Reducción del consumo de

agua en los procesos

productivos del
ingenio
Boletín Técnico
Informativo
Abril 2016
Boletín
Técnico Contenido
Informativo Introducción 3

Consumo de agua en la agroindustria de la caña de azúcar 4

Distribución de aguas residuales industriales 6

Tratamiento de aguas residuales 8

Alternativas de reutilización y reducción en el consumo de agua en ingenios 9

Requerimientos de agua en los ingenios 10

Factores fundamentales que influyen en el consumo de agua de un ingenio 11

Conclusiones 12

Bibliografía 13

Abril 2016 Av. Insurgentes Sur 489 Piso 12, Col. Hipódromo Condesa, Del. Cuauhtémoc,
México, D. F, C.P. 06170, Tel.: (55) 38 71 83 00 ext. 20031
Introducción E
l cultivo de la caña de azúcar, demanda grandes cantidades de
agua, tanto para la producción en campo como para la fase de
industrialización de azúcar.

La agroindustria azucarera depende en alto grado de un abastecimiento

adecuado de agua, pues es utilizada como componente de productos, o
de manera indirecta en el control del proceso de producción; así como
en el enfriamiento de máquinas que generan calor o en la limpieza de
determinadas operaciones y partes del proceso productivo del azúcar.

Si bien las industrias de alimentos no se encuentran entre las más

agresivas para el medio ambiente, éstas pueden causar una severa
contaminación si son diseñadas u operadas sin una política adecuada
de protección al medio ambiente.

Entre los problemas ambientales comúnmente asociados a la

agroindustria de la caña de azúcar se pueden mencionar: alto consumo
de agua, generación de efluentes líquidos con alta carga orgánica,
grandes cantidades de residuos sólidos, etc. Por estas razones, es
necesaria una actualización en lo que a procesos productivos de la
industria azucarera se refiere, a fin de lograr una reducción del consumo
de agua, para economizar gastos y minimizar el daño ambiental.

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 Consumo de
agua en la
agroindustria de
la caña de azúcar
La industria azucarera presenta dos grandes rubros productivos que se pueden definir
como producción en campo y producción en fábrica. Ambos procesos requieren de
la participación en grandes cantidades del vital líquido; el primero en forma de riego
para la obtención caña de azúcar y el segundo para la producción del azúcar.

En la elaboración de azúcar y alcohol de caña, que son los principales productos

obtenidos del proceso de fábrica, se requiere de la utilización de enormes cantidades
de agua, que superan el millón de metros cúbicos por día. En estos procesos, se
desechan las aguas que provienen del lavado de la caña, de la clarificación del jugo
conocidas como cachazas, de la limpieza de los evaporadores, calentadores y purgas
de calderas, de los sistemas de enfriamiento y de los servicios sanitarios. Para el caso
de los ingenios que tienen producción del alcohol etílico se tienen como desechos
las aguas de enfriamiento de condensadores y tinas de fermentación, los fondos de
éstos y las vinazas o residuos de las torres de destilación (Durán, 2004).

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El consumo energético no es optimizado en la mayor parte
de las plantas alcoholeras. De todas las aguas residuales
provenientes de los complejos azucareros/alcoholeros, las
que son más contaminantes por su concentración de material
orgánico biodegradable y no biodegradable son las vinazas, que
se producen en una proporción de 12 a 15 litros por cada litro
de alcohol destilado.

