Ingeniería de Proyectos - Parte 2 by 3º CIIP -

ACTAS DEL 3ER CONGRESO IBEROAMERICANO DE INGENIERÍA DE PROYECTOS (Noviembre 2012, Mar del Plata, Argentina)

ANAIS DO 3O CONGRESSO LATINO-AMERICANO DE ENGENHARIA DE PROJETOS (Novembro de 2012, Mar del Plata, Argentina)

PROCEEDINGS FROM THE 3ER IBEROAMERICAN CONGRESS ON PROJECT ENGINEERING (Novembre 2012, Mar del Plata, Argentina)

WWW.RIIPRO.ORG

Organizadores: Red Iberoamericana de Ingeniería de Proyecto (RIIPRO) Universidad CAECE Sede Mar del Plata Universidad FASTA Universidad Nacional de Mar del Plata

3er Congreso Iberoamericano de Ingenieria de Proyecto. Noviembre 2012, Mar del Plata, Argentina. : Organizadores: Red Iberoamericana de Ingeniería de Proyecto (RIIPRO), Universidad CAECE, Universidad FASTA, Universidad Nacional de Mar del Plata / compilado por Aníbal Norberto Cassanelli ; ilustrado por María Florencia Scolari. - 1a ed. – Buenos Aires : Fundación CAECE, 2012. E-Book. ISBN 978-950-99787-8-2 1. Ingeniería. I. Cassanelli, Aníbal Norberto, comp. II. Scolari, María Florencia, ilus. CDD 620

Fecha de catalogación: 24/10/2012

Actas del 3er Congreso Iberoamericano de Ingeniería de Proyectos (Noviembre 2012, Mar del Plata, Argentina)

INGENIERÍA DE PROYECTOS (parte I) IP 01 - 01

A PRODUÇÃO INFORMAL DA MORADIA NO BRASIL: A AUTOCONSTRUÇÃO E O MUTIRÃO

IP 01 - 02

ESTRATEGIAS PARA LA DISMINUCIÓN DE RIESGOS LABORALES EN OBRAS DE CONSTRUCCIÓN CON TRABAJOS EN ALTURA

IP 01 - 04

CONSIDERACIONES PARA LLEVAR A CABO CAPACITACIÓN EFECTIVA EN EL SECTOR DE LA CONSTRUCCIÓN, EN ARAS DE MEJORAR LA SEGURIDAD LABORAL

IP 01 - 05

MAPA DE RIESGOS EN LOS RETRASOS EN LA CONSTRUCCIÓN, UTILIZANDO LAS METODOLOGÍA GERENCIA DE RIESGOS Y REDES DE BAYES.

IP 03 - 01

Caracterização Físico-Química da Água Subterrânea do Bairro da Guanabara – Ananindeua/PA/Brasil

IP 05 - 02

SUSTENTABILIDAD DEL PROGRAMA “HAGO LA DIFERENCIA RECICLANDO DEL ESTADO DE SONORA: LOS RESIDUOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS”.

IP 05 - 03

SUSTENTABILIDAD DEL PROGRAMA “HAGO LA DIFERENCIA RECICLANDO DEL ESTADO DE SONORA: PAPEL Y CARTON”.

IP 06 - 02

CONTROLE DE VAZÃO PID PARA SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO COM PAR ÁGUA-BROMETO DE LÍTIO

IP 06 - 04

ANÁLISE DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO, QUE TEM COMO FONTE TÉRMICA GASES DE EXAUSTÃO, DE UMA PLANTA DE COGERAÇÃO APLICADA EM EMBARCAÇÕES PESQUEIRAS

IP 06 - 05

ANÁLISE DE UMA UMA UNIDADE DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO H2O/ NH3 PARA APLICAÇÕES EM BAIXA TEMPERATURA USANDO DIESEL

IP 07 - 01

ABORDAGEM CONSTRUTIVISTA PARA A ANÁLISE MULTICRITÉRIO DE PROJETOS DE GERAÇÃO DISTRIBUÍDA DE ENERGIA ELÉTRICA

IP 07 - 02

Estudo de Viabilização Técnico-Ecônomica e Ambiental de Motores a Gás Natural em Cogeração para o Setor Pesqueiro

IP 07 - 04

SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICO PARA EL MODELADO Y PLANIFICACIÓN DE REDES ELÉCTRICAS DE DISTRIBUCIÓN

IP 07 - 07

LÁMPARAS LEDs: ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO Y SU IMPACTO EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA

IP 07 - 08

INSTRUMENTO VIRTUAL DE ANÁLISIS DEL PRODUCTO ELÉCTRICO

IP 08 - 01

PROYECTOS DE DESARROLLO RURAL EN ZONAS MARGINADAS DE MEXICO USANDO INGENIERIA CONCURRENTE

IP 09 - 01

LINEAMIENTOS PARA REDUCIR LOS RIESGOS ERGONÓMICOS DEL SECTOR METALMECÁNICO DE LA CIUDAD DE SAN CRISTÓBAL

IP 10 - 01

BALDOSAS DE ESCORIAS DE COBRE. INNOVACIÓN EN PRODUCCIÓN LIMPIA

IP 10 - 02

ANÁLISE SISTEMÁTICA BIBLIOMETRICA DO ESTADO DA ARTE DO ECODESIGN

IP 10 - 03

PROJETO DE INOVAÇÃO EM ELETRODOMÉSTICOS: PROTÓTIPO DE UM LIQUIDIFICADOR

IP 10 - 05

PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE EMBALAGEM DE IOGURTE COM FILME INTERNO POLIMÉRICO BIODEGRADÁVEL

IP 10 - 06

APLICAÇÃO DO PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS (PDP) NA CONCEPÇÃO DE SISTEMA DE ILUMINAÇÃO LED ALTA POTÊNCIA

IP 11 - 01

Diseño de un sistema de reciclaje de agua industrial en el proceso de enfriamiento de condensadores de amoniaco comprimido

IP 11 - 02

Diseño de un sistema de control automático para un prototipo de humectador de harina de raps

IP 11 - 03

PLATAFORMA DE MODELADO Y SIMULACION PARA ENTRENAMIENTO EN PROCESOS PRODUCTIVOS APLICADOS A LA INDUSTRIA

IP 11 - 04

Desenvolvimento de embalagens para perfume, análise de aspectos ergonomicos

IP 11 - 05

ESTUDIO PARA DETERMINAR LA VIABILIDAD DE IMPLEMENTACIÓN DE TÉCNICAS DE MEJORAMIENTO EN LOS PROCESOS DE EMPRESAS PEQUEÑAS Y MEDIANAS QUE INCLUYAN LÍNEAS DE ENSAMBLE FINAL, UBICADAS EN EL VALLE DE ABURRÁ.

IP 11 - 06

Características de las Pymes innovadoras: Estudio realizado en la Región de Antofagasta Chile

IP 12 - 01

LAS TECNOLOGIAS DE LA INFORMACIÓN Y LAS COMUNICACIONES (TICs) COMO ESTRATEGIA DE COMPETITIVIDAD EDUCATIVA EN EL EJE CAFETERO

IP 12 - 02

APLICAÇÃO DE TECNOLOGIA RFID NUMA ESTAÇÃO DE RASTREABILIDADE NA AUTOMAÇÃO DE UM PROCESSO DISCRETO DE MANUFATURA

A PRODUÇÃO INFORMAL DA MORADIA NO BRASIL: A AUTOCONSTRUÇÃO E O MUTIRÃO Vidal, F. Universidade de Brasília

Resumo É objetivo deste artigo, abordar a forma de produção habitacional, conhecida como informal qual seja aquela produzida a margem dos parâmetros legais, resultando, geralmente, num ambiente precário e insalubre, que tem como exemplo a favela. Inicialmente, será feito um breve histórico da provisão habitacional, será mostrada sua tipologia básica e sua caracterização, como são produzidos os loteamentos ilegais, irregulares e clandestinos por agentes privados, serão comentados os tipos de assentamentos precários espontâneos: favelas, alagados, palafitas, invasões e outras formas de ocupação, como acontece o auto-empreendimento da moradia em loteamentos e assentamentos precários e a figura do pequeno empreendedor informal. Como conclusão apontam-se, alternativas frente à sua produção. Palavras chaves: : forma;produção habitacional;informal.

Abstract It is the aim of this article, addressing the form of housing production, which is informally known as the margin that produced the legal parameters, resulting generally in a precarious and unhealthy environment, which is such a slum. Initially, there will be a brief history of housing provision, will show its basic typology and its characterization as the allotments are made illegal, unregulated and illegal for private parties, will be discussed the types of spontaneous squatter settlements: slums, swamps, stilts, invasions and other forms of occupation, as the selfdevelopment of housing in settlements and slums and the figure of the small entrepreneur informal. As a conclusion it was pointed out, alternatives opposite its production. Keywords: housing production; informal

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1. Introdução Até os anos 30, o acesso à moradia no Brasil, era em sua grande maioria sob a forma de aluguel. Vilas operárias e cortiços eram destinados à classe operária. A produção estatal, só inicia sua discussão durante os anos 30, quando então surgem os Institutos de Pensão e Aposentadorias IAPS 1, com os conjuntos habitacionais voltados para cada categoria profissional. Várias Leis do Inquilinato 2 ao congelarem os alugueis provocaram a estagnação da produção pequeno-burguesa destinada a esse fim e, conseqüentemente, uma crise no mercado de alugueis. Desta maneira, um negócio rentável durante anos tanto para grandes e pequenos proprietários, foi desorganizado e desestruturado em médio prazo, pela prolongada interferência governamental no mercado de locação.Por produzir-se menos havia menor interesse em investir em imóveis para aluguel, e preferia-se vender os imóveis existentes. Todavia a população não parava de crescer. É nesse período que se desenvolve o conceito de casa-própria, o qual anos mais tarde, ao surgirem o Banco Nacional da Habitação-BNH e o Serviço Federal de Habitação e Urbanismo (SERFHAU), no bojo do Sistema Financeiro da Habitação (SFH), foi apropriado pelo BNH. O Banco Nacional da Habitação (BNH) foi um banco público brasileiro voltado ao financiamento e à produção de empreendimentos imobiliários. Criado em 1964 pela Deputada Sandra Cavalcanti, sua primeira presidente, através da Lei 4.380, o BNH tinha por função a realização de operações de crédito — sobretudo de crédito imobiliário —, bem como a gestão do Fundo de Garantia do Tempo de Serviço (FGTS). Era um banco de segunda linha, ou seja, não operava diretamente com o público, atuando por intermédio de bancos privados e/ou públicos, e de agentes promotores, tais como as companhias habitacionais e as companhias de água e esgoto. Vinte anos mais tarde o Sistema Financeiro da Habitação, se desestrutura – altas taxas de inflação e sucessivos planos econômicos causando desequilíbrio nos contratos de financiamento e aumentando, de forma estratosférica a responsabilidade do Fundo de Compensação de Variações

Os IAPs, modelos de pensões vinculadas a gênero ou categoria profissional, foram organizados a partir de 1933 de forma a abranger as mesmas categorias em todo o território nacional. Muitas Caixas de Aposentadorias e Pensões (CAPs) foram transformadas em IAPs, como foi o caso dos trabalhadores de trapiches e armazéns, que passou a constituir o Instituto de Aposentadorias e Pensões dos Empregados de Transportes e Cargas (IAPETC). Entre 1933 e 1945 foram criados sete IAPs (Marítimos, Industriários, Transportadores de Carga, Bancários, Comerciários, Estiva e Servidores do Estado). O IAP da estiva foi em 1945 incorporado ao dos transportadores de carga, reduzindo para seis o número de Institutos. Esta nova organização manteve o modelo de financiamento tripartite. 2

No Decreto Lei de 1942 estipulava-se o aluguel máximo a ser cobrado nos dois anos sucessivos tendo como base o valor em 31 de dezembro de 1941. Definiam-se as possibilidades de despejo e considerava-se qualquer violação como crime contra a economia popular, punível com a reclusão do proprietário ou com pesadas multas. Esta lei foi reeditada sucessivas vezes (Rosseto 2002, citando Bonduki 1998, Ribeiro 1997, Sampaio 1994, Villaça 1986). http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Salariais (FCVS) 3 – tendo como marco a extinção do BNH em 1986, através do Decreto-Lei nº 2.291, de 21.11.1986, o qual o repassou à Caixa Econômica Federal. Cria-se um vácuo na política habitacional brasileira e o setor imobiliário é fortemente atingido. A estabilidade econômica conquistada a partir do Plano Real 4 e consolidada nos últimos anos, a capitalização da poupança e do FGTS, a criação do Ministério das Cidades em 2003 com a retomada da construção de uma Política Habitacional, estruturada em Sub-Sistemas de Mercado e Social, trazendo como inovações o Sistema Financeiro Imobiliário e o Fundo Nacional de Habitação de Interesse Social e, por fim, os importantes avanços no marco regulatório – o Estatuto da Cidade, o Patrimônio de Afetação, a Alienação Fiduciária, o Valor Incontroverso, a Retificação Administrativa de Áreas, entre outras medidas em tramitação – têm estimulado o “boom” recente do setor imobiliário.

A Produção Informal: Tipologia Básica e Caracterização. De 1995 a 1999, foram construídas no Brasil 4,4 milhões de unidades habitacionais. Desse total, apenas 700 mil foram produzidas pelo mercado, isto é nada menos que 3,7 milhões de moradias foram construídas, em condições precaríssimas pelas famílias excluídas. Entende-se como informal tudo que é feito fora da legislação que regula a matéria. Nesse quadro, contam-se tanto os loteamentos irregulares (com alguma desconformidade no licenciamento) e os clandestinos (sem licença solicitada) quanto os assentamentos sem qualquer projeto ou programação (como as favelas), assim como todas as unidades autoconstruídas em loteamentos irregulares ou clandestinos, pois foram construídas sobre lotes irregulares. Os assentamentos precários e informais estão presentes na maior parte das grandes cidades brasileiras. Caracterizam-se pela precariedade das habitações, pela falta de infra-estrutura e de ordenamento do tecido urbano e pela falta de acesso a serviços, principalmente nas localidades 3

O Fundo de Compensação de Variações Salariais - FCVS foi criado por intermédio da Resolução no 25, de 16.6.67, do Conselho de Administração do extinto Banco Nacional da Habitação – BNH e tem como finalidade: -Garantir, a quitação, junto aos agentes financeiros dos saldos devedores remanescentes de contrato de financiamento habitacional, firmado com mutuários finais do Sistema Financeiro daHabitação - SFH, em relação aos quais tenha havido, quando devida, contribuição ao FCVS (DLno 2.406, de 5.1.88); - Garantir o equilíbrio do Seguro Habitacional do SFH, permanentemente e em nível nacional (Lei no 7.682, de 2.12.88); e - Liquidar as obrigações remanescentes do extinto Seguro de Crédito do SFH (Lei no 10150, de 21.12.2000).

Plano Real foi um programa brasileiro de estabilização econômica, iniciado oficialmente em 27 de fevereiro de 1994 com a publicação da Medida Provisória nº 434 no Diário Oficial da União. Tal Medida Provisória instituiu a Unidade Real de Valor (URV), estabeleceu regras de conversão e uso de valores monetários, iniciou a desindexação da economia, e determinou o lançamento de uma nova moeda, o Real. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

mais periféricas. Esses assentamentos são produto da industrialização e rápida urbanização do Brasil, a partir do início do séc. XX e intensificada a partir da década de 50. A cidade informal até os dias de hoje cresce a taxas superiores que as da cidade formal, evidenciando que o mercado de habitação não consegue incluir parcela da população. As favelas se caracterizam pela ocupação de terra alheia (pública ou privada) e a autoconstrução da moradia, sendo localizadas geralmente em solo excluído do mercado formal, como os espaços livres de loteamentos ou onde há restrições legais para a ocupação formal, como encostas íngremes e beiras de córregos. A ocupação da gleba pode se dar de forma espontânea ou organizada e tem como resultado um desenho urbano desordenado, onde é difícil distinguir a quantidade de terra pertencente a cada casa e mesmo o traçado das ruas e das áreas comuns. Os loteamentos geralmente são implantados em áreas periféricas nas cidades. A habitação presente nesses assentamentos é geralmente autoconstruída pelo próprio morador comprador do lote, com recursos próprios e com a ajuda de conhecidos.

3.Produção de Loteamentos Ilegais, Irregulares e Clandestinos Promovidos por Agentes Privados Face ao acelerado crescimento urbano, à influência de políticas públicas de assentamento e à facilidade de extensão de transporte coletivo, os loteamentos de baixo custo foram abertos em áreas periféricas, na maioria das vezes com implantação precária. São glebas divididas em pequenos lotes por seus proprietários que vêem a possibilidade de ganhos financeiros com a venda de pequenas parcelas de terra. Assim, tem-se desde os loteamentos irregulares, que foram aprovados por alguma instância do estado, mas não foram implantados de acordo com o que foi aprovado, até os loteamentos clandestinos ou ilegais, que são aqueles implantados totalmente à revelia da legislação urbanística vigente e, na maioria das vezes, em área, de ocupação restrita, por exemplo, as de proteção ambiental. Apesar da densidade de ocupação dos lotes nesses loteamentos periféricos e do não cumprimento da legislação urbanística, os loteamentos geralmente têm um desenho urbano mais estruturado do que nas favelas, dado que a terra é parcelada pelos loteadores e os limites dos lotes e o sistema viário costumam ser respeitados pelos moradores. Apesar disso, as vias não necessariamente adotam o melhor traçado para aquela área, dada a falta de cuidado na elaboração do parcelamento, resultando em ruas muito íngremes, sem pavimentação, guia e sarjeta. Muitas vezes as áreas separadas nos loteamentos para implantação de áreas verdes ou equipamentos urbanos são ocupadas por favelas, gerando um padrão de ocupação ainda mais precário que aquele presente nos lotes. Com o passar dos anos, observa-se várias transformações nesses parcelamentos. Uma delas é a melhoria de infra-estrutura, que geralmente é construída pelos próprios moradores, que resolvem pavimentar as ruas ou mesmo pelo poder público que, percebendo a consolidação de determinada área e pressionado pelos moradores, leva a infra-estrutura para o local. Prática comum é a subdivisão ou construção de outras residências no mesmo lote para auferir uma renda extra, seja com a venda da casa, seja com a locação. Com o passar dos anos, os loteamentos periféricos tendem a ter grande parte de seu território impermeabilizado, seja dentro dos lotes, seja nas vias, inclusive pela falta de drenagem adequada, o problema é agravado.

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4. Assentamentos Precários Espontâneos: Favelas, Alagados, Palafitas, Invasões e Outras Formas de Ocupação. A favela se caracteriza pela apropriação de terrenos usualmente inadequados ao assentamento, como encostas íngremes e áreas alagadiças, ou interditadas para a produção do espaço por impedimentos legais, tais quais as áreas ambientalmente protegidas e os espaços livres (verdes ou institucionais) de loteamentos. No plano imediato, a favela corresponde, em grande parte dos casos, a uma solução de duplo problema, o da habitação e de acesso ao local de trabalho. A cidade do Rio de Janeiro, que possui numerosas áreas íngremes e alagadiças, constitui um excelente exemplo. A localização de suas numerosas favelas pode parecer, quando distribuídas em um mapa, como que apresentando um padrão aleatório: cada uma, entretanto, tem uma lógica que inclui a relativa proximidade de um mercado de trabalho. 5 O desenho urbano resultante nas favelas freqüentemente dificulta a implantação de infraestrutura. A inexistência de um sistema viário com larguras mínimas para a passagem de caminhões faz com que grande parte dos domicílios favelados não tenha coleta de lixo na porta. O mesmo ocorre com as redes de água e coleta de esgoto. Muitas vezes as vielas são tão estreitas e o traçado das mesmas é tão tortuoso, que é muito dificultada a instalação das redes necessárias. Além disso, o Estado durante muitos anos justificou não poder intervir em áreas que não estão legalizadas, fazendo com que o problema só se agravasse. Somente nos anos 80 é que se iniciam os programas de urbanização de favelas. Dada a quantidade de pessoas vivendo nessas condições e considerando a impossibilidade de remoção para outros locais, a urbanização das favelas passou a se apresentar como a única solução possível para melhorar a qualidade de vida das pessoas que ali vivem, bem como sua inserção na cidade. A crise econômica e o rebaixamento do poder aquisitivo do salário mínimo, a partir do fim da década de 70, contribuíram para que nas cidades metrópoles ocorresse um recrudescimento do processo de favelização, com a intensificação de ocupações coletivas, densificação e verticalização das velhas favelas, como alternativa para as populações “sem-teto” e “sememprego”, observando-se também a intensificação dos cortiços nas áreas centrais das grandes metrópoles. 6

5. Auto-Empreendimento da Moradia em Loteamentos e Assentamentos Precários. Enquanto o acesso a terra se dá o acesso a terra se dá de modos distintos nos loteamentos periféricos e nas favelas, usualmente a forma de produção da moradia é a mesma: a autoconstrução. Com recursos próprios e ajuda de conhecidos, num processo que dura vários anos e consome horas de lazer e descanso, o auto-empreendimento da casa própria é a realidade de muitos brasileiros. Diversos textos apresentam, para diferentes cidades brasileiras, essa mesma realidade. Mas há que se fazer uma distinção: quando as primeiras favelas começaram a surgir, as casas nelas construídas eram mais improvisadas e provisórias. Era comum ver casas de madeira, 5

Correa, L.O. O Espaço Urbano, 4aEdição, Editora Ática: São Paulo, 1999. Souza, A. Os Limites do Habitar. Tese de Doutorado,1999. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

construídas precariamente. Já nos loteamentos irregulares, apesar da dificuldade financeira para construir, deixando a casa sempre com um aspecto de inacabada, as casas eram, na maioria, de alvenaria. Isso se deve à segurança da posse da terra. Como as moradias da favela são construídas em terra alheia, a vulnerabilidade de seus moradores é maior. Os moradores daquela localidade sabem da fragilidade da posse de terra e não investem muito em suas habitações. Processo diverso ocorre nos loteamentos periféricos. Como o cidadão comprou seu lote (mesmo que venha a descobrir posteriormente que há irregularidades), há maior segurança na posse da terra, e os investimentos na habitação podem ser definitivos, mesmo que a restrição financeira implique em anos para concretizá-los. Apesar de construída com materiais permanentes, a maioria das moradias edificadas nos loteamentos irregulares e nas favelas não tem condições técnicas adequadas: não há recuos nem soluções mínimas de ventilação e iluminação. Assim, apesar de materiais adequados, percebe-se nessas moradias graus de insalubridade que não são normalmente detectados pelas pesquisas que analisam a precariedade nas habitações, que geralmente analisam o adensamento excessivo e a falta de infra-estrutura, não atentando para condições de habitabilidade um pouco mais complexas de serem detectadas e apontadas. Além desse aspecto, é importante ressaltar um outro fenômeno recorrente nas favelas e loteamentos irregulares: a produção da moradia, para aluguel ou venda. Muitos moradores têm construído outra casa em seu lote ou na laje de sua casa com o intuito de alugar ou vender, para obter uma renda extra. Assim, o morador funciona como um pequeno promotor de habitação informal de baixa renda.

6. O Pequeno Empreendedor Informal. Por mais precário que seja um loteamento ou favela, existe um mercado aí configurado, assim como em qualquer área da cidade. É na produção da favela, em terrenos públicos ou privados, que os grupos sociais excluídos tornam-se, efetivamente, agente modelador, produzindo seu próprio espaço, na maioria dos casos independentemente e a despeito dos outros agentes. A partir de meados da década de 70, quando movimentos de favela começaram a se organizar, o aluguel era visto como uma forma de exploração e não era praticado pelos moradores, sendo que a dinâmica mais comum de adensamento populacional e construtivo das áreas era a cessão de cômodo ou parte do lote para parentes. Entretanto, poucos anos mais tarde surgem nas favelas o aluguel e a compra e venda de unidades. 7 Dentre os fatores que influenciam o preço dos imóveis, podemos citar a localização (tanto da favela, quanto do local específico no interior da favela), a acessibilidade a transportes públicos, a segurança de permanecia no local, o acesso à infra-estrutura ou a possibilidade de melhoria do assentamento e a tipologia da casa (quantidade de cômodos, qualidade da construção, etc)

Veras, M. e Pasternak Taschner, S. Evolução e mudanças das favelas paulistanas. In: Espaço e Debates, n031, ano C, 1990. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

7. Cortiços e Outras Formas de Habitação Coletiva. Os cortiços são habitações coletivas, resultado da divisão dos cômodos de casarões pelos proprietários. O banheiro geralmente é coletivo e cada família habita espaços de um ou dois cômodos. Geralmente são localizados em áreas centrais das cidades. Diferentemente dos tipos anteriores, as habitações nesse caso não são próprias, sendo locados pelos moradores, muitas vezes num valor de locação por m2 altíssimo, dada a quantidade de espaço disponível e a salubridade do ambiente. Muito comuns no começo do século passado, os cortiços eram a forma mais usual de habitação de população de baixa renda. Caracterizam-se pela locação de cômodos em casarões antigos nos centros das cidades, usualmente pelo próprio proprietário. Esses casarões normalmente se localizam em áreas centrais, porém menos valorizadas e o proprietário vê a possibilidade de obter maior renda locando os cômodos individualmente para diversas famílias. Muitas vezes há um intermediário, o locatário original que subloca. O banheiro geralmente é coletivo e as casas são mal conservadas, não tendo o proprietário muito interesse na conservação do imóvel. O valor do aluguel geralmente é abusivo pela qualidade e tamanho da moradia. No início do século XX, as reestruturações urbanas e o fluxo migratório, foram os fatores responsáveis pela ocupação das periferias e pela formação de assentamentos irregulares. São Paulo viu com seu plano de avenidas, uma enorme quantidade de despejos e desapropriações. O mesmo se deu no Rio de Janeiro e em Salvador, onde a população que ocupou áreas vazias dando origem às primeiras favelas. Muitas das casas desapropriadas na “fase do urbanismo higienista” 8 eram cortiços que abrigavam a maior parte da população de baixa renda das cidades, muitos trabalhadores das industrias. Sem ter para onde ir, os loteamentos de periferia e assentamentos informais surgiram como solução de moradia barata em um mercado que não dispunha de ofertas de imóveis que atendessem a essa população. Presentemente são comuns nos centros das grandes cidades, mas não representam uma alternativa de moradia quantitativamente tão expressiva quanto as unidades autoconstruídas na periferia. Nessas últimas áreas são freqüentes as locações de cômodos de fundo, constituindo verdadeiros cortiços periféricos.

8. Conclusões. Ao abordarmos a produção informal da moradia no Brasil foi nosso propósito apontar, alternativas frente à sua produção. Ao caracterizarmos o que é produção informal, acredita-se ter 8

Movimento, surgido na Europa no século XIX, que preconizava como medida de saúde pública a eliminação sistemática das águas paradas ou empoçadas nas cidades assim como dos dejetos domésticos jogados nas vias públicas. No Brasil neste início de século a ação de Saturnino de Brito ajudou a consolidar o que ainda hoje se costuma chamar no Brasil de drenagem urbana ou seja o uso do conceito higienista de evacuação rápida combinado com a rede de esgoto pluvial separada da rede de esgoto doméstico (sistema separador absoluto). Ver: Silveira, A.L.L., 1998, Hidrologia Urbana no Brasil, in : Braga, B.; Tucci, C.E.M.; Tozzi, M., 1998, Drenagem Urbana, Gerenciamento, Simulação, Controle, ABRH Publicações nº 3, Editora da Universidade, Porto Alegre. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

sido fundamental para que se possa qualificar o tipo de intervenção necessária. Há que se distinguir questões de posse e propriedade, questões administrativas e de legislação urbanística e questões relativas à precariedade seja de infra-estrutura, seja da unidade habitacional. Comportam evidentemente propostas e intervenções de diferentes tipos, já que expressam diferentes tipos de deficiência. Questões administrativas e de legislação passam por assumir um quadro com normas mais realistas frente às condições reais e por facilitar os procedimentos administrativos, os prazos para obtenção de licença, mas também a fiscalização. Para tanto, a melhor articulação entre os diversos dispositivos legais, incluindo resoluções e normas de serviço, é fundamental. Como é fundamental reforçar o papel e autonomia dos municípios que tenham capacidade de gestão. Pode ser um recorte básico por tamanho, idade e domínio técnico, existência de Plano Diretor e Conselho de Habitação ou Conselho da Cidade. A necessidade de intervenção para a qualificação de assentamentos precários passa pelo tipo de assentamento. Enquanto nos loteamentos irregulares em geral não há necessidade de área adicional para implantar habitações removidas e a maior intervenção necessária se faz na infraestrutura, uma favela implantada em uma área de risco implica remoção total das moradias, demando nova área, onde possam ser construídas novas moradias e implantada a infra-estrutura necessária. Assim, poderíamos classificar as necessidades de intervenção de acordo com a precariedade e características dos assentamentos precários. Para os loteamentos irregulares e clandestinos a maior necessidade de qualificação é da infraestrutura urbana. Assim, a implantação de rede de abastecimento de água e coleta de esgoto, assim como a pavimentação das ruas geralmente é a necessidade desses locais. Já as favelas têm necessidades diferentes de acordo com o local em que estão implantadas. Favelas localizadas em áreas muito íngremes pressupõem, na maioria das vezes, remoção total. O mesmo ocorre com favelas implantadas sobre rios e córregos ou áreas de mangue. A qualificação desses assentamentos pressupõe nova terra, infra-estrutura, além de novas moradias. As demais áreas faveladas, implantadas em outros locais, podem ser urbanizadas, geralmente demandando a instalação de infra-estrutura e pavimentação das vias a serem abertas, além de uma parcela de terra necessária para a construção das habitações novas, para as famílias que tiverem que ser removidas para a implantação de infra-estrutura e sistema viário. Os cortiços, para a melhora de suas condições de habitabilidade, demandam reforma da edificação além da construção de banheiros, para que não tenham que ser divididos entre diversas famílias, como geralmente ocorre.

Referências Bonduki N. “Origens da Habitação Social no Brasil”, Estação Liberdade, FAPESP, São Paulo, 1998. Correal L.O.” O Espaço Urbano”, Editora Atica, São Paulo, 1999. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

FINEP-GAP. “HABITAÇÃO POPULAR: Finep/Projeto,vol.1, Rio de Janeiro, 1983.

