogida. Los métodos estadísticos-matemáticos. Ayudaron a formalizar la información de campo, ordenando y cuantificando la misma. El análisis estratégico determinó que la implementación de una Planta Tratamiento de aguas residuales (PTAR) a través de tecnologías limpias es una estrategia que permitirá reducir costos de producción y generar mayores beneficios. En el análisis económico y financiero, se estima un periodo de recuperación de 2.7 años. 2. Procedimiento Se elaborará un flujograma del proceso productivo de la empresa; luego se hará la identificación y descripción de herramientas, maquinaria,equipos y químicos utilizados en las distintas áreas de producción. Seguidamente se procederá a efectuar el Análisis de los residuos contaminantes después de cada etapa. Se elaborará un estudio de la capacidad de la planta en cuanto a los volúmenes de agua diarios utilizados. Se procederá a la recolección de información sobre las caracterizaciones obtenidas del agua en cada etapa de producción sin tratamiento alguno. Cuando se haya instalado la Planta de tratamiento se recolectarán las muestras en la etapa de ribera, en cada uno de los procesos, para su posterior tratamiento a nivel piloto, luego la recolección de muestras en la etapa de curtido en cada uno de los procesos, para su posterior tratamiento a nivel piloto. Se realizará el estudio de la homogenización de muestras tratadas a nivel piloto con el fin de realizar control recurrente para comprobar la funcionalidad de la propuesta luego de esto se hará caracterizaciones con una frecuencia anual. 51

71 Se realizará también los cálculos a través de fórmulas para definir la mezcla ideal entre coagulante y floculante en el sedimentador final; el diseño del tanque de oxidación de sulfuros para las aguas de ribera, así como el diseño del tanque de precipitación de cromo para las aguas de curtido, el diseño del tanque homogeneizador, el diseño del tanque de sedimentación final TECNICAS E INSTRUMENTOS Para determinar los resultados técnicos y financieros se hará uso de fuentes bibliográficas, documentación, análisis de laboratorio. ETAPA FUENTES TÉCNICAS HERRAMIENTAS TRATAMIENTO RESULTADO ESPERADO Estudio Técnico Bibliografía Análisis de laboratorio Revisión document al virtual Ficha bibliográfica virtual. Análisis físicos, químicos y bacteriológicos. Determinación n del tamaño y del diseño de la planta. Determinación n de la tecnología a usar. Análisis Económic o y financiero Bibliografía Internet Revisión document al Revisión document al virtual Ficha bibliográfica virtual Ficha Bibliográfica Análisis bibliográfico Determinación de los indicadores económicos y financieros del proyecto. 52

72 CAPITULO IV Diagnóstico del estado actual del agua vertida por la empresa curtiembrera modelo: Alianza Virgen de la Asunción SCRL Según (OEFA) El Perú genera aproximadamente m3 por día de aguas residuales descargadas a la red de alcantarillado de las EPS Saneamiento. El 32% de estas recibe tratamiento. Cada habitante en el Perú genera 142 litros de aguas residuales al día; en promedio en la costa son 144 litros. Lima genera aproximadamente m3 por día de aguas residuales descargadas a la red de alcantarillado de las EPS Saneamiento. El 20,5% de estas recibe tratamiento. En el año 2024, el Perú generará más del doble de aguas residuales que actualmente manejan las EPS; en Trujillo SEDALIB S.A. A continuación, se realizará el análisis en laboratorio privado de la muestra final obtenida de los tratamientos a nivel piloto. 1. Flujograma del proceso productivo El flujograma del proceso productivo de una curtiembrera modelo Curtiembre Alianza Virgen de la Asunción SCRL, lo encontramos en el anexo Nº 5 2. Caracterización de los vertimientos generados por la empresa. Tabla N 5: Caracterización de los vertimientos. Parámetro Resultado Unidades Valor permitido Cumplimiento de la norma D.S En campo ph 7,8 ph

73 En laboratorio I. Físicos Solidos sediméntales (SSED) 1.5 mgssed/l 8.5 Solidos suspendidos totales (SST) 10 mgsst/l 500 II. Iones Sulfuros < mgs2-/l III. Metales Cromo hexavalente <0.001 mgcr 6 /L 0.5 Parámetros orgánicos Demanda bioquímica de oxígeno 25.2 mgo2/l 500 (DBO) Demanda química de oxígeno 94.2 go2/l 1000 (DQO) Grasas y aceites <0.5 Mg/L Capacidad de Planta a. Descripción En el plano de distribución de planta que se encuentra en el Anexo Nº 6, se describe las principales áreas que comprenden la empresa en un aproximado de 5,000 m 2, tales como: Área de mantenimiento, área de seguridad y ocupación para el trabajo, almacén de materia prima, de producto terminado, Oficinas administrativas, Vigilancia, Comedor, Enfermería, áreas verdes, accesos, estacionamiento. b. Diseño El diseño de la Planta de tratamiento considera los equipos y maquinaria que ayudaran a lograr la eficiencia de tratamiento en las etapas preliminar, tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento terciario. Asimismo, se deben respetar los límites 54

