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Artículo Revista de Ingeniería Innovativa
Junio 2019 Vol.3 No.10 24-30
Implementación de un sistema de riego con recuperación de agua proveniente de la
climatizacion en el sector Industrial
Implementation of an irrigation system with water recovery from climate control in
the Industrial sector
FUENTES-RUBIO, Yadira Aracely†*, ESQUEDA-WALLE, Ramiro, DOMÍNGUEZ-CRUZ, René
Fernando y SALAZAR-CASTILLO, Yaaresi Milliset
Universidad Autónoma de Tamaulipas
ID 1er Autor: Yadira Aracely, Fuentes-Rubio / ORC ID: 0000-0002-7385-9794, CVU CONACYT ID: 794463
ID 1er Coautor: Ramiro, Esqueda-Walle / ORC ID: 0000-0003-2838-5216, CVU CONACYT ID: 270645
ID 2do Coautor: René Fernando, Domínguez-Cruz / ORC ID: 0001-7001-7543, Researcher ID Thomson: C-3108-2018,
CVU CONACYT ID: 31057
ID 3er Coautor: Yaaresi Milliset, Salazar-Castillo / ORC ID: 0000-0001-6424-0298
DOI
: 10.35429/JOIE.2019.10.3.24.30 Recibido 16 de Abril, 2019; Aceptado 30 de Junio, 2019
Resumen
En este trabajo se presenta el estudio y análisis del uso
del agua generada por las unidades de aire
acondicionado en una empresa manufacturera de
productos electrónicos para la industria médica,
industrial y automotriz. La empresa conoce su
responsabilidad ambiental y está consciente de que el
agua es necesaria para la vida, por ello, se debe utilizar
adecuadamente y cuidarla, para evitar que este recurso
no renovable se siga agotando. Se propuso utilizar el
agua que se genera por la condensación de los aires
acondicionados ubicados en tres áreas de la empresa. El
proyecto, permitió recuperar y reusar los 2,104,400
litros de agua generados anualmente en dichos equipos
de refrigeración mediante el diseño e implementación
de un sistema funcional de riego con cobertura de
820m2 de césped. El uso del agua para este sistema de
riego se encuentra basado entre otros elementos, en el
mantenimiento de los aires acondicionados, lo que evita
la generación de excedentes de químicos contaminantes
en agua condensada que se desaloja.
Mantenimiento Industrial, Reutilización de agua,
Responsabilidad Ambiental
Abstract
This paper presents the study and analysis of the use of
water generated by air conditioning units in a company
that manufactures electronic products for the medical,
industrial and automotive industry. The company
knows its environmental responsibility and is aware
that water is necessary for life, therefore, it must be used
and taken care of, to avoid that this resource is not
renewable. We propose to use the water generated by
the condensation of air conditioners in the company's
areas. The project, which will recover and reuse the
2,104,400 liters of water generated in said refrigeration
equipment through the design and implementation of
functional irrigation systems with a coverage of 820m2
of grass. The use of water for this irrigation system is
based on other elements, in the maintenance of the air
conditioners, which avoids the generation of surplus
chemical contaminants in the condensed water that is
discharged.
Industrial Maintenance, Water Reuse,
Environmental Responsibility
Citación: FUENTES-RUBIO, Yadira Aracely, ESQUEDA-WALLE, Ramiro, DOMÍNGUEZ-CRUZ, René Fernando y
SALAZAR-CASTILLO, Yaaresi Milliset. Implementación de un sistema de riego con recuperación de agua proveniente de
la climatizacion en el sector Industrial. Revista de Ingeniería Innovativa. 2019. 3-10: 24-30
*Correspondencia al Autor (Correo electrónico: yfuentes@uat.edu.mx)
† Investigador contribuyendo como primer Autor.