Inventário

ação

governamental”

FINEP-GAP. “HABITAÇÃO POPULAR: Inventário da ação governamental: Complementação 1984/86”. Finep, vol 2, Rio deJaneiro. 1988. MINISTÉRIO DAS CIDADES. “Plano Nacional de Habitação: Contextualização do Plano Nacional de Habitação: análise e sistematização do contexto habitacional atual,constrangimentos, potencialidades e cenários possíveis”, Contrato nº 47000391, Ref. BID Nr: 4000007130 BRA/00/019 – Habitar – BID, Produto 2 –VolumeBrasília,2007. Veras, M. e Pasternak Taschner, S. “Evolução e mudanças das favelas paulistanas. In: Espaço e Debates, n031, São Paulo, 1990. Vidal F.E.C. “ Autoconstrução e o Mutirão Assistidos como Alternativas para a Produção de Habitações de Interesse Social”. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília, Brasília, Distrito Federal, 2008 Agradecimentos. Agradeço ao Decanato de Pesquisa e Pós-Graduação da Universidade de Brasília, o auxílio financeiro, sem o qual não teria sido possível o comparecimento ao evento e conseqüentemente a apresentação deste trabalho. Ao Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade de Brasília a liberação de minhas atividades para comparecimento ao evento, meus agradecimentos. Correspondência Para mais informação contatar com: Secretaría Tercer Congreso Iberoamericano de Ingeniería de Proyectos Página web: http://sites.riipro.org/ciip/home e-mail: secretariaciip@riipro.org

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ESTRATEGIAS PARA LA DISMINUCIÓN DE RIESGOS LABORALES EN OBRAS DE CONSTRUCCIÓN CON TRABAJOS EN ALTURA Díaz, M (p) Universidad Nacional Experimental del Táchira (UNET)

Resumen El objetivo del presente trabajo fue diseñar estrategias orientadas a la disminución de riesgos laborales, dirigidos a los trabajadores de la industria de la construcción, en San Cristóbal, Estado Táchira - Venezuela. Esta investigación de paradigma cualitativo y diseño etnográfico, fue realizada durante la ejecución de una edificación de uso residencial con trabajos en altura, se desarrolló un trabajo de campo para obtener un diagnóstico sobre los factores que generan riesgos en las obras de construcción. Fueron aplicadas las técnicas de la observación y entrevista en profundidad, para obtener los datos que permitieran una aproximación directa al objeto de estudio. Como resultado se obtuvo que existen debilidades en el conocimiento técnico y legal de los trabajadores sobre los principios de seguridad y salud laboral; razón por la cual se propusieron estrategias analíticas tanto preventivas como correctivas; estrategias operativas de factores técnicos y humanos, y finalmente estrategias especificas, constituyéndose en oportunidades de mejora para la industria de la construcción. Con el diseño de estas estrategias, se pretende mejorar la disposición de los empleadores en minimizar o eliminar los riesgos presentes en el área de trabajo y mejorar la actitud de los trabajadores frente a los riesgos inherentes en obras de construcción. Palabras clave: Estrategias, riesgos, altura, construcción.

Abstract The objective of the present work was to design strategies oriented to the diminution of labor risks, directed to the workers of the industry of the construction, in San Cristóbal, Táchira State Venezuela. This investigation of qualitative paradigm and ethnographic design, was made during the execution of a construction of residential use with works in height, was developed a work of field to obtain a diagnosis on the factors that generate risks in construction sites. The techniques of the observation were applied and interviews in depth, to collect the data that allowed a straight-in approach to the study object. As result were obtained that weaknesses in the technical and legal knowledge of the workers about the principles of security and labor health; reason for which analytical strategies seted out as much preventive as corrective; operative strategies of technical and human factors, constituting itself in opportunities of improvement for the industry of the construction. With the design of these strategies, it is tried to improve the disposition of the employers in diminishing or eliminating the present risks in the work area and to improve the attitude of the workers as opposed to the inherent construction site risks. Keywords: Strategies, risks, height, construction.. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

1. Introducción La sociedad mundial hoy en día reconoce el derecho del hombre a tener condiciones favorables de trabajo aunque es inevitable que en algunas áreas de la actividad humana exista el riesgo de que ocurran eventos desafortunados. La siniestralidad causada por los accidentes laborales es un fenómeno de creciente interés debido al alto costo humano y económico que actualmente se genera en varios campos. Diversas son las actuaciones, tanto a nivel nacional como internacional, en las cuales se reclama un mayor conocimiento de estos sucesos y sus causas con el fin de contribuir al desarrollo e implementación de estrategias preventivas que reduzcan su aparición y sus consecuencias. Lamentablemente, los accidentes ocurridos en el ámbito laboral continúan siendo un problema en muchos países, con más probabilidades en el campo de la construcción. En este sentido, el desconocimiento de la problemática y la generalización en la recolección de los datos, dificultan la toma de decisiones de las autoridades de salud y gerentes; también para los trabajadores y la población en general, resulta difícil avanzar en el intento de mejorar las condiciones de trabajo, reducir los riesgos y prevenir los accidentes y enfermedades. Un trabajador comprometido con su seguridad, orientado hacia una cultura de prevención es la clave para evitar riesgos laborales (1). Por esta razón los empleadores, deben tomar una actitud previsiva mediante dos iniciativas: Disponer los medios necesarios para que los empleados realicen su labor de manera efectiva y enfocar sus esfuerzos para que tengan presente el peligro que conlleva su actividad, estableciendo reglas claras para minimizar contingencias. En este orden de ideas, es evidente que en algunas áreas de la actividad humana existe el riesgo de que ocurran accidentes, con más probabilidades en el campo de la construcción. Según la Organización Internacional del Trabajo, en el año 2005 se calculó que 2,2 millones de personas mueren cada año en el mundo a causa de accidentes y enfermedades relacionadas con el trabajo. En el ámbito latinoamericano, se producen entre 20 y 27 millones de accidentes ocupacionales según cifras publicadas por el Banco Interamericano de Desarrollo, lo cual constituye motivo de preocupación en todo el mundo para los gobiernos, los empresarios, los trabajadores y sus familias. De acuerdo con los estudios realizados por el Instituto Nacional de Prevención, Salud y Seguridad Laboral (INPSASEL), organismo facultado en la materia, en Venezuela ocurren anualmente 150 mil accidentes laborales, de los cuales 31% se producen en la industria de la Construcción. Actualmente en el país, se están implementando políticas de promoción de seguridad y salud dirigida a los empleados, orientadas a la aplicación de medidas de prevención de riesgos derivados del trabajo, a través de la promulgación de la Ley Orgánica para la Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (LOPCYMAT). Igualmente a nivel regional, existen dependencias del Ministerio del Trabajo dedicadas a promover la salud y seguridad en el trabajo, tal es el caso de la Dirección Estadal de Salud de los Trabajadores (DIRESAT) de los estados Táchira y Mérida. Dadas las cifras de siniestralidad mencionadas, existe una constante preocupación por identificar los peligros del entorno laboral y evaluar los riesgos de lesión relacionados, ya que la inminente ocurrencia de estos eventos, aparte de producir grandes pérdidas económicas en los centros laborales, gubernamentales y privados, incide negativamente en los sistemas económicos y productivos de un país. Dicha situación se verá reflejada a futuro principalmente, en el aumento de las tasas de mortalidad, trabajadores incapacitados, aumento de la http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

subcontratación, procesos judiciales por demandas, cuantiosas indemnizaciones y finalmente, desmejoras en la calidad de vida del trabajador. En función de estos planteamientos, y considerando las cifras de infortunios en el sector de la construcción, se realizó esta investigación la cual establece, entre otros factores, los tipos de riesgos laborales y sus causas, durante la ejecución de una obra de construcción en Venezuela, específicamente en la ciudad de San Cristóbal, Estado Táchira, y a la vez propone una serie de estrategias que permitan disminuir significativamente dichos riesgos y sus consecuencias. Para tal fin, fue seleccionada una edificación de uso residencial-multifamiliar en proceso de ejecución y con trabajos en altura, la cual cumple con los parámetros necesarios para abordar el tema de estudio.

2. Objetivos 2.1. Objetivo General: Proponer estrategias para la disminución de riesgos laborales en obras de construcción con trabajos en altura en San Cristóbal, Estado Táchira. 2.2. Objetivos Específicos: •

Identificar los riesgos laborales en obras de construcción con trabajos en altura en San Cristóbal, Estado Táchira.

•

Describir el comportamiento de los trabajadores en función de los programas de seguridad y normativas implementados en obras de construcción con trabajos en altura en San Cristóbal, Estado Táchira.

•

Analizar la actitud de los empresarios en función de los programas de seguridad y normativas implementados en obras de construcción con trabajos en altura en San Cristóbal, Estado Táchira.

•

Diseñar estrategias para la disminución de riesgos laborales en obras de construcción con trabajos en altura en San Cristóbal, Estado Táchira.

3. Caso de estudio La selección del escenario desde el cual se intenta recoger información pertinente para dar respuesta a las cuestiones de investigación es la estrategia de diseño de la investigación cualitativa que permite escoger el sitio real donde se encuentran las fuentes de información (2). Considerando que un caso se elige en la medida en que su aporte represente un medio para lograr la comprensión del tema objeto de estudio, se seleccionó el estudio de caso único, debido a la posibilidad de confirmar, modificar o ampliar el conocimiento sobre el objeto de estudio, además que puede ser utilizado como un primer análisis exploratorio que permita describir hechos o situaciones concretas en el sitio de trabajo. Esta investigación fue desarrollada durante la ejecución de una edificación de uso residencialmultifamiliar ubicada en la ciudad de San Cristóbal, Estado Táchira, la cual posee quince (15) pisos de altura y 18.000 metros cuadrados de construcción aproximadamente, además de instalaciones recreativas para piscinas, parques, gimnasios, canchas deportivas y salón de http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

reuniones sociales. La obra fue iniciada en el año 2009, con una plantilla de veinticuatro (24) trabajadores y actualmente cuenta con ciento diez (110) personas laborando en sitio, incluyendo supervisores, analistas, personal obrero y subcontratistas para actividades específicas.

Figura 1. Vista de la edificación de uso residencial-multifamiliar

4. Resultados La siniestralidad actual en el sector construcción, es un fenómeno de creciente interés debido al alto costo humano y económico que genera en la sociedad. Diversas son las propuestas, tanto a nivel nacional como internacional, con las cuales se pretende establecer estrategias efectivas que disminuyan los daños a la salud y sus consecuencias. Los constantes esfuerzos en prevención han resultado insuficientes debido a una carencia evidente de una cultura de prevención en el trabajador, un escaso compromiso de los empresarios y gerentes con la salud y seguridad laboral y una ineficiente articulación de la legislación existente con los órganos competentes. En función de esta problemática, se hace necesario la identificación, análisis y modificación de conductas inadecuadas hacia comportamientos seguros, lo cual tendrá un efecto positivo sobre el factor técnico en el ambiente laboral. Mediante la planeación, formación, control, evaluación y promoción de los factores que integran la seguridad laboral, se pretende incentivar el compromiso empresarial y gerencial con la salud, promover la inversión económica y fomentar una actitud proactiva en el trabajador que logre convertirlo en actor responsable de su propia seguridad y la de sus compañeros, que se sienta identificado, valorado, protegido y orientado al firme compromiso con la cultura de prevención en seguridad y amor a la vida. Con base en las consideraciones anteriores, se mencionan los objetivos necesarios para el diseño y formulación de las estrategias:

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•

Promover la planificación, análisis e implementación de proyectos de seguridad laboral, que incluyan la concepción, gestión de actividades, procesos y condiciones de trabajo seguro.

•

Incentivar la formación y educación de los trabajadores y empresarios en la cultura de prevención en seguridad laboral.

•

Implementar acciones de control y evaluación que permitan la aplicación efectiva de programas y normativas de seguridad laboral.

•

Impulsar la promoción y difusión de la prevención en riesgos laborales en obras de construcción.

En función de estos objetivos, es posible establecer que las estrategias constituyen maniobras o iniciativas que permiten obtener ventajas sostenibles y eficientes a corto, mediano y largo plazo, tomando en cuenta que son modelos integrales donde convergen las líneas principales de acción, mientras se realiza un proceso de análisis de la situación y evaluación de las alternativas existentes y donde se elige la que mejor responda al requerimiento del entorno. Básicamente, para el proceso de elaboración de estrategias gerenciales, deben definirse los lineamientos fundamentales sobre los cuales se desarrollará el proyecto, es decir, las estrategias, las cuales son aquellas actividades que permiten alcanzar o realizar cada proyecto estratégico (3). Posteriormente, se diseñan los correspondientes planes de acción, que representan las tareas o procedimientos que debe realizar cada unidad de trabajo para alcanzar los resultados esperados dentro del horizonte de tiempo previamente definido. A continuación, la propuesta de estrategias para la disminución de riesgos laborales en obras de construcción, estructuradas siguiendo el modelo de Cortés (4): Estrategias para la disminución de riesgos laborales en obras de construcción con trabajos en altura Estrategias Analíticas Corresponden a las actividades orientadas al análisis, diseño, planeación e implementación de los factores que intervienen en la realización del proyecto de seguridad de la obra, previo al inicio y durante su ejecución. Incluyen las estrategias de tipo preventivo y las acciones a ser implementadas con fines correctivos. Estrategia I: Planificación Estratégica Formulación de un plan estratégico que permita la organización y administración de los factores presentes en el proyecto previo a su ejecución, enfocados a integrar la concepción, análisis y gestión de actividades, procesos y condiciones de trabajo, mediante la participación de un equipo multidisciplinario y la cooperación del Instituto Nacional de Prevención de Salud y Seguridad Laboral (INPSASEL). Dentro de los planes de acción contemplados se encuentran: •

Plan de Acción 1: Elaboración del Programa de Seguridad y Salud en el Trabajo, que contenga la Política de Seguridad y Salud en el Trabajo, Identificación de los procesos peligrosos, análisis de riesgos de trabajo, notificación de riesgos al trabajador, procedimientos de trabajo seguro y planes de emergencia y evacuación de acuerdo con la normativa vigente en materia de seguridad y salud en el trabajo. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

•

Plan de Acción 2: Elaboración de análisis estadísticos y comparativos de los índices históricos de accidentalidad, enfermedades comunes y ocupacionales en obras de construcción.

•

Plan de Acción 3: Planificación anual de actividades orientadas a la capacitación y asesoramiento del personal en materia de salud y seguridad dentro de la jornada laboral.

•

Plan de Acción 4: Presentación de balance anual de accidentes y enfermedades ocupacionales durante la ejecución de la obra.

•

Plan de Acción 5: Formulación de planes y políticas para incentivar la correcta aplicación y actualización de la legislación en materia de salud y seguridad en los centros de trabajo.

•

Plan de Acción 6: Elaboración de plan de coordinación en seguridad y salud con organismos competentes para protección de transeúntes y comunidad en general.

•

Plan de Acción 7: Investigación y aplicación de legislación internacional en materia de prevención de riesgos laborales (Ejemplo: OSHA 18001).

•

Plan de Acción 8: Planificación anual de asignación de partidas presupuestarias para la aplicación efectiva de la normativa de seguridad laboral en las fases de planeación, ejecución, evaluación y control.

Estrategias Operativas Comprenden las acciones orientadas a mejorar y optimizar los procesos técnicos y humanos que intervienen durante la ejecución de obras de construcción. Estrategia II: Formación y Educación Elaboración de un proyecto de formación y educación teórico-práctico orientado a promover la cultura de prevención en seguridad laboral, fomentar un firme compromiso con la salud y elevar el nivel de conocimiento en materia de seguridad laboral, dirigido al personal directivo, supervisores, analistas, obreros y subcontratistas. A continuación se presentan las acciones planteadas: •

Plan de Acción 9: Programación de cursos, talleres y seminarios de entrenamiento y capacitación en prevención de riesgos laborales y legislación para el personal, dirigido a grupos de seis personas. Incluye proyección de medios audiovisuales, prácticas básicas y entrega de material didáctico como guías, trípticos.

•

Plan de Acción 10: Elaboración de programa de inducción y evaluación de nuevos ingresos y modificaciones de tareas y puestos de trabajo.

•

Plan de Acción 11: Elaboración de un programa de incentivos laborales empleando técnicas motivacionales tales como eventos de reconocimiento al empleado seguro de mes, bonificaciones, congresos y obsequios.

•

Plan de Acción 12: Programación de cursos de capacitación en identificación de procesos peligrosos existentes y su adecuado manejo.

•

Plan de Acción 13: Programa de suministro y capacitación en el uso correcto de equipos de protección personal (EPP) y equipos de protección colectiva (EPC) para los trabajadores. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

•

Plan de Acción 14: Diseño e implementación de mecanismos de identificación de estados sufridos en el trabajador (Fatiga, presión, estados emocionales, exceso de confianza) y comportamientos de riesgo (Desconcentración, distracción visual, desplazamientos de riesgo, desestabilización).

•

Plan de Acción 15: Elaboración de programas de asistencia, formación y asesoramiento especializado en seguridad laboral para personal supervisor, coordinadores de seguridad y delegados de prevención.

•

Plan de Acción 16: Establecimiento de programas para la recreación, utilización del tiempo libre y descanso efectivo de los trabajadores.

•

Plan de Acción 17: Estudio, investigación y desarrollo de un programa de mejora continua de actividades, métodos y procesos de ejecución de tareas.

•

Plan de Acción 18: Elaboración de manuales para el mantenimiento preventivo de maquinaria, herramientas y equipos empleados en la ejecución de la obra.

•

Plan de Acción 19: Suministro, construcción y mantenimiento preventivo e inspección de instalaciones adicionales de seguridad en obra, tales como accesos, rampas, plataformas de elevación, andamiajes, barandas de protección.

•

Plan de Acción 20: Elaboración e implementación de sistemas de señalización de seguridad en sitios de trabajo.

Estrategia III: Control y Evaluación Elaboración de un plan de seguimiento, control y evaluación continua de actividades y procedimientos enfocados en la aplicación efectiva de los programas de seguridad y salud y prevención de riesgos laborales en la obra. Dentro de los planes de acción propuestos se encuentran: •

Plan de Acción 21: Elaboración y aplicación de un programa de inspección de seguridad continua de instalaciones, sistemas, procesos, personal y condiciones de trabajo.

•

Plan de Acción 22: Plan de monitoreo y vigilancia de salud y seguridad para todo el personal, con la participación de personal médico en sitio.

•

Plan de Acción 23: Elaboración de manual de sanciones administrativas y multas para trabajadores con conductas inseguras.

•

Plan de Acción 24: Diseño de pruebas de verificación de condiciones medioambientales, previas a la ejecución y durante la jornada de trabajo.

•

Plan de Acción 25: Diseño de Instrumentos para la identificación, registro, investigación y seguimiento de accidentes sin lesión durante la ejecución de la obra.

•

Plan de Acción 26: Diseño e implementación de mecanismos de identificación de riesgos disergonómicos y psicosociales (Ejemplo: Mapas de riesgo).

•

Plan de Acción 27: Planificación de auditorías internas y externas destinadas a verificación de condiciones de trabajo y procedimientos de trabajo.

•

Plan de Acción 28: Planificación de reuniones semanales para identificación y discusión de factores de riesgo y condiciones inseguras detectados en el sitio de labores (Ejemplo: Técnica del momento sincero, método de feedback). http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

•

Plan de Acción 29: Diseño e implementación de mecanismos de investigación, control y seguimiento de accidentes graves y mortales.

•

Plan de Acción 30: Elaboración de programa de control y seguimiento de actividades que involucren contacto con electricidad y altas temperaturas.

Estrategia IV: Promoción y Difusión Diseño, planificación, elaboración y ejecución de un programa de promoción y difusión de la prevención en salud y seguridad laboral para los trabajadores y comunidad en general. Para alcanzar los objetivos de este programa se propone: •

Plan de Acción 31: Promoción de políticas de incentivos para empresas con índices positivos de seguridad laboral.

•

Plan de Acción 32: Desarrollo de campañas publicitarias para promover la cultura de la seguridad laboral, mediante entrevistas, videos, carteleras ilustradas y testimonios de trabajadores lesionados.

•

Plan de Acción 33: Implementación de un programa de información, sensibilización en seguridad laboral y fomento de la conciencia del riesgo para los trabajadores, empresarios y comunidad en general, mediante la organización de jornadas de capacitación y eventos.

•

Plan de Acción 34: Fomento de la participación empresarial en la obtención de certificaciones internacionales y eventos de seguridad laboral.

•

Plan de Acción 35: Suscripción de empresas a convenios y acuerdos de cooperación e intercambio corporativo de conocimientos en salud y seguridad laboral.

Estrategias Específicas Corresponden a las acciones concretas orientadas a la detección y corrección de situaciones de peligro específicas. En este caso, se plantean medidas dirigidas a impedir, limitar y controlar los riesgos laborales surgidos por trabajos en altura, las cuales se establecen a continuación: •

Plan de Acción 36: Elaboración de programa de suministro, capacitación y adiestramiento en el uso correcto de equipos de protección colectiva para los trabajadores (redes anticaída, barandas de sujeción, dispositivos de descenso).

•

Plan de Acción 37: Diseño y elaboración de programa de prevención para el acceso y permanencia sobre estructuras elevadas.

•

Plan de Acción 38: Programación de actividades de simulacro para salvamento en lugares de difícil acceso y a gran altura, con el propósito de preparar a los empleados ante incidentes de esta naturaleza.

•

Plan de Acción 39: Elaboración de Programa de mantenimiento preventivo, inspección, control de adecuación, estado de conservación y correcta utilización de instalaciones de estructuras elevadas y protecciones colectivas.

•

Plan de Acción 40: Diseño y elaboración de programa de prevención para trabajos de excavación y construcción de zanjas mayores.

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Elementos institucionales para el diseño, implantación e impacto de las estrategias propuestas El éxito de las estrategias y planes de acción propuestos deben estar enmarcados en la concepción y diseño de principios que comuniquen, capaciten y motiven generando interés colectivo en el mejoramiento de la gestión de la seguridad y salud laboral en la industria de la construcción. A fin de dar rigurosidad gerencial estratégica a las acciones planteadas, se presentan a continuación las premisas a ser adoptadas en la edificación de uso residencialmultifamiliar en proceso de ejecución y con trabajos en altura en la ciudad de San Cristóbal, Estado Táchira: •

Diseñar, mantener y promover mecanismos oportunos de manejo de la información.

•

Involucrar a todo el personal (empleadores y trabajadores) en el desarrollo de las estrategias para la disminución de riesgos laborales en obras de construcción con trabajos en altura, haciéndoles saber cómo puede incidir de manera positiva a su salud física, mental y social.

•

Otorgar el correspondiente reconocimiento a los trabajadores que alcancen logros en materia de seguridad y salud en el trabajo.

•

Crear compromisos entre empresarios y trabajadores en el cumplimiento de los principios de seguridad y salud en el trabajo.

•

Crear los mecanismos necesarios y correspondientes de interrelación personal.

•

Aprobar nuevas ideas, disminuyendo la severidad ante innovaciones o cambios sin éxito.

•

Fomentar el trabajo en equipo.

•

Proporcionar formación y capacitación continua y permanente para potenciar habilidades y destrezas.

•

Proporcionar retroalimentación sobre el desempeño de los trabajadores de la construcción, indicando los puntos de progreso y evolución, así como aquellos que pueden y deben mejorarse.

Análisis de viabilidad y factibilidad de las estrategias propuestas Cuando se diseñan propuestas para el mejoramiento, la viabilidad (intención) y la factibilidad (posibilidad), son el punto de partida para la implantación y sostenibilidad de dichas propuestas. En cuanto a la viabilidad de las estrategias planteadas, juega un rol protagónico la conciencia que tenga los empleadores de la industria de la construcción respecto a la importancia del diseño de mecanismos de identificación, evaluación y control de los factores de riesgos laborales, desarrollo e implementación de programas de seguridad y salud laboral así como el desarrollo e implementación de programas de capacitación, formación y motivación que logren promover el conocimiento y destrezas de los trabajadores sobre los principios de seguridad y salud en el trabajo. Al respecto, durante el desarrollo del estudio se evidenció una alta disposición e interés por parte de los directivos de la edificación de uso residencialmultifamiliar en proceso de ejecución considerada para el estudio, además de una conciencia clara respecto a la importancia que tiene para la constructora mantener trabajadores sanos, seguros y motivados por medio de la implementación de mecanismos que permitan mantenerlos http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

informados, comprometidos y protagonistas en el cuidado de su salud física y mental así como en el resguardo de su vida en beneficio principalmente de ellos, de sus familiares, de la empresa, del estado y del ambiente en general. De allí puede afirmarse que, evidentemente, existe la necesidad de la implementación de las estrategias planteadas para lograr una relación ganar-ganar entre empleadores y trabajadores. En cuanto a la factibilidad, según información aportada por los entrevistados, el principal recurso de la organización es el talento humano; de allí que los empresarios de la constructora, estarían dispuestos a proporcionar el capital necesario para el desarrollo de las estrategias, razón por la cual las acciones son factibles de ser llevadas a cabo. Es importante mencionar que esta propuesta puede ser desarrollada e implementada por otras constructoras de carácter regional, nacional e internacional, atendiendo y respetando la estructura organizacional, valores, compromisos y objetivos corporativos de las empresas de la construcción.

5. Conclusiones - Los riesgos laborales evidenciados en obras de construcción con trabajos en altura, son causados principalmente por errores del factor humano, imprudencia del trabajador, ausencia de compromiso empresarial y una notable desmotivación hacia el tema de la seguridad y salud, además de un desconocimiento evidente de la normativa y legislación en la materia. - Los comportamientos observados de los trabajadores en obras de construcción evidencian una falta de conciencia ante el riesgo, generando imprudencia en la ejecución de las tareas y actitudes renuentes frente al tema de la seguridad laboral, básicamente causados por desconocimiento de la normativa y una deficiente cultura de seguridad en el contexto venezolano. - La actitud del empresario de la construcción está orientada a evitar las consecuencias de los riesgos laborales porque conocen la responsabilidad legal que actualmente poseen, considerando a la seguridad como un gasto y no como estrategia de inversión para reducir costos administrativos. - En el ámbito jurídico, existe una notable desarticulación de la legislación vigente con la actuación de los organismos gubernamentales que involucren en su totalidad factores técnicos, humanos y económicos.

6. Referencias (1) Fernández, M. (2007). La siniestralidad laboral. Belt Ibérica, S.A. [Página web en línea]. Disponible en: http://www.belt.es/articulos/HOME2_articulo.asp?id=5196. (2) Rodríguez, G., Gil, J. y García, E. (1999). Metodología de la investigación cualitativa. Málaga: Aljibe. (3) Serna, H. (2006). Gerencia Estratégica. Bogotá: 3R Editores. (4) Cortés, J. (2007). Técnicas de prevención de riesgos laborales: Seguridad e Higiene en el trabajo. Madrid: Ediciones Tébar. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

8. Correspondencia Manuel Alejandro Díaz Araque. Universidad Nacional Experimental del Táchira (UNET). Vicerrectorado Académico. Departamento de Ingeniería Industrial. Av. Universidad C.P. 5001, San Cristóbal, estado Táchira – Venezuela. Teléfono: 0058 276 3418909. / Celular: 0058 424 7117775. E-mail: maraque@unet.edu.ve

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CONSIDERACIONES PARA LLEVAR A CABO CAPACITACIÓN EFECTIVA EN EL SECTOR DE LA CONSTRUCCIÓN, EN ARAS DE MEJORAR LA SEGURIDAD LABORAL Jiménez, V. Flores, J. A. Rocha L. Universidad Autónoma Metropolitana México, D.F.

Resumen Siendo la seguridad laboral un tema con muchos pendientes por hacer, la capacitación es una herramienta necesaria de incorporarse. En el presente trabajo se pretende, primero diferenciar capacitación y educación, posteriormente, se analizan las condiciones naturales del sector de la construcción, se describe cómo es que debe ser la capacitación efectiva y finalmente se hace la recomendación de cómo aplicar acciones, mecanismos y metodologías de capacitación en base a situaciones realistas en el sector de la construccióntodo ello con la finalidad de mejorar la seguridad de los trabajadores. Para este trabajo, se toma como punto de referencia, que la seguridad de los trabajadores tiene como fundamento básico los comportamientos y actitudes de los mismos, por lo tanto, es urgente incorporar la capacitación efectiva para formar y fortalecer actitudes positivas y en pro de la prevención de los riesgos laborales.

Abstract The occupational safety is a topic with many unresolved task, training is a tool to incorporate.This work pretend, first differentiate between training and education, afterwards, discusses the natural conditions of the construction sector, describes how is that it must be the effective training and finally made recommendations on how apply actions, mechanisms and methodologies for training on basis of realistic situations in the construction sector with the aim of improving the safety of workers. For this work, it is taken as a point of reference, that the safety worker has behaviors and attitudes of the same, as basic fundament. Therefore, is urgent to incorporate effective training to form and strengthen positive attitudes towards the prevention of occupational risks. Palabras claves: Seguridad, Capacitación, Prevención, Riesgos http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

PREMISA: Ante panoramas de adversidades para la prevención de riesgos laborales y donde es difícil pero necesario cambiar los sistemas organizacionales en su totalidad, la manera inmediata y directa para propiciar actitudes positivas de prevención de riesgos, es aplicar programas eficaces de capacitación.

1. INTRODUCCION El sector de la construcción, ha sido durante todos estos años, el que más accidentes laborales ha presentado. Las causas de ello, son muchas, pero si consideramos a los directamente afectados, es decir a los propios trabajadores, podemos empezar a cimentar con acciones básicas un futuro más prometedor para ellos y con beneficios directos para las empresas constructoras. Con lo anterior, no pretendemos decir que no se esté haciendo nada por mejorar la situación, puesto que muchos empresarios, asociaciones y organismos internacionales y entidades gubernamentales han estado invirtiendo y realizando esfuerzos encaminados a mejorar las condiciones de los trabajadores, y de manera particular han estado tratando de garantizar la seguridad en los centros de trabajo. A través de los años, se ha estado observando que muchos de los esfuerzos, estrategias y planes en seguridad se han estado enfocando a mejorar las condiciones físicas de los lugares de trabajo, pero, por las condiciones y riesgos implícitos que conlleva el sector de la construcción, dichas acciones no han dado los resultados esperados, es decir, no han disminuido de forma notable los accidentes. La capacitación laboral, como recurso estratégico ofrece la posibilidad de alertar, concientizar, orientar y preparar a los trabajadores para estar en las condiciones mínimas y necesarias requeridas para actuar con seguridad en todas y cada una de las tareas que llevan a cabo diariamente.