74 permisibles cuando sale el agua de efluentes - DS

75 Capítulo V Desarrollo experimental A partir de la caracterización que se tiene de las aguas vertidas se genera una gama de tratamientos que se pueden realizar en este proceso productivo en la empresa curtiembrera modelo Curtiembre: Alianza Virgen de la Asunción SCRL. El proceso en la empresa se realiza en un área de 5000 m2 de extensión, donde el proceso lleva en si 500 m 2 y la planta de tratamiento tendrá una dimensión de 300 m Determinación de las condiciones de pretratamiento Consta de la eliminación de solidos gruesos que existen en los vertimientos, continuando que surgen del proceso de curtido; luego se eliminan los sulfuros en la etapa de sulfurado Tamizado o cribado. Se busca eliminar las partículas existentes en los residuos líquidos, implementando tamices o filtros de arena, para evitar obstrucciones en las siguientes etapas. Desde el punto de vista ambiental, usar filtros de malla en lugar de filtros de arena, es que evita la generación adicional de residuos sólidos, porque la arena debe cambiarse periódicamente. Desde el punto de vista operativo, es más fácil darle mantenimiento al filtro de malla siempre que se utilice una sola malla porque si se utilizan muchas capas se formaría una capa fibrosa que taponea el filtro. 56

76 Esta etapa consiste en circular el agua que proviene de cada proceso usando tamices, logrando retirar las partículas de gran tamaño. Tabla N.º 5: Análisis granulométrico de las aguas residuales del proceso productivo. TAMIZ DIAMETRO DE PARTICULAS PORCENTAJE ABERTURA (mm) RETENIDAS (g) RETENIDO , , , ,9 17,5 Figura N 7: Curva granulométrica Retención Porcentaje Abertura 57

77 En los tamices 14 y 40 es donde se retiene la mayor cantidad de partículas por lo que resultan las rejillas apropiadas para una correcta disposición Desengrasado. Este proceso consiste en la separación, de las grasas no emulsionadas de los componentes ligeros arrastrados por el agua residual que proviene de las etapas para evitar que las partículas puedan causar daños posteriores, como obstrucción de tuberías, motobombas y demás, en los instrumentos utilizados en el Sistema de tratamiento de aguas residuales. Debido a la alta necesidad de la empresa de eliminar estas partículas, se cuenta con una trampa de grasas, que consiste en una canal de 4,2 m de largo y 2,8 m de ancho, de tres secciones que retiene las partículas transportadas por el agua residual, la última de las secciones, cuenta con una conexión a la tubería ubicada aproximadamente a 40 cm de la base de la trampa de grasas, con el fin de evitar el ingreso de partículas no retiradas en las secciones anteriores; las grasas y aceites retenidos en la trampa de grasas son retirados por medio de rasquetas superficiales y conducidas a un depósito para incineración Eliminación de sulfuros. En la primera etapa del proceso de transformación de pieles en cuero, estas se someten a lavarlas para remover la sal que se usa para su conservación luego se adiciona humectante para ayudar a que recuperen su grado de hinchamiento natural, paso seguido se exponen a grandes cantidades de sales de sulfuro de sodio (Na 2S) y cal para remover los pelos y ayudar a ablandar la epidermis, facilitando así el descarnado de las mismas. En la etapa de pelambre por la gran cantidad de agua usada y también de sales de sulfuro de sodio (Na 2S) que representan un componente altamente 58

78 contaminante, es sumamente necesario el implementar un sistema que ayude a reducir la carga de sales de sulfuro de sodio (Na 2S) que se vierte al alcantarillado, puesto que esta puede afectar la estructura de las tuberías y generar una gran contaminación en el cuerpo de agua donde será vertido. Para el tratamiento de las aguas que provienen de esta etapa, se implementa el método de acidificación, el cual nos permite además de eliminar la cantidad de sulfuro de sodio vertido, recuperarlo para reusarlo posteriormente. El método consta de dos etapas, proceso de reducción y proceso de recuperación, en las cuales se elimina el sulfuro de sodio que se encuentra en las aguas residuales de la etapa de pelambre. (Cortés, 2016). La primera consta de la acidificación de las aguas residuales en esta etapa, con ácido clorhídrico (HC) con una concentración de 37,000 Mg/L, logrando la volatilización o desorción del ácido sulfhídrico (H 2S). esta etapa resulta ser una de las más importantes dado que se eliminaría el sulfuro de sodio del agua residual. En el proceso de recuperación, el H 2S (g) generado se hace reaccionar con hidróxido de sodio (NaOH), formándose así una solución concentrada de sales de sulfuro de sodio (Na 2S). Fórmula para determinar la reducción del sulfuro de sodio. % reducción = (ci M - cf M / ci M ) * 100 Donde: ci M cf M = cantidad de muestra inicial (mg/l) = cantidad final de la muestra (mg/l) 59