Por su volumen, aun cuando la concentración de materia orgánica

e inorgánica no sea tan alta, las aguas de lavado de la caña son
casi tan contaminantes como las vinazas. Existen también aguas
provenientes de condensadores y otros sistemas de intercambio
energético que no son aprovechadas y que contribuyen a disipar
calor, reduciendo la eficiencia energética global del sistema y
contaminando el ambiente. Para disminuir estos graves problemas
de contaminación se han establecido estrategias, haciendo uso
principalmente de sistemas biotecnológicos, para lograr alcanzar
la meta de cumplir con las normas técnicas ecológicas vigentes
en lo que a efluentes líquidos se refiere (Durán, 2004)

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 Distribución
de aguas residuales
industriales
Aproximadamente el 80% del consumo de agua en la industria, corresponde a sólo seis ramas
industriales: azucarera, química, petróleo, celulosa y papel, textil y bebidas. Del total del consumo
industrial, se utilizan 50% para enfriamiento, 35% en procesos, 5% en calderas y 10% en servicios
(Castelán, E. 2000).

Hierro y acero 6%
Textil y bebidas 5% Otros
3%
Celulosa y papel
5%

Petrolera
8%

Azucarera
Química
17% 56%

Lo anterior indica que la agroindustria de la caña de azúcar, sólo en el procesamiento de la

caña cortada hace uso de la mayor cantidad de agua en el sector industrial en México, y por
consiguiente, es la que más aguas residuales descarga al ambiente, devolviendo el líquido residual
a los ríos principalmente, por tanto desde el punto de vista ambiental, la gestión racional del uso
de agua en la industria debe ser considerada como una parte esencial del proceso productivo
por lo que conviene definir la mayor cantidad de ciclos de reuso o recirculación de agua siempre
que las propiedades físico químicas (temperatura, contenido de contaminantes, etc.) lo permitan.
Esto contribuye a un ahorro económico importante y a la conservación de los recursos naturales,
en particular, en los lugares donde la zafra se realiza en épocas de sequía (Ingaramo, 2014).

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 Tratamiento de
aguas residuales
Las aguas residuales industriales que se generan como consecuencia de la actividad industrial
de la caña de azúcar, pueden ser tratadas para su reutilización a través de plantas de tratamiento
con el fin de optimizar el uso del agua en la industria, fomentando su reutilización tras los
procesos productivos, siempre que estas sean viables desde un punto de vista económico y
medioambiental.

Las principales técnicas para el tratamiento de aguas residuales industriales son las siguientes:

• Evaporadores al vacío.
• Cristalizadores.
• Membranas de filtración.
• Tecnologías de desmineralización.
• Tratamiento biológico de aguas residuales.
• Depuradoras físico-químicas.

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Estas aguas residuales, si no son
convenientemente tratadas antes de su
vertido, pueden contener compuestos tóxicos,
así como aquellos difíciles de degradar,
tener un pH alejado de la neutralidad, etc. En
función de la contaminación que presenten,
variarán los procesos necesarios para su
correcto tratamiento. Usando este tipo de
tecnologías es posible adecuar los límites
de vertido establecidos por ley con el fin de
evitar sanciones o u otras consecuencias de
grave repercusión económicas, sociales y
ambientales, además de que una vez tratadas,
es posible reciclarlas para su reuso dentro de
los procesos productivos propios del ingenio.

Alternativas de reutilización
y reducción en el consumo
de agua en ingenios
En el mundo se cuenta con experiencias de procesos Mientras que en otros ingenios utilizan agua para
innovadores aplicados al proceso productivo del lavar la caña que proviene de los campos cañeros,
azúcar, que repercuten directamente en el ahorro en el Ingenio la Unión, la limpian con vibración. Entre
de agua en la industria azucarera, tal es el caso del las ventajas de utilizar el sistema de vibración está
Ingenio La Unión en Guatemala, que es el primero que la tierra y la basura que extraen, la reutilizan
en Latinoamérica en emplear la tecnología de como abono, además, el bagazo es aprovechado
“lavado en seco”, como le denominan, adaptándola para producir energía eléctrica para la operación de
paulatinamente a los requerimientos particulares. la propia planta y para la venta (Garcia, 2014).