2. OBLIGATORIEDAD DE IMPARTIR CAPACITACION LABORAL En el marco normativo tanto internacional como nacional para cada país, se establece la obligatoriedad de que los empleadores deben proporcionar capacitación acorde con las funciones y actividades que llevará a cabo el trabajador dentro de la empresa. Recientemente se ha estado haciendo recomendaciones a nivel internacional por parte de la ILO (International LabourOrganization) de que los conocimientos en prevención de riesgos laborales deben proporcionarse desde las aulas y desde los niveles básicos de educación, lo anterior con la finalidad de que a largo plazo se pueda establecer una cultura en prevención de riesgos. Particularmente en México, esto representa doble tarea, ya que no podemos pensar en establecer una cultura en seguridad laboral, cuando los cimientos aún no han sido ni siquiera establecidos. Ciertamente, la seguridad debe ser en todos los ámbitos y estar presente en todas partes y también es cierto que los niños están conscientes y comprometidos con el cuidado por ejemplo del medio http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

ambiente, esto gracias a las campañas que se han establecido a nivel mundial. Pero, no podemos esperar hasta que las nuevas generaciones comiencen a adoptar los hábitos correctos en los centros de trabajo y que mejoren las condiciones de seguridad laboral hasta ese momento.

3. CARACTERISTICAS DEL SECTOR DE LA CONSTRUCCION Este sector, presenta las características peculiares siguientes: - Su propia naturaleza hace que las tareas que se llevan a cabo impliquen riesgos laborales. - Los trabajadores de este sector, presentan niveles educativos bajos. -Existen una elevada presencia de drogadicción y alcoholismo. -Continua rotación de personal. -Las edades de los trabajadores van desde los 16 años hasta los 65. -Los trabajadores llevan a cabo diferentes tareas. -Los trabajadores llevan a cabo sus tareas con exposición directa a la intemperie. -Las actividades de este sector, demandan esfuerzos físicos de manera continua. -En este sector, no existen lugares de trabajo fijos y los avances en la obra hacen que las tareas cambien de espacios físicos de manera continua. - La rama de la ergonomía difícilmente encuentra aplicación en este sector. -Los salarios son bajos. - Los trabajadores provienen de sectores más pobres. -Los trabajadores generalmente no cuentan con prestaciones sociales. -Los trabajadores del sector de la construcción difícilmente pueden hacer antigüedad en las empresas. - En el sector de la construcción predominan los trabajadores de sexo masculino. - Existe un ambiente de machismo y de bromas pesadas.

4. CAPACITACION VS EDUCACION Un aspecto primordial a considerar en la formación en prevención de riesgos laborales, es que no debemos olvidar que existen grandes diferencias entre educar y capacitar. La educación, es un proceso a largo plazo que se lleva a cabo para la adquisición de conocimientos, sin ser necesariamente obligatorio poner en práctica los conocimientos adquiridos. En cambio, la capacitación laboral, es el proceso a corto plazo que pretende eliminar las diferencias entre aquello que un trabajador puede ofrecer a partir de sus habilidades, experiencias y aptitudes acumuladas, y aquello que es exigido por el lugar de trabajo que ocupa y por su entorno. También http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

se puede considerar a la capacitación laboral como el proceso que amplifica el aprendizaje y proporciona un contexto para el mismo en tres terrenos principales: a) El conocimiento y su aplicación, b)El aprendizaje de habilidades y c)El plano de los valores y actitudes. Este último término es el que plantea mayores exigencias técnicas al formador, especialmente en el campo de la capacitación en prevención de riesgos laborales, y es la más difícil de evaluar. La Organización Mundial para la Salud (OMS), la promoción de la salud es "el proceso de capacitación de la población, para que ésta controle y mejore su nivel de salud". A este respecto, la OMS elaboró una serie principios: - Dirigirse a todos los grupos de población trabajadora en su conjunto. - Dirigirse a las causas fundamentales de salud y enfermedad. - Combinar diversos métodos de acción. - Pretender la efectiva participación de los trabajadores. - Formar parte de un proceso organizativo donde no sólo se incluyan las actividades médicas, sino también las condiciones de trabajo. Los programas de promoción de la salud en la empresa deben integrarse en: - Una estrategia global de salud, donde no sólo se trate de modificar el estilo de vida del individuo, sino también establecer condiciones de trabajo seguro y saludable; - Una estrategia empresarial que aspire a la prevención de los riesgos laborales (incluyendo enfermedades relacionadas con el trabajo, accidentes, lesiones, enfermedades profesionales y estrés); y, - una estrategia que debe estar incluida en un ciclo "problema-solución". Con el objetivo de aumentar: - El nivel de salud de los trabajadores. - La seguridad en los lugares de trabajo.

5. LACAPACITACION EFECTIVA

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Para que la seguridad laboral en el sector de la construcción pueda mostrar mejoras a corto, mediano y largo plazo, se requiere que la capacitación que se imparta a los trabajadores sea planeada, programada y controlada. Por otro lado, solo se podrá esperar resultados positivos y alentadores, si dicha capacitación abarca como mínimo los aspectos siguientes: -

La capacitación en el área de prevención de riesgos laborales y

La capacitaciónsobre la actividad a desarrollar o sobre el equipo y maquinaria a utilizar.

La capacitación laboral para poder ser efectiva, debe considerar e integrar el concepto de las “competencias”. Entendiéndose por "competencia" las funciones, tareas y roles de un profesional para desarrollar adecuadamente su puesto de trabajo, y que son resultado de un proceso de capacitación y cualificación. Una primera nota característica en el concepto de competencia es que engloba todo un conjunto de conocimientos, procedimientos y actitudes combinados, coordinados e integrados, en el sentido que el individuo ha de "saber hacer" y "saber estar" para el ejercicio profesional. El dominio de estos “saberes” le hacen "capaz" de actuar con eficacia en situaciones profesionales. Desde esta óptica, no sería diferenciable de capacidad, erigiéndose el proceso de "capacitación" clave para el logro de las competencias. Debemos aclarar también que, una cosa es "ser capaz" y otra muy distinta es "ser competente". Las competencias implican a las capacidades, sin las cuales es imposible llegar a ser competente. A su vez, la o las competencias logradas aumentan el poder de las capacidades, con lo que el proceso se convierte en una espiral centrífuga y ascendente que hace necesario el planteamiento que dimana de la formación permanente: "logro de más y mejores competencias en el desarrollo evolutivo de las capacidades de la persona". Algunas características de las competencias son las siguientes: - Las competencias sólo son definibles en la acción. -Las competencias no son reducibles ni al saber, ni al saber-hacer, por lo tanto, no son asimilables a lo adquirido en formación. -Poseer unas capacidades no significa ser competente. Es decir, la competencia no reside en los recursos (capacidades) sino en la movilización misma de los recursos. -Es poniendo en práctica-acción la competencia como se llega a ser competente. Aún existe otro matiz diferenciador que distingue la capacidad de la competencia y que a simple vista puede resultar irrelevante. El "saber-hacer" al que hacemos alusión no es un saber imitar o aplicar rutinariamente los recursos de los saberes propios del individuo (esto estaría más cerca de la capacidad), el saber al que se alude es el "saber-actuar". La competencia exige saber encadenar unas instrucciones con otras y no sólo aplicarlas aisladamente. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Según Bunk (1994), posee competencia técnica aquel que domina como experto las tareas y contenidos de su ámbito de trabajo, y los conocimientos y destrezas necesarios para ello. Posee competencia metodológica aquel que sabe reaccionar aplicando el procedimiento adecuado a las tareas encomendadas y a las irregularidades que se presenten, que encuentra de forma independiente vías de solución y que transfiere adecuadamente las experiencias adquiridas a otros problemas de trabajo. Posee competencia social aquel que sabe colaborar con otras personas de forma comunicativa y constructiva y muestra un comportamiento orientado al grupo y un entendimiento interpersonal. Posee competencia participativa aquel que sabe participar en la organización de su puesto de trabajo y también de su entorno de trabajo, es capaz de organizar y decidir, y está dispuesto a aceptar responsabilidades. Ante esta filosofía de lo que significa ser competente, nos enfrentamos a la cultura que en el sector de la construcción es ya muy tradicional. Al directivo de la empresa constructora, lo que le interesa es que se generen rendimientos para su negocio, al gerente del proyecto lo que le interesa es que se tengan avances día con día, a los jefes de obra no les interesa como hagan las cosas pero las deben hacer rápido, los trabajadores de la construcción dicen que ya saben hacer las cosas y que siempre las han llevado a cabo a su manera y consideran que las medidas preventivas de seguridad solo les causan retrasos e incomodidades, ver fig. 1. Además, para fortuna de los trabajadores, no todos sus comportamientos inseguros causan accidentes ni todos los accidentes causan lesiones, por lo tanto, y según el criterio de los integrantes en la empresa: “los trabajadores son competentes”.

Fig. 1: Trabajador exponiéndose a caer al vacío (9m), en su afán por “acortar distancias”.

5.1 Niveles de competencias en la capacitación Para el ejercicio de las funciones requeridas en el desarrollo de la actividad preventiva en la empresa, se recomiendan tres niveles de competencias: básico, intermedio y superior. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

- Para el nivel básico únicamente se requiere una formación básica mínima de treinta a cincuenta horas, para acometer actividades preventivas sencillas, correspondiendo el mayor número de horas al caso de actividades propias de la empresa calificadas de especial riesgo. La formación correspondiente debe ser impartida por entidades de reconocida solvencia y prestigio o por servicios de prevención, sin necesidad de un reconocimiento expreso por parte de la autoridad laboral competente. En esta fase, se debe dar a conocer a los trabajadores de nuevo ingreso los riesgos inherentes y propios por el tipo de actividad de la empresa. Se debe dar a conocer el equipo básico de seguridad personal, sus características, la forma correcta de usarlo y el objetivo de usar el equipo de protección personal. Es deseable que en la empresa se cuente con cartillas impresas que indiquen las recomendaciones generales de Prevención de Riesgos Laborales que todos los trabajadores deben llevar a cabo al estar dentro de la empresa. Debemos tomar en consideración y al mismo tiempo ser conscientes de que la mayoría de los trabajadores del sector de la construcción tienen malos hábitos y costumbres en la forma en cómo trabajan (ver fig. 2), por tal razón, se debe tratar desde el principio de erradicar esas maneras inseguras de trabajar e inculcarle al trabajador las maneras correctas.

Fig. 2: Las áreas de trabajo deben conservarse limpias, en orden y libres de obstáculos.

- El nivel intermedio se refiere a actividades preventivas de una cierta envergadura y requiere una formación mínima especializada de 300 horas en centros reconocidos. Esto aplica para lo que en el medio de la construcción es muy común y hasta cierto punto es práctico, los técnicos en seguridad laboral. Estas figuras normalmente son quienes están presentes y de cerca durante el desarrollo de los trabajos, por lo tanto, son también conocedores de las actitudes y comportamientos de los trabajadores. Es por esta razón que la capacitación para ellos, debe ser continua y en la medida de lo posible también abarcar aspectos de tipo constructivo, ya que son los encargados de seguridad quienes deben hacer se corrijan los procedimientos erróneos e inseguros que puedan poner en riesgo la integridad de los trabajadores. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

- El nivel superior corresponde a una titulación previa de carácter universitario, con la especialidad reconocida con validez académica o, de manera transitoria, con la especialización obtenida a través de una formación mínima de 600 horas en un centro reconocido. En México, desafortunadamente, no existen instituciones educativas que formen personas con el perfil de prevención de riesgos laborales; Inclusive, en las licenciaturas de ingeniería civil, no se imparte ni siquiera como materia. 5.2 Hacia una cultura en prevención de riesgos laborales En general, la legislación encomienda a las Administraciones Públicas la promoción de la mejora de la educación en esta materia en los diferentes niveles de la enseñanza, así como la adecuación de la formación de los recursos humanos necesarios para la prevención de los riesgos laborales. Sin duda, la formación es imprescindible en el ámbito de la actuación preventiva en las empresas y entidades tales como las propias Administraciones Públicas, ya que no hay que olvidar que la normativa de prevención se aplica tanto en el contexto de la empresa privada, como en la función pública. En el momento actual es muy fácil encontrarse con hábitos, costumbres y actitudes adquiridas y afianzadas a lo largo de una época anterior más bien dada al fatalismo, tanto de empresarios como de trabajadores, y al paternalismo de la administración pública, que a la previsión y prevención de los posibles riesgos en el trabajo. Estos aspectos de la personalidad, por ser tan arraigados, son más difíciles de modificar, con lo que además habrá que tener en cuenta en la formación en materia de prevención, sea cual fueren sus objetivos en cada caso, tales características para tratar de utilizar convenientemente las diversas técnicas de formación para adultos, con el fin de conseguir que penetre este nuevo enfoque, esta nueva manera de afrontar la seguridad y salud en el trabajo. Hay que promover que vaya penetrando la cultura de la prevención en todos los ámbitos de la empresa, especialmente y en primer lugar, en los niveles directivos, puesto que sin el pleno convencimiento de éstos, en la aplicación de la nueva filosofía, la eficacia en la labor formativa hacia los propios trabajadores y en la propia puesta en práctica de las actitudes y actuaciones preventivas se verá dificultada para alcanzar la necesaria eficacia. Sin embargo, si se quiere encarar el futuro con garantías de que la sociedad evolucione hacia una profunda actitud y modo de actuar esencialmente preventivo, y que los pensamientos de índole fatalista queden completamente olvidados, hay que ser ambiciosos y, sobre todo, en el ámbito de la Administración pública, promover la cultura de la prevención en todos los niveles y ámbitos educativos y formativos. Se trata más que de crear disciplinas de seguridad y salud en el trabajo, que obviamente son necesarias, de integrar los aspectos preventivos (y no sólo en el ámbito laboral, también en el de la educación sanitaria, vial, medioambiental, etc.) en toda disciplina, sea cual sea el nivel. Es necesario que la educación y la formación, con carácter general, se desarrollen para que la sociedad adquiera o mejore una imprescindible cultura preventiva, que favorezca la acción preventiva en la práctica y que integre ésta en todos los órdenes de la vida. La educación en seguridad y salud en el trabajo es parte destacada de los Programas de acción en materia deSeguridad, Higiene y Salud en el Trabajo en la mayoría de los países desarrollados. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Entre sus medidas no legislativas, las Comisiones consideran, la necesidad de aumentar la concienciación en materia de seguridad y salud. Para ello, y a manera de ejemplo, la Comisión Europea prevé ayudar a los Estados miembros a fomentar la concienciación que, según el documento de la Comisión, debe fomentarse tempranamente, desde el nivel escolar, en el que se debe empezar por tratar de la prevención de los accidentes en el hogar y durante el ocio.

6 CONCLUSIONES Ante el panorama un tanto desalentador en materia de prevención de riesgos laborales que se presenta en el sector de la construcción, la capacitación laboral es una herramienta que puede representar una gran contribución y permitir reducir el número de accidentes. Para logra que la capacitación ofrezca resultados positivos, es necesario que ésta cumpla con los requisitos para la capacitación por competencias establecidos en este contenido. Varias investigaciones han demostrado ya que más del 80% de los accidentes laborales son atribuibles a factores de tipo humano, por lo tanto, la sugerencia es propiciar las condiciones de seguridad que como mínimo se requieren en los lugares de trabajo y canalizar los esfuerzos para comenzar a capacitar a los trabajadores y en general a todos los que participen dentro de las organizaciones (en todos los niveles). Si la teoría sobre la seguridad basada en los comportamientos establece que se debe propiciar el cambio de los comportamientos inseguros por comportamientos seguros, entonces las actitudes que tengan los trabajadores al momento de llevar a cabo sus tareas, podrá influir de manera decisiva el llevar a cabo uno u otro tipo de acción. La idea entonces es propiciar en los trabajadores la motivación positiva y orientada hacia la prevención de riesgos laborales, y esto solo se puede lograr en gran medida con acciones derivadas de la capacitación laboral. Si los esfuerzos por capacitar al sector laboral en medidas preventivas, se llevan a cabo de manera generalizada en todas las empresas, y se comprometen además las autoridades gubernamentales, las organizaciones y asociaciones civiles, y los representantes sindicales, se podrá establecer una cultura en seguridad laboral que permitirá en un futuro disminuir considerablemente los índices de accidentabilidad.

7 Referencias

(1) Anzizu, J. M.,Estilos de Dirección. Ediciones Deusto. Bilbao, España. 1986 (2) Blum, M.L., Naylor, J.C., Psicología industrial: Sus fundamentos teóricos y sociales. Ed. Trillas, México 1988, 880 p.p.

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(3) Bunk, G.P.,La transmisión de las competencias en la formación y perfeccionamiento profesionales en la RFA. Berlín, 1994, Revista profesional. N.1. (4) Benavides, D. J. et al.,Las convergencias de la Comunicación. Problemas y perspectivas investigadoras. Fundación General de la Universidad Complutense de Madrid. Ayuntamiento General. Madrid, España. 2000. (5) Betancourt, T. J.,Gestión Estratégica: navegando hacía el cuarto paradigma. Tercera edición. Ediciones T.G. Red 2000. Caracas, Venezuela. 2002. (6) Borman, E.G. et al.,La Comunicación: un problema de la organización moderna. Ediciones Deusto. Bilbao, España. 1974. (7) Cartwright, D &Zander, A.,Dinámica de grupos. Editorial Trillas. Distrito Federal, México. 1976. (8) Choudhry, R. M., Dongping, F., Why operatives engage in unsafe work behavior: Investigating factors on construction sites. Safety Science, 46 (4) 2008, pp. 566–584 (9) Cooper, M. D.,Implementing the behavior based approach to safety: a practical guide. The Safety and Health Practitioner 12 (11), 1994, 18–23. (10) Del Pozo L. M.,Cultura Empresarial y Comunicación Interna. Editores Fragua. Madrid, España. 1997. (11) Deveraux, F. S.,Communication Planning, An Integrated Approach. Publications SAGE. California, USA 1999. (12) Fuentes, A. M. Psicología social del grupo: investigación y desarrollo de teorías. Ediciones Universidad de Puebla. México. 1993. (13) Gómez, G.,Prontuario de prevención de riesgos laborales. Sociedad de Prevención FREMAP. Valencia: CISS. 2008 (14) Langford, D.A., Webster, P., No magicanswer. BuildingTechnology and Management, August/September, 1986.pp 19-22. (15) Navas, L. J., E. & Guerra M. L.,La Dirección Estratégica de la Empresa. Editorial Civitas S.A. Barcelona, España. 1996. (16) Paz, A. G.,Formación Profesional del Comunicador Organizacional en el Plan de Estudios de la Facultad de Ciencias Humanas de la Universidad Autónoma de Baja California. Tesis en Opción al Grado de Master en Ciencias de la Comunicación. Universidad de La Habana, Cuba. 2003. (17)

Rubio, J.C.,Gestión de la prevención de riesgos laborales. Madrid: Díaz de Santos. 2002.

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Correspondencia: Dr. Victor Jiménez Argüelles Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco México, D.F. Tel. 52 55 53189089 e-mail: jiav68@yahoo.com.mx

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MAPA DE RIESGOS EN LOS RETRASOS EN LA CONSTRUCCIÓN, UTILIZANDO LAS METODOLOGÍA GERENCIA DE RIESGOS Y REDES DE BAYES. García Arvizu, J. F.1, 2 Rodríguez Lopez, F.2 Morales Morales, E. El1 1

Universidada de Sonora

Universidad Politécnica de Madrid

Resumen La gerencia de riesgos es una disciplina que se está desarrollando con rapidez en los últimos tiempos. Puede ser de aplicación en cualquier empresa, no importa su actividad o dimensión. La GR implica el conocimiento, la evaluación y el tratamiento de los mismos. Una gestión de riesgos eficaz tiene como objetivo añadir el máximo valor sostenible a todas las actividades de la empresa. Los retrasos en los proyectos de la construcción causan las pérdidas financieras para el stakeholders del proyecto en los países en vías de desarrollo. Este papel describe cómo las redes bayesianas o Bayesian belief network (BBN) se aplica para cuantificar la probabilidad de retraso de proyecto de la construcción. Se identificaron dieciséis factores a través de un estudio de la encuesta de 166 profesionales. Se obtuvieron dieciocho relaciones de causa-efecto entre estos factores a través del estudio de entrevista de experto para desarrollar a un modelo de red de bayes. Se prueba la validez del modelo propuesto usando dos estudios del caso realistas. Los resultados del estudio revelaron esas dificultades financieras de propietarios y contratistas, la experiencia inadecuada de contratista, y escasez de materiales, son las causas principales de retraso en los proyectos de construcción. Los resultados alientan que los practicantes beneficien del BBNs. Este acercamiento es general y, como a tal, puede aplicarse a otros proyectos de la construcción con las modificaciones menores. Palabras claves: Gerencia de riesgos, redes bayesianas mapa de riesgos.

Abstract The management of risks is a discipline that is developing quickly in the last times. Application being can in any company, it doesn't care his activity or dimension. The GR implies the knowledge, the evaluation and the treatment of the same ones. An effective administration of risks has as objective to add the maximum sustainable value to all the activities of the company. The delays in the projects of the construction cause the financial losses for the stakeholders of the project in the developing countries. This paper describes how the nets bayesian or Bayesian belief network (BBN) it is applied to quantify the probability late of project of the construction. Sixteen factors were identified through a study of the survey of 166 professionals. Eighteen cause-effect relationships were obtained among these factors through the study of expert's interview to develop a model of bayes network. The validity of the proposed pattern is proven using two studies of the case realists. The results of the study revealed those financial difficulties of http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

proprietors and contractors, contractor's inadequate experience, and shortage of materials, they are late the main causes in the construction projects. The results encourage that the practitioners benefit of the BBNs. This approach is general and, like to such, it can be applied to other projects of the construction with the smallest modifications. Key words: Management of risks, Bayesian networks, Risks of map.

Justificación Invadido por la tecnología, con mayor competencia y con exigencias crecientes en aspectos ambientales y de seguridad, se vuelve demandante y complejo. Es responsabilidad de la administración de proyectos responder a esos retos con el uso de conocimientos, entre los que se encuentran las herramientas y técnicas para la planeación y el control. Es necesario aplicar métodos de análisis que mejoren la calidad de la planeación mediante la gerencia de riesgos así como las consideraciones de la naturaleza probabilística de los eventos que los afectan.

Objetivo El objetivo de este documento es estudiar las técnicas de la Gerencia de Riesgo enfocada a la problemática de los plazos en las fases de proyectos de cualquier tipo de obra de construcción, de tal forma que podamos prevenir los riesgos en el transcurso del proyecto y si se producen minimizar los efectos negativos sobre él. Identificar los riesgos más críticos relacionados en el sector de la construcción y su criticidad percibida por los constructores y los agentes de la edificación; Identificar los métodos de respuesta al riesgo que actualmente son empleado por los contratistas que trabajan en el sector de la construcción. Confrontar la naturaleza de riesgos de la construcción encontrada en la industria de la construcción con los datos extraídos de la literatura relacionados con riesgos internacionales. Realizar un análisis de varianza que resuma los resultados de esta investigación que podría ayudar a constructores en su preparación de proceso de dirección y gestión de riesgo más eficaz para los nuevos proyectos.

Introducción La gerencia de riesgos es una disciplina que se está desarrollando con rapidez en los últimos tiempos. Puede ser de aplicación en cualquier empresa, no importa su actividad o dimensión. Los plazos son esenciales a la ejecución exitosa de proyectos. A menos que un plan sea difícil de coordinar las actividades diversas encontrado en un proyecto de la construcción CII (1) . Donde la mayoría de los plazos se desarrolla de una manera determinista. Sin embargo, la calendarización contiene a menudo una incertidumbre significante, (2) porque el riesgo e incertidumbre son inherentes en todas las actividades de la construcción (3). Como resultado, los retrasos del plazo son comunes en varios proyectos de construcción y causa pérdidas considerables para proyectar las partes. Como resultado, los retrasos en los proyectos de la construcción frecuentemente causan pérdidas financieras para el stakeholders del proyecto.

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Definición del riesgo Existen muchas definiciones diferentes de “riesgo”. La dirección de una empresa persigue el logro de unos objetivos establecidos en su trabajo diario para conseguir el cumplimiento de dichos objetivos, se toman decisiones que supondrán un resultado positivo (oportunidad) o negativo (riesgo) sobre la consecución de los objetivos fijados. La literatura abunda con las definiciones de riesgo. El riesgo puede ser un término algo ambiguo a menos que se declaran su definición y convención claramente. (4), ha identificado cinco atributos de riesgo. Éstas son probabilidades, importancia de los resultados, de la situación causal y la población. Las descripciones de riesgo siguientes se adaptan de (4) y describe los elementos de riesgo. Finalmente, una definición de riesgo y su convención usada se presenta en este trabajo. La palabra “peligro” se utiliza comúnmente como “Riesgo”. Algunos investigadores consideran un riesgo como algo que podría salir mal con consecuencias adversas, considerando que el riesgo como el múltiplo del coste de esa consecuencia riesgosa y probabilidad de ocurrencia (5). Compartiendo el mismo punto de vista, (6) define el riesgo como una medida de la probabilidad y consecuencia de no lograr una meta del proyecto definida. Por otro lado Hillson, (7) presentó un debate entre dos opiniones. La primera opinión considera el riesgo como un término de paraguas con dos variables, oportunidad que es un riesgo con los efectos positivos y amenaza que son un riesgo con los efectos negativo. Generalmente Hillson (7) cree que, a pesar de este debate, la vista común de riesgo es negativa como una representación de pérdida, riesgo, daño y consecuencias adversas y que no hay ninguna duda que el uso común de la palabra 'riesgo' ve sólo desventaja. Sin embargo, Hillson (7) reitera que algunos grupos profesionales y las organizaciones normales han desarrollado sus definiciones de riesgo gradualmente para incluir la mejor parte así como sus desventajas. Los mismos conceptos discutidos en general sobre el riesgo aplican a la industria de la construcción. Odeyinka (8) presentó el mismo debate que introdujo Hillson (7), pero involucrando la industria de la construcción; considerando que, Odeyinka (8) presentó la opinión común compartida entre McKim (9), Healey (10) (11) eso expresó el riesgo como una exposición a pérdida económica o ganancia que se incrementan del envolvimiento en el proceso en contra de la construcción, Mason (12) y Moavenzadeh y Rossow (13) quién sólo lo consideró como una exposición a la pérdida, sin embargo, está claro que el concepto de los investigadores del término “riesgo” sólo ha cambiado dentro de las últimas dos décadas de una percepción estrecha como la exposición a la pérdida a una percepción más ancha como la exposición a ambos pérdida o ganancia.

Componentes de riesgo Kerzner (6) explicaba que el estado del riesgo tiene tres componentes primarias: Un evento (un cambio no deseado). Una probabilidad de ocurrencia de ese evento. Impacto de ese evento (cantidad opuesta) Kerzner, más allá, de los componentes lo represento con diferentes ponderaciones del riesgo ver figura 1

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Perspectivas de riesgo Smith y Bohn (14) indicaron que cada parte es una relación establecido perciben los riesgos de diferentes formas. Los propietarios que son los últimos beneficiarios del contrato pueden estar considerando sólo el proyecto como un interés de industria de construcción o perspectiva de requisito de producción. Sin embargo el riesgo global podría residir en el último producto y no con el edificio terminado. Los riesgos de ingeniero-asesores no son tan extensos como los del propietario o el contratista y, en gran parte, se limita a los riesgos del proyecto. PROBABILIDAD

PROBABILIDAD DE PÉRDIDA

ALTA

RIESGO ALTO RIESGO RIESGO BAJO

MODERADO

PROBABILIDAD NINGÚN IMPACTO

IMPACTO

MAGNITUD DE IMPACTO

GRANDE

BAJA

Figura-1 función del riesgo global y sus componentes (kerzner, 1998)

Alcance del proceso de gerencia de riesgo Basado en las definiciones y conceptos introducidos antes, podría inferirnos que la gerencia de riesgo es apropiada y vital para el éxito de cualquier empresa y en particular a la construcción. Sin embargo, algunos investigadores tenían una discusión sobre la magnitud de la definición de la palabra “riesgo”, la misma discusión aplica al término “Gerencia de Riesgo”. Por un lado, algunos investigadores defienden los procesos separados para la gerencia de riesgo y oportunidad de la administración. Por otro lado, otros investigadores aceptan la posibilidad de manejar los dos de una manera integrada a través de un proceso común. Anteriormente algunos investigadores opinaron diferente así como incluye Turner (15) quién definió la dirección de riesgo como el proceso y que la probabilidad de que un riesgo ocurre o su impacto en el proyecto sean negativos. El acuerdo a este concepto introducido también por Kerzner (6), Edwards (5), Kahkonen y Huovila (16), Baker et al. (17) y Ahmed et al. (18). entretanto, Bakker y Roode (19), Hillson (7) y Robins (20), también defendió la opinión que más tarde. Bakker y Roode (19) introdujo Robins (20) la declaración que la gerencia de riesgo involucra tomando cada riesgo que debe en condiciones permitirse el lujo deliberadamente, y entonces maneja ese riesgo para aumentar al http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

máximo la ventaja dinámica en la compañía (stakeholder), mientras Hillson (7) cree que el uso de un proceso comunes de la gerencia de riesgo tiene varias ventajas prácticas, mientras que otros aseguran que se identifican las oportunidades y manejó, mientras minimizando adicional sobre la capacidad, y la aumento de eficacia. Como un ejemplo, Hillson (7) introdujo el proceso de gerencia de riesgo en el PMBoK® PMI (36) que a pesar de su definición clara que incluye aumentando al máximo la probabilidad y consecuencias de eventos positivos además de minimizar la probabilidad y consecuencias de eventos negativos para proyectar los objetivos, todavía tiende a enfocar en la dirección de amenazas que reflejan la experiencia común de practicantes de riesgo, según Hillson (7) las palabras exactas, encuentra solo para identificar peligros insospechados potenciales y problemas más fácil que para buscar desventajas así como oportunidades de los proyectos

Pasos de proceso de gerencia de riesgo La mayoría de los investigadores, en gran parte, están de acuerdo sobre los pasos de un proceso de gerencia de riesgo apropiado. Había algunas diferencias sin embargo, los investigadores se organizaron y anunciaron estos pasos.Buchan (21) introdujo un proceso de tres-pasos que había sido un proceso del cuatro-paso según Bostwick (22), mientras que Nummedal et al. (23), Eloff et al. (24), Kahkonen y Huovila (16), Tummala et al. (25), Bakker y Roode (26) y Bakker et al (17), a pesar de de terminologías diferentes en la mayoría de los casos, ha introducido un proceso del cinco-pasos para la gerencia de riesgo. De hecho, el proceso del cinco-pasos que se introducido por Baker et al. (17) se adaptó en las Normas británicas BS 8444 (26). Extrayendo la terminología de BS 8444:(26), los cinco pasos sistemáticos involucrados para un proceso de GR son: Identificación de Riesgo; Análisis del Riesgo; Evaluación del Riesgo; Respuesta al Riesgo; y Control Riesgo. Según Baker et al. (19), estos cinco pasos se ajustaron juntos en un procedimiento circular fácil, que produce un entorno de riesgo controlado Figura 2.