79 Eliminación del cromo. En la etapa de curtido y recurtido las pieles que provienen de las etapas anteriores son expuestas a grandes cantidades de cromo con el objetivo de convertir la piel en cuero, otorgándole cualidades como resistencia a la humedad y al calor, evitando la descomposición de estas. El alto contenido de las sales resulta perjudicial para la salud humana. Asimismo, provocan contaminación en fuentes fluviales y ecosistemas. Por tal motivo, es necesario implementar la Planta de tratamiento para desarrollar un método que permita la concentración de éste en el agua residual de este proceso. La eliminación de cromo se puede reducir aplicando hidróxido de sodio como agente precipitante, en las aguas residuales obtenidas de los procesos de curtido y recurtido Homogenización. Se pretende homogenizar las corrientes con altos contenidos de material orgánico, solidos suspendidos y solidos sediméntales para poder realizar los tratamientos posteriores a una sola corriente, reduciendo la cantidad de equipos y tanques que se utilizarían. Las corrientes para homogenizar son las provenientes de las etapas de lavados, humectado, pelambre después de haber realizado el tratamiento para la eliminación de sulfuro de sodio, piquelado, desencale, desencale con purga, engrasado y teñido Tratamiento primario Para eliminar los sólidos totales: solidos suspendidos, solidos sedimentables y solidos sedimentables totales; DBO y DQO, se implementaría un sistema de flotación, que permitirá retirar las partículas menos densas que el agua, obtendrías agua clarificada y limpia para su disposición a las alcantarillas públicas. Este método se utiliza para separar las partículas sólidas o liquidas de un medio acuoso y en tratamiento de aguas se usan para eliminar aceites y 60

80 grasas, para la aglutinación de solidos suspendidos, esto debido a que tanto sólidos y líquidos presentan mayor densidad que el líquido en el que se encuentran. Para determinar la velocidad de flotación, se procederá a colocar una mezcla de corriente homogenizada en una probeta, lo que permitiría determinar el fenómeno presente y la velocidad de flotación durante dos horas, con una observación de cada 10 minutos Coagulación y floculación Para obtener un mejor resultado de coagulante y floculante el agua debe encontrarse entre 7 y 7,5 es por ello que previo se realiza una neutralización; para eso hay que usar hidróxido de sodio con una concentración de Mg/L y un volumen de la muestra de 500 ml, agregándole 14 ml de hidróxido de sodio a cada prueba. 61

81 CAPITULO VI Planteamiento de la instalación de la planta de tratamiento La propuesta de instalar la Planta de tratamiento en la empresa curtiembrera - modelo Alianza Virgen de la Asunción - SCRL, es que parte de las aguas descargadas a la red de alcantarillado serian derivadas a las Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) para ser tratadas, empleando diversas tecnologías como: lagunas facultativas, lagunas aireadas, lodos activados o filtros percoladores, entre otros. Posteriormente, estas aguas tratadas son empleadas para el riego de cultivos, áreas verdes, piscicultura o vertidas a cuerpos de agua natural. Realizando las pruebas de laboratorio mejoradas con los aditivos pertinentes, reducirá considerablemente los niveles de DBO y DQO generando un aumento del oxígeno en el agua haciendo que la disposición final de la misma sea adecuada para el afluente donde se verterá. Asimismo, se producirá una disminución de los componentes tóxicos como el cromo y sulfuro. En cuanto a los sólidos suspendidos y sediméntales también se reduce su concentración, esto debido a la implementación de aire en la columna de flotación Diseño del sistema de tratamiento Partiendo de la caracterización de las aguas residuales de la empresa curtiembrera modelo: Alianza virgen de la Asunción SCRL, se puede proponer que el diseño de un sistema de tratamiento resulta indispensable para un correcto funcionamiento de la empresa cuidando los protocolos de bioseguridad dentro de la empresa, así como disminuir los niveles de contaminación de aire, suelo y agua. Se establecen los siguientes parámetros en forma general. 62

82 Tabla Nº 6: Parámetros generales Espacio físico disponible 300 m 2 Caudal real 1,95 m 3 / h ph 9 DQO DBO 2,085 mgo 2 / L 1,763 mgo 2 / L Fuente: (Garcia & Ramirez, 2019) 6.2. Selección del sistema de tratamiento Debido a las grandes cargas de contaminantes que se generan durante el proceso de transformación de las pieles y las características químicas y biológicas del agua residual descargada al alcantarillado, es pertinente tomar valores referenciales, así como factores de seguridad con el fin de obtener un sistema óptimo de los principales parámetros de diseño. Tabla Nº 7. Sistema de tratamiento Pretratamiento Tamizado Desengrasado Eliminación de sulfuros Eliminación de cromo Homogenización 2,6715 m 3 / h 0,05566 m 3 / h 0,2080 m 3 / h 6,5441 m 3 / h Tratamiento primario Flotación 1,0907 m 3 / h Tratamiento secundario Coagulación floculación 1,1568 m 3 / h Fuente: (García & Ramírez, 2019) Con el pretratamiento se busca disminuir la mayor cantidad de solidos gruesos, materia orgánica y grasas que pudieran obstaculizar y dañar los equipos que se utilizan en el proceso. Con respecto a la exclusión de metales pesados como el cromo se busca eliminar este elemento antes que 63