© ECORFAN- Republic of Perú www.ecorfan.org/republicofperu
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Artículo Revista de Ingeniería Innovativa
Junio 2019 Vol.3 No.10 24-30
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FUENTES-RUBIO, Yadira Aracely, ESQUEDA-WALLE, Ramiro,
DOMÍNGUEZ-CRUZ, René Fernando y SALAZAR-CASTILLO,
Yaaresi Milliset. Implementación de un sistema de riego con
recuperación de agua proveniente de la climatizacion en el sector
Industrial. Revista de Ingeniería Innovativa. 2019
Introducción
La Organización de las Naciones Unidas para la
Educación, la Ciencia y la Cultura ha señalado
que factores como el crecimiento demográfico,
la urbanización, la industrialización, el
incremento de la producción de cultivos y el
consumo, ocasionan un incremento en la
demanda de agua potable (UNESCO, 2015). Así
mismo, la concentración de gases de efecto
invernadero en la atmósfera aumenta la
temperatura y con ello se modifican diversas
funciones del ecosistema, tales como el ciclo
hidrológico, la disponibilidad hídrica, las
propiedades de la composición y naturaleza del
suelo y la vegetación, entre muchas otras
(Intergovernmental Panel on Climate Change,
IPCC, 2014). Ello propicia que los veranos sean
más intensos y la disponibilidad hídrica
disminuye en zonas semiáridas, siendo necesario
identificar las opciones para mitigar y afrontar
estos efectos, así como explorar las estrategias
ante los nuevos escenarios (Gray y Brady, 2016).
Con base en lo anterior, es necesario una
gestión sostenible del agua y del cuidado del
ecosistema, es por ello que las empresas de
manufactura a nivel mundial se rigen y certifican
en la norma ISO 14001. Esta norma tiene el
propósito de apoyar la aplicación de un plan de
manejo ambiental, la cual fue creada por la
Organización Internacional para Normalización
(International Organization for Standardization
- ISO) y cuyo objetivo es que la empresa reduzca
su impacto en el medio ambiente y con ello crear
beneficios internos al mejorar el uso de los
recursos.
Algunas empresas de manufactura, para
obtener la certificación ISO 14001 se centran en
desarrollar un plan de protección ambiental y
cumplir con las leyes nacionales referentes al
medio ambiente, mientras que, para otras,
implica mucho más, tal es el caso de la empresa
manufacturera ubicada en Cd. Reynosa,
Tamaulipas, la cual se dedica a la fabricación de
productos electrónicos para la industria médica,
industrial y automotriz.
Al Sistema de Gestión Ambiental en
dicha empresa, se propuso desarrollar un
proyecto para el cuidado del agua y utilización
eficiente de la misma, el cual permitiría el regado
de las áreas verdes, debido a que estas zonas se
incrementaron.
El objetivo se enfocó en la recuperación
y reutilización de 2,104,400 litros de agua
generados anualmente en equipos de
refrigeración, mediante el diseño e
implementación de sistema funcional de riego
con una cobertura de 820m2 de césped. Ello fue
posible mediante el desarrollo de un plan de
mantenimiento a los aires acondicionados para
evitar la generación de excedentes de químicos
contaminantes en agua condensada que se
desaloja.
Más allá del tema y caso de análisis, la
relevancia de la investigación se sustenta
principalmente por las siguientes
consideraciones; i) el contexto y tendencias de la
región en la que se ubica la empresa; ii) las
características sectoriales de su actividad
productiva. Respecto a las primeras se tiene que
Reynosa es el municipio más poblado del estado
con 630,000 habitantes y en los últimos 25 años
se ubica dentro de los primeros cinco municipios
a nivel nacional con las mayores tasas de
crecimiento promedio anual poblacional y
dentro de los primeros diez de la producción
bruta total (Censos Poblacionales y Económicos
de INEGI, varios años). En este sentido el
dinamismo de la actividad manufacturera de
exportación -principalmente- ha contribuido en
esta tendencia y de manera paralela al acelerado
aumento de la demanda de suministro de agua
potable que conforme a estimaciones propias
con datos de SIMBAD-INEGI y CEAT (varios
años), ha registrado una expansión de 16% de
2006 a 2018 y las tomas industriales se han
quintuplicado de 1996 a la fecha.