Análisis de Riesgo

Riesgo Controlado

Figura -2 Entorno de Riesgo controlado (Baker et al., 1999)

Gerencia de riesgo en los proyectos de construcción La industria de la construcción es un negocio muy riesgoso por su naturaleza. Este hecho es reconoció ampliamente por muchos investigadores; Bing et al. (19) declaró eso debido a la naturaleza compleja de construcción como un proceso la actividad comercial, el entorno y la http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

organización, los participantes se exponen ampliamente a un alto grado de riesgo. Entretanto, según Bakker y Roode (26), los proyectistas está tomando los riesgos, porque los proyectos siempre son parcialmente nuevos, hacen o entregan cosas que nunca se han hecho o no se han entregado antes y han estado a menudo bajo la presión del plazo y el coste. A pesar de la naturaleza riesgosa del negocio de la construcción no hay casi ningún proceso de Gerencia de Riesgos específico o normal o algún sistema para la construcción. Es más, muy pocas empresas del ramo de la construcción asignan la dirección de riesgo a un equipo separada o incluso un individuo responsable para la Gerencia de riesgo. Introduciendo esto, Al-Tabtabai y Diekmann (27) declararon a ese técnicas de GR no tan bien desarrolladas en la industria de la construcción; subsecuentemente, casi todos los participantes se acercan a la dirección de riesgo por lo que se refiere a la intuición individual, juicio, y experiencia ganadas de los contratos anteriores. Entretanto, Baker (19) considera que tiene que ser reconocida la industria del petróleo porque estas tienen una experiencia mayor, muy lejana en la GR que hace la industria de la construcción. Baker en una revisión de literatura más extensa introdujo, dirigido por Lock (28), eso había ilustrado dentro del industria petrolera que la gerencia riesgo es rutinaria, pero dentro de la industria de la construcción sólo algunas compañías lo emplean. Sin embargo, Mok (29) presentó una nota interesante que el proceso de dirección de riesgo no es eliminar todos los riesgos del proyecto y que su objetivo principal es asegurar si es un riesgo asociado con un proyecto de la construcción el cual se maneja de la manera más eficaz. Compartiendo casi lo mismo, opino Kim y Bajaj (30) que el último propósito de gerencia de riesgo es la mitigación de riesgo. En las secciones siguientes una revisión de la literatura extensa de los cinco pasos del proceso de GR introducida por BS 8444:(26).

Identificación de riesgo En todos los procesos de GR repasados, la identificación del riesgo ha estado siempre en el primero el paso. De hecho, esto es natural ya que si un riesgo no se identifica no puede controlarse, puede transferirse o por otra parte puede manejarse Toakley y Brezo, (43) y, también, desde que enfoca la atención de dirección del proyecto en las estrategias para el mando y descubrimiento de riesgos Bajaj, (31). En este camino, Bajaj declaró que para el proceso de GR se logre y se encuentre aceptada, la fase de identificación de riesgo debe ser muy detallada y completa para los objetivos del proyecto.

Definición de identificación de riesgo Casi todos investigadores se han puesto de acuerdo sobre la definición de identificación de riesgo para incluir identificación y clasificación/categorización de riesgos potenciales, en otros términos por ejemplo, Kerzner (6) definió la identificación de riesgo como el proceso de examinar una situación e identificar y clasificar las áreas de riesgo potencial, mientras Al-Bahar y Carndall (32), en el mismo sentido, lo definió sistemáticamente y continuamente como el proceso, categorizando, y evaluando la importancia inicial de riesgos asociada con un proyecto de la construcción. En la última definición, Al-Bahar y Carndall (32) ha extendido el alcance de identificación de riesgo para cubrir también y fijar la importancia inicial de riesgos.

Técnicas y herramientas de identificación de riesgo La identificación de riesgo es una tarea difícil, porque hay procedimientos tan infalibles que pueden usarse para identificar los riesgos en la construcción o de otra manera se tendría que http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

confiar en la experiencia y visión del personal del proyecto Bajaj (31). Defendiendo la misma opinión, Al-Tabtabai (27) declaró que la base principal es identificar los riesgos con datos históricos, experiencia e intuición. Más allá, Al-Tabtabai y Alex (33) creyeron que el riesgo comprometería a un proyecto puede identificarse subdividiendo un proyecto en sus elementos mayores, y analizando el riesgo en detalle y la incertidumbre asoció con cada uno. Por otro lado, Bajaj, Creyó que los riesgos tienen que ser identificados y deben ser críticos, por otra parte el ejercicio entero es una pérdida de recursos a partir si se identifican los riesgos no-críticos, se analizan y se responden, el proceso se sigue pero los riesgos críticos no han sido considerados, y esto podría tener un impacto mayor en el resultado del proyecto; así, exponiéndose al riesgo sin comprender. Sin embargo, reiteró que cada proyecto de la construcción son únicos, y riesgos similares no pueden repetirse en los proyectos similares. Bajaj (31), declaró que los riesgos pudieran identificarse por varios métodos, la mayoría es que se confían en la experiencia durante los proyectos similares en el pasado. Casi todos los investigadores e ingenieros normalmente han estado de acuerdo sobre los métodos o técnicas utilizadas para la identificación del riesgo. Siguiente es una lista de las técnicas de identificación de riesgo normalmente empleadas que fueron tomados de las listas presentadas por Kerzner (6) y Edwards (5): Uso de la información disponible, Análisis coste y el ciclo de vida, Descomposición de Plan/WBS, Análisis de Programación, Estimaciones línea de coste, Inspecciones Físicas, Lecciones aprendidas, Análisis de Suposición, Listas de control, Mapas Organizacional, Modelos (diagramas de influencia), Estudios HAZOP (hazard and operbility) (peligro y operabilidad), Tormenta de Ideas, Juicio Expertos (Delphi y grupo de técnicas Nominales). No obstante, relacionado al concepto que se introdujo antes sobre los riesgos de las perspectivas positivas y negativas, Hillson (7) presentó una idea interesante que cada uno de las técnicas de identificación de riesgo utilizadas normalmente en la teoría y se emplea para identificar las oportunidades igualmente así como eficazmente las amenazas; todavía, la experiencia de más equipos del proyecto es enfocar en problemas negativos que producen una resistencia natural o dañina para ensanchar las técnicas de identificación de riesgo para incluir los riesgos de la parte superior. De acuerdo con, Hillson (7) cambió la forma de pensar ya que en el recurso humano se da un acercamiento adicional para la identificación de riesgos que puede introducirse específicamente las técnicas más utilizadas: 1. Revisión de documentos en general, lo que inicialmente hacen los equipos de proyecto es una revisión estructurada de los planes de proyecto e hipótesis, tanto a nivel total del proyecto como de detalles a través de los niveles del alcance, de los archivos de proyectos anteriores y otras formas informacionales. 2. Técnicas de ideas de información la tormenta de ideas, la técnica Delphi, las entrevistas y los análisis de fortalezas, debilidades. oportunidades y amenazas (SWOT) pueden ser ejemplos de técnicas de recopilación de información usadas en la identificación de riesgos. Tormenta de Ideas. La tormenta de ideas es probablemente la técnica más frecuentemente empleada en identificación de riesgos. El objetivo es obtener una lista exhaustiva de riesgo, que puede ser examinada más tarde en los procesos de análisis cualitativo y cuantitativo. Los riesgos son luego categorizados por tipos de riesgo y sus definiciones son ajustadas. La técnica Delphi. Es una forma de alcanzar consenso entre un grupo de expertos acerca de un tema tal como los riesgos en los plazos de un proyecto. Los expertos son identificados, pero su participación es anónima. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Entrevista. Los riesgos pueden ser identificados entrevistado al director de proyectos experimentado o a expertos en el tema. Persona responsable para la identificación de riesgos individualiza a las personas correspondientes, les da un breve informe del proyecto y les suministra información tal coma la estructura detallada del trabajo y la lista de hipótesis. Los entrevistados identifican riesgos en el proyecto basándose en su experiencia, en la información del proyecto y en otras fuentes que ellos consideren útiles. Análisis de fortalezas, debilidades, oportunidades y amenazas (SWOT). Esto involucra el uso de un taller que se instala para identificar fortalezas y debilidades organizacionales así como las oportunidades y amenazas específicas al proyecto. Lista de Verificación. Lista de verificación para identificación de riesgo puede ser desarrolladas basándose en información histórica y en el conocimiento que ha sido acumulado de proyectos previos similares y de otras fuentes de información. Una ventaja del uso de una lista de verificación es que la identificación de riesgo es rápida y simple. Una desventaja es la imposibilidad de construir una lista de verificación exhaustiva y que el usuario se limite exclusivamente a las categorías del listado. 3. Análisis de hipótesis. Cada proyecto es concebido y desarrollado sobre la base de un conjunto de hipótesis, escenarios o supuestos. El análisis de hipótesis es una técnica que explora la validez de las mismas. Identifica riesgos al proyecto originados en la inexactitud, la inconsistencia o la imperfección de la hipótesis. 4. Técnicas de diagramas. Ellas pueden incluir Diagrama Causa efecto (también conocidos como de Ishikawa o de espina de pescado) útiles para identificar causas de riesgo. Diagrama de flujo o sistema del proceso. Muestra cómo se relacionan diferentes elementos de un sistema y el mecanismo de causalidad. Diagrama de influencias una representación grafica de un problema mostrado las influencias causales, el orden en el tiempo de los otras relaciones entre las variables y los resultados Limitaciones y Análisis de las Suposiciones. Las suposiciones registran una decisión sobre el resultado probable de una incertidumbre futura, considerando que las necesidades definen límites dentro del proyecto que debe operar. Es común para la suposición ser las sumisiones optimistas, y tales que puede probarse como los riesgos potenciales, desde que una adopción falsa pudiera proponer una amenaza al proyecto. Este acercamiento podría extenderse para probar si deben librarse las respuestas en que el caso una oportunidad podría identificarse y facilitar el logro de los objetivos del proyecto o reforzar el producto de entrega del proyecto. Análisis de Fuerza de Campo. Esta técnica se usa ampliamente en la decisión-fabricación estratégica para identificar las influencias positivas y negativas o logro de objetivos. Sería simple adoptar y adaptar este acercamiento a la identificación de riesgos del proyecto, determinando factores que oponen el éxito del proyecto (las amenazas) así como aquéllos que lo facilitarían (las oportunidades). En las sumas a las técnicas de identificación de riesgo utilizadas-normalmente listadas sobre, algunas técnicas que se desarrollaron con toda seguridad analizadas a través de una investigación individual. Por ejemplo, el sistema de Híper-card que fueron introducidas por Mulholland y http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Christian (34), puede mantener la base la identificación de riesgo presentando más riesgos a los plazos conocidos. El banco de datos proporcionado por el sistema de Híper-card actúa como un estímulo para las sesiones de la tormenta de ideas realizadas con los miembros importantes de los equipos del proyecto. El resultado de la revisión del banco de datos de Híper-card y la tormenta de ideas procesa el producto una lista importante de riesgos del plazo potencial que entonces pueden volverse a escribir y pueden analizar los riesgos pertinentes para cada dimensión de incertidumbre del plazo. La identificación es el primer paso para una administración de riesgos exitosa; un enfoque holístico permite que sea correcta y abre la posibilidad de manejar los riesgos; por el contrario, un riesgo potencial que no se identifica será excluido del análisis y su presencia impedirá alcanzar los objetivos del proyecto. El objetivo de la identificación de los riesgos es generar una lista de eventos que podrían afectar al proyecto. El conocimiento del entorno físico, económico y social, de las estipulaciones contractuales y de los requerimientos técnicos resulta fundamental para determinar qué agentes pueden constituir riesgos. En términos generales la identificación incluye las fuentes siguientes: Incertidumbre en aspectos técnicos. Incertidumbre en aspectos contractuales. Incertidumbre en aspectos financieros.

Clasificación/categorzación del riesgo Para facilitar el proceso de identificación de riesgo, este podría ser clasificado o podría categorizarse. Tal clasificación lo hará más fácil para el administrador del riesgo al visualizar los riesgos claramente y tratar con ellos de una manera lógica, sistemática, Bing et al., (1999). A través de la literatura que cubre la gerencia de riesgo, se han sugerido muchos acercamientos por clasificar los riesgos. Los riesgos pueden ser clasificados según su tipo, fuente, naturaleza, magnitud, la parte quien retiene el riesgo, la situación de su impacto en el proyecto, o tiempo de ocurrencia. Perry y Hayes (11) dan una lista extensa de factores reunidas de varias fuentes, y clasificado por lo que se refiere a la retención de riesgos por contratistas, consultores, y clientes. Cooper y Chapman (35) clasificaron los riesgos según la naturaleza y magnitud, agrupándose los riesgos en dos grupos principales de riesgos, primarios y secundarios. Tah et al. (37) usó una estructura del desglose-riesgo para clasificar los riesgos según su fuente y a la situación del impacto en el proyecto. Sin embargo, la mayoría de las riesgos mas comunes son clasificados en dos partes: 1) según su naturaleza adaptado por Al-Bahar (38), Mustafa y Al-Bahar (39), y Han y Diekmann (40), y 2) según su fuente que se adoptó por Smith (14), Bing (41), y Tah y Carr (42). Todavía, a pesar de Smith (14) y Tah (42) sólo han clasificado los riesgos en internos y externos, Bing (41) los clasificados en internos; en proyectos específicos; y los riesgos externos. Sin embargo, cada uno de los investigadores mencionados, algunos utilizaron otros métodos de clasificación, de otra manera que aquéllos que utilizaron el primer nivel, para la clasificación extensa de riesgos. Por ejemplo, Tah (42) presentó la estructura de desglose de riesgo jerárquica (EDRJ), descritos en la Figura 3, eso permite separar los riesgos en aquéllos que se relacionan a la dirección de recursos internos y aquéllos que son prevaleciente en el ambiente externo. Los riesgos externos son aquéllos que son relativamente incontrolables, y debido a su naturaleza hay una necesidad por el examinar incesante y prever de estos riesgos, y una estrategia de la compañía por manejar los efectos de fuerzas externas. La Descripción del Riesgo es un elemento necesario para poder http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

responder a las posibles consecuencias de la materialización de los riesgos identificados. Entre sus componentes: Categoría a la que pertenece el riesgo: nos ayudarán para la posterior toma de decisiones sobre la estrategia a seguir para gestionarlos. Causas por las que se producen: imprescindible para poder medir (probabilidad e impacto) la materialización del riesgo en cuestión. Posibles efectos sobre la empresa: en su contexto concreto.Responsable del riesgo: para gestionarlo (identificarlo, medirlo, transferirlo, tratarlo y monitorizarlo). La estimación del riesgo puede ser: Cuantitativa: en base a eventos históricos analizados. Semi-cuantitativa: en base a sucesos determinados y la experiencia de expertos. Riesgos de proyectos de construcción

1.1 Riesgos Internos

Subcontratista

Planta

1.2.1 Social

1.1.2 Riesgos Global

1.1.1 Riesgos Local

Trabajo

1.2 Riesgos Externos

1.2.2 Económicos

1.2.3 Físicos

1.2.4 políticos

1.2.5 Cambio Tecnológico

Material

Sitio

Diseño

Construcción

Contractual

Cliente

Financiero (Empresa)

Medioambiente

Financiero

Localización

Licitación

Gestion

plazo

Figura-3 EDR genérica para el proyecto de construcción introducida por Tah et al. (2000)

Tabla 1 Los factores de riesgo incluido en el estudio.

El Grupo de riesgo I.Riesgos Financieros y Económicos

II.Riesgos de construcción y de diseño

III.Riesgos políticos/gubernamentales

IV.Riesgos originados por cliente

Los Factores de riesgo Cambio de moneda extranjero y tipo de cambio Escasez del dinero en efectivo Inflación y tasas de interés Competencia Diseño incorrecto Dirección del proyecto incorrecta Constructibilidad Seguridad del lugar Baja productividad de la construcción Trabajo defectuoso Indisponibilidad de recursos Materiales defectuosos. Inestabilidad política Cambio en las leyes Corrupción Aprobaciones y permisos Expropiación Habilidad financiera Necesidades cambiantes

http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

- Respuesta a las demandas - Posesión de sitio V.Riesgos generado por subcontrata - Calificaciones técnicas - Habilidad financiera - Variación de ofertas VI.Riesgos Variados - Difiriendo las condiciones del lugar - Daño y perjuicios físicos - Fuerza mayor - Riesgos de la sociedad - Protección del ambiente Tabla 2 El número de métodos de la respuesta por cada categoría de riesgo.

1. Financiero 2. Construcción 3. político 4. Cliente 5. Subcontrata 6. Variados Total/técnica

Eliminación

Transfiera

Reducción

Retención

4 6 5 5 1 4 25

7 3 3 3 16

18 22 18 6 10 10 84

5 2 6 2 15

Total / categoría 22 40 28 17 14 19 140

Tipo de propiedad de compañía Tablas 4 hasta la 9 muestran el ANOVA de los seis grupos de riesgo: (1) financiero y económico; (2) construcción y diseño; (3) político/gubernamental; (4) originados por el cliente; (5) generados por la subcontrata; y (6) riesgos diversos, según las nacionalidades de la compañía. En las tablas se demuestra que para las nacionalidades de la compañía diferentes y no hay ninguna diferencia en los resultados entre las nacionalidades diferentes salvo los riesgos político/gubernamental a un 5% nivel de importancia. Tabla 4. ANOVA para los riesgos financieros y económicos (nacionalidad de la compañía) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

Entre los Grupos

0.02839

Dentro del Grupos

0.98335 1.01175

6 7

0.16389

Total

F 0.17325

P valor 0.69172

F crit 5.98737

Tabla 5. ANOVA riesgos de construcción y diseño (nacionalidad por compañía) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

Entre los Grupos

0.30592

Dentro del Grupos

1.97282 2.27874

14 15

0.14092

Total

F 2.17098

P valor 0.16276

F crit 4.60011

Tabla 6. ANOVA para riesgos del políticos/gubernamentales (nacionalidad de la compañía) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

F crit

Entre los Grupos

0.54036

Dentro del Grupos

0.53397 1.07433

8 9

0.06675

Total

8.09567

0.02164

5.31764

Tabla 7. ANOVA para riesgos generados por cliente- (nacionalidad de la compañía) Suma de cuadrados

Fuente de variación Entre los Grupos Dentro del Grupos Total

Media cuadrática

0.32328

2.411012 2.7334

6 7

0.40169

F 0.80482

P valor 0.40421

F crit 5.98737

Tabla 8. ANOVA para riesgos generados por subcontrata ( nacionalidad de la compañía) Suma de cuadrados

Fuente de variación Entre los Grupos Dentro del Grupos Total

Media cuadrática

0.9707

0.09707

0.2524 0.34947

4 5

0.0631

F 1.5831

P valor 0.28265

F crit 7.70865

Tabla 9. ANOVA para riesgos varios (nacionalidad de la compañía) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

Entre los Grupos

0.10142

Dentro del Grupos

0.71165 0.81308

8 9

0.08896

Total

F 1.14015

P valor 0.31678

F crit 5.31764

El tipo de propiedad de compañía Tablas 10 hasta la 15 muestran una repetición del análisis de ANOVA presentada sobre después pero según los tipos de propiedad de compañía. En las tablas se demuestra que para la propiedad de la compañía diferente clasifica y a un 5% nivel de importancia, no hay ninguna diferencia significante en los resultados entre los tipos de propiedad diferentes. Tabla 10. ANOVA para riesgos financieros y económicos (tipo de propiedad de compañía) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

F crit

Entre los Grupos

0.06107

0.33043

0.5863

5.98737

Dentro del Grupos

1.10898 1.17005

6 7

0.18483

Total

Tabla 11. ANOVA para riesgos de construcción y diseño (tipo de propiedad de compañía) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

F crit

Entre los Grupos

0.09531

0.38964

0.54253

4.60011

Dentro del Grupos

3.42447 3.51978

14 15

0.2446

Total

Tabla 12. ANOVA para los riesgos del político/gubernamental ( tipo de propiedad de compañía)

http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

F crit

Entre los Grupos

0.33079

1.55818

0.24723

5.31764

Dentro del Grupos

1.69831 2.0291

8 9

0.21229

Total

Tabla 13. ANOVA para los riesgos generados por cliente- (tipo de propiedad de compañía) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

F crit

0.47473

0.51656

5.98737

Entre los Grupos

0.22412

0.24212

Dentro del Grupos

3.06002 3.30213

6 7

1.51

Total

Tabla 14. ANOVA para los riesgos generados por la subcontrata (tipo de propiedad de compañía) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

F crit

Entre los Grupos

0.00300

0.07008

0.8043

7.70865

Dentro del Grupos

0.17099 0.17399

4 5

0.04275

Total

Tabla 15. ANOVA para riesgos varios (tipo de propiedad de compañía) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

F crit

Entre los Grupos

0.04151

0.23274

0.64242

5.31764

Dentro del Grupos

1.42685 1.46836

8 9

1.17836

Total

La Denominación de participante Tablas 16 a la 21 muestran una repetición del análisis de ANOVA presentada arriba después pero según los tipos de propiedad de compañía. Las tablas de la 15 a la 20 abajo demuestran que para las designaciones del encuestado diferentes y a un 5% nivel de importancia, no hay ninguna diferencia significante en los resultados entre las denominaciones diferentes. Tabla 16. ANOVA para los riesgos financieros y económicos (designación del participante) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

F crit

Entre los Grupos

0.02101

0.13256

0.72828

5.98737

Dentro del Grupos

0.95107

0.15851

0.97209

Total

Tabla 17. ANOVA para riesgo construcción y diseño (designación del participante) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

F crit

Entre los Grupos

0.2209

1.50384

0.24031

4.60011

Dentro del Grupos

2.05647

0.14689

2.27737

Total

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Tabla 18. ANOVA para los riesgos político/gubernamental (designación del participante) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

F crit

Entre los Grupos

0.02500

0.45306

0.51985

5.31764

Dentro del Grupos

0.44144

0.05518

0.46644

Total

Tabla19. ANOVA para los riesgos generados cliente (designación del participante) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

Entre los Grupos

0.24500

Dentro del Grupos

2.40275

0.40046

Total

2.64775

P valor

0.6118

F crit

0.46385

5.98737

Tabla 20. ANOVA para los riesgos generados por subcontrata (designación del participante) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

Entre los Grupos

0.12907

Dentro del Grupos

0.19627

0.04907

Total

0.32533

P valor

2.63907

F crit

0.18015

7.70865

Tabla 21. ANOVA para los riesgos varios (designación del participante) Fuente de variación

Suma de cuadrados

Media cuadrática

P valor

F crit

Entre los Grupos

0.13225

1.28249

0.29024

5.31764

Dentro del Grupos

0.82496

0.10312

0.95721

Total

La tabla 21 vemos presenta un extracto del análisis de varianza de resultado con las variaciones significantes predominadas. Tabla 22. Resumen análisis resultados de ANOVA El Riesgo percibido de la Criticidad Media Grupo Riesgo

Riesgos Financieros y Económicos

Nacionalidad de la compañía

Pertenencia de la compañía

Designación del encuestado

Fcrit

0.173

5.987

0.330

5.987

0.133

5.987

Riesgos de Construcción y Diseño

2.171

4.600

0.390

4.600

1.504

4.600

Riesgos Político / Gubernamentales

8.096

5.318

1.558

5.318

0.453

5.318

Riesgos generados por el Cliente

0.805

5.987

0.473e5

5.987

0.612

5.987

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El Riesgo percibido de la Criticidad Media Grupo Riesgo

Nacionalidad de la compañía

Pertenencia de la compañía

Designación del encuestado

Fcrit

Riesgos originados por la Sub-contrata

1.538

7.709

0.070

7.709

2.630

7.709

Riesgos Variados

1.140

5.318

0.233

5.318

1.282

5.318

Resultados y apreciación global de la investigación Esta investigación es un estudio de diagnóstico para tratar de identificar los riesgos de la construcción más críticos encontrado por los contratistas que trabajan en el sector y los métodos de respuesta al riesgo más eficaces. El estudio de la encuesta fue diseñado y gestionó a una muestra cuidadosamente seleccionada de los contratistas que trabajan en la industria de la construcción para explorar las percepciones del contratista de riesgos y sus técnicas de la respuesta asociadas. Se compararon los resultados de esta investigación a los resultados de investigación similar que se dirigió los mercados de la construcción internacionales para definir su variación. Identificación de riesgos: Los riesgos más críticos que se condescendieron los contratistas que trabajan en la experiencia en la construcción en sus proyectos en una forma de lista de control. Estos riesgos se identificaron analizando los datos recolectados empleando ambos medios descriptivos e inferencia estadística. En una mano, los procedimientos estadísticos descriptivos aplicados estaban estimando la media, rango, la desviación estándar, y asimetría. Por otro lado, los procedimientos de inferencia estadística se utilizó donde el análisis de variación entre las percepciones de los contratistas diversos inspeccionadas de los diferentes riesgos. Riesgos financieros y económicos: La categoría de riesgos financieros y económicos se percibió como la categoría de riesgo más crítica entre las seis categorías de riesgo consideradas en esta investigación. Esto se atribuye al hecho que el último propósito detrás cualquier negocio está levantando la rentabilidad de empresa y su valor de industria de construcción de acuerdo con, cualquier amenaza al lugar financiero del contratista puede afectar su rentabilidad y valor de industria de construcción severamente. Construcción y Riesgos del Diseño: La construcción y la categoría de riesgos de diseño se alinean segundo lugar entre las seis categorías de riesgo. Sin embargo, salvo la dirección del proyecto, los riesgos bajo esta categoría parecen ser manejable del punto de vista de los contratistas. Esto se espera desde que un contratista experimentado puede manejar más los riesgos bajo esta categoría, y estos riesgos son, realmente, la razón para que los dueños contraten y pagan a contratistas. Riesgos Políticos/Gubernamentales: Esto se refleja por la percepción de contratistas que trabajan en el sector de la construcción sobre los Riesgos Políticos/Gubernamentales que ellos se presumen para encontrar. Contratistas han tasado esta categoría de riesgo como un tercio distante con todas las otras categorías restantes. Sin embargo, los contratistas internacionales y http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

multinacionales parecen ser preocupándose ligeramente más por esta categoría de riesgo que los contratistas domésticos son. Riesgos generados-cliente: Aunque incluye el riesgo de habilidad financiero de los clientes que se percibe como el riesgo más crítico y la respuesta al riesgo de las demandas que está dentro de la lista de los diez de los riesgos críticos, el grupo de riesgo generado-cliente, en general, tiene un impacto moderado en la industria de la construcción desde la perspectiva de contratistas. Sin embargo, como declarado antes, el riesgo de trabajar para un cliente con incapacidad financiero sigue siendo el factor más amenazante a contratistas e incluso es considerado un riesgo mundial. Riesgos generados-subcontrata: Debido al número grande de pequeño contratistas que trabajan en la industria de la construcción, los riesgos generados-subcontrata apenas forman una amenaza en el sector de la construcción. Este número grande de pequeños contratistas ha aumentado el nivel de la competición entre ellos produciendo minimizando/eliminando el impacto de los riesgos generados-subcontrata. Riesgos Variados: De los cinco riesgos bajo este grupo tres de ellos se encuentran entre los diez riesgos críticos discutido en absoluto. Los riesgos bajo esta categoría parecen ser manejable por los contratistas que trabajan en el sector de la construcción debido a los métodos de respuesta, empleado indiferentemente por contratistas al minimizando/eliminando el efecto de riesgos bajo esta categoría.

Conclusiones Las conclusiones siguientes tuvieron trazado de los resultados de este estudio: La categoría de riesgos Financiera y económica se percibe como la categoría de riesgo más crítica. La categoría del riesgo Construcción y diseño se alinea como segundo en el orden de percepción de criticidad del riesgo. Grupo de riesgos generados-Cliente que tiene un impacto moderado percibido en el sector de la construcción. Las categorías de riesgo Políticos/gubernamentales, generadossubcontrata, y los riesgos variados tienen el menor impacto en el sector de la construcción. Así como los clientes con incapacidad financiero es el factor más riesgoso que enfrenta la industria de la construcción. Respuesta al riesgo Reducción del riesgo es la técnica de respuesta de riesgo normalmente utilizada. Así como las técnicas transferencia, retención y respuesta al riesgo no son convenientes para eliminar y/o mitigar impacto de riesgos financieros y económicos. Entre tanto las medidas contractuales son un método de respuesta de riesgo Referencias (1)

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Correspondencia Ing. Jesús Fernando García Arvizu Departamento de Ingeniería Civil y Minas Universidad de Sonora Hermosillo Sonora México Rosales y Transversal C.P. 83100 Colonia centro Phone: +52(662) 2592184 universidad Fax: + 52 (662) 2592183 Cel 00521 6621952222 E-mail : fergarcia@pitic.uson.mx

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Caracterização Físico-Química da Água Subterrânea do Bairro da Guanabara – Ananindeua/PA/Brasil Duarte, A. R. C. L. M. “P” Simões, W. D. B. Souza, R. C. O. Nascimento, N. M. P. Universidade Federal do Pará (UFPA) Centro de Excelência em Eficiência Energética da Amazônia (CEAMAZON)

Resumo A água subterrânea apresenta grande importância no abastecimento público e a crescente agressão ao meio ambiente tornaram esse bem, essencial à manutenção da vida, escasso e com a qualidade comprometida. O bairro da Guanabara na cidade de Ananindeua faz parte da região metropolitana de Belém, capital do estado do Pará- Brasil, ratificando a inexistência de um sistema eficiente de coleta e tratamento de esgoto. O presente trabalho analisou a qualidade da água, de 24 poços amazonas no bairro da Guanabara em Ananindeua – PA, através da avaliação físico-química do impacto provocado no aquífero tendo com referência os padrões de potabilidade da Portaria nº 518 do Ministério da Saúde de 25 de março de 2004 e da Resolução CONAMA nº 396 de 3 de Abril de 2008. Foram realizadas duas visitas in loco, uma no período de setembro e outra no período do final de novembro e inicio de dezembro do ano de 2011, observando os critérios de coletas estabelecidos pela ABNT (NBR, 9898). Os parâmetros analisados foram temperatura, alcalinidade total, ferro total (Fe), cloreto (Cl-), sulfato (SO 4 2-), nitrato (NO 3 -), fosfato (PO 4 3-), pH, turbidez, condutividade elétrica (CE) e cor aparente, empregando-se metodologias padronizadas conforme a APHA (1995). A água subterrânea analisada apresentou contaminação por nitrato, bem como condutividade elétrica elevada e pH ácido em sua maioria, dentre outros parâmetros com forte indicio de contaminação oriunda do sistema de saneamento in situ. Palavras-chave: Águas Subterrâneas, Contaminação, Qualidade da água.