83 reaccione con algún otro componente en el caudal del proceso, además, se evita contaminaciones con las diferentes corrientes que provienen de las actividades que se llevan a cabo en la empresa. El cromo puede ser recuperado y reutilizado en el proceso generando mayor rentabilidad y sobre todo siendo amigable con el ambiente. En cuanto al sulfuro se puede recuperar y reutilizar también en alguna de las etapas del proceso para reducir costos de producción. Así es que en el proceso de homogenización se busca que el agua esté en condiciones óptimas antes de los tratamientos primario y secundario. Como una alternativa es posible implementar humedales artificiales para que a la salida del agua si aún contiene parámetros superiores a los permitidos, este tratamiento lograra una correcta disposición final del efluente Diseño del tamiz El objetivo del tamiz es retener la mayor cantidad de los sólidos que se encuentran presentes en las aguas residuales. Se busca implementar una serie de mallas mencionadas anteriormente que corresponden a la malla 14 y 40, se colocarán en forma curvada para que el filtro no se tapone, esto debido a que el agua empuja los sólidos dejándolos depositados en este equipo para su posterior disposición de los mismos, contará con estrías (rocas) para poder unirla a la tubería y al momento de terminar el proceso poder tener un acceso y una rápida manipulación de los residuos además de una correcta limpieza y mantenimiento Diseño del tanque de eliminación de cromo y sulfuro Para su instalación se debe considerar el volumen y longitud con base en 64

84 parámetros de diseño como caudal y tiempo de retención hidráulica (TRH). (Lombeida, 2013) Cálculo del volumen del tanque de eliminación de cromo Ecuación Nº 1. Volumen del tanque de eliminación de cromo Volumen del tanque de eliminación de cromo (m 3 ) = Q D (m 3 / h) * THR (h) Donde: THR: Tiempo en el cual se encuentra la sustancia a tratar dentro del sistema. Resolviendo: Volumen del tanque de eliminación de cromo (m 3 ) = Q D (m 3 / h) * THR (h) = (m 3 / h) * 24 (h) = Incrementándole el 25% del volumen obtenido previendo que se produzcan derrames por exceso de vertimientos. Entonces : * 25% = Cálculo de la longitud del tanque de eliminación de cromo Ecuación Nº 2. Longitud del tanque de eliminación de cromo l 1 (m) = Volumen del tanque de eliminación de cromo h(m) * a (m) = m 3 2 (m) * 1 (m) =

85 Tabla Nº 2. Dimensiones del tanque de eliminación de cromo Estructura Acero inoxidable Largo Ancho Altura 1 m 2 m Fuente: (Lombeida, 2013) Cálculo del volumen del tanque de eliminación de sulfuro Ecuación Nº 3. Volumen del tanque de eliminación de sulfuro Volumen del tanque de eliminación de sulfuro (m 3 ) = Q D ( m3 h )* THR (h) = ( m3 ) * 12 (h) = Incrementándole el 25% del volumen obtenido previendo que se produzcan derrames por exceso de vertimientos. Entonces : * 25% = h Tabla Nº 9. Dimensiones del tanque de eliminación de sulfuros Estructura Hormigón Largo Ancho Altura m 1 m 1 m Fuente: (Lombeida, 2013) 66

86 Diseño del tanque homogenizador y trampa de grasas Su tiempo de resistencia de 120 minutos aproximadamente permitirá neutralizar los cambios de horario en el caudal, la temperatura de las aguas, de las concentraciones de las cargas contaminantes y el ph, para que al hacer su ingreso al proceso de flotación aérea se mantengan los parámetros y las características de manera constante en el agua residual que ingresaría a los tratamientos posteriores. Tabla Nº 10. Tanque de homogenización y trampa de grasas Geometría compartimiento Caudal de diseño Q D Rectangular m 3 / h Tiempo de retención hidráulica (TRH) 120 Altura útil de compartimiento (h) Altura de compartimiento (a) 2 m 1 m Fuente: (Lombeida, 2013) Considerar reboses en la parte superior para evitar desbordes ante probables aumentos abruptos del caudal. 1. Cálculo del volumen requerido Ecuación N 4. Volumen del tanque Volumen del tanque homogenizador (m 3 ) = Q ( m3 ) * THR (h) D = ( m3 ) * 2 (h) h h = m 3 Incrementándole el 25% del volumen obtenido previendo que se produzcan derrames por exceso de vertimientos. 67