Nociones fundamentales del estudio
Norma ISO 14001:2015
La Organización Internacional de
Normalización (ISO), menciona que el propósito
de ISO 14001 en su versión 2015, es
proporcionarles a las organizaciones un marco
de referencia para proteger el medio ambiente y
responder a las condiciones ambientales
cambiantes, en equilibrio con las necesidades
socioeconómicas.
Un enfoque sistemático a la gestión
ambiental proporciona información a la alta
dirección para generar éxito a largo plazo y crear
opciones para contribuir al desarrollo sostenible,
en el presente artículo, nos centraremos en:
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Industrial. Revista de Ingeniería Innovativa. 2019
1. La protección del medio ambiente, por
medio de la prevención o mitigación de
impactos ambientales adversos;
2. Mejora del desempeño ambiental;
3. El control o la influencia sobre la forma
en la que la organización diseña, fabrica,
distribuye, consume y lleva a cabo la
disposición final de productos o
servicios, usando una perspectiva de
ciclo de vida que pueda prevenir que los
impactos ambientales sean
involuntariamente trasladados a otro
punto del ciclo de vida;
4. El logro de beneficios financieros y
operacionales que puedan ser el
resultado de implementar alternativas
ambientales respetuosas que fortalezcan
la posición de la organización en el
mercado;
La base para el enfoque de un sistema de
gestión ambiental se fundamenta en el concepto
de Planificar, Hacer, Verificar y Actuar (PDCA,
por sus siglas en inglés), es decir, el circulo de
Deming. Adicionalmente, Gutiérrez (2010),
menciona que la filosofía de este ciclo lo hace de
gran utilidad para perseguir la mejora mediante
diferentes metodologías.
La Organización Internacional de la
Normalización (ISO), menciona que en el marco
de referencia introducido en la Norma
Internacional ISO 14001, se puede integrar en el
modelo PCDA, lo cual puede ayudar a usuarios
actuales y nuevos a comprender la importancia
de un enfoque de sistema.
Figura 1. Circulo de Deming y su relación con el SGA.
Fuente: Realización Propia
Sistema de gestión ambiental:
La Organización Internacional de
Normalización (ISO), lo conceptualiza como:
parte del sistema de gestión usada para gestionar
aspectos ambientales, cumplir los requisitos
legales y otros requisitos, así como abordar los
riesgos y oportunidades.
Mantenimiento industrial:
Como lo menciona Peng (2012), dentro de las
organizaciones, cuando escuchamos el término
“mantenimiento” lo asociamos al departamento
encargado de la reparación y preservación de los
equipos de producción, sin embargo, dentro de
la literatura de la administración del
mantenimiento, el término es por lo general
definido como el conjunto de acciones técnicas
y administrativas encaminadas a mantener o
restaurar un bien capital a una condición optima
esperada.
Existen tres tipos de mantenimiento
básicos, mencionados por Dhillon (2002), los
cuales son el mantenimiento predictivo, el
preventivo y el correctivo, sin embargo, el
artículo se centra en el mantenimiento
preventivo. El mantenimiento preventivo tiene
por misión mantener un nivel de servicio
determinado en los equipos, programando las
intervenciones de sus puntos vulnerables en el
momento más oportuno. Suele tener un carácter
sistemático, es decir, se interviene, aunque el
equipo no haya dado ningún síntoma de tener un
problema.
Problemática
La empresa manufacturera en cuestión decidió
instalar nuevas áreas verdes dentro y fuera de las
instalaciones de la empresa. Al realizar el riego
a dichas áreas se notó que el consumo de metros
cúbicos y el costo del agua incrementó
notablemente y esto afectó la meta de los
métricos ambientales con un incremento del
30% en su totalidad. Aproximadamente se
consumían 2600 litros de agua mensuales en el
sistema de riego, lo cual representaba un
consumo anual de 30,830 litros.