Physical and chemical characterization of groundwater of the neighborhood of Guanabara – Ananindeua/PA/Brazil Abstract The groundwater has great importance in the public supply and the increasing harm to the environment made this well, essential to sustain life, sparse and committed to quality. The Guanabara neighborhood in the city of Ananindeua is part of the metropolitan region of Belém, capital of Pará state, Brazil, confirming the lack of an efficient system of collection and treatment of sewage. This study examined the water quality of 24 dug wells in the neighborhood of Guanabara in Ananindeua - PA by evaluating physicochemical impact caused the aquifer and with reference to the potability standards of Ordinance No. 518 of the Ministry of Health of 25 March 2004 and CONAMA Resolution 396 of April 3, 2008. Were two site visits, one during September and another in the period of late November and early December of the year 2011, in accordance with criteria established by ABNT collections (NBR, 9898). The parameters analyzed were temperature, total alkalinity, total iron (Fe), chloride (Cl-), sulphate (SO42-), nitrate (NO3-), phosphate (PO43-), pH, turbidity, electrical conductivity (EC) and color apparent, using standardized methodologies according to APHA (1995). groundwater nitrate contamination were analyzed, as well as high electrical conductivity and pH acid mostly among others parameters with a strong hint of contamination originating from the sanitation system in situ. Keywords: Groundwater, Contamination, Water Quality.

1. Introdução A população mundial teve um considerável crescimento ao longo dos anos. Cada País tem a obrigação de suprir todas as necessidades básicas da população, dentre essas necessidades está o abastecimento de água de qualidade. Porém, percebe-se a ineficiência de muitos em fornecer estes serviços à população. Governos devem reconhecer a água como um bem comum e público, sendo, portanto, obrigatório o acesso de toda a população aos serviços de abastecimento de água. Embora o consumo mundial de água tenha sido multiplicado por mais de 5 ao longo do século XX, o acesso a água contínua e de qualidade permanece desigual. À exemplo, a América Latina mesmo sendo uma região extraordinariamente rica em recursos hídricos, segundo dados da Organização Mundial da Saúde (OMS), 50 milhões de pessoas não tem acesso a água potável. Comprovando relatórios da Organização das Nações Unidas (ONU) que afirmam que a crise de água no mundo é mais uma questão de administração do que de escassez. A população tem “Direito à Água”, ideia já reconhecida em Assembléia Geral das Nações Unidas. Como resultado há a Resolução da Assembléia Geral 58/217 (Resolução A/RES/58/217) que lança bases para o reconhecimento do acesso à água potável e do saneamento como direito fundamental, destacando que "a água é essencial ao desenvolvimento sustentável, incluindo a

integridade do meio ambiente e a eliminação da pobreza e da fome, e é indispensável à saúde e ao bem estar das pessoas". Segundo o Comitê das Nações Unidas (2003) “o direito humano à água, garante a todas as pessoas o direito a água suficiente, segura, aceitável, fisicamente acessível e a um bom preço, para uso doméstico e pessoal”. Estes atributos representam a base da segurança em termos de água. Porém, em muitos países, não se promove modelos de governabilidade democrática da água, sendo que os recursos destinados ao abastecimento concentram-se nas áreas mais privilegiadas, deixando grandes zonas rurais e periurbanas sem esses serviços. Infelizmente, a água vem sendo tratada como mercadoria, enquanto deveria ser considerada mais como um direito humano que deve ser garantido a todos que vivem no planeta. (Fundação AVINA, 2009) E mesmo àquelas regiões onde há abastecimento de água isso não é garantida de qualidade de serviço prestado. Testes promovidos pelo Idec (Instituto Brasileiro de Defesa do Consumidor) sobre a qualidade da água de abastecimento em cidades de Estados brasileiros desenvolvidos, como Rio de Janeiro e Paraná, em 2000 e 2001, constataram que a população recebia, em alguns locais, água contaminada por coliformes. (Farias, 2010) Como alternativa pela ineficiência do poder público, a população tenta reverter sua condição precária de acesso à água optando por construir seu próprio meio de abastecimento. É o caso dos moradores do Bairro da Guanabara situado na cidade de Ananindeua, parte da região metropolitana de Belém, capital do estado do Pará- Brasil, que procede com a construção de poços amazônicos. A maioria dos poços do Bairro da Guanabara é de construção simples e foram executados pela própria população, por conseguinte, não seguem as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). A água é responsável por um grande número de doenças de veiculação hídrica, interferindo severamente na preservação da vida daqueles que necessitam dessa água, portanto é de suma importância que haja o estudo, o monitoramento e a preocupação com a qualidade da água tanto daquela fornecida à sociedade pelas Companhias de Saneamento e quanto das oriundas de poços criados pela própria população. É necessário seguir determinados parâmetros a fim de garantir os resultados mais confiáveis e precisos possíveis. Para tanto, é imprescindível que tanto o laboratório quanto os analistas se baseiem nos maiores compêndios que tratam do assunto, como por exemplo, o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, para que possa garantir a execução dos procedimentos da maneira mais correta e salva de erros possíveis. Também é necessário que seguir a Legislação Vigente de cada País. E o Brasil dispõe de norma estabelecendo os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade (Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde). O presente trabalho procurou avaliar a qualidade das águas de 24 poços amazônicos construídos pela população de um Bairro específico de Ananindeua /PA. Com tal objetivo, estudou-se o comportamento de parâmetros que são comumente utilizados como indicadores da contaminação, tendo com referência os padrões de potabilidade da Portaria nº 518 do Ministério da Saúde de 25 de março de 2004 (Portaria n° 518/04) e da Resolução CONAMA nº 396 de 3 de Abril de 2008 (Resolução CONAMA nº 396/08).

2. Localização e aspectos demográficos da área de estudo Para o desenvolvimento do trabalho, selecionou-se um bairro de Ananindeua/Pa, o Bairro da Guanabara. A localização de Ananindeua é uma das mais convenientes e importantes, pois, além da proximidade de Belém, há a atração de agrupamento populacional, bem como as acessíveis possibilidades de trabalho e a ocorrência de vias fáceis de transporte, fatores relevantes para a posição que ocupa. Possui uma população de 471.980 habitantes em uma área de 190,502 km2 (IBGE, 2011). O bairro da Guanabara possui as seguintes coordenadas geográficas: 1°23'29"S de latitude Sul e 48°24'31"W de longitude Oeste. Esse bairro constitui uma das áreas mais urbanizadas de Ananindeua com aproximadamente 95 % de suas ruas asfaltadas e drenadas. Também é considerado um dos melhores bairros para morar no município por possuir grande variedade de serviços comercias, como: bancos, concessionárias, residências, supermercado 24h, loja de departamento, universidade, hospital, pizzarias e próximos de outros serviços como o Shopping Center Castanheira entre outros. O “bairro” da Guanabara está à margem da principal via de acesso à Belém e da região metropolitana, a BR 316. O bairro da Guanabara na cidade de Ananindeua faz parte da região metropolitana de Belém, e assim como acontece em muitos outros bairros em todo o país, não possui sistema eficiente de coleta e tratamento de esgoto. Desse modo, os resíduos produzidos pela população são armazenados em fossas rústicas construídas pelos próprios moradores, fato este que pode contribuir para alteração da qualidade da água por contaminação dos lençóis freáticos, a partir dos quais são captadas água como fonte alternativa de abastecimento público. Os métodos utilizados para a seleção desse bairro foram à grande densidade populacional que existe na área escolhida, a alta concentração de poços amazonas existente e pelo fato da maioria da população possuir tratamentos dos seus resíduos produzidos in situ, através de fossas rústicas construídas pelos próprios moradores.

Figura 1: Mapa de localização da Guanabara

3. Metodologia de trabalho Este trabalho foi desenvolvido em três etapas a primeira foi aplicação de um questionário sócio-ambiental para avaliação das condições da área de estudo, a segunda etapa se deu pela realização das coletas e posteriormente a terceira etapa se deu pela realização das análises nos laboratórios da Universidade Federal do Pará (UFPA) para avaliação do impacto físico químico do lençol freático. A partir do questionário foram realizadas visitas à área de estudo com a finalidade de verificar os pontos: proteção dos poços e a distância dos poços para as fossas. Com isso foram selecionados 24 poços amazonas, in loco para a realização da análises de determinação de pH e temperatura. As amostras coletadas foram determinadas em três laboratórios (no Laboratório de Análises Físico-Químicas do CEAMAZON, no Laboratório da Engenharia Química da UFPA e no Laboratório de Análises Química do Instituto de Geologia). Foram realizadas duas visitas in loco, uma no período de setembro e outra no período do final de novembro e inicio de dezembro do ano de 2011, observando os critérios de coletas estabelecidos pela ABNT (NBR, 9898). Na ocasião das coletas foram realizadas in situ a determinação dos parâmetros temperatura e pH. As amostras para a realização das análises físicoquímicas foram preservadas e armazenadas de acordo com a ABNT (NBR 9898) e as coletas foram realizadas diretamente da saída do poço, as amostras foram acondicionadas em frascos de polietileno de 500 mL e encaminhadas ao Laboratório de Análises Físico Química do CEAMAZON. As coletas foram realizadas em diversas residências que possuíam poços amazonas, isso devido à maior vulnerabilidade que esses poços possuem, devido à baixa profundidade em relação aos poços tubulares, principalmente quando localizado em área urbana, onde não existe rede coletora de esgotos e as fossas residenciais formam uma malha uniformemente distribuída sobre o aquífero (Silva, 2009). Foram analisados as águas de 24 poços amazonas e os pontos de coleta foram codificados para facilitar o trabalho durante a coleta e a apresentação dos resultados. Na Figura 2, pode-se observar uma vista panorâmica dos pontos de coleta.

Figura 2: Vista dos pontos de coleta

4. Análises químicas realizadas Tabela.1: Métodos, equipamentos e ensaios utilizados. Parâmetro

Equipamento

Método

Norma

Alcalinidade total

-----

Titrimétrico

APHA, 1995

Cloreto ( Cl-)

-----

Titrimétrico

APHA, 1995

Temperatura

-----

Eletrométrico

APHA, 1995

Lutron modelo: PH221

Potenciométrico

APHA, 1995

Turbidez

Del Lab Modelo:DLT-WV

Nefelométrico

APHA, 1995

Ferro total

VIRIAN modelo 50 Probe

Espectrometria

APHA, 1995

Condutividade

SCHOTT, modelo RS-232-C

Condutivímetro

APHA, 1995

HELLIGE AGUA TESTER,

Comparação

Cor aparente

APHA, 1995

Modelo: 610 A

visual

Nitrato ( NO 3 -)

Dionex, modelo: DX 120

Cromatográfico

APHA, 1995

Fosfato (PO 4 )

Dionex, modelo: DX 120

Cromatográfico

APHA, 1995

Sulfato (SO 4 2-)

Dionex, modelo: DX 120

Cromatográfico

APHA, 1995

5. Resultados e discussões Na terceira etapa do presente trabalho analisou-se 48 amostras de água. As amostras foram coletadas durante o período de estiagem, nos meses de setembro, final de novembro e inicio de dezembro. Podem-se observar na Tabela 2 os resultados das análises físico-químicas da primeira coleta durante o mês de setembro de 24 poços amazonas do bairro da Guanabara, no município de Ananindeua- PA, e na Tabela 3 estão descritos os resultados analíticos para as coletas realizadas no período de final de novembro e inicio de dezembro. Tabela 2: Parâmetros de qualidade da água no Bairro da Guanabara (1ª Coleta) Turbidez Fe (UNT) (mg/L)

Cor (uH)

Alcalinida de total

Condutividade Cl(µS/cm) (mg/L)

Amostras

T(ºC)

Port 518/04

---

6-9,5

0,30

-----

----

250

CONAMA 396

---

69,0

---

0,30

---

-----

---

250

PC 01

28,2

4,7

0,15

0,11

7,5

4,0

213

2,46

PC 02

30,0

4,6

0,09

0,03

2,5

2,0

187

2,53

PC 03

28,3

4,6

0,26

0,02

7,5

2,5

322

2,22

PC 04

28,2

5,1

0,09

0,19

52,5

238

2,39

PC 05

28,8

4,7

0,09

0,08

4,5

203

2,00

PC 06

29,5

4,5

0,08

0,01

2,5

206

2,24

PC 07

27,9

4,9

0,08

n.d

5,0

5,5

283

1,76

PC 08

28,4

6,0

0,08

0,11

24,5

276

2,00

PC 09

28,2

5,5

0,07

0,08

7,5

180

2,51

PC 10

28,3

6,0

0,07

0,01

22,5

277

2,24

PC 11

28,1

5,4

0,46

0,11

2,5

6,5

270

2,97

PC 12

28,5

4,8

0,09

0,02

10,5

209

2,75

PC 13

28,6

5,3

0,59

n.d

4,5

238

1,62

PC 14

28,5

4,8

0,77

0,10

59,5

297

1,71

PC15

28,9

6,0

0,09

0,02

53,0

298

2,29

PC 16

31,1

6,0

0,08

0,25

2,5

2,0

215

2,00

PC 17

30,5

6,0

0,08

0,01

42,5

267

2,00

PC 18

28,8

6,0

0,09

0,02

222

4,42

PC 19

28,4

5,5

0,07

0,08

8,0

151,5

6,26

PC 20

28,4

5,0

0,07

0,08

2,5

11,0

128,5

3,81

PC 21

27,7

5,2

0,09

0,02

8,0

122,9

4,01

PC 22

27,7

5,0

1,00

n.d

6,5

97,9

3,33

PC23

28,3

4,7

0,08

0,03

4,5

22,7

3,85

PC 24

29,0

5,3

1,00

0,03

58,0

204

0,95

0,84

0,53

0,30

3,63

19,78

71,36

1,13

C.V (%)

2,91

10,17

157,89

193,1

111,6

33,39

42,16

Mínimo

27,7

4,5

0,07

n.d

2,0

22,7

0,95

Máximo

31,1

6,0

1,00

0,25

59,5

322,0

6,26

n.d – não detectado Tabela 3: Parâmetros de qualidade da água no Bairro da Guanabara (2ª coleta)

Alcalinidad e total

Condutividade Cl(µS/cm) (mg/L)

Amostras

T(ºC)

Turbidez (UNT)

Fe (mg/L)

Cor (uH)

Port 518/04

---

6-9,5

0,3

----

---

250

CONAMA396

---

6-9,0

---

0,3

---

----

250

PC 01

28,4

3,8

1,00

n.d

5,0

6,0

201,0

24,92

PC 02

28,3

3,6

1,00

0,05

7,5

2,0

217,0

26,13

PC 03

28,5

5,8

0,09

n.d

3,0

193,5

23,15

PC 04

28,2

5,2

1,00

0,03

57,5

319,0

22,98

PC 05

28,5

3,7

0,70

0,38

5,0

5,5

243,0

18,63

PC 06

28,0

3,6

0,09

0,47

2,5

3,0

209,0

19,35

PC 07

27,9

4,0

0,09

0,31

6,0

198,7

16,69

PC 08

28,5

5,8

1,00

0,06

2,5

58,5

294,0

22,19

PC 09

28,8

5,5

0,08

n.d

2,5

31,5

324,0

27,74

PC 10

28,2

4,1

0,09

n.d

7,5

6,0

187,6

21,05

PC 11

27,7

5,3

1,00

n.d

7,5

21,0

288,0

31,35

PC 12

28,5

4,6

1,00

0,44

6,5

251,0

19,54

PC 13

28,9

5,1

1,00

0,03

14,5

203,0

15,68

PC 14

28,6

4,4

0,31

0,01

5,55

158,4

13,26

PC 15

28,7

5,8

0,26

n.d

2,5

55,5

284,0

20,26

PC 16

28,1

6,1

0,22

n.d

46,5

311,0

26,53

PC 17

28,3

3,2

0,09

n.d

2,5

3,50

230,0

19,84

PC 18

27,9

5,8

1,00

n.d

44,5

319,0

21,95

PC 19

29,0

5,3

0,09

0,39

7,5

21,5

197,6

18,14

PC 20

28,2

4,7

0,08

n.d

2,5

6,00

168,7

14,95

PC 21

28,2

4,3

2,62

0,73

4,50

151,8

19,29

PC 22

27,6

4,8

0,78

n.d

2,5

8,0

132,6

12,78

PC23

27,7

4,7

0,18

n.d

6,0

95,8

12,06

PC 24

29,1

5,0

0,09

n.d

2,5

4,5

92,6

17,12

0,41

0,84

0,60

19,40

2,94

19,65

68,63

4,89

C.V (%)

1,44

17,63

103,4

----

61,3

110,4

31,25

23,99

Mínimo

27,6

6,1

0,08

92,6

12,06

Máximo

29,1

3,2

2,62

0,73

58,5

324

31,35

n.d – não detectado

Toda a análise dos resultados obtidos foi avaliada com base no padrão de qualidade estabelecido pela legislação federal atendendo a Portaria 518/04 do Ministério da Saúde (Portaria n° 518/04) e pela Resolução CONAMA 396/08 do Ministério do Meio Ambiente (Resolução CONAMA nº 396/08).

Figura 3: Variação do pH

A Figura 3 apresenta o comportamento do pH referente a primeira e a segunda coleta. Verificou-se nos 24 poços amostrados, que o pH varia de um mínimo de 3,2 e um máximo de 6,1, com média em torno de 5,4. Também pode-se observar que em em 95,83% dos poços, o pH apresentou-se fora do recomendado pela legislação vigente, por serem águas ácidas. Segundo Bahia et al (2011) baixos valores de pH são característicos de climas tropicais com abundantes precipitações pluviométricas que atingem facilmente o lençol freático, que na área de estudo encontra-se próximo da superfície do terreno com profundidades abaixo de 5 metros. Além disso, águas ácidas também são relacionadas à ambientes drasticamente lixiviados, onde predominam os elementos de menor mobilidade geoquímica, tais como ferro, alumínio e manganês. Diante desses dados, constata-se que os valores de pH aqui obtidos, são característicos das águas subterrâneas locais e podem ser considerados normais para ambientes da região amazônica

Figura 4: Variação da Turbidez

Figura 5: Variação para cor aparente

Figura 6: Variação de cloreto Turbidez e Cor aparente e Cloretos, apresentados nas figuras 4, 5 e 6, são parâmetros de potabilidade citados pela Portaria 518/04. Cor aparente e Turbidez são parâmetros de aspecto estético de aceitação ou rejeição e possuem uma faixa máxima de 15UNT e 5,0NTU respectivamente (Portaria n° 518/04). Os valores de turbidez, em todos os pontos analisados, encontram-se dentro do limite máximo permitido para águas de consumo humano. Onde variam de 0,07 e 1,00 NTU. O parâmetro cor aparente está dentro do limite estabelecido pelo Ministério da Saúde, que é 15 uH (Portaria n° 518/04). Esse parâmetro apresentou valores abaixo do VMP pela legislação brasileira, tanto na primeira como na segunda coleta. Cloreto também pode ser considerado um parâmetro de aceitabilidade, não apresentando toxicidade ao ser humano. Para águas de abastecimento público há um padrão de aceitabilidade de 250mg/L, pois valores acima desse valor podem causar alteração de paladar. O parâmetro cloreto (Cl-) apresentou um significativo aumento na segunda coleta em relação à primeira (Figura 6), isso pode ter sido provocado pela diminuição do nível freático, isso pelo fato de última coleta ser realizada no final do período de estiagem. Com um valor máximo de 31,35 mg/L no PC 11 e com mínimo de 12,06 no PC 23, todas amostras apresentaram-se muito abaixo do valor máximo pedido para este parâmetro pela Portaria 518/04.

Figura 7: Variação para Alcalinidade total A alcalinidade não é padrão de potabilidade e não oferece potencial risco à saúde pública, tanto que a Organização Mundial de Saúde (OMS, 1999) recomenda um valor máximo de 400 mg/L. Pode-se observar na figura 7 que todas as amostras para todos os períodos estudados possuíram valores de alcalinidade dentro dos limites, apresentando variações entre 2,0 e 59,5 mg/L, no ponto de coleta.

Figura 8: Variação para condutividade elétrica De acordo com a CETESB (2011) valores acima de 100μS/cm indicam ecossistemas impactados, sendo que, 91,67% das amostras analisadas apresentaram condutividade elétrica acima desse valor recomendado (Figura 8). Visto que, a condutividade elétrica está relacionada à presença de íons dissolvidos na água, dependendo da concentração iônica, a CE pode representar uma medida indireta da concentração de poluentes. Porém, este parâmetro não determina exatamente quais íons estão presentes em determinada amostra de água, portanto, não seria possível determinar a causa para os valores elevados de CE nas amostras analisadas.

Figura 9: Variação para o Ferro total Verifica-se na Figura 9, que o parâmetro ferro total apresentou um valor mínimo abaixo do limite de detecção do método (<0,001) em 54,17% dos pontos. Menezes et al (2010) encontrou uma concentração de Fe variando de 0 a 1,5 mg/L ultrapassando os valores recomendáveis. O ferro esteve presente em concentrações acima do VMP em 25% dos poços analisados nesse período. Scorsafava (2010) ao analisar a água de poços e minas destinada ao consumo humano observou que das 115 amostras analisadas 33 delas, cerca de 10%, apresentavam concentração de ferro acima do permitido pela legislação.

5.1. Avaliação da contaminação por matéria orgânica O nitrato está presente nos mais diferente dejetos. Ele pode infiltra-se em camadas profundas do solo, por meio do chorume das pilhas do armazenamento de esterco ou diretamente das fossas sépticas e lagos de decantação que recebam dejetos em misturas líquidos (Resende, 2011) com isso esse parâmetro pode ser utilizado como indicador de contaminação do lençol freático. Com a finalidade de se avaliar possíveis contaminações por material orgânico, nesse trabalho foram escolhidos os íons sulfato, nitrato e fosfato. Dos poços analisados foram selecionados 10 pontos de coletas com a finalidade de realizar as análises de nitrato, sulfato e fosfato, os resultados analíticos estão listados na Tabela 4. De acordo com Silva & Silva (2007) ao analisar as águas subterrâneas na cidade de Manaus encontraram uma variação de 0,001mg/L a 0,508mg/L, tendo uma concentração média de fosfato (PO 4 ) de 0,043mg/L, nos pontos analisados a concentração de fosfato estava abaixo do limite de detecção do método, e os resultados encontrados para esse parâmetro está abaixo do VMP pela legislação, com valores abaixo de 0,1 mg/L. As concentrações de nitrato nesse trabalho está variando de 10,36 a 24,88 mg/L. Esses resultados obtidos não estão em conformidade com os valores de referência recomendado pela Portaria 518/04 do Ministério da Saúde (Portaria n° 518/04).

Tabela 4: Parâmetro de Qualidade

Amostras

SO 4 (mg/L)

PO 4 -

NO 3 (mg/L) (mg/L) ---

Portaria 518/04

250

CONAMA 396/06

250

---

24,12

13,48

n.d n.d

21,66

22,96 n.d

45,71

18,41

n.d

41,5

21,42

n.d

25,98

24,88

n.d

32,17

16,07

n.d

18,22

19,63

n.d

39,46

14,8

n.d

21,4

12,74

n.d

19,16

10,36

n.d

C.V (%)

36,97

27,23

---

Mínimo

18,22

10,36

---

Máximo

45,71

24,88

---

n.d – não detectado Presença de nitrato em água é um forte indício de contaminação por matéria orgânica, visto que a matéria orgânica nitrogenada quando sofre decomposição em água leva à formação de nitrogênio amoniacal, nas formas de gás amônia (NH 3 ) ou do íon amônia (NH 4 ). O nitrogênio amoniacal é oxidado a nitrito (NO 2 -) pelas bactérias Nitrossomonas e, posteriormente, a nitrato (NO 3 -) pelas bactérias Nitrobacter. O nitrato é de fácil locomoção em meio aquoso devido ser extremamente solúvel em água, portanto a detecção de nitrato nas amostras analisadas é indício de que os poços analisados foram contaminados por matéria orgânica. Durante a visita e coleta das amostras das águas de poços, os analistas puderam constatar através de observação e entrevistas com os moradores que os poços não foram construídos segundo as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Pois são de construção simples, executados pela própria população e possuíam uma distância de no máximo 40 metros entre os poços e as fossas sépticas da residência. A distância média aconselhável entre fossas utilizadas para esgotamento sanitário e poços de captação de água subterrânea é de no mínimo 30 metros, podendo se estender a 45 metros quando se tratando de “fossas negras”. À exemplo da importância de se respeitar essa distância

mínima entre poços e fossas tem-se o estudo feitos por Waichel (2003) e Rudke, que demonstraram em seus trabalhos que a maioria dos poços com distância inferior a 30 metros das fossas sépticas apresentavam alta porcentagem de contaminação por coliformes totais e fecais. Contudo, para a confirmação da contaminação a partir de fossas sépticas utilizadas pelos moradores e outras fontes são necessárias determinações de outros parâmetros químicos (como nitrogênio amoniacal) e microbiológicos (coliformes totais e E. coli), além de um planejamento para monitorização do aquífero por um determinado período de tempo, considerando as variações climáticas da região, que afetam o nível do lençol freático. O íon Sulfato esteve em todos os pontos analisados abaixo do VMP tanto pela Resolução CONAMA 396/08 (Resolução CONAMA nº 396/08) como pela Portaria 518/04 (Portaria n° 518/04) e variou de 18,22 mg/L a 45, 71 mg/L.

6. Conclusão Os parâmetros cor aparente, turbidez, alcalinidade total e cloreto das amostras coletadas podem ser considerados de acordo com a Portaria 518 do Ministério da Saúde (Portaria n° 518/04). Porém, os resultados do parâmetro pH apresentaram-se fora da faixa recomendada pela Portaria 518/04, com uma variação de 4,5 a 6,0 na primeira amostragem e de 3,2 a 6,1 na segunda amostragem. As análises atestaram contaminação por Nitrato, com forte indicio de contaminação oriunda do sistema de saneamento in situ, pois em todos os poços analisados a concentração desse íon apresentou-se acima do valor máximo permitido pela Portaria 518/04 do Ministério da Saúde (Portaria n° 518/04) e pela Resolução CONAMA 396/08 (Resolução CONAMA nº 396/08).

7.Referências Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR 9898. Preservação e Técnicas de Amostragem de Efluentes Líquidos e Corpos Receptores. Ata do 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Santa Catarina. 2003. Análise da Qualidade da água e Levantamento das Condições de Saneamento na Zona Rural do Município de Santa Helena – PR, Universidade Estadual do Oeste do Paraná.

Atas do XIV Encontro Latino Americano de Iniciação Científica e X Encontro Latino Americano de Pós-Graduação. 2010. Análise Físico-Química Da Água Subterrânea Rural Do Município De Alegre – ES. Universidade do Vale da Paraíba.

Ata do VI Simpósio de Engenharia do Espírito Santo. Espírito Santo. 2011 Avaliação da Disposição de Fossas em Relação aos Poços Domiciliares no Perímetro Urbano de JIParaná-RO. Universidade Federal de Rondônia.

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Comitê dos Direitos Econômicos, Sociais e Culturais das Nações Unidas - CESCR. Direito humano à água. Comentário Geral nº 15, de 20/01/2003 (E/C.12/2002/11).

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Farias, R. (2010) Acesso à água potável declarado direito humano. Texto on-line. [Internet] Disponível em <http://ultimainstancia.uol.com.br/conteudo/colunas/2955/colunas+ultimainstancia.shtml> [Consult. 12 de Julho de 2012] Fundação AVINA. (2009) Governabilidade Demográfica da Água. Texto on-line [Internet] <http://www.informeavina2009.org/portugues/agua.shtml> [Consult. 12 de Agosto de 2012]. Nascimento, N.M.P. (2012) Caracterização físico-química da água subterrânea do Bairro Guanabara – Ananindeua/Pa. Tese de Conclusão de Curso. Universidade Federal do Pará.

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oUKXoJ4zO9AS-m4DoDg&usg=AFQjCNE_xlXHwvHQlrg2GuWLNBGqk8duw&sig2=qavS6nQR1twsikDet_An2A> [Consult. 22 de Dezembro de 2011].

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Scorsafava, M.A. et al. Avaliação Físico-Química da Qualidade de Águas de Poços e Minas Destinadas ao Consumo Humano. Acervo on-line Instotuto Adolfo Lutz. São Paulo [Internet] Disponível em, <http://bases.bireme.br/cgibin/wxislind.exe/iah/online/?IsisScript=iah/iah.xis&src=google&base=LILACS&lang=p&nextAction=lnk&expr Search=571132&indexSearch=ID> [Consult. 07 de Novembro de 2011].

Silvia, M.L.; Silva, M.S.R. Perfil da Qualidade das Águas Subterrâneas de Manaus. Biblioteca on-line da Universidade Estadual Paulista [Internet] Disponível em <http://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/holos/article/view/969> [Consult. 26 de Setembro de 2011].

Silva, A. et al. Impacto Físico-Químico da Deposição de Esgotos em Fossas Sobre as Águas de Aquíferos Freático em Ji-Paraná – RO. Revista on-line de Estudos Ambientais. [Internet] Disponível em <http://proxy.furb.br/ojs/index.php/rea/article/view/1569> [Consult. 19 de Dezembro de 2011]. Standard Methods of water and wastewater. 21ª ed. Washington: America public Heath Association, 2005.

7. Correspondência Endereço para correspondência: CEAMAZON - Centro de Excelência em Eficiência Energética da Amazônia, Parque de Ciência e Tecnologia Guamá. Av. Permetral s/n – Campus III – UFPA. CEP66075-100. Belém/PA. E-mail: anarosa@ufpa.br

SUSTENTABILIDAD DEL PROGRAMA “HAGO LA DIFERENCIA RECICLANDO DEL ESTADO DE SONORA: LOS RESIDUOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS”. Torres, C.M. ”P” Pérez, R. Velázquez, L.E. Munguía, N.E. García, M. Barajas, A. Álvarez, C.R. Universidad de Sonora

Resumen Los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) representan el 5% de los residuos sólidos a nivel mundial y los cuales son considerados como peligrosos por que contienen agentes tóxicos, persistentes y bioacumulables tales como el plomo, cadmio, bromo, mercurio, entre otros. Si los RAEE no se eliminan adecuadamente tienen el potencial de contaminar al medio ambiente y dañar la salud de los seres vivos. En este trabajo se evaluó la sustentabilidad del programa “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora” con el objetivo de contribuir a prevenir, reducir y/o eliminar los riesgos ambientales del sistema de reciclaje de los RAEE. Se recolectaron datos mensuales de recaudación de RAEE durante el programa del 2011, se caracterizó el sistema de reciclaje y se estimaron sus impactos al ambiente. Se concluyó que este programa contribuyó a la sustentabilidad evitando el uso de recursos naturales no renovables tales como 636 litros de petróleo, metales vírgenes, 289, 861 litros de agua y se dejaron de emitir al ambiente 26,595 kilogramos de gases de efecto invernadero (CO 2 ). Además, el DIF- Sonora destinó los recursos económicos obtenidos por el material valorizable a familias vulnerables y se promovió la concientización del manejo adecuado de los RAEE. Se recomendó continuar con el programa y fomentar el reciclaje a través de la educación y colaboración con los municipios, así http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

como, mejorar la difusión, elaborar un registro detallado de los insumos requeridos para el funcionamiento del programa y realizar una evaluación de impacto neto.