87 Entonces : * 25% = m 3 2. Cálculo de la longitud del tanque Ecuación N 5. Longitud del tanque l 1 (m) = Volumen del tanque h(m) * a (m) l 1 (m) = m 3 4(m) * 1 (m) l 1 (m) = Cálculo de la potencia de la bomba de succión del tanque homogenizador. El volumen del agua residual almacenada en la trampa de grasas será bombeado al siguiente proceso, considerando que el tanque de homogenización capta en conjunto todas las aguas residuales del proceso que no contienen componentes eliminados en la etapa de pretratamiento, generando un dimensionamiento en el equipo mayor, de esta forma se toma como referencia este volumen de dicho tanque para obtener un funcionamiento óptimo de la bomba, para determinar las condiciones de diseño para la implementación de la bomba hidráulica es necesario conocer los valores de potencia de la bomba, altura dinámica de la bomba y potencia recomendada por la bomba. Ecuación Nº 6. Potencia de la bomba Potencia (Hp) = Q ( m3 sss )* H dinámica (m) * p * g / 746 * ( sssssssss % ) 100 Se asume una eficiencia de motor del 70% H D = H succión + H impulsión + H pérdidas 68

88 = m + 1,95 m = 5.95 m Obteniendo: Potencia (Hp) -3 m3 s ) * 9/.81 s = * 10 ( s ) * 5.95 dinámica (m) * ( m 2 kg * 0.7 S 3 = s s2 Potencia recomendada de la bomba asumiendo un margen de 60% de eficiencia del trabajo del motor de la bomba. Potencia (Hp) = ( * 0.60) = Tabla Nº 11. Dimensiones del Tanque homogenizador y potencia de la bomba Estructura Hormigón Largo Ancho Altura Potencia de la bomba m 1 m 4 m hp Fuente: (Lombeida, 2013) En la altura se puede modificar en aproximadamente 40 o 50 cm con el fin que exista un colchón de aire para que al momento de la implementación de las bombas sumergibles en el tanque de flotación y de eliminación de sulfuro, tengan un funcionamiento óptimo y también para prevenir reboses en el tanque. Se usará una bomba sumergible de 0,5 HP. 69

89 Diseño del tanque de flotación por aire directo DAF El proceso de flotación depende principalmente de la eficiencia de la disolución del aire en el efluente, el sistema utiliza un tanque de saturación en el cual se inyecta aire desde la parte inferior a un volumen de agua, las partículas forman un manto estable en la parte superior de la cámara. Tabla Nº 12. Dimensionamiento de comuna de flotación con inyección de aire Geometría del compartimiento Caudal de diseño (Q D) Tiempo de retención hidráulica (TRH) Altura útil de compartimiento (h) Ancho de compartimiento (a) Longitud de compartimiento Rectangular m 3 / h 12 horas 4 m 1 m m Fuente: (Lombeida, 2013) 1. Cálculo del volumen requerido para la columna de flotación por inyección de aire Ecuación N 7. Volumen del tanque Volumen del tanque de flotación (m 3 ) = Q D ( m3 ) * THR (h) h = m3 ) * 12 (h) ( h = m 3 2. Cálculo de la longitud del tanque de aireación Ecuación N 8. Longitud del tanque l 1 (m) = Volumen del tanque h(m) * a (m) 70

90 l 1 (m) = m 3 4(m) * 1 (m) l 1 (m) = m 3. Cálculo de la potencia de los aireadores superficiales Caudal de agua residual : 26,18 m 3 /día Volumen del tanque reactor aeróbico (m 3 ) : 2.00 Concentración DBO 5 Entrada (mg/l) : 1763 Para determinar la potencia necesaria de los aireadores que eliminan la concentración total de DBO 5 es pertinente conocer la concentración de DBO 5 neto y DBO 5 total que se deberá remover en esta etapa; así como el oxígeno utilizado para la remoción indicada. Cálculo de la concentración de DBO 5 a remover en la columna de flotación en unidades de kg/ día: Ecuación Nº 9. Remoción de DBO 5 en la columna de flotación DBO Neto = DBO in - DBO out ( ss ) s DBO Neto = ( ss ) 5 DBO Neto = ( ss ) 5 s s Ecuación Nº 10. Concentración a remover DBO 5 Concentración a remover DBO ( ss ) = DBO Neto ( ss )*Q( s3 ) / 1000 L 5 5 sís s sís Concentración a remover DBO 5 ( ss ) = ( ss ) * ( s3 ) / 1000 L sís s sís =

91 El requerimiento de oxígeno (O 2) para remoción de DBO 5 generalmente se asume entre 1 y 2 Kg para remover 1 Kg DBO 5. Asumiendo un requerimiento de 1.8 Kg de O 2 para remover 1 Kg DBO 5 ; tenemos: O necesario ( ss s2 ) = concentr DBO ( s ) * requer O ( ss s2 ) sís sís sí s = ( s ) * 1.8( ss s2 ) = sí s sís En cuanto a la potencia de aire se puede emplear una potencia de 2 hp. Tabla Nº 13. Condiciones y potencia necesaria para la columna de flotación por inyección de aire. DBO 5 Neto Contaminación a remover (kg/día) O 2 necesario ( sí ) s Potencia necesaria (hp) 2 Fuente: (Lombeida, 2013) Diseño del tanque de coagulación y floculación, Este tanque posee forma cilíndrica para facilitar el mezclado, el volumen que ocupa es de m 3, tiene una paleta de tipo rasqueta que permite realizar de manera uniforme la agitación y por ende el mezclado. 72