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Metodología
En la empresa se tienen instalados aires
acondicionados industriales de 50 toneladas, los
cuales anualmente generan 2,104,400 litros de
agua condensada, y debido al incremento en el
consumo de agua para el riego de las nuevas
aéreas verdes, se reunieron los departamentos de
Mantenimiento de planta con el de Seguridad y
medio ambiente, entre ambos trabajaron en el
proyecto para reutilizar el agua condensada,
utilizando la metodología del círculo de Deming
como lo establece la ISO 14001:2015 para el
sistema de gestión ambiental.Se acordaron las
siguientes actividades para desarrollo del
proyecto:
1. Desarrollar un plan de mantenimiento
preventivo a los aires acondicionados
que evite la contaminación en el agua
condensada.
2. Analizar el agua arrojada por los aires
acondicionados y dicha agua debe estar
bajo la norma Mexicana NOM-127-
SSA1-1994 – Salud ambiental. Agua
para uso y consumo humano, límites
permisibles de calidad y tratamientos a
que debe someterse el agua para su
potabilización.
3. Implementación del sistema de riego
utilizando el agua condensada.
1. Desarrollo del plan de mantenimiento:
Un aire acondicionado se compone de
dos unidades: interior y exterior, tal como se
muestran en la figura 2.
Figura 2. Unidades que conforman un aire acondicionado
industrial. a) Unidad Interna. b) Unidad Externa
Fuente: https://www.bgh.com.ar/producto/139/separado-
comercial-frio-calor-por-bomba
En la unidad exterior se encuentra el
intercambiador (ubicado en el compresor),
cuando este se enciende se llena de gas a baja
presión y la temperatura dentro de él desciende,
a través de este proceso, la humedad ambiental
se va adhiriendo al intercambiador y así se
produce la condensación. Entonces, el gas se
convierte en agua y esta cae a la bandeja del
desagüe (figura 3).
Figura 3. Ciclo básico de refrigeración
Fuente: Realización Propia
a)
b)
Bandeja de goteo o
desagüe
Condensador
Evapor
ador
Compresor
Filter
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Dependiendo de la humedad que haya en
el ambiente se condensa de mayor o menor
cantidad. La época del año en la que se
aprovecha mejor dicho proceso de condensación
es en verano esto se debe a que en esta época del
año hay más humedad. El mantenimiento es una
pieza clave para el buen funcionamiento de la
captación de agua para su posterior reutilización,
de no ejecutarlo correctamente podría ocasionar
un impacto ambiental negativo, es por ello que
se desarrollaron los planes de mantenimiento
preventivo al sistema de climatización que a
continuación se presentan:
Mantenimiento Preventivo:
Actividades
Frecuencia
Limpieza de equipo y partes, el
condensador y evaporador.
Semanal
Lubricación a los mecanismos (baleros,
chumaceras y bujes).
Mensual
Revisión y cambio de filtros en unidades
paquetes.
Mensual
Cambio de Filtro deshidratador.
Mensual
Revisión de amperaje y voltaje de
compresor bombas y ventiladores,
6 meses
Analizar las muestras de agua condensada
según lo indique la NOM-127.
6 meses
Limpieza del tanque de almacenamiento.
Anual
Tabla 1. Tareas del mantenimiento preventivo para aire
acondicionado
Fuente: Realización Propia
2. Análisis del agua condensada:
Después de la implementación del plan de
mantenimiento, se realizó el análisis del agua
condensada, y se compararon los resultados con
los límites permitidos en base a la norma NOM-
127-SSA1-1994 (Tabla 2). El análisis del agua
lo realizó un laboratorio especializado, para una
mayor confiabilidad de los resultados y posterior
reutilización del agua.
Características
Agua
condensada
analizada
Límites Permisibles
(NOM-127-SSA1-
1994)
Ph
6.34
6.5-8.5
Solidos
Suspendidos
30 mg/l
1000.00
Bario
0.02 ppm
0.70
Magnesio
0 ppm
0.15
Sulfato
0 ppm
400.00
Densidad
0.9983 g/cm3
500.00
Cloruros
106.5 ppm
0.2-1.50
Dureza de Calcio
30 ppm
500.00ppm
Dureza Total
40 ppm
500.00 ppm
Dureza de Magnesio
10 ppm
0.15 ppm
Tabla 2. Resultados del análisis del agua condensada.