Abstract Electrical and electronic equipment wastes (WEEE) are around 5% of solid waste worldwide. They are considered hazardous because they contain toxic agents, persistent and bioaccumulative substances such as lead, cadmium, bromine, mercury, among others. If the WEEE are not eliminated properly, they have the potential to pollute the environment and damage the health of humans. This study evaluated the sustainability of the program “Hago la DIFerencia Reciclando en el Estado de Sonora”, in order to contribute to the prevention, reduction and/or elimination of environmental hazards of WEEE recycling system. A monthly data collection of WEEE for 2011, system characterization, and estimation of environmental impacts were carried out to accomplish the objective of this study. It was concluded that program contributes to sustainability by avoiding the use of non-renewable natural resources, such as, 636 liters of oil, virgin metal, 289,861 liters of water and emission of 26,595 kilograms of greenhouse gases (CO 2 ). In addition, DIF-Sonora aimed financial support to vulnerable families coming from the gains obtained by selling valuable recycling materials and promoted awareness for an environmentally sound management of WEEE. The recommendations were to follow up with the program and get collaboration from the municipalities, as well as, to improve the management of recycle through the education. Also, improve the program’s diffusion, develop a record system of the inputs required for the operation of the program to get an evaluation of its real impact. Palabras claves: Sustentabilidad, sistema de reciclaje, impactos ambientales, desperdicios electrónicos.

1. Introducción En las dos últimas décadas se ha reportado un incremento anual del 4 % por año en la manufactura de los aparatos eléctricos y electrónicos, (1) tales como: televisiones, radios, teléfonos celulares, aparatos electrodomésticos, computadoras, impresoras, fax, herramientas eléctricas y electrónicas, etc. Estos equipos al volverse obsoletos generan residuos de aparatos eléctricos o electrónicos (RAEE) la cual representa el 5% (2) de los residuos sólidos urbanos del mundo. Estos desechos al ser eliminados inadecuadamente tienen el potencial de provocar impactos ambientales graves a los ecosistemas dado el tipo de sustancias que se utilizan para su fabricación, ya que generan emisiones de metales pesados al ambiente tales como el mercurio, plomo, cadmio entre otros que tienen la particularidad de ser persistentes en el ambiente, son bioacumulables y tóxicos para los seres vivos. El presente trabajo evalúa en la medida de lo posible los impactos a la sustentabilidad a través del programa de reciclaje en relación a los RAEE. Los resultados se han obtenido a través del análisis de revisiones literarias de fuentes oficiales como lo son la Environmental Protection Agency (EPA), SEMARNAT, Instituto Nacional de Ecología (INE), entre otros, visitas de campo, entrevistas semi-estructuradas a las partes involucradas, datos numéricos de recolección en formato Excel proporcionados por la empresa recicladora y el ciclo de vida de reciclaje de aparatos eléctricos y electrónicos del programa de reciclaje. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

En la parte de los resultados se presenta la caracterización del sistema de reciclaje y mediante gráficos se puede observar el comportamiento de la recolección obtenida de los RAEE durante el año 2011 en Sonora, así como algunos de los beneficios y oportunidades generados al estimar los impactos del programa. En los resultados también se presentan los beneficios de contar con el programa de reciclaje, como aquel derivado de la menor extracción de materiales a utilizar en la manufactura de nuevos equipos electrónicos y de contaminantes correspondientes como la recolección de 2,140 kilogramos de aluminio, por lo tanto se estima un ahorro de 636 litros de petróleo al ser reciclado. Se concluye que este programa de reciclaje es considerado como un buen proyecto ya que permite el cuidado del medio ambiente y apoya a familias de bajos recursos, además de que promueve la concientización a la comunidad sobre la importancia del manejo adecuado de los RAEE ya que se recupera material considerado como valorizable y el cual se evita que vayan directamente a rellenos sanitarios o al medio ambiente y por consiguiente disminuyen los riesgos a la salud. En la parte de recomendaciones se incluyen algunas derivadas de los resultados obtenidos y aquellas relacionadas con las barreras presentadas durante el desarrollo de este estudio.

2. Objetivos Objetivo Estratégico Contribuir a la prevención, reducción y/o eliminación de los riesgos ambientales en el sistema de reciclaje de los residuos eléctricos y electrónicos (RAEE) del Programa Hago la DIFerencia Reciclando del Estado de Sonora. Objetivos Específicos Caracterizar el sistema de reciclaje de los RAEE del Programa Hago la DIFerencia Reciclando del Estado de Sonora. Evaluar los impactos ambientales obtenidos por el reciclaje de los RAEE en el Programa Hago la DIFerencia Reciclando del Estado de Sonora. Proponer oportunidades de mejora en la sustentabilidad del sistema de reciclaje de los RAEE de este programa.

3. Metodología El presente caso de estudio en el cual se evalúa la sustentabilidad del sistema de reciclaje del programa “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora” está enfocado a los Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos con la finalidad de determinar su contribución a la sustentabilidad y de encontrar oportunidades de prevención de la contaminación mediante las cuales se reduzcan sus impactos ambientales. Tipo de estudio El presente trabajo es un caso de estudio con enfoque mixto, es decir, tanto de tipo cualitativo como cuantitativo. Dentro del enfoque cualitativo se incluyen la elaboración del análisis del marco teórico, la caracterización del programa, el tipo de contaminantes recolectados y la http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

interpretación de los datos; dentro del enfoque cuantitativo están el inventario mensual de datos de los tipos de contaminantes a través del proceso del sistema de reciclaje de los RAEE del programa “Hago la Diferencia Reciclando del Estado de Sonora”. Diseño utilizado El diseño utilizado es un caso de estudio no experimental. Alcance El alcance del presente trabajo incluye el sistema de reciclaje del programa “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora” desde la recolección de los RAEE hasta su destino final, sin embargo se hizo más énfasis en la parte en que se realiza en el país dado la dificultad de obtener información una vez que los productos electrónicos se envían a otra parte del mundo, como China por ejemplo. Los datos que se incluyeron en la evaluación de impacto corresponden a los meses de Enero a Diciembre del 2011 y provienen de la información recolectada de los puntos limpios y de las organizaciones involucradas de la Ciudad de Hermosillo y Nogales, lugares donde actualmente opera el programa. Objeto de estudio El objeto de estudio es el sistema de reciclaje de los RAEE que se lleva a cabo en el Programa “Hago la DIFerencia reciclando en el Estado de Sonora”. Selección y tamaño de muestra La muestra es un caso de estudio el cual se ha seleccionado a conveniencia debido a la existencia de un convenio de colaboración establecido por parte de los interesados: UNISON, APSA, DIF Sonora, A.C. y la empresa recicladora. Instrumentos de recolección y manejo de datos Para cumplir los objetivos se utilizaron los siguientes instrumentos: Se realizaron entrevistas a los distintos representantes de las partes involucradas en el reciclaje de RAEE en Sonora; tales como el encargado del Programa Hago la DIFerencia reciclando por parte del Desarrollo Integral de la Familia (DIF); Coordinador del programa Hago la DIFerencia reciclando por parte de la Asociación de Profesionales de Seguridad Ambiental (APSA); Responsable del programa Hago la DIFerencia reciclando y alumnos de servicio social que apoyan en la recolección de datos de información del programa por parte de la Universidad de Sonora. Para la caracterización del programa se realizaron visitas de campo para conocer de manera general la operación del sistema de reciclaje incluyendo la empresa recicladora y los sitios de recolección de Hermosillo y Nogales. Para evaluar los impactos al ambiente se utilizaron los inventarios mensuales de recolección de RAEE proporcionados por la recicladora y a través de datos disponibles en la literatura sobre análisis de ciclo de vida de los diversos electrónicos se determinó la cantidad de contaminantes que se evitó fueran dispuestos de manera ambientalmente inadecuada y del uso de recursos (agua, energía) que mediante este programa se está ahorrando. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Para identificar las oportunidades para el funcionamiento del programa de reciclaje se elaboraron y aplicaron encuestas en la ciudad de Hermosillo a 85 personas que se acercaron a los distintos puntos limpios a depositar sus desechos.

4. Resultados Caracterización del sistema de reciclaje del programa “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora” La caracterización del programa denominado “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora” se define de la siguiente manera (ver figura 2): 1. El usuario de un producto eléctrico o electrónico determina que el equipo o aparato ya no satisface sus necesidades porque ya no funciona adecuadamente, o bien, es obsoleto y decide desecharlo como un residuo buscando una alternativa para depositarlo(s) de manera sustentable. 2. El generador deposita el o los residuos eléctricos y electrónicos en los puntos limpios determinados como parte del programa Hago la DIFerencia reciclando en el estado de Sonora. 3. Personal de la empresa recicladora pesa el contenedor de cada punto limpio para posteriormente recolectar los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos. 4. Los transportistas que operan para la recicladora transfieren los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos a la empresa. 5. Personal de la empresa recicladora verifica el peso de la unidad móvil de recolección de desechos al momento de entrar a la empresa. 6. Una vez que se vacía el contenido para determinar el peso total de residuos eléctricos y electrónicos recolectados el material se clasifica y separa en contenedores; los residuos con componentes que contienen metales pesados como: oro, plata, plomo entre otros son asignados en una área cerrada. Los componentes que no están dentro de esta categoría, como lo son: los plásticos, cable, vidrios se colocan en otros contenedores para su manejo. 7. Los residuos Identificados y separados se envían posteriormente a una empresa recicladora ubicada en Los Ángeles California. Ver figura 1.

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Figura 1 Ciclo de vida del reciclaje de aparatos eléctricos y electrónicos del programa “Hago la Diferencia reciclando del Estado de Sonora”

Evaluación de los impactos ambientales obtenidos por los RAEE del sistema de reciclaje del programa “Hago la Diferencia reciclando del Estado de Sonora” Los datos de recolección obtenidos dentro del período de Enero a Diciembre del 2011 se encuentran desglosados en formato Excel en el anexo 1. La cantidad recolectada de residuos eléctricos y electrónicos durante todo el año fue de 44,004 kilogramos. La participación de la comunidad en el programa de reciclaje de RAEE fue notoria, esto puede observarse principalmente en los primeros dos meses del año. Mientras que en los siguientes meses las cantidades recolectadas fueron menores a excepción de Noviembre, donde se observa una participación considerable de la ciudadanía (ver figura 2):

Figura 2 Recolecta mensual de RAEE a través del programa “Hago la DIFerencia reciclando del estado de Sonora”.

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La cantidad de RAEE depositados en los puntos limpios se ve reflejado en la figura 3 donde se observa que las campañas realizadas en Hermosillo, las dependencias de gobierno y el personal del edificio de recursos humanos, son los que han más reportado RAEE al reciclaje.

Figura 3 Recolección total de RAEE en los distintos puntos limpios establecidos a través del programa de reciclaje.

Los RAEE depositados por los generadores en los puntos limpios consistieron de celulares, televisores, laptops, computadoras (incluye: mouse, CPU y monitor), otros electrónicos y electrodomésticos. No fue posible determinar la composición de los RAEE identificados como otros electrónicos y electrodomésticos debido a que la empresa recicladora no hizo una diferenciación de ellos en la recolección y pesado de los mismos. Sin embargo estos pueden consistir de abanicos, radios, lámparas, licuadoras, hornos, microondas, pedacería de cables, etc. En la figura 4 se observan las cantidades recolectadas considerando su clasificación, los de mayor volumen son los residuos de aparatos electrónicos y electrodomésticos (otros), seguido de las computadoras y televisores.

Figura 4 Clasificación de los RAEE recolectados a través del programa de reciclaje. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Considerando los pesos promedios de los distintos tipos de residuos se determinó el número de unidades recolectadas durante la recolección de RAEE, ver figura 5.

Figura 5 Total de unidades recolectadas de RAEE a través del programa de reciclaje.

Cada unidad de aparato eléctrico o electrónico contiene en su composición diversos materiales por lo que al convertirse en desecho genera cierta cantidad de contaminantes potenciales al ambiente. La figura 6 presenta la estimación de estos contaminantes de acuerdo a la composición del total de residuos generados por unidades, en esta gráfica se excluyen los residuos electrónicos y electrodomésticos ya que no se cuenta con datos precisos de recolección y pesado por parte de la empresa recicladora.

Figura 6 Residuos de contaminantes generados por unidad de RAEE.

Considerando la información de la figura 6 se calculó un estimado total del tipo y cantidad de contaminantes generados a través de la recolección de RAEE, ver figura 7. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Figura 7 Estimación de la cantidad y tipos de contaminantes recuperados de los RAEE generados a través del programa de reciclaje “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora”.

Considerando la materia prima necesaria para fabricar aparatos eléctricos y electrónicos se puede realizar una estimación de los impactos que se obtienen cuando estos se reciclan. Por ejemplo, para procesar un kilogramo de aluminio virgen es necesario utilizar 0.031 barriles de petróleo y si se recicla, solo se utilizan 0.029 barriles; para reciclar un kilogramo de aluminio el ahorro en petróleo será de 0.002 barriles. Durante el periodo de recolección del programa de reciclaje se recolectaron 2,140 kg de aluminio por lo tanto se estima un ahorro de 636 litros de petróleo. Partiendo de este análisis y con la información recabada durante la recolección de RAEE a través del programa de reciclaje en Sonora, se estiman ahorros de petróleo, agua y CO 2 . Ver figura 8.

Figura 8 Beneficio ambiental generado a través del programa “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora”.

Los residuos eléctricos y electrónicos fueron enviados a Los Ángeles California en Estados Unidos para la nueva disposición por parte del cliente, para ello se realizaron 2.8 viajes durante el proceso de recolección 2011. Se estima una distancia promedio desde Hermosillo hasta Los Ángeles Ca. de 1,166 km. Considerando que se hicieron 2.8 viajes, se estima un recorrido total de http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

3,264.8 km. El combustible utilizado para el transporte en tráiler fue diesel con un rendimiento estimado de 2 km por litro. Considerando la información antes mencionada se estima un consumo de diesel de 1,632.4 litros. Datos oficiales (3) estiman que un litro de diesel consumido emite 3 kg de CO 2 , por lo tanto transportar los RAEE desde Hermosillo a Nogales durante el 2011 se estima que se emitieron 4,390 kilogramos de CO 2. Oportunidades de mejora de la sustentabilidad del sistema de reciclaje de los RAEE del Programa “Hago la DIFerencia Reciclando en el Estado de Sonora” Se realizaron 85 encuestas de las cuales el 100% de los entrevistados considera este programa como una buena acción. Respondiendo a la primera pregunta de la encuesta, se observa que la mayoría de la gente de la comunidad está enterada del proyecto por que visitó el lugar o porque son estudiantes de la universidad y tienen conocimiento del programa. Ver figura 9.

Figura 9 Medios de difusión del programa.

La mayoría de las personas encuestadas solo tienen conocimiento de un punto limpio, ver figura 10.

Figura 10 Cantidad de puntos limpios conocidos.

Los puntos limpios más conocidos por la comunidad son el parque infantil, la UNISON y el Cree. Ver figura 11.

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Figura 11 Puntos limpios identificados por la comunidad.

La mayoría de las personas encuestadas respondieron que para ellos es de fácil entendimiento la información rotulada en los contenedores de los puntos limpios en cuanto a cómo deben usarse los contenedores y el tipo de residuo a depositar en cada uno de ellos. Ver figura 12.

Figura 1 de rotulado en

Claridad en la información contenedores.

Gran porcentaje de los encuestados considera que el punto limpio al cual acude a depositar los RAEE es de fácil acceso para ellos. Ver figura 13.

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Figura 13 Accesibilidad al punto limpio. Por la existencia de un fácil acceso y porque son lugares concurridos, las personas encuestadas consideran que sería necesario ubicar más puntos limpios principalmente en escuelas, supermercados y centros comerciales. Ver figura 14.

Figura 14 Sugerencias de ubicación a puntos limpios. El rango de personas que programa al para reciclaje, y 40 años de 15.

edad de las contribuyen al depositar RAEE oscila entre los 20 edad. Ver figura

Figura 25 Rango de edades participantes. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Los encuestados respondieron que cuidar el medio ambiente y apoyar a personas de bajos recursos son las principales razones para apoyar este tipo de programas de reciclaje, hasta el momento se han beneficiado 150 familias a través de este programa. Ver figura 16.

Figura 16 Razones para apoyar el proyecto.

Los encuestados también respondieron que es necesario instalar más contenedores y realizar mayor publicidad del programa. Ver figura 17.

Figura 17 Sugerencias y observaciones.

El tipo de residuo que los generadores depositaron en los puntos limpios en mayor cantidad fue material de plástico para reciclar. Ver figura 18.

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Figura 38 Tipo de material recolectado.

5. Análisis y discusión El programa de reciclaje piloto es creado e implementado en Sonora el cual tiene una gran fortaleza en su desarrollo, principalmente en su estructura. Está integrado por un equipo conformado por distintos actores en el cual participa el gobierno del Estado de Sonora quien le da un gran impulso al proyecto por ser la autoridad gubernamental. Conjuntamente trabaja con académicos doctorados de la Universidad de Sonora y estudiantes de posgrados lo que se enriquece a través de la educación, el conocimiento y evaluación, el desempeño de este tipo de proyectos. Se cuenta además con la participación y asesoría de profesionales de seguridad del medio ambiente (APSA, A.C.) dándole soporte al programa apoyando a todos los sectores, así como, a la empresa privada, en este caso, la recicladora local. Esta última juega un papel primordial en la integración de este equipo ya que provee de la infraestructura para la recolección de los residuos, y se cerciora de que estos lleguen a su destino final de manera sustentable. Otras instituciones que ha sido de gran apoyo y contribuyen en la implantación del programa son el Centro Estatal para el Desarrollo Sustentable en Sonora (CEDES) y SEMARNAT. La participación de la ciudadanía (incluyendo a las organizaciones, empresas de servicio y manufactura y la comunidad en general) fungen un papel importantísimo en este programa ya que son ellos quienes proveerán y le darán disposición correcta a los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos a través del programa de reciclaje y sus puntos limpios. Una fortaleza más del programa de reciclaje consiste en la estimación de los impactos ambientales realizado por la UNISON y el hecho de que los recursos obtenidos se destinen a obras de beneficio social dirigidas por el DIF estatal. En México destacan programas de recolección importantes, pero la revisión realizada no reveló la existencia de otros programas de reciclaje que hasta el momento hayan presentado un informe de evaluación de impactos similar al presente o datos que reflejen algo similar con respecto a los beneficios obtenidos, ya que solo muestran montos de recolección. Durante la recolección de residuos eléctricos y electrónicos en el período de Enero a Diciembre del 2011, Enero y Febrero fueron los meses donde más desechos electrónicos se recolectaron con respecto a los otros meses del año debido a la promoción y campañas realizadas principalmente en la Ciudad de Hermosillo las cuales impulsaron notablemente el arranque del programa, e influyeron en la ciudadanía e instituciones para cooperar con el reciclaje, a excepción de http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Noviembre que fue donde hubo una participación considerable y activa de las dependencias de Hermosillo. Del total de residuos recolectados el 39% de ellos se logró clasificar dentro de los tipos de residuos específicos como lo son: una computadora portátil y de escritorio, un televisor y un celular, esto permitió elaborar un estimado de los componentes que se pueden reciclar y evitó se depositaran directamente al ambiente o al relleno sanitario de la ciudad, lo inconveniente en este punto es que el 61% de los residuos recolectados no fueron especificados y por lo tanto no se encuentran cuantificados dentro del estimado de material que se le da correcta disposición ni dan soporte para apoyar el cálculo de ahorros estimados por el reciclado de algunos contaminantes. Del programa se obtuvo un beneficio de fuerte impacto: se redujo la extracción de materiales que se utilizan en la manufactura de nuevos equipos electrónicos emitiendo menos contaminantes al ambiente, disminuyendo considerablemente los riesgos al medio ambiente y a la salud al rescatar a través del programa de reciclaje los materiales valorizables mediante el reciclaje. Del programa se obtuvieron estimaciones de beneficios importantes ocasionados por el reciclaje, se estima un ahorro de 636 litros de petróleo, 289,862 litros de agua y se dejaron de emitir alrededor de 30,985 kilogramos de emisiones de CO 2. Aun cuando con el transporte se emiten 4,390 kilogramos de CO 2 , se sigue estimando un ahorro considerable de emisiones de CO 2 de 26,595 kilogramos. Para determinar si el programa es del conocimiento de la comunidad se aplicaron 85 encuestas de las cuales se determinó que el público se enteró del programa principalmente por las visitas que realiza al Parque Infantil, al CREE y a través de los estudiantes universitarios, esto significa que, los medios de difusión a través de la publicidad tradicional (radio, televisión, periódico) no han influido en las decisiones de la gente para cooperar con el reciclaje, o bien, no se ha realizado de manera eficiente para que influya en las decisiones de la comunidad para que participe activamente en el programa. Los encuestados consideran que es un buen proyecto ya que permite el cuidado del medio ambiente y apoya a familias de bajos recursos, por lo que sugieren ubicar un mayor número de puntos limpios en lugares con mayor afluencia de gente como lo son escuelas y centros comerciales además de que consideran que incrementar la difusión sería benéfico para el desarrollo e incremento de las recolecciones mensuales de RAEE. La información rotulada en los contenedores de puntos limpios es clara y de fácil entendimiento por lo que no es necesario capacitar a la sociedad de cómo realizar el depósito de los residuos. La comunidad no ha captado aun los beneficios que se obtiene al reciclar y deposita otro tipo de basura en los contenedores, o bien, son vandalizados por la misma sociedad. Se requiera que la comunidad tenga mayor conciencia y adquiera una cultura del cuidado del medio ambiente. Otro beneficio del programa de reciclaje Hago la DIFerencia es el apoyo económico obtenido a través de la venta de los RAEE. Esto permite el apoyo a familias vulnerables del estado a través de obras sociales desarrolladas por el DIF. Hasta el momento se han beneficiado 150 familias a través de este programa. En este programa se cuida al ambiente y se favorece el desarrollo social de la comunidad.

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Recientemente se publicó a nivel nacional que la cámara de diputados aprobó dos dictámenes de reforma (El Universal, 2011; Gaceta parlamentaria, 2011) a la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos, una considera los RAEE como peligrosos y la otra fomenta el reciclaje a nivel municipal, con esto se estimula la disposición correcta de estos residuos lo que originará nuevos lineamientos en los distintos municipios para su manejo y disposición. Sonora será líder a nivel nacional en la implementación y evaluación de impacto de proyectos de reciclaje, posicionándose un paso al frente de todas las acciones que se originaran a partir de las nuevas aprobaciones de dictamen.

6. Conclusiones Este programa contribuye a la sustentabilidad en el estado de Sonora porque promueve la concientización la comunidad sobre la importancia del manejo adecuado de los RAEE, al mismo tiempo que los beneficios económicos obtenidos por el reciclaje se destina al apoyo de familias vulnerables a través a obras sociales del DIF. Por otro lado, se recupera material reciclable; se da un manejo ambientalmente adecuado a los RAEE evitando que se depositen directamente agentes tóxicos al medio ambiente o a rellenos sanitarios. Iniciativas de este tipo deben continuar desarrollándose e implementándose con el principal objeto de crear comunidades sustentables. Dos grandes fortalezas de este programa son: 1. El involucramiento de diferentes actores en su desarrollo: instituciones gubernamentales, empresa privada y sociedad y 2. A nivel nacional existen distintos programas de recolección, a diferencia de ellos, este proyecto evalúa en la medida de lo posible los impactos. El presente caso de estudio aporta estimaciones de los beneficios obtenidos por el reciclaje los cuales indican que si es posible contribuir a la reducción de los impactos ambientales en distintos aspectos ya que al reciclar dejamos de extraer material virgen y por lo tanto dejamos de emitir contaminantes al ambiente, dándole correcta disposición a los residuos RAEE prevenimos seguir contaminando y eliminamos en la medida de lo posible riesgos al ambiente y por ende a la salud. Evaluar los impactos del reciclaje enfocado a los residuos eléctricos y electrónicos es de suma complejidad ya que intervienen infinidad de factores desde que se extrae el material para producir aparatos eléctricos hasta que se le da disposición para reciclar. Por otro lado, son escasos los LCA sobre los equipos eléctricos y electrónicos y sus residuos.

7. Recomendaciones Los datos para realizar una evaluación que ayude a realizar un impacto más preciso del proceso de reciclaje son escasos, por lo que es necesario que se lleven a cabo estudios de análisis de ciclo de vida de los aparatos eléctricos y electrónicos. Es necesario que en este programa se efectúe un seguimiento constante a la recolección de los residuos electrónicos con información detallada describiendo con exactitud el tipo de residuo recolectado, así como los montos exactos de recolección para evaluar los beneficios generados al http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

darle disposición correcta. Así mismo, llevar un control de insumos requerido al llevar a cabo un programa de reciclaje para realizar una estimación precisa de los impactos obtenidos a través del reciclaje. Se recomienda diseñar o utilizar una plataforma o software especial donde se contemplen todas las entradas y salidas de insumos de un programa como el implementado en Sonora, sería de gran utilidad para obtener un impacto real neto de las estimaciones de costos, emisiones, materiales y todo lo que conlleva al realizar un programa de reciclaje, ya que hasta el momento no se cuenta con este tipo de herramientas que facilite la evaluación de este programa. Elaborar un plan estratégico de fondo para extender estos programas a otras entidades sería de gran utilidad para que estos sean implementados con éxito en las comunidades, elaborando los manuales de procedimientos donde se contemple la misión, visión, objetivos del programa, políticas, reglamentos, capacitación-entrenamiento, concientización a la comunidad, estrategias de publicidad y todo lo que se requiere para su implementación ya que por el momento no se cuenta con esta documentación disponible. Crear alianzas es de suma importancia para el funcionamiento de programas de reciclaje como la que dio origen el desarrollo e implementación del programa de reciclaje en Sonora, sería de gran beneficio integrar a este convenio al nivel básico de educación e incluir en los planes de estudio con temas de interés y de enseñanza donde participen los niños activamente en este tipo de iniciativas ya que son ellos el futuro del mundo. Establecer metas alcanzables y dar premios e incentivos adicionales a las escuelas que logren cumplir con las metas y de esta manera incrementar la participación. Crear grupos multidisciplinarios a través de la ciudadanía con el propósito de que ellos mismos generen nuevas alternativas de mejora para el funcionamiento del programa, siempre guiados por expertos para valorar y validar las propuestas creadas por este grupo guía. Crear una alianza entre la empresa recicladora y el ayuntamiento de Hermosillo con respecto a la recolección de los residuos sólidos, involucrando los residuos eléctricos y electrónicos en el Estado. Primeramente diseñar acuerdos a través de un programa de recolección de desechos en el cual se establezcan los contenedores a utilizar en la recolección de basura, estableciendo días y horas de recolección. Informar a la comunidad de cómo debe de elaborarse la separación de los residuos a través de folletos, calendarios, publicidad, páginas web y todos los medios disponibles para un mayor beneficio en el entendimiento. Realizar con precisión y exactitud lo encomendado por parte de las autoridades para lograr la concientización de la ciudanía que su participación es importante. En base a la experiencia vivida en la disposición de residuos electrónicos en los puntos limpios, se recomienda ampliamente hacer un rediseño a los contenedores en la parte de entrada de material. La seguridad que estos presentan no son la más adecuada debido a que al depositar monitores tipos RCT o tubos catódicos, los cuales son de un peso considerable, ocasiona que el tubo de depósito se desprenda fácilmente del contenedor, no se desliza correctamente hacia el fondo del depósito y pone en riesgo la integridad física de quienes depositan residuos en los contenedores.

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Recuperar piezas funcionales que pudieran ser útiles para la reparación de otros equipos antes de ser desmantelados en el proceso de reciclaje y envío al cliente. Estos componentes pudieran ser ofrecidos en una feria destinada para su venta a precios más bajos encontrados en el mercado e invitando de manera directa a los negocios del giro electrónicos que pudiera interesarle, los fondos recabados pudieran también ser destinados al programa de reciclaje como hasta ahora se ha llevado a cabo. Con apoyo del gobierno fomentar la participación en las empresas privadas para que contribuyan al reciclaje de los RAEE, estimulando la participación de estos a través de cursos, certificaciones y premios estatales que contribuyan al desarrollo integral de cada negocio y fomentando la sana competencia entre los empresarios con el cumplimiento de las metas establecidas. Incrementar la publicidad en el que se fomente la disposición correcta de los RAEE, mostrando a la audiencia a través de pequeños spots mediante distintos medios, los beneficios obtenidos a través del reciclaje y con ello empezar a concientizar a la ciudadanía de que su participación es importante. Elaborar un plan de trabajo donde se instalen contenedores de recolección o puntos limpios temporalmente en lugares estratégicos para fomentar la recolección de los RAEE. Realizar un análisis logístico de la ubicación de los puntos limpios para determinar si realmente están distribuidos estratégicamente e instalados en lugares donde la comunidad realmente pueda identificarlos y tener una participación más activa. Además, realizar un análisis de eficiencia acerca del tipo de transporte que se utiliza para determinar si se encuentran dentro de los límites permisibles generados de contaminación o determinar de qué manera se puede mejorar para disminuir los contaminantes generados por el medio de transporte utilizado.