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Por otro lado, en el ingenio Concepción en Argentina, aplica un novedoso sistema de circuitos
de reuso de agua dentro de los procesos del ingenio los cuales están interrelacionados y son:

1 De vapor vegetal.- recupera los condensados de vapor vegetal provenientes de los

evaporadores y tachos de cocimiento para utilizarlos como agua de imbibición, agua
de lavado en centrífugas de crudo y refinado, agua de disolución en refinería, lavado
de tachos, trapiche y filtros.

2 De lavado de humus y grilla.- Los efluentes del limpiador de gases y parrilla pueden
ser filtrados y usados nuevamente como alimentación en el sistema.

3
De vapor de caldera.- La mayor parte del vapor vivo generado se condensa y retorna
a la caldera después de ser usado. Este es un circuito de uso generalizado en la
industria azucarera.

Agua para condensador barométrico.- Esta representa el mayor volumen de agua

4 usada en el proceso de fabricación de azúcar, debido fundamentalmente a la baja

eficiencia de los condensadores barométricos en la transferencia de energía, y
puede ser reciclada empleando algún sistema de enfriamiento para mantener una
diferencia de temperatura entre la entrada y salida del condensador

5
Refrigeración, cristalizadores de vacío.- permite usar nuevamente el agua de
refrigeración de cristalizadores y filtros de vacío. En este caso el incremento de
temperatura del agua es poco y por lo tanto las pérdidas por evaporación pueden
considerarse despreciables.

6
Refrigeración de máquinas motrices.- Para poder implementar este circuito
es necesario disponer de un sistema de enfriamiento que permita disminuir la
temperatura del agua para que sea utilizada nuevamente como refrigerante1.

1 Ingaramo 2014

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 Requerimientos de agua
en los ingenios
Según Espinosa (1990) y Pérez de Alejo (1995) el uso del agua en los ingenios azucareros depende de varios
factores, siendo los más importantes los vinculados con la disponibilidad, calidad y temperatura de la misma.

De esta forma es posible establecer las diferentes categorías siguientes:

• Uso del agua vinculada directamente con el proceso productivo

• Agua de alimentación a calderas

• Vapor consumido en los motores primarios
• Vapor consumido en el proceso tecnológico
• Escapes a la atmósfera por válvulas, tuberías y equipos de proceso
• Limpieza y desinfección de sistemas mediante equipos auxiliares: sopladores de hollín, escobas de tachos, etc.
• Limpieza y desinfección de sistemas mediante mangueras: desinfección de tándems.
• Calentamiento de jugos en calentadores líquido-líquido.
• Extracción del calor de rechazo en enfriaderos y torres de enfriamiento
• Enfriamiento de chumaceras
• Preparación de productos químicos
• Dilución de mieles
• Imbibición
• Lavado de centrífugas
• Lavado de la torta de los filtros

• Uso de agua vinculada indirectamente al proceso productivo

• Como medio de enfriamiento en los enfriadores ínter y post etápicos de los compresores de aire
para el sistema neumático de control.
• Sistema contra incendios
• Enfriamiento de toma muestras y sistemas afines.
• Sistemas de protección e higiene vinculados al proceso.
• Sistemas de regeneración de la planta de tratamiento de aguas
• Planta eléctrica
• Talleres mecánicos destinados a las reparaciones y fabricación de piezas.

• Uso de agua no vinculada al proceso productivo

• Sistemas sanitarios y de higiene de recursos humanos auxiliar al proceso

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Factores fundamentales
que influyen en el
consumo de agua de
un ingenio
Las causas que influyen o determinan el
consumo de agua en un ingenio azucarero
son de diferente naturaleza, y algunas de
ellas están muy estrechamente relacionadas.
A continuación se señalan aquellas que han
sido completamente caracterizadas durante
los diferentes estudios o diagnósticos
realizados en diferentes fábricas de azúcar
(Castellanos, 2005).