92 Cálculo de la cantidad de reactivos químicos a utilizar. 14ml Na OH = s sssss ss ssss * sssss s * ss s = g sss s s ssssssós s.s s ss sss ss s sssssss ss 4 ml sulfato de aluminio = ssssssss sssss s * = g sss s s s.s s 3 ml poliacrilamida = s s ssssssssssssss * sssss s = g sss s s s.s s Tabla Nº. 14. Cantidad de reactivos químicos q utilizar en el tanque de coagulación y floculación. Reactivos químicos Cantidad (Kg) Hidróxido de sodio Sulfato de aluminio Poliacrilamida Fuente: (Lombeida, 2013) La adición del neutralizante y del coagulante se deben realizar juntos, con una agitación de 80 RPM durante 5 minutos, luego se beneficia la sedimentación añadiendo el producto coagulante con una agitación lenta de 20 RPM durante 10 minutos Diagrama de flujo de la Planta de tratamiento de aguas residuales a instalarse en la empresa curtiembrera - modelo: Alianza Virgen de la Asunción SCRL (Anexo 4) 73

93 VII. Análisis financiero del diseño de la Planta de tratamiento de las aguas residuales a instalarse en la empresa curtiembrera - modelo: Alianza Virgen de la Asunción SCRL. Se realizará un análisis financiero para determinar la viabilidad del Proyecto de instalación de la Planta de tratamiento de Aguas residuales en la curtiembre, el mismo que cuenta con un indicador financiero para corroborar los datos obtenidos y evaluar la eficiencia del proyecto, se evaluaran los resultados para determinar ls conveniencia con respecto a las multas y sanciones propuestas por ley por no acatar las condiciones de los vertimientos: 7.1. Determinación de los costos de inversión. Son determinados por el valor promedio de los equipos con los que se va a implementar la Planta de tratamiento. Tabla Nº 15. Costos de inversión del Proyecto EQUIPO COSTO ($) DEPRECIACION (10%) ($) Trampa de grasas Bomba de agua Tanque sulfurado 9, Tanque de precipitación de cromo 4, Homogeneizador 5, Tanque de flotación con aire 5, Tanque de coagulación y floculación 5,

94 Tamices Adaptador de tamices Biorreactor de membrana 4, Mano de Obra 6, Valor Total 40, , *TC: 3.98 = 162, La inversión inicial para el proyecto oscila aproximadamente en $ 40, dentro de los que están incluidos la fabricación de trampa de grasas, la bomba de agua y los tanques necesarios para realizar los procesos de tratamiento de aguas Determinación de los ingresos anuales Para realizar los ingresos anuales de la empresa se tomaron condiciones constantes y un año comercial de 310 días. La empresa además de realizar las actividades propias de la curtiembre alquila las instalaciones para que otras empresas realicen la misma actividad. El alquiler de la planta se realiza tres veces al mes y tiene un costo de $1, por cada periodo alquilado. A su vez la fabricación de cueros se realiza una vez al mes, promediando 120 pieles curtidas las que cuentan con aproximadamente 430 dm (decímetros), con un costo por decímetro de $3.20. En promedio cada piel cuesta Tabla Nº 16. Ingresos anuales de la empresa curtiembrera - modelo: Alianza Virgen de la Asunción SCRL 75

95 Tipos de Ingresos Ingresos anuales Total ($) ($) Fabricación de pieles 1,440 pieles * (430/10* 3.20) 198, Alquiler 4, * 12 54, Ingresos totales 252, Determinación de los costos de operación Tabla Nº 17. Costos de operación anualizados Tipo de costo Costo operacional ($) Productos químicos para el curtido 24, Pieles 30, HCL 37% 76, NaOH al 98% 54, Poliacrilamida 1% (coagulante) 4, Costos energéticos 14, Costos de operación totales 228, Recuperándose el sulfuro de sodio en el proceso, disminuye los costos operacionales relacionados a los productos químicos para el curtido en un 7,3% al año. 76

96 7.4. Elaboración del flujo de caja proyectado Se elaboro un flujo de caja proyectado a cinco (5) años, el mismo que cuenta con un impuesto sobre la utilidad gravable del 29.5%, este se determinó para mirar la viabilidad del proyecto a mediano plazo, el proyecto no cuenta con ayuda de préstamos con bancos, puesto que la inversión inicial estará a cargo del empresario. El porcentaje de inflación anual se calcula en 3%. Tabla Nº 18. Flujo de caja proyectado a cinco años Años Ingresos 252, , , , , Costos operación de 228, , , , , Depreciación de equipos 3, , , , , Utilidad gravable 20, , , , , Impuesto 29.5% 6, , , , , Utilidad neta 14, , , , , Inversión 40, Recuperación 1, , , , , de sulfuro Flujo de caja -40, , , , , , neto Fuente: Elaboración propia De acuerdo con el análisis reflejado en el Flujo de Caja será viable la 77