8. Referencias (1) Frazzoli, Mantovani y Orisakwe, 2011. Electronic Waste and Human Health. Elsevier. (2) Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales, 2011a. Hagamos la diferencia; los Residuos Sólidos. Disponible en línea: http://www.semarnat.gob.mx/informacionambiental/publicaciones/Publicaciones/EXPOSICI ON%20- %20Hagamos%20la%20diferencia,%20Los%20Residuos%20S%C3%B3lidos.pdf [Accesado Julio 29, 2011] (3) Environmental Protection Agency (EPA), 2011. Office of transportation and Air Quality. Greenhouse gas emission from a typical passenger vehicle. Disponible en linea: http://www.epa.gov/otaq/climate/documents/420f11041.pdf [Accesado Enero 23, 2012]

Correspondencia Para mayor información contacto con: Clara Rosalía Álvarez Chávez: Profesor tiempo completo de la Universidad de Sonora Universidad de Sonora: Blvd. Luis Encinas y Rosales S/N, Col. Centro, Hermosillo, Sonora, México. Teléfono oficina: 2-59-21-63, 2-59-21-64, 2-59-22-70; Teléfono particular: 2-80-26-67 http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Correo electrónico: ralvarez@guayacan.uson.mx; pissa_unison@hotmail.com Claudia Maritza Torres López: Egresado de la Especialidad de Desarrollo Sustentable Universidad de Sonora: Blvd. Luis Encinas y Rosales S/N, Col. Centro, Hermosillo, Sonora, México. Teléfono particular: 220-55-28 Correo electrónico: cmtl12@hotmail.com Teléfono partícular: 01 622 2205528 Correo electrónico: cmtl12@hotmail.com

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SUSTENTABILIDAD DEL PROGRAMA “HAGO LA DIFERENCIA RECICLANDO DEL ESTADO DE SONORA: PAPEL Y CARTON”. Liñeiro, H. “p” Esquer, J. Velázquez, L.E. Munguía, N.E. García, M. Barajas, A. Álvarez, C.R. Universidad de Sonora

RESUMEN La fabricación del papel es una de las cinco industrias más contaminantes al ambiente, por otro lado los residuos de papel y cartón generan gas metano al ser depositados en el relleno sanitario y utilizan espacio para tal propósito. El uso de papel y cartón reciclado implica la utilización de menos insumos como árboles, agua energía y reduce emisiones al aire, suelo y agua. Este trabajo evaluó la sustentabilidad del programa “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora” para contribuir a prevenir, reducir y/o eliminar los riesgos ambientales del sistema de reciclaje de papel y cartón. Se obtuvieron datos mensuales de recolección de estos residuos en el 2011, se caracterizó el sistema de reciclaje y se estimaron sus impactos al ambiente. Se concluyó que este programa contribuyó a la sustentabilidad al ahorrar 887,732.7 litros de agua, 591.1 millones Kw. de energía, 101.8 a 503.91 árboles y se dejaron de emitir 1,393,948.18 litros de aguas residuales con carga de 83.09 Kg. de DBO, 800.43 Kg. de DQO, 55,046.21 Kg. CO 2 y 2,335.17 Kg. de sólidos, tomando como referencia el proceso de producción Kraft. También se dejaron de emitir 86,861 toneladas de carbón equivalente (TCE). El DIF- Sonora destinó los recursos económicos obtenidos por la venta del papel y cartón a familias vulnerables y se promovió la concientización de la cultura de reciclaje. Se recomendó continuar con el programa y fomentar el reciclaje a través de la educación, mejorar la difusión, y elaborar un registro detallado de los insumos requeridos para el funcionamiento del programa.

ABSTRACT Papermaking is one of the five most polluting industries to the environment, on the other hand waste paper and cardboard generates methane gas once is disposed in the landfill and uses space for that purpose. Recycling paper and cardboard implies using fewer inputs such as trees, water, energy and reduces emissions to air, soil and water. This study evaluated the sustainability of the program “Hago la DIFerencia Reciclando en el Estado de Sonora” to prevent, reduce and / or eliminate the environmental hazards of the recycling system for paper and cardboard. A monthly data collection for this waste was elaborated for 2011, system characterization and estimation of environmental impacts were carried out to accomplish the objective of this study. It was concluded that the program contributes to sustainability by saving 887,732.7 liters of water, 591.1 million Kw. of energy, 101.8 to 503.91 trees and avoided the discharge of 1,393,948.18 liters of wastewater with load of 83.09 kg Biochemical Oxygen Demand, (BOD), 800.43 kg of Chemical Oxygen Demand (COD), 55,046.21Kg of CO 2 and 2,335 Kg of solids, with reference to the production process Kraft. It was also avoided the emission of 86,861 tons of carbon equivalent (TCE). In addition the DIF-Sonora allocated financial resources from the sale of paper and cardboard to vulnerable families and promoted the culture of recycling. The recommendations were to continue with the program and encourage recycling through education, improving outreach, and develop a detailed record of the inputs required to operate the program. Palabras claves: Sustentabilidad, sistema de reciclaje, impactos ambientales, papel y cartón.

1. Introducción Los procesos modernos de producción son complicados y conllevan un daño colateral en forma de contaminación. Este ensayo analiza la situación del reciclado del papel y cartón en el estado de Sonora, México a través del programa Hago la DIFerencia reciclando, con la finalidad de comprender y aprender más sobre la cultura del reciclado en el estado. Se describe el análisis del ciclo de vida del papel y cartón (ACV), se explica el proceso de la fabricación del papel se presenta la caracterización del programa ya mencionado, se hace una estimación de los impactos ambientales en la producción del papel y cartón incluyendo efectos a la salud humana, y finalmente se trata sobre la situación del papel y cartón en México. En la metodología se evalúa la sustentabilidad del sistema de reciclaje del programa Hago la DIFerencia con enfoque a los residuos de papel y cartón, con el objetivo de poder reducir los daños que se puedan incurrir hacia al medio ambiente. Además se proponen mejoras al sistema de reciclaje para que sea más sustentable. Los resultados obtenidos indican que en general la población está de acuerdo con el programa de reciclaje y se pide que haya más y mejor puntos ubicados limpios en la ciudad de Hermosillo. En el año 2011 se recolectaron 52,121 kg de papel y 11,858 kg de cartón en las ciudades de Hermosillo y Nogales. Se evitó que llegara a la atmosfera 86,861 toneladas de carbón equivalente (TCE). Pero tal vez lo más importante es que se está creando una cultura de conciencia ciudadana hacia la sustentabilidad lo que aseguraría que en futuros años se eleve la cantidad de productos reciclados y que proyectos de este tipo puedan tener un impacto positivo mayor en el medio ambiente. En la discusión se contempla que existen diferentes opiniones respecto al valor real positivo de reciclar pero en general se encontró que reciclar es por mucho una mejor opción que tirar el papel http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

y cartón al relleno sanitario. El beneficio se manifiesta en el ahorro de insumos y emisiones generadas por la fabricación del papel y por los gases metano que dejan de emitirse en los rellenos sanitarios derivados de una digestión anaeróbica por bacterias en el papel y cartón.

2. Objetivos Objetivo General Contribuir a la prevención, reducción y/o eliminación de riesgos ambientales en el sistema de reciclaje de los residuos de papel y cartón del Programa “Hago la DIFerencia Reciclando del Estado de Sonora”. Objetivos Específicos Caracterizar el sistema de reciclaje de papel y cartón del Programa Hago la DIFerencia Reciclando. Evaluar los impactos ambientales obtenidos por el reciclaje de papel y cartón de este programa. Proponer oportunidades de mejora de la sustentabilidad del sistema de reciclaje de papel y cartón de este programa.

3. Metodología El presente caso de estudio evalúo la sustentabilidad del sistema de reciclaje del programa “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora” enfocado a los residuos de papel y cartón con la finalidad de encontrar oportunidades de prevención por contaminación reduciendo sus impactos ambientales y contribuir a la sustentabilidad de la región. Tipo de Estudio El presente trabajo es un caso de estudio con enfoque mixto, es decir, tanto de tipo cualitativo como cuantitativo. Dentro del enfoque cualitativo se incluyen la elaboración del análisis del marco teórico, la caracterización del programa, tipo de contaminantes (SO 2 , CO 2 , etc.) y la interpretación de los datos y dentro del enfoque cuantitativo están el inventario mensual del programa Hago la Diferencia Reciclando del Estado de Sonora. Diseño Utilizado El diseño utilizado fue un caso de estudio no experimental. Alcance El alcance del presente trabajo incluyó el sistema de reciclaje del programa “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora” desde la recolección de los datos de residuos de papel y cartón hasta su destino final como lo es; Navojoa, Sonora y Baja California. Los datos que se incluirán en la evaluación de impacto corresponderá a los meses de Enero a Diciembre del 2011 y provendrán de la Ciudad de Hermosillo y Nogales, lugares donde actualmente opera el programa. Objeto de Estudio El objeto de estudio es el sistema de reciclaje de los residuos del papel y cartón que se lleva a cabo en el Programa “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora”. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Selección y Tamaño de Muestra La muestra fue un caso de estudio el cual se ha seleccionado a conveniencia debido a la existencia de un convenio de colaboración establecido por parte de los interesados: UNISON, APSA, DIF Sonora, A.C. y la empresa recicladora. Instrumentos de Recolección y Manejo de Datos Para la caracterización del programa fue necesario realizar visitas de campo para conocer de manera general la operación del sistema de reciclaje incluyendo la empresa recicladora y los puntos de recolección; realizar entrevistas a personas y personal de las instituciones involucradas en el programa: tales como el encargado del Programa Hago la DIFerencia reciclando por parte del Desarrollo Integral de la Familia (DIF); Coordinador del programa Hago la DIFerencia reciclando por parte de la Asociación de Profesionales de Seguridad Ambiental (APSA); Responsable del programa Hago la DIFerencia reciclando y alumnos de servicio social que apoyan en la recolección de datos de información del programa por parte de la Universidad de Sonora. Para evaluar los impactos al ambiente se utilizaron los inventarios mensuales de recolección proporcionados por la recicladora y con datos disponibles en la literatura sobre análisis de ciclo de vida del papel y cartón se determinó la cantidad de contaminantes que se evitó fueran dispuestos de manera ambientalmente inadecuada y del uso de recursos medidos en este programa que se están ahorrando. Las oportunidades de prevención de la contaminación se determinaron después de haber realizado la caracterización del sistema e identificando aspectos en los cuales los impactos ambientales pudieron ser reducidos o eliminados. El impacto social fue evaluado por medio de cuestionarios que fueron aplicados en los puntos limpios. El cuestionario consta de 11 preguntas, se aplicaron 85 encuestas. Del análisis e interpretación de los resultados, así como de las entrevistas y visitas de campo se propusieron medidas de prevención a cerca del programa de Reciclaje.

4. Resultados Caracterización del Sistema de Reciclaje de Papel y Cartón del Programa Hago la DIFerencia Reciclando La caracterización del programa denominado “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora” se define de la siguiente forma: 1. El usuario de papel y cartón se preocupa por depositar los desperdicios en un lugar que contribuya a la sustentabilidad de nuestros recursos. En la ciudad de Hermosillo y Nogales existe el programa de reciclaje “Hago la DIFerencia” ofreciendo una alternativa para que el usuario de papel y cartón deposite sus desperdicios en lugares determinados para ser reciclados. 2. Los residuos de papel y cartón son depositados por parte del usuario en los puntos limpios como parte del programa Hago la DIFerencia reciclando en el estado de Sonora. 3. Los desperdicios son recolectados por parte de la empresa recicladora en cada uno de los puntos limpios previamente establecidos.

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4. Los residuos de papel y cartón son transportados a la empresa recicladora para su posterior tratamiento. 5. Se verifica el peso de la unidad móvil de recolección de desechos al momento de entrar a la empresa. Una vez vaciado el contenido, se determina el valor total de residuos de papel y cartón. 6. El material es clasificado y separado en contenedores. 7. Identificados los residuos son enviados al cliente para su disposición final. El papel tiene

como finalidad ser llevado a la ciudad de Mexicali, Baja California Norte, para posteriormente ser transformado en papel higiénico o servilletas. El cartón es transportado a la ciudad de Navojoa, Sonora para ser reciclado en nuevos productos de cartón. Evaluación de Impacto Ambiental del Sistema de Reciclaje del Programa “Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora” La recolección de papel y cartón denota una recolección activa en el transcurso del año siendo el mes de Abril el más activo debido a una campaña agresiva por parte de las dependencias de gobierno. En general la recolección demostró tener una tendencia constante con excepción de los meses Febrero y Marzo hacia la baja, ver fig. 2:

Figura 1 Recolecta mensual de papel y cartón en el estado de Sonora.

Durante el período de recolección de Enero a Diciembre del 2011, se logró recabar un total de 63,977 kg de residuos de papel y cartón. De los cuales, 52,121 kg (81%) son de papel y 11,856 kg (19%) son de cartón, ver fig. 2:

Figura 2 Recolección total de papel y cartón.

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El depósito de residuos de papel y cartón por parte de generadores en los puntos limpios se ve reflejado en la figura 3, donde se puede observar que los puntos que más han contribuido en la recolección son las dependencias de gobierno, el CREE y la ciudad de Nogales en conjunto.

Figura 3 Recolección de papel y cartón por punto limpio.

Cada tonelada de papel y cartón arrojada al basurero municipal contribuye a aumentar el espacio utilizado para concentrar residuos y esto además con lleva una emisión de gases metano generados por la digestión anaeróbica de las bacterias en los basureros, lo que contribuye al problema del calentamiento global. La cantidad de gases de efecto invernadero que se están evitando sean emitidos a la atmósfera en Hermosillo por el papel recolectado es de 77,139.08 Toneladas de Carbón Equivalente (TCE) y 9,721.92 TCE por cartón (Ver Fig. 4). En lo que corresponde al espacio ahorrado en el relleno sanitario se estima que por cada tonelada de papel o cartón que se recicla se tiene un ahorro de 2.7 m3 (1). Tomando en cuenta que se recolectaron 63.97 toneladas para su posterior reciclado se tuvo un ahorro de 172.72 m3 de suelo usado para funciones de relleno sanitario. Los datos presentados toman como base de emisión los factores dados por la US EPA en, 1998. En este caso se informa que por cada tonelada de papel de oficina reciclada se estaría evitando una emisión de 1.48 TCE hacia la atmósfera y por cada tonelada de cartón que evite llegar al basurero, dejaría de emitirse 0.82 TCE. En los datos presentados se incluye los cálculos de las emisiones por digestión anaeróbica de bacterias (2;3)

Figura 4 Emisión de TCE por tonelada de papel y cartón en el basurero, bajo el esquema de reciclado y digestión anaeróbica por bacterias.

Insumos Requeridos para la Fabricación de Papel

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Los insumos necesarios que se utilizan en la fabricación del papel virgen son; energía, fibra (celulosa), agua y químicos tales como el NaOH (hidróxido de sodio), Na 2 S (sulfato de sodio) y Cl (cloro). No se encontró valores para los químicos en insumos por lo que no se incluyeron en la tabla de insumos (ver Tabla,1). Tabla 1 Insumos por manufactura de papel fibras virgen. Autores Categoría (sistema métrico)

Environme Pokhrel D. Laurijsse ntal & Conservatr EP na J, USDA Defense Viraraghava ee A et.al. Fund n T. 2004. 2010.

Promedio

Agua/ton. de papel

63,588 litros.

151,400 litros.

N.D.

N.D .

N.D.

107,494 litros.

Árboles/ton. de papel

N.D.

18.7

26.5

N.D.

20.4 arboles

Energía/ton. de papel

42.68 millones Kw.

N.D.

44 N.D millones . de Kw.

43.34 millones de Kw.

Nota: Las cifras presentadas son en aproximaciones y se toma como ejemplo el proceso de producción Kraft USDA: United States Department of Agriculture. EPA=Environmental Protection Agency. N.D. = No Disponible.

Los resultados encontrados para insumos en la fabricación de papel reciclado se encuentran en la tabla 2. Tabla 2 Insumos por manufactura de papel reciclado. Categoría (sistema métrico)

Agua/ton.

Árboles/ton.

Autores EPA

Cascade

80,999 litros.

N.D.

N.A.

15.6 25.74 Energía/ton. millones millones de Kw. de Kw.

USDA thedailygreen

80,999 litros.

EEA, 2006

oneearth Promedio corporation

53,747 litros.

N.A

N.D.

71,915 litros

N.A.

4-20.2 árboles (20%99%)

N.A.

4-20.2 árboles (20%-99%)

N.D.

24.27 millones de Kw.

N.A

19.65 13 millones millones de de Kw. Kw.

Nota: Las cifras presentadas son en aproximaciones y se toma como ejemplo el proceso de producción Kraft USDA: United States Department of Agriculture. EPA=Environmental Protection Agency.

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N.D. = No Disponible.

Todo proceso de producción genera contaminación y esta no es la excepción para el proceso Kraft. Las emisiones de la manufactura se ilustran en la tabla, 3. Emisiones al Aire, Suelo y Agua Derivados de la Fabricación de Papel Las emisiones derivadas de la manufactura del papel son: Aguas residuales, DQO (Demanda Química de Oxigeno) DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno), Sólidos y CO 2 . Tabla 3 Emisiones de la manufactura de papel por fibras virgen. Autores

Tipo de emisión ( unidades en sistema métrico)

Environmental Defense Fund, 1995.

D. Pokhrel, T. Viraraghavan, 2004.

Cascades

Aguas residuales H 2 0 /ton.de papel

85,557.7 litros

115,765.9 litros

N.D.

100,661.8 litros

DBO/ton.de papel

3.5 kg

8.5 kg

N.D.

6 kg.

DQO/ton de papel

47.6 kg

68 kg

N.D.

57.8 kg.

Aire

CO 2 /ton.de papel

5,151kg.

N.D.

Suelo

Sólidos/ton.de papel

191kg.

N.D.

Categoría

Agua

Promedio

4,245.2 kg. 4,698.1 kg. N.D.

191kg.

Nota: Las cifras presentadas son en aproximaciones y se toma como ejemplo el proceso de producción Kraft. DBO: Demanda Bioquímica de Oxigeno. DQO: demanda Química de Oxigeno.

El reporte de la Agencia EPA, 2008 informa que en E.U.A. de una tonelada de papel que se recicla solo el 39% de esta se podrá convertir en papel para su nuevo uso. Para los cálculos de este estudio se utilizan los parámetros que se presentan en E.U.A., es decir del 39%. Los resultados encontrados para emisiones en la fabricación de papel reciclado se encuentran en la tabla 4. Tabla 4 Emisiones de la manufactura de papel reciclado. Autores Categoría

Agua

Aire

Tipo de emisión (unidades sistema métrico)

Promedio

thedailygreen

oneearthcorporation

Cascades

Aguas residuales H 2 0 /ton.de papel

50,330.9 litros

39,258.13 litros

N.D

44,794.51 litros

DBO/ton.de papel

3 kg.

2.34 kg.

N.D

2.67kg.

DQO/ton de papel

28.9 kg

22.55 kg

N.D

25.72 kg.

CO 2 /ton.de papel

2,771.88 kg.

2,912.83 kg.

1,791.1 Kg

2,491.93 kg.

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Suelo

Sólidos/ton.de papel

97.41 kg.

N.D

97.41 kg

Nota: Las cifras presentadas son en aproximaciones y se toma como ejemplo el proceso de producción Kraft. DBO: Demanda Bioquímica de Oxigeno. DQO: Demanda Química de Oxigeno.

Si se toma como base la fabricación de papel kraft por medio de fibras recicladas esto conlleva un ahorro en insumos en comparación con la producción de papel por fibras virgen. Derivado de la recolección de residuos del papel y cartón del programa Hago la DIFerencia reciclando en el estado de Sonora se estima un ahorro en agua, árboles y energía (ver tabla, 5). Los residuos de papel se utilizaron para fabricar servilletas y papel higiénico en la ciudad de Mexicali, Baja California y los de cartón para fabricar nuevamente cartón en la ciudad de Navojoa, Sonora. Tabla 5 Ahorro de Insumos derivado del programa Hago la DIFerencia reciclando en el estado de Sonora, papel y cartón. Ahorro de Insumos

Mes

Agua(litros)

Número de árboles

Energía (millones de Kw.)

Enero

55,475.5

6.36-31.49

36.9

Febrero

22,284.6

2.56-12.65

14.8

Marzo

93,967.0

10.78-53.34

62.6

Abril

257,729.3

29.55-146.3

171.6

Mayo

40,586.7

4.65-23.04

27.0

Junio

79,230.9

9.09-44.97

52.8

Julio

37,492.4

4.30-21.28

25.0

Agosto

46,192.6

5.3-26.22

30.8

Septiembre

73,028.4

8.37-41.45

48.6

Octubre

90,858.8

10.42-51.57

60.5

Noviembre

57,126.7

6.55-32.43

38.0

Diciembre

33,759.8

3.87-19.16

22.5

Total

887,732.7

101.80- 503.91

591.1

Nota: Las cifras presentadas son en aproximaciones y se toma como ejemplo el proceso de producción Kraft. 1 tonelada=35,579 litros de agua 1 tonelada= 4-20.2 árboles 1 tonelada=23.69 millones de Kw

Tomando como ejemplo la fabricación de papel Kraft a partir de fibras vírgenes y efectuando una comparación con respecto a las emisiones que conlleva la producción de papel por fibras http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

recicladas se encontró una disminución notable en las emisiones favoreciendo el proceso con fibra reciclada. Derivado de la recolección de residuos del papel y cartón del programa Hago la DIFerencia reciclando en el estado de Sonora y tomando como ejemplo el proceso de producción Kraft, se estima un ahorro en las emisiones; agua, aire y suelo (ver Tabla, 6). Tabla 6 Ahorro de emisiones derivado del programa Hago la DIFerencia reciclando del Estado de Sonora, papel y cartón. Ahorro en Emisiones Al agua

Al aire

Al suelo

Agua residuales Lts.

DBO/kg.

DQO/kg.

CO 2 /kg.

Sólido/kg.

Enero

87,109.51

5.19

50.02

3,439.90

145.93

Febrero

34,991.96

2.09

20.09

1,381.81

58.62

Marzo

147,550.17

8.79

84.73

5,826.67

247.18

Abril

404,695.33

24.12

232.38

15,981.19

677.95

Mayo

63,730.69

3.80

36.60

2,516.69

106.76

Junio

124,411.02

7.42

71.44

4,912.92

208.42

Julio

58,871.91

3.51

33.81

2,324.82

98.62

Agosto

72,533.15

4.32

41.65

2,864.29

121.51

Septiembre

114,671.67

6.84

65.85

4,528.32

192.10

Octubre

142,669.59

8.50

81.92

5,633.94

239.00

Noviembre

89,702.31

5.35

51.51

3,542.29

150.27

Diciembre

53,010.86

3.16

30.44

2,093.37

88.80

Total

1,393,948.18

83.09

800.43

55,046.21

2,335.17

Nota: Las cifras presentadas son en aproximaciones y se toma como ejemplo el proceso de producción Kraft. DBO: Demanda Bioquímica de Oxigeno. DQO: Demanda Química de Oxigeno. 1 tonelada= 55,867.3 litros agua. 1 tonelada= 3.4Kg. DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno) 1 tonelada= 32.1 Kg. DQO (Demanda Química de Oxigeno) 1 tonelada= 2,206.2 Kg. de CO 2 1 tonelada= 93.59 Kg. sólidos.

Oportunidades de Mejora de la Sustentabilidad del Sistema de Reciclaje de Papel y Cartón “Hago la DIFerencia Reciclando en el Estado de Sonora” Debido a que el programa Hago al DIFerencia reciclando es de creación reciente, necesita una mayor promoción para elevar el número de kilogramos a reciclar en papel y cartón. Se realizaron 85 encuestas en Hermosillo de las cuales el 100% considera que el proyecto del programa es bueno. Se observa que la mayoría de la gente de la comunidad está enterada del programa por que visitó el lugar o porque son estudiantes de la universidad y tienen conocimiento del programa. Ver figura 5. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Figura 5 Medios de difusión del programa.

La mayoría de las personas encuestadas solo conocen un punto limpio, ver figura 6.

Figura 6 Cantidad de puntos limpios identificados por los encuestados.

De acuerdo estos resultados, los puntos limpios más conocidos por la comunidad son el parque infantil, la UNISON y el Cree. Ver figura 7.

Figura 7 Puntos limpios identificados por la comunidad.

La mayoría de las personas encuestadas respondieron que para ellos es de fácil entendimiento la información rotulada en los contenedores de los puntos limpios. Ver figura 8. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Figura 8 Claridad de la información presentada en el rotulado de los contenedores del programa.

Gran porcentaje de la gente encuestada comenta que el punto limpio visitado es de fácil acceso para ellos. Ver figura 9.

Figura 9 Accesibilidad al punto limpio.

Por la existencia de un fácil acceso y porque son lugares concurridos, las personas encuestadas consideran que sería necesario ubicar más puntos limpios principalmente en escuelas, supermercados y centros comerciales. Ver figura 10.

Figura 10 Sugerencias de ubicación para otros puntos limpios.

El rango de edad de las personas que acuden a depositar productos para reciclar, oscila entre los 20 y 40 años de edad. Ver figura 11. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Figura 11 Rango de edades de las personas que depositan papel y cartón para reciclaje en los contenedores del programa.

Los encuestados respondieron que cuidar el medio ambiente y apoyar a personas de bajos recursos es la principal razón para apoyar este tipo de programas de reciclaje, ver figura 12.

Figura 12 Motivación para apoyar el proyecto.

Instalar más contenedores y realizar mayor publicidad son algunas de las sugerencias que deben ser prioridad según las personas encuestadas. Ver figura 13.

Figura 23 Sugerencias y observaciones. El material de plástico para reciclar fue el residuo que mayor cantidad llevaron los participantes a los contenedores de los puntos limpios. Ver figura 14.

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Figura 34 Tipo de material recibido. Una propaganda agresiva por diferentes medio de comunicación como los son: la radio, televisión, panfletos, etc. sin duda alguna ayudaría a elevar la eficacia de este programa.

5. Análisis y discusión Caso de Estudio En el Estado de Sonora existen varias iniciativas que promueven el reciclaje de papel y cartón, siendo la iniciativa privada la que participa más agresivamente debido a un interés económico y de sustentabilidad. El proyecto Hago la DIFerencia Reciclando, logra su fortaleza debido a que está integrado por un equipo multidisciplinario y con la participación de diversos actores de la sociedad; gobierno del Estado de Sonora, Universidad de Sonora, CEDES, SEMARNAT, APSA A.C. y empresa recicladora. El gobierno del estado de Sonora está representado a través del DIF estatal quien aporta un gran impulso por ser la autoridad gubernamental; conjuntamente se trabaja con académicos de la Universidad de Sonora y estudiantes de posgrado. Se cuenta además con la participación y asesoría de profesionales de seguridad del medio ambiente (APSA, A.C.). Participa la empresa privada quien en este caso es la recicladora local. Esta última juega un papel primordial en la integración de este equipo ya que provee de la infraestructura para la recolección de los residuos, y se cerciora de que estos lleguen a su destino final. Como último integrante de este equipo multidisciplinario se encuentra la participación de la ciudadanía (incluyendo a las organizaciones, empresas de servicio y manufactura y la comunidad en general) quienes también fungen un papel importante en este programa ya que son ellos quienes proveerán y le darán la disposición correcta a los residuos de papel y cartón. Por otro lado en México destacan programas de recolección importantes pero ninguno hasta el momento ha presentado un informe de evaluación de impacto o datos que reflejen algo similar y de beneficio social. El programa “Hago la DIFerencia Reciclando”, representa para el estado de Sonora una oportunidad para impulsar la cultura de reciclado y contribuye en la medida de lo posible a disminuir la contaminación por la producción de papel y cartón a partir de fibras vírgenes y por la disposición final de sus residuos en rellenos sanitarios. Evaluación de los Impactos Ambientales Derivados del Programa de Reciclaje Durante la recolección de residuos de papel y cartón en el período de Enero a Diciembre del 2011, Abril fue el mes con más recolección registrado, lo anterior se debe a la participación activa de las dependencias de gobierno de todos los niveles derivada de una promoción realizada personalmente por el Director de DIF. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Del total de residuos recolectados el 81% corresponde a papel con 52,121 Kg. y 19% con 11,856 Kg., de cartón, los cuales se evitó fueran depositados al medio ambiente o relleno sanitario de la ciudad. Sé tiene más papel que cartón recolectado debido a que gran parte de los residuos recolectados provienen de oficinas de gobierno y de hogares. En una oficina el principal residuo es el papel usado de archivos o impresiones fallidas de impresoras o copiadoras. Por otro lado en los hogares también se desperdicia más papel que cartón como por ejemplo: revistas, libros cuadernos usados, etc. Los negocios que utilizan cajas de cartón para el transporte de sus mercancías generalmente venden estos residuos a las recicladoras generando un ingreso. Para determinar si el programa es del conocimiento de la comunidad se aplicaron 85 encuestas de las cuales se determinó que el público se enteró del programa principalmente por las visitas que realiza al Parque Infantil, al CREE y a través de los estudiantes universitarios, esto significa que, los medios de difusión a través de la publicidad tradicional (radio, televisión, periódico) no han influido en las decisiones de la gente para cooperar con el reciclaje, o bien, no se ha realizado de manera eficiente para que influya en las decisiones de la comunidad para que participe activamente en el programa. Los encuestados consideran que es un buen proyecto ya que permite el cuidado del medio ambiente y apoya a familias de bajos recursos, por lo que sugieren ubicar un mayor número de puntos limpios en lugares con mayor afluencia de gente como lo son escuelas y centros comerciales además de que consideran que incrementar la difusión sería benéfico para el desarrollo e incremento de las recolecciones mensuales de papel y cartón. La información rotulada en los contenedores de puntos limpios es clara y de fácil entendimiento por lo que no es necesario capacitar a la sociedad de cómo realizar el depósito de los residuos. La comunidad no ha percibido aun los beneficios que se obtiene al reciclar y por ende deposita otro tipo de basura en los contenedores, o bien, son vandalizados por la misma sociedad. Vivimos aun en una comunidad donde no existe consciencia, ni una cultura del cuidado del medio ambiente ni de las cosas materiales que nos rodean. Protección Ambiental Una fortaleza más de este programa de reciclaje consiste en que una de las partes, la Universidad de Sonora realiza una estimación del beneficio ambiental del mismo. El programa aporta un beneficio de impacto ambiental positivo muy significativo al evitar las emisiones de gas metano generadas por la digestión anaeróbica de las bacterias una vez que los desperdicios llegan al relleno sanitario de la ciudad de Hermosillo. Como es bien conocido el gas metano contribuye al calentamiento global. Conservación de Recursos Naturales El reciclado de papel y cartón ayuda a talar menos árboles y depender menos de la importación de materia prima. Es complicado determinar con exactitud el número de árboles que se están evitando sean cortados para ser utilizados en la manufactura de papel. La razón de esto es que los arboles tienen diferentes dimensiones dependiendo de la edad y la especie, por ejemplo: un eucalipto contiene diferente volumen que un pino y de igual forma un pino de 10 años tiene menos volumen que uno de 25 años. Para determinar un número confiable de árboles no talados por tonelada de papel reciclado fabricado se tomo el dato de la European Environment Agency, 2006 (4) quien informa como ya se mencionó que todo proceso de reciclado necesita de un porcentaje de fibras vírgenes (20%99%) para incrementar la fuerza del papel y poder fabricarlo. Por consiguiente se tiene un rango http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