• Estabilidad y régimen de molida horaria. • Control del agua de inyección a los

• Calidad de la materia prima. condensadore barométricos.
• Esquema térmico y su integración entre • Temperatura del agua de alimentación a
motores primarios y equipos tecnológicos. calderas y calidad de la misma.
• Estado del aislamiento térmico. • Aprovechamiento del fenómeno de la
• Estado del sistema de recuperación, autoevaporación en los sistemas de
conducción y almacenamiento del condensado. evaporación.
• Control de los salideros. • Buena selección y mantenimiento del sistema
• Coordinaciones operacionales. de trampas de vapor.
• Cantidad y temperatura del agua de imbibición. • Sistema de control para un mayor
• Control del agua para limpieza y enfriamiento. aprovechamiento de los condensados de
• Limpieza de los molinos y de las diferentes evaporadores y calentadores.
áreas de la fábrica. • Control de las pérdidas de vapor a la atmósfera.
• pH del jugo clarificado. • Buen punto de ajuste de las válvulas de
• Control de la cantidad de agua para la seguridad.
preparación de productos químicos. • Control del agua de dilución de mieles.
• Temperatura del jugo a la salida de los • Separación de los tanques de almacenamiento
calentadores. de condensado según la calidad de los mismos.
• Brix de la meladura y de las masas cocidas • Contaminación de los condensados por
• Caída de pureza entre las MC y sus mieles. factores de diseño u operacionales.
• Pureza de la semilla. • Empleo de condensados ajenos a la finalidad
• Presión del vapor de escape. prevista.
• Limpieza de los equipos. • Falta de control en los sistemas de toma de
• Control del agua para filtros y centrífugas. muestras.
• Estrategia de operación de los tachos. • Salideros en los sistemas de protección e
• Vacío en evaporadores y tachos. higiene del trabajo.
Conclusiones El desarrollo de una agroindustria azucarera diversificada y con
esquemas flexibles de producción, al igual que el desarrollo de las
producciones de derivados, induce a un incremento en el nivel de
contaminación, que puede ser eliminado o atenuado con un adecuado
uso y rehuso del agua de proceso y la aplicación de los diferentes
tratamientos que protejan el medio ambiente.

En últimos años esta situación ha sido tomada con mucha seriedad por
los agroindustriales que han reducido en gran medida el consumo de
agua en la limpieza y procesamiento de la caña y también han reducido
el volumen de agua requerido para la irrigación en campo haciendo uso
de novedosas tecnologías de riego.

Por su parte la iniciativa privada, promueve la optimización de los

procesos industriales que dependen del agua a fin reducir el consumo
desmedido de recursos naturales. Alianza para el Agua y el Desarrollo
(WADA) por sus siglas en inglés, es un proyecto financiado por USAID
y una importante empresa refresquera de presencia mundial, que tiene
como objetivo el optimizar el uso de agua en plantas embotelladoras,
ingenios azucareros y plantaciones de caña de azúcar. Este proyecto
es innovador al optimizar el consumo de agua a lo largo de la cadena
de valor de las bebidas.

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Bibliografía
• Castelán, E. Análisis y perspectiva del recurso hídrico en México. 2000

• Castellanos A. J. A., Félix González P. F., Juan F. Puerta F. J. F., La

problemática del consumo de agua en la industria azucarera, Cuba, 2005.

• Durán C., Noyola A., Poggi H., Zedillo L.E., Uso del agua y la energía en
ingenios Azucareros/Alcoholeros, Delegación Huastecas de Azúcar, S. A.,
Ingenio Alianza Popular, México, 2004.

• Espinosa, R. Sistemas de Utilización del Calor en la Industria Azucarera.

Editorial ENPES. La Habana. 1990

• Ingaramo A., Heluane H., Colombo M., Argüello T., Cesca M., Uso Eficiente
del Agua en Ingenios Azucareros, Argentina, 2004.

• Pérez de Alejo, H. Como hacer un uso eficiente de la energía en un

central azucarero. Conferencia Mundial sobre la Biomasa para la Energía, el
Desarrollo y el Medio Ambiente. La Habana. 1995

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