97 instalación de la Planta de tratamiento en la empresa curtiembrera modelo: Alianza Virgen de la Asunción SCRL porque la inversión será recuperada en menos de tres años; esto debido a la importante producción que se realiza cada mes; también debido al alquiler de la planta y al ahorro en el costo de los sulfuros de sodio al ser reutilizados en el proceso Determinación del Valor presente Para determinar de manera matemática la viabilidad del proyecto se presentará el indicador económico, valor presente neto (VPN) para ayudar a conocer si una inversión cumple con el objetivo básico financiero de Maximizar la inversión inicial. La tasa de interés de oportunidad se estableció en 3% La fórmula del Valor Presente Neto o VAN depende de las siguientes variables: Inversión inicial previa (Io): es el monto o valor del desembolso que la empresa hará en el momento inicial de efectuar la inversión. Flujos netos de efectivo (Ft): representan la diferencia entre los ingresos y gastos que podrán obtenerse por la ejecución de un proyecto de inversión durante su vida útil. Tasa de descuento (k): también conocida como costo o tasa de oportunidad. es la tasa de retorno requerida sobre una inversión. Refleja la oportunidad perdida de gastar o invertir en el presente. Inversiones durante la operación. Número de periodos que dure el proyecto (n). 78

98 El Valor Presente Neto sirva para generar dos tipos de decisiones: ver si las inversiones son viables y ver qué inversión es mejor que otra en términos absolutos. Los criterios de decisión se basan en lo siguiente: VAN > 0: la tasa de descuento elegida generará beneficios. VAN = 0: el proyecto de inversión no generará beneficios ni pérdidas, por lo que su realización resultará indiferente. VAN < 0: el proyecto de inversión generará pérdidas, por lo que deberá ser rechazado. Cálculo de la fórmula de VPN: = - 40, (1+0.03) (1+0.03) 2 ) (1+0.03) 3 (1+0.03) 4 (1+0.03) 5 = - 40, , , , , , = - 40, (80,130.31) = 39, Tenemos que el resultado es mayor a cero; por lo tanto, el VPN es de $ 39, lo que indica que el proyecto cuenta con viabilidad, y representa una ganancia neta durante los cinco años. Por lo que, la implementación de la Planta de tratamiento de las aguas residuales en una curtiembrera modelo: Alianza Virgen de la Asunción SCRL no se vería afectada en términos de ganancia e incluso se evitaría problemas ante las autoridades ambientales encargadas del control de vertimientos. 79

99 VIII. CONCLUSIONES 1. La caracterización del agua residual de la empresa curtiembrera modelo modelo: Alianza Virgen de la Asunción SCRL realizada en el laboratorio TYPSA PERU la cual aportó los resultados de los parámetros y la composición de la misma, en donde se observó una concentración de cromo de <0.001 mg Cr(VI)/L, de sulfuros de < mg S2/L, DBO 25.2 mg 02/L y DQO de 94.2 mg O2/L respectivamente, ph de 7.80, aceites y grasas <0.5 mg/l, solidos sediméntales (SS) 1.5 ml SS/L, Solidos Totales en Suspensión (TSS) 10 mg TSS/L. 2. El muestreo de las aguas residuales que se realizó en la empresa curtiembrera modelo: Alianza Virgen de la Asunción SCRL se observó que las descargas de las aguas que se vierten sin ningún tratamiento, contienen sólidos totales, sulfuro y cromo; contaminando los afluentes de la zona industrial de la ciudad de Trujillo cuyas descargas terminan en el rio Chicama. 3. El proyecto es viable a nivel económico porque la inversión se recuperaría a los tres años aproximadamente y el VPN representa una utilidad neta de $39,390.31; lo que se traduce también en una rentabilidad para la empresa dado que evitaría multas ante las autoridades ambientales porque reduciría la carga ambiental. 4. En el diseño de la planta de tratamiento de las aguas residuales para la empresa curtiembrera modelo: Alianza Virgen de la Asunción SCRL, se ha considerado el siguiente proceso: primero se realiza el crimado mediante los tamices 14 y 40 en acero inoxidable situados al interior de una tubería de 3 pulgadas, seguido de una trampa de grasas con dimensiones de 4,2 metros de largo por 2,8 metros de ancho, la cual comunica a una serie de tanques en donde se realizará la eliminación de 80

100 componentes como el cromo y el sulfuro, posteriormente el fluido es dirigido a un tanque de homogenización donde se estabilizará el agua, para finalmente ser depositada en el tanque de flotación por aire directo, de donde se busca una remoción del 85 % de solidos suspendidos y por último el tanque de coagulación y floculación, donde se tiene una dosificación de sulfato de aluminio (800 mg/l) y de poliacrilamida (60 mg/l) respectivamente, en el cual se eliminará la materia de suspensión. 81