Fuente: Realización Propia
3. Implementación del sistema de riego:
Se instaló el sistema de riego para cubrir un total
de 820m2, en donde básicamente el agua
condensada es llevada a un tinaco y de ahí
mediante una bomba, el agua es llevada
mediante mangueras y rociadores (figura 4) a
todas las áreas verdes, como se muestra en la
figura 5.
Figura 4. Rociadores del sistema de riego
Fuente: Realización Propia
Figura 5 Instalación del sistema de riego
Fuente: Realización Propia
Resultados
Se continúo utilizando el agua condensada de los
aires acondicionados, siguiendo la metodología
propuesta y después de 12 meses, se registró el
consumo mensual utilizado en el sistema de
riego, esto equivale a un ahorro en promedio de
poco más de 2500 litros mensuales, tal como se
muestra en la gráfica 1.
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Gráfico 1. Consumo mensual de agua utilizada en el
sistema de riego
Fuente: Realización Propia
Según el Periódico Oficial del Estado de
Tamaulipas (POE), en el municipio de Reynosa
la tarifa de agua por cuota mínima (10 metros
cúbicos) es de $55.57 para uso residencial y
público, $106.42 comercial y $133.58 industrial,
en base a ello, al reutilizar el agua condensada de
los aires acondicionados, se está obteniendo
registra un ahorro monetario significativo, como
se muestra en la gráfica 2.
Gráfico 2. Ahorro mensual
Fuente: Realización Propia
En promedio el ahorro mensual fue de
$247.57, lo que en términos anuales asciende a
$3,000. El beneficio en términos de la Gestión
de la Calidad en el apartado ambiental y, sobre
todo, en la contribución a la sustentabilidad de la
región son muy superiores a los económicos y
con un beneficio potencialmente mucho mayor,
ya que es importante mencionar que no todos los
litros de agua recuperados están siendo
utilizados en el sistema de riego. Por tanto, la
empresa está analizando implementar un
segundo proyecto para utilizar esa agua en los
sanitarios y de esta manera seguir contribuyendo
con el medio ambiente.
Conclusiones
De los resultados obtenidos, se puede concluir
que el agua que proviene de los aires
acondicionados es un recurso que por su
cantidad y calidad llevando a cabo el
mantenimiento en tiempo y forma, cumple con
los lineamientos de la Norma Mexicana para el
uso de aguas y con ello puede utilizarse sin
problemas para el riego, lo cual es muy favorable
y ambientalmente sostenible. Adicionalmente,
se observó que la recuperación y uso del agua
generada por los sistemas de aire acondicionado
permitió un ahorro del 51%, lo que genera
además de un beneficio económico, una
contribución al cuidado en los recursos hídricos.
Este proyecto ha propiciado que el uso del agua
generada de los aires acondicionados pueda
también ser empleada en otras áreas, como en los
sanitarios, tal como la empresa proyecta
incorporarla a futuro.
Recomendaciones
En términos regionales el impacto de este tipo de
implementaciones cobra una dimensión mayor
tomando en cuenta que conforme a los datos más
recientes de Index -Reynosa existen 130 plantas
manufactureras de exportación instaladas en
Reynosa por lo que, bajo un escenario
conservador si se pusiera en marcha proyectos
similares en cada una de ellas se estarían
reutilizando aproximadamente 3,120,000 litros
anuales de agua potable lo que podría ayudar a
contener las tendencias de la demanda de agua
de uso industrial señaladas al inicio del trabajo.
Referencias
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Drinking Water Based on a Systematic Review”,
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Tamaulipas, CEAT.
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Dhillon, B.S. Engineering Maintenance: A
Modern Approach; CRC Press: Boca Raton,
Florida, Estados Unidos, 2002.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Litros
200
220
240
260
280
$
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