101 IX. RECOMENDACIONES 1. Es recomendable realizar, los tratamientos adecuados a los sólidos generados, en las diferentes etapas del Sistema de tratamiento de las aguas residuales, porque representan una gran carga de contaminantes provenientes de la producción. 2. Mejorar la eficiencia de la remoción de las grasas en cada etapa para evitar el taponamiento y daños en las tuberías y equipos. 3. Realizar el seguimiento del estado de las aguas residuales después del tratamiento para corroborar el buen funcionamiento y el cumplimiento de los parámetros, caracterizando las aguas cada año. 4. Instalar biorreactores de membrana que producen un agua de alta calidad apta para su reutilización directa. 82

102 X. BIBLIOGRAFIA Ferrer, J. (2015). Metodología 2. GERMILLAC, M. (2007). Guía para el control y prevención de la contaminación industrial en curtiembres. Santiago de Chile: Procesos industriales Virtual Pro. No. 62. ISSN Iberoamérica. MICHINEL, A. (2014). Metodología de la Investigación. MORÁN.V, D. L. (S.F.). Representante del sector privado vinculado a la cadena productiva (Piel Trujillo S.A.C.). PINEDO, R. (2012). IMPACTOS AMBIENTALES GENERADOS POR LA CURTIEMBRED-LEYSE, EN EL DISTRITO DE EL PORVENIR, PROVINCIA TRUJILLO, REGIÓN LA LIBERTAD. TINGO MARIA, PERÚ. investigacion&rlz=1c1jzap_espe946pe946&oq=que+es+glosario+de+termino s+en+&aqs=chrome.1.69i57j0i22i j1j7&sourceid=chrome&ie=utf-8. Consultado el 24 de abril del Graficas de planta de tratamiento de aguas residuales. residuales/. Consultado el Sotolongo Codina PL. Epistemología, ciencias sociales y del hombre y salud. Boletín Ateneo Juan C. García. 1995;3(3-4):50 DOLOGIA.pdf Compuestos predominantes del cromo en solución acuosa PRECIPITACIÓN DE CROMO Y REUTILIZACIÓN DEL AGUA DE VERTIMIENTOS DE CURTIEMBRES DE SAN BENITO (BOGOTÁ). Proyecto de Grado. UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL DIVISIÓN DE INGENIERÍAS BOGOTÁ Pag nce=4&is Allowed=y. Consultado, Manejo ambiental: Res Directoral PRODUCE legales/75411_1.pdf consultado

103 Norma legal que modifica el Art 15 de la Consultado Ley Consultado Reglamento de la Ley N%C2%BA Ley-del-Sistema-Nacional-de-Evaluaci%C3%B3n-de- Impacto- Ambiental.pdf. Consultado Ahorro de energía como propuesta para conseguir el financiamiento de la planta de tratamiento. %20GU%C3%8CA%20DE%20BP%20DE%20AHORRO%20Y%20EFICICENCI A%20ENERG%C3%88TICA%20EN%20EL%20SECTOR%20CURTIEMBRE.p df. Consultado RESOLUCION MINISTERIAL Nº MITINCI-DM. Aprueban Guía de Participación Ciudadana para la Protección Ambiental en la Industria Manufacturera. Parámetros para medir la calidad del agua residual MONITOREO- CALIDAD-RECURSOS-HIDRICOS-SUPERFICIALES- (CONTINENTALES).pdf. Consultado Consultado USO%201.pdf Consultado Spena Group. Empresa de tratamiento de Aguas residuales y otros. Consultado netoejemplos. Consultado NACIONAL- DE-CUERO-Y-CALZADO-SITUACION-ACTUAL-DEL-SECTOR- CUERO-Y-CALZADO-BCRP-Trujillo.pdf. Consultado Consultado Norma SUNAT sobre depreciación de equipos. 84

104 Anexo Nº 1 Ministerio de Vivienda, Construcción y saneamiento MVCS D.S Valores máximos admisibles para descargas de aguas residuales no domesticas al sistema de alcantarillado. 85

105 Anexo Nº 2 Resultados del Análisis de Aguas Residuales aplicados a una curtiembrera modelo Curtiembre Alianza Virgen de la Asunción SCRL 86

106 ANEXO Nº 3 Proceso productivo de una curtiembrera modelo Curtiembre Alianza Virgen de la Asunción SCRL 87

107 ANEXO Nº 4 Área Ribera del Proceso productivo de una curtiembrera modelo Curtiembre Alianza Virgen de la Asunción SCRL 88

108 ANEXO Nº 5 Diagrama de flujo de una curtiembrera modelo Curtiembre Alianza Virgen de la Asunción SCRL 89

109 ANEXO Nº 6 Plano de Distribución de una curtiembrera modelo Curtiembre Alianza Virgen de la Asunción SCRL 90

110 ANEXO Nº 7 Plano de Ubicación de una curtiembrera modelo Curtiembre Alianza Virgen de la Asunción SCRL 91

111 ANEXO Nº 8 FOTOGRAFIAS DE UNA CURTIEMBRERA MODELO CURTIEMBRE ALIANZA VIRGEN DE LA ASUNCIÓN SCRL Segregación de residuos peligrosos Poza de remojo y lavado 92

112 93

113 94

114 95

115 96

116 97

117 98

118 99

119 100

120 101