de 4 a 20.2 árboles por tonelada de papel reciclado. Se estima que el número de árboles no talados en el 2011 derivado del reciclado en este programa y tomando como base los parámetros del proceso de producción Kraft oscila entre 101.8 a 503.91 árboles. Es importante también mencionar que entre más opaco sea el color del papel reciclado significa que menos blanqueador fue utilizado y por ende menos químicos fueron descargados. La mayor parte de la inversión destinada a la producción de papel está diseñada para su fabricación a partir de celulosa proveniente de árboles, lo que significaría una gran inversión tener que convertir las plantas productoras establecidas. La manufactura de papel a partir de fibras recicladas conlleva una ahorro sustancial de energía que de acuerdo a la revisión literaria oscila entre un 41% a 70%, lo que explica también la complejidad para determinar un valor promedio tomando en cuenta las diferentes fuentes consultadas. Para determinar la cantidad de energía que dejo de usarse por el reciclado de residuos se determinó un promedio de 54.6% de ahorro para producir una tonelada de papel reciclado con respecto a una tonelada de papel no reciclado. Se estima que la cantidad de energía no utilizada en el 2011 por el reciclado de los residuos fue de 591.1 millones de kw. Al igual que la energía, el ahorro del uso del agua se obtuvo de un promedio realizado a partir de varios autores tomando como promedio un 33% de ahorro de agua para producir una tonelada de papel reciclado con respecto al uso de fibras virgen. El numero de litros de agua aproximados que se calculo dejaron de usarse en la fabricación de papel reciclado en el 2011 derivados del programa Hago la DIFerencia oscila en los 887,732.7 litros. Emisiones En este apartado se revisaron diferentes fuentes de información encontrándose notable diferencias en los datos para las emisiones. Debido a esto se determino sacar un promedio. Los promedios en porcentajes de ahorro para emisiones son: aguas residuales: 55.5%, DQO 55.5%, DBO 55.5%, CO 2 47%, sólidos 49%. Al determinar estos porcentajes de ahorro se obtuvo un factor para cada apartado de emisión y se multiplicó por el total kilogramos reciclados de papel y cartón. En total se ahorraron 1, 393,948.18 litros de aguas residuales, 83.09 kg de DBO, 800.43 Kg de DQO, 55,046.21 kg de CO 2 y 2,335.17 kg de sólidos derivado de la recolección de papel y cartón del programa Hago al DIFerencia. Como ya se había mencionado los datos de insumos y emisiones fueron calculados a partir de estudios realizados en otros países. Por lo tanto, esta información pudiera cambiar, sobretodo en el caso del uso de energía. La obtención de estos datos requeriría obtener el inventario de insumos y emisiones derivados de la transformación de los residuos de papel y cartón de las recicladoras de la ciudad de Mexicali, Baja California y la de Navojoa, Sonora. Lo anterior puede realizarse en un futuro estudio. Derivado de la acción de recolectar y reciclar el papel y cartón se estima que se ha evitado que llegue a la atmósfera 77,139.08Toneladas de Carbón Equivalente por papel y 9,721.92 TCE por cartón. Hasta el momento es desconocido el número de toneladas de cartón y papel que se depositan en el relleno sanitario de la ciudad de Hermosillo, pero si se conocieran estos datos se podría estimar la cantidad de TCE que se están emitiendo a la atmosfera derivado de una pobre cultura en materia de sustentabilidad. Los datos de emisión están limitados por la eficiencia que se tiene en convertir una tonelada de papel usado reciclado en papel de nuevo uso. La eficiencia en E.U.A. de convertir una tonelada http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

de papel usado recolectado para su posterior proceso de reciclado y que termine en papel de nuevo uso es del 39%. No se encontró este dato para México pero se asume que el porcentaje presentado para E.U.A. sería el más parecido para México debido a la similitud en los procesos de fabricación. Interesante también es mencionar que Japón cuenta con una eficiencia de papel reciclado a producto de nuevo uso del 50%. Esto indica que la tecnología ya existe y mucho depende de las políticas de gobierno que se apliquen en cada país junto con los instrumentos fiscales que incentiven la eficiencia en el proceso de reciclado del papel y cartón. Los residuos de papel fueron enviados a la ciudad de Mexicali, Baja California donde se invirtieron 692 litros de diesel en transporte lo que equivale a 2,076 Kg. de CO 2 . Por otro lado el cartón se envió a la ciudad de Navojoa, Sonora donde se invirtieron 159.8 litros de diesel en transporte, equivalente a 4,794 Kg, de CO 2 . En total de emitieron a la atmosfera 2.5 toneladas de CO 2 derivado del transporte de los residuos de la planta recolectora a la planta recicladora. Beneficios Sociales Otro beneficio del programa de reciclaje Hago la DIFerencia es el apoyo económico obtenido a través de la venta de los residuos de papel y cartón. Esto permite el apoyo a familias vulnerables del estado a través de obras sociales desarrolladas por el DIF. Hasta el momento se han beneficiado 150 familias a través de este programa. En este programa se cuida al ambiente y se favorece el desarrollo social de la comunidad.

6. Conclusiones El proyecto Hago la DIFerencia Reciclando en el Estado de Sonora, contribuye a crear una cultura basada en la sustentabilidad y a concientizar a la población sobre la importancia del manejo adecuado de los residuos. Además se recupera material reciclable; se da un manejo adecuado evitando que se depositen directamente al medio ambiente o a rellenos sanitarios y por ende disminuyen los riesgos a la salud. Iniciativas de este tipo deben continuar desarrollándose e implementándose con el principal objeto de crear comunidades sustentables. Dos grandes fortalezas de este programa son: a). Se involucran diferentes actores en su desarrollo: instituciones gubernamentales, empresa privada y sociedad y b) A nivel nacional existen distintos programas de recolección, a diferencia de ellos, este proyecto evalúa en la medida de lo posible los impactos ambientales. El reciclaje de papel y cartón en este programa conlleva beneficios económicos de los cuales se ven reflejados en familias de bajos recursos por medio del DIF. Los impactos a la salud pueden ser por medio del aire, suelo o agua. Sin embargo nuevas tecnologías se están desarrollando para minimizar en lo más posible impactos a la salud y/o medio ambiente como por ejemplo: el blanqueo de de las fibras sin productos clorados. Diferentes versiones existen con respecto al valor real positivo que significa reciclar papel y cartón para el medio ambiente, pero queda claro que la mayoría de los autores y dependencias oficiales de gobierno como lo es la comunidad europea afirman que el la actividad de reciclado de papel y cartón constituye un beneficio positivo real y tangible para el medio ambiente. La caracterización del programa incluye 7 pasos que van desde la generación de residuos del papel y cartón hasta la recepción de los residuos en la planta recolectara donde son pesados, clasificados y empacados para su posterior transporte a los clientes que culminaran con el proceso de reciclaje. Los insumos de este programa se presentan en la etapa 3 donde la planta eléctrica consume energía eléctrica para desarrollar sus actividades. Además se tiene la gasolina, aceites y lubricantes que utilizan los carros que recolectan los residuos. Se emiten contaminantes http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

tales como: CO 2 (dióxido de carbono), SO 2 (dióxido de azufre), NO x (óxidos de nitrógeno), CO (monóxido de carbono) y PTS (partículas totales suspendidas) derivado de las actividades realizadas por el proceso de recolección empacado y transporte. La evaluación de impactos ambientales indica que se lograron recolectar 63,977 Kg. entre residuos de papel y cartón lo que representa 86,861 TCE que se dejaron de emitir a la atmosfera. En oportunidades de mejora se detecto por medio de entrevistas que la mayoría de la gente quiere más puntos limpios y mejores ubicaciones. El programa Hago al DIFerencia reciclando necesita de una mayor difusión para elevar el número de kilogramos a reciclar en papel y cartón.

7. Recomendaciones Sin duda alguna este estudio es de gran valor ya que representa una iniciativa con grandes potenciales. Es indispensable que en futuros proyectos se estudie cuanto papel y cartón se está depositando en el relleno sanitario de Hermosillo. De esta forma se puede estimar la cantidad de Toneladas de Carbón Equivalente (TCE) que se están emitiendo a la atmósfera por no reciclarse contra las TCE que se están evitando contribuyan al calentamiento global por reciclaje. Será necesario elaborar y documentar un plan estratégico donde se contemplen los manuales de procedimientos, políticas, reglamentación, capacitación-entrenamiento, estrategias de publicidad para la implementación en otras comunidades del estado. Conocer los datos de insumos y emisiones que de forma particular utilizan y despiden las fábricas de la ciudad de Mexicali, Baja California y la de Navojoa, Sonora permitiría conocer el ahorro de insumo y emisiones en tiempo real derivado de la recolección y procesamiento de los residuos de papel y cartón. Los aspectos financieros de cualquier estudio ayudan a determinar que tan viable es un programa en la realidad y este caso de estudio no es la excepción. Un seguimiento sobre el estudio del reciclaje de papel y cartón en el Estado de Sonora enfocado al tema financiero ayudaría a visualizar mejor las tendencias hacia el futuro en cuanto al reciclado de residuos de papel y cartón. Se tiene claro que el beneficio positivo al medio ambiente es irrefutable pero sin embargo no se sabe si es económicamente viable como negocio. Esto ayudaría a inversionistas a entender mejor la dinámica de este rubro y tomar decisiones sobre la factibilidad de invertir. Otra solución que disminuiría la dependencia del país hacia la obtención fibras de celulosa sería incrementar la producción de árboles en México y acortar en lo más posible la dependencia de celulosa del extranjero. Un manejo sustentable de plantaciones forestales junto con una cultura de reciclado sin duda sería la mejor opción. Abordar la problemática del abasto de fibras vírgenes en México es importante para entender la situación desde la cual se parte para emprender cualquier proyecto de reciclaje de papel y cartón. Es importante crear alianzas con la educación a nivel básico como primera fase y extenderlo a todos los niveles de educación impulsados con estímulos en el logro de metas establecidas. De esta forma se crean las bases para que futuras generaciones se desarrollen bajo un esquema cultural donde la sustentabilidad sea parte de su vida cotidiana. 8. Referencias

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(1) EPA página electrónica, 2011. Benefits of Paper Recycling. [Online] (Actualizado 1 de Noviembre de 2011) Disponible en: http://www.epa.gov/osw/conserve/materials/paper/basics/ [Acceso 20 de Julio 2011] (2) EPA, 2009. Municipal Solid Waste Generation, Recycling, and Disposal in the United States: Facts and Figures for 2008 [Internet] Wahington, D.C.: United States. (3) Environmental Protection Agency, 2008. Greenhouse Gas Emission Factors for Management of Selected Materials in Municipal Solid Waste[pdf].Washington, D.C. EPA. Disponible en: http://www.epa.gov/ epaoswer/non-hw/muncpl/ghg.htm [Acceso 15 Octubre, 2011] (4) European Environment Agency, 2006. Paper and cardboard- recovery or disposal? (EEA Technical report No.5 /2006) [Internet] Copenhagen: Office for Official Publications of the European Communities (Publicado 2006). Disponible en: http://www.reciclapapel.org/docs/technical_report_5_2006.pdf [Acceso 24 Mayo 2011]

Correspondencia Para más información contacte con: Clara Rosalía Álvarez Chávez: Profesor tiempo completo de la Universidad de Sonora. Universidad de Sonora: Blvd. Luis Encinas y Rosales S/N, Col. Centro, Hermosillo, Sonora, México. Teléfono oficina: 2-59-21-63, 2-59-21-64, 2-59-22-70. Teléfono particular: 2-80-26-67 Correo electrónico: ralvarez@guayacan.uson.mx; pissa_unison@hotmail.com Horacio Lineiro Astiazaran: Egresado de la Especialidad de Desarrollo Sustentable. Universidad de Sonora; Blvd. Luis Encinas y Rosales S/N, Col. Centro, Hermosillo, Sonora, México. Teléfono celular: 01 6623372940 Correo electrónico: horaciolineiro@yahoo.com.mx

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CONTROLE DE VAZÃO PID PARA SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO COM PAR ÁGUA-BROMETO DE LÍTIO Lima Cezar, KP Cabral dos Santos, C. A. Macário de Araújo Caldas, A. Gomes de Brito Silva, D. M. Silva, T. A. Ferreira Alencar, R. Universidade Federal da Paraíba

Resumo Este artigo descreve o desenvolvimento de um sistema de controle de vazão para unidades de refrigeração por absorção com o par água-brometo de lítio, unidades estas que operam a pressões negativas, onde a aferição de vazão por métodos intrusivos não é tolerada e a recirculação é promovida por bombas de potência fracionária. Para tanto foidesenvolvidauma bancada experimental reproduzindo as condições de escoamentoconcernentes à solução salina águabrometo de lítio, sendo a mesmadevidamente instrumentada por sensores e atuadores. A interaçãocom a bancada experimental se deucom o auxílio de um instrumento virtual de controle, implementado emLabVIEW, o qualproporcionou a comunicação e o gerenciamento da mesmacom os dispositivos mencionados. Em seguida foi implementado também em LabVIEW, um sistema de controle em malha fechada de ação controladora PID, cuja primeira avaliação ocorreu mediante ensaios com a água, permitindo atestar o controle de vazão e após tomadas a necessárias precauções, o mesmo evidenciou-se com a solução salina água-brometo de lítio. Palavras chaves: Refrigeração, Absorção, Controle, Vazão.

Abstract This article describes the development of a flow control system for absorption chiller units with par water-lithium bromide, units that operate at negative pressure, where the measurement of flow by intrusive methods is not tolerated and the recirculation is promoted by low-power singlephase pumps. For that purpose was developed a testing bench reproducing the flow conditions http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

concerning of saline water-lithium bromide, being the same properly instrumented with sensors and actuators. The interaction with the testing bench took place with the aid of a virtual instrument control, implemented in LabVIEW, which provided the communication and management of the same with the devices mentioned. Then was also implemented in LabVIEW, a system of closed loop control, with PID controller, whose first evaluation occurred by testing with water, allowing attest to the flow control and after appropriate precautions taken, the same was evident with saline water-lithium bromide. Keywords: Refrigeration, Absorption, Control, Flow.

1. Introdução Unidades de refrigeração por absorçãotêm sido bastante requisitadas, devidoaoseu potencial emaproveitar-se de rejeitos térmicos naprodução do efeito frigorífico a partir de plantas de cogeração. Esta tecnologia,emrazão da fartadisponibilidade de energiaelétrica,havia sido colocada à margem, substituída pelos sistemas de refrigeração por compressão, dos quaisdifere porfazer uso das propriedades físico-químicas dos pares refrigerante/absorvente, utilizando-se de substâncias considerados como nãoagressores do meio ambiente, e também pela elevação de pressãonestes sistemas ocorrer por bombeamento e não por compressão. Emvirtude de seuspotenciais, o refinamento dos sistemas de refrigeração por absorção verifica-se como legítimo e seucondicionamento é possívelatravés de um sistema adequado de controle da vazão de recirculação, o qual é de relevante importânciaao alcance e a permanecia das condiçõesótimas de funcionamento. A recirculação nos sistemas de absorçãocom par H 2 O-LiBr ocorre por intermédiode uma bomba hermética comacoplamento magnético, o uso destes dispositivos se deveao fato de unidades de refrigeraçãocom par H 2 O-LiBr operaremcompressõessubatmosféricas (Herold, 1996). O acionamentodestas bombas é promovido a partir de motores de indução monofásicos, emrazão de normalmente seremnecessárias bombas de potênciafracionada, cuja alteração de suasrotações pode ser satisfatoriamentealcançada por um controlador de voltagem, uma vez que satisfaz os pré-requisitos de simplicidade, confiabilidade e eficiência (MademlisetMichaelides, 2004). Ainda de acordocomMademlisetMichaelides (2004), a aplicação de tecnologias que atuem por variação de frequência no estator, tais como modulação por largura de pulso-PWM, seria injustificável, em vista da complexidade e dos custosenvolvidos. Um sistema que estabeleçaumarelação de comparação entre umasaída e uma entrada de referência, utilizando a diferença como meio de controle, é denominado sistema de controle comrealimentação (Ogata, 2003). Os componentes básicos de um sistema de controle correspondemao Sensor/Transmissor e Controlador, através dos quaisinformações sobre a variável a ser controlada são adquiridas e processadas, de modo que ações de controle sejamgeradas e intervençõessejamefetivadas(Begaet al, 2006). Neste artigo é desenvolvidoum sistema de controle de vazãoemmalha fechada, de ação controladora PID (Proporcional-Derivativo-Integral) para unidades de refrigeraçãocom o par água-brometo de lítio, sendo o mesmoimplementado nalinguagem gráficaLabVIEW(Laboratory Virtual InstrumentEngineeringWorkbench),onde a partir deuma bancada experimentalreproduzindo as condições de escoamentoconcernentes à solução salina águabrometo de lítio, atestou-se o controle de vazão pretendido. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

2. Sistemas de controle Um sistema de controle consiste em subsistemas e processosconstruídoscomo objetivo de se obterumasaídadesejada, comdesempenhodesejado para uma entrada especifica fornecida (Nise, 2002). Os sistemas de controle mantêm a variável controlada no valor especificado, comparando a variável medida com o valor desejado (ponto de ajuste ouset point), realizando as correçõesemfunção do desvio (erro ouoffset) existente entre estesdois valores (Begaet al , 2006). As informações sobre a variável a ser controlada sãocolhidas por sensores (figura 1), através dos quaissão convertidas emsinais e enviadas ao hardware de controle, onde por intermédio do controlador, é efetuada a comparação automática com o set point e em seguida é calculado, tendoooffset como base, os valores dos sinais de correçãonecessáriosao ajuste da variável manipulada.

Figura 1. Sistema de Controle comRealimentação (Begaet al, 2006)

O controlador parte de um modelo matemático, o qual representa fielmente o sistema dinâmico a ser controlado, este modelo corresponde a equaçõesdiferenciais que correlacionam as variáveis de entrada e de saída do sistema. Segundo Nise (2002), os sistemas de controle desdobram-se emduasconfiguraçõesprincipais: os Sistemas emMalha Fechada e os Sistemas emMalhaAberta. Os Sistemas de Controle emMalha Fechada, também denominados de Sistemas ComRealimentação, distinguem-se dos Sistemas emMalhaAberta pelo fato de os sinais de saída, nestaconfiguração de controle, realimentarem o controlador, minimizando ooffsete alcançando o set point(Ogata, 2003). O modo como o controlador responde aooffset,gerando o sinal de correção é denominado ação de controle e difere segundo as peculiaridades dos processos e os resultados esperados. A escolhada melhoração de controle é produto de umasérie de fatores, dentre as quais se destacam a facilidade de operação, custos e qualidade do controle. A ação de controle Proporcional-Integral-Derivativo (PID) consiste na reposta ao erro pela ação conjunta de um controlador proporcional, integral e derivativo, reunidas emum único controlador. Segundo Alves (2010), juntamente com a eliminação do erro, característico de umcontroladorProporcional-Integral, esta açãoadiciona a estabilidade conferida pelo controle Proporcional-Derivativo, possibilitandoumganho proporcional elevado e comissoumarespostamais rápida. A correlação que governaestaação de controle, assim como os parâmetros de sintonia do controlador,estãodispostos a seguir:

(1) http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Onde:

– sinal de saída do controlador;

– erro (emrelação a variável medida); – ganho proporcional; – tempo integral, min; – tempo derivativo, min; b –saída do controlador quando o erro é zero.

3. Estratégia de controle Foi concebida uma bancada experimental, figura 2, reproduzindo as condições de escoamentoconcernentes a recirculação da solução salina H 2 O-LiBr nos sistemas de absorção, a mesmatratou-se de um circuito hidráulico resultando em 6,87 m emaçoinox e PVC, econtou como sensor de vazão, comum medidor ultrassônico de tempo de trânsito (modelo UFM-170), uma vez que emunidades de refrigeração por absorçãocom o par água-brometo de lítio, métodos intrusivos nãosão tolerados.Estes sensores se valem de transdutores acústicos, montados de forma espaçada (um a jusante e o outro a montante do fluxo), os quaisenviam e recebem pulsos de alta frequência, fornecendo o tempo de viagem do sinal entre ostransdutores, como parâmetro determinante da vazão. A energia para escoamento é cedida por uma bomba hermética BOMAX (modelo NH-100 PX-T, 65 W, monofásica)com características técnicas idênticas as que servem os sistemas de refrigeraçãocom o par H 2 O-LiBr. A necessidade de se adotaruma bomba hermética, além de garantir as pressões de operaçãodestas unidades, situadas abaixo da pressão atmosférica, se deveao fato de o brometo de lítio ser um sal higroscópico, prevenindo-se, destamaneira, que influxos por gaxetasouselosmecânicos, provoquem o comprometimento das propriedadestermodinâmicas da soluçãoágua-brometo de lítio.

Figura 2. Bancada Experimental

A bombatevesuarotação alterada porum circuito dimmerizado, o qualatua segundo o método de variação da tensão no estator, que como pode ser acompanhado pela figura 3, neleuma chave de potência, o triac, dispara emcertoângulo de defasagem do sinalsenoidal, de tal maneira, que a tensão aplicada à carga possa variar de um máximo até um valor próximo de zero (Fitzgeraldet al,2006) . O potenciômetro utilizado no circuito dimmerizado convencional, para variar o valor http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

de tensão no gatilho do tiristor, foisubstituído por um opto-acoplador MOC 3011, mais especificadamente umoptotriac, que corresponde a um tipo de tiristor, no qual o disparo ocorre por pulsos luminosos, e estes sentidos emumaregião especial do tiristor, via fibra ótica. Suaadoção, além de ampliar a faixa de tensões fornecidas à bomba, teve como intuito permitir a comunicaçãocomum dispositivo de aquisição de dados multifuncional (DAQ-Data Acquisition), responsável pela conversão digital/analógica.

Figura 3.Tensão Entregue a Carga pelo Disparo do Triac

O gerenciamento de ambos os dispositivos mencionados ficou a cargo do LabVIEW, o qual corresponde a umalinguagem de programação gráfica desenvolvida pela National Instruments, de larga aplicação no monitoramento e controle de sistemas. A comunicaçãocom medidor ultrassônicoocorrepela porta RS-232Cvia o software Hyper Terminal (WINDOWS), e com o circuito dimmerizado por intermédio do referido DAQ. A constatação da corretatransmissão de dados e gerenciamento por parte do LabVIEW, pode ser obtida mediante a construção de uma instrumento virtual VI, de teste, e seus respectivos painel frontal e o diagrama de blocos. No primeiro caso, comparando os dados informados pelo ecrã do medidor ultrassônicocom os informados pelo VI, e no segundo, percebendo que ao solicitar umamudança de tensão no VI, o circuito dimmerizado responde, por sua vez, variando a tensão de alimentaçãona bomba, ocasionado à mudança de vazão, a qualé logo sentida pelo medidor ultrassônico.

3.1. Controle PID As figuras 4 e 5 exibem os diagramas esquemáticos referentes à malha de ação controladora PID alcançada. A partir mesma observa-se que a realimentação é proporcionada pelo medidor ultrassônico UFM-170 e que a minimizaçãooueliminação do offset,tarefadesempenhada pelo controlador, ficou a cargo da linguagem gráfica LabVIEW.

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Figura 4. Diagrama de Instrumentação Referente ao Sistema de Controle de Vazão PID.

Figura 5– Digrama de Blocos do Sistema de Controle de Vazão PID

4. Resultados Experimentais Foram realizados inicialmente testes com a água, no intuito de se verificar quanto à eficácia do controle, bem como familiarizar-se comsuasintoniavia ajuste dos parâmetros do controlador PID. Estesensaiosproporcionaram o alcance de gráficos de Vazão (l/s) vs Aquisição no tempo (1 aquisição/s), representados pelas figuras 6,7,8 e 9 através das quais pode-se constatar o controle pretendido para água. Nas figuras 6 e 7 percebe-se que apenas o parâmetro referente ao controle proporcional foi informado, no caso o ganho proporcional Kc, analisando-se suainfluência sobre o sistema a ser controlado. É possível observar uma rápida aproximação do valor desejado, porém distado de um offset, comportamento este característico de um controlador proporcional.

Figura 6. Controle proporcional para umaVazão de 0,5 l/s

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Figura 7. Controle proporcional para umaVazão de 0,5 l/s, comSintonia do Parâmetro Kc.

No ensaioseguinte, figuras 8, buscou-se alcançar a eliminação do offset, informando valores referentes ao controle PI (Kc e ). E como pode ser comtemplado pelo gráfico, houve o alcance do valor desejado, bem como o aumento da estabilidade, provocado pela adição da ação integral.

Figura 8 – Controle PI para umaVazão de 0,5 l/s

A presença de trêsparâmetros a serem configurados, sugereum elevado número de combinaçõespossíveis, dificultando o processo de sintonia do controlador,incorrendonadesvantagem de atuar por tentativas e erros. No entanto a linguagem gráficalabVIEWoferecemeios para obtenção da sintonia automática, através da funçãoAutoTuning, funçãoesta que foiacrescidaao instrumento virtual, permitindoalcançar o gráfico expostona figura 9

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Figura 9. Controle PID para umaVazão de 0,5 l/s, com os ParâmetrosKc , Automático de Sintonia.

, AlcançadosviaProcesso

Para os ensaios realizados com a soluçãoH2O-LiBr foramnecessáriasalgumasprecauções. A primeira delas consistiunaremoção da água existente no circuito hidráulico, de forma que as propriedades da solução salina nãofossem comprometidas por remanescentes de água, tendo vista a característica higroscópica destasolução.O segundo passoimplicouem, pelo concurso das rotinas externas presentes no EnginneeringEquationSolver- EES, averiguar se a concentração da soluçãoencontrava-se em torno de 52, 9 % ,condição esta necessáriaao trecho de recirculação dos sistemas de refrigeração por absorção (Herold, 1996). Satisfeitas as condições citadas, realizou-se o primeiroensaiocom par H2O-LiBr, o qualforneceu o seguinte resultado, figura 10.

Figura 10. Controle PID para umaVazão de 0,5 l/s, a Razão de 1 Aquisição/30s

As flutuaçõesapresentadas no gráfico jáeram esperadas pelo fato de o medidor ultrassôniconãopossuiremseu banco de dados informações para a soluçãoH2O-LiBr, no entanto o mesmopossuiparâmetros que garantem a confiabilidade das aferições, tais como a força de recepção do sinal S, qualidade de sinal Q, o coeficiente de trânsito R, os quaispodem ser acompanhados pelo próprio medidor ultrassônico a partir de seuecrã, regulando-se a distância entre os transdutores acústicos. Tal procedimentofoitambémacompanhado por alterações no tempo de aquisição, passandoagora a ser narazão de1 aquisição/30s. Esta medida mostrou-se interessante, emvirtude de os sistemas de absorçãonecessitar de métodos não intrusivos de aferição de vazão, bem como não representar, nenhumameaçaem potencial ao representar suascondições de operação. Realizadas as adequações citadas, o gráfico que segue (figura 11) correspondeu à aplicação do controle PID estabelecido à condição solicitada ao trecho de recirculação da unidade de refrigeração por absorção de duplo efeitoemsérie, que corresponde a 0,046 l/s. O gráfico da figura 10 correspondeu a umafiltragem, viasériestemporais, dos valores dispostosna figura 11, no intuito de melhor evidenciar o desempenho do controle proposto, o qualalcançouum erro relativo médio de 1,04 % emrelaçãoao valor desejado.

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Figura 11. Controle PID Estabelecido para umaVazão de 0,046 l/s

Figura 12. Filtragem dos Valores AlcançadosviaSériesTemporais.

5. Conclusões Os resultados alcançadosevidenciaram o êxito do sistema de controle proposto, confirmando oseubomdesempenho ealcance do controle de vazão, inicialmente para água, e em seguida, apósconduzidas as adequaçõesdentro dos limites aceitáveisaos sistemas de absorção, o mesmoconstatou-se parasolução salina H2O/LIBR.Confirmou-se também o bomdesempenho do circuito dimmerizado, cujo objetivo em variara rotação de uma bomba hermética foi atingido, mostrando-secomoummeio eficaz para o acionamento de bombas de potênciafracionada. O sistema de controleexposto pelo presente artigo fornecerá as condições de operaçãonecessárias a abordagens de caráter teórico experimental, permitindo explorar o potencial dos sistemas de absorção. O controle evidenciado poderátambématuar no processo de automatização dos sistemas de absorção, o qual contribuirá naaçãocorretivaemprocessos de cristalização do brometo de lítio,uma vez que se trata de um sal sólido no seu estado puro, sendopassível de cristalizar-se.

6. Referências ALVES, J. L. A.,“Instrumentação, Controle e Automação de Processos”. -2. ed.-, LTC, Rio de Janeiro,2010. BEGA, Egídio Alberto et. al., “Instrumentação Industrial”. -2. ed.- Interciência: IBP, Rio de Janeiro,2006 .

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FITZGERALD, A. E. et. al, “Máquinas Elétricas”,6°ed.-,Bookman, Porto Alegre,2006,pp.493501. HEROLD, K. E.., RADERMACHER, R ; KLEIN, A. S., “Absorption Chillers and Heat Pumps”, CRC Press, Printed in the U.S.A,1996. MADEMLIS C. and MICHAELIDES A., “Magnetic Performance of a Single Phase Induction Motor under Triac-based Voltage Control”, 8th WSEAS Trans. on Circuits and Systems, International Conference, vol. 3, no. 5, Athens, Greece, July 2004, pp. 1240-1245. NISE, N. S., “Engenharia de Sistemas de Controle”, 3° ed.- LTC,Rio de Janeiro,2002. OGATA, Katsuhiko, “Engenharia de Controle Moderno”, 4º ed., Prentice-Hall do Brasil, Rio de Janeiro, 2003.

7. Correspondência O Laboratório de Energia Solar, Universidade Federal da Paraíba, Cidade Universitária, CEP 58059-900, João Pessoa, Paraíba, Brasil, Telefone: (0-xx-83)216-7225 Fax (83) 2167127. Página web: http://www.les.ufpb.br/ E-mail: carloscabralsantos@yahoo.com.br E-mail: kleber_21m4@hotmail.com

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ANÁLISE DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO, QUE TEM COMO FONTE TÉRMICA GASES DE EXAUSTÃO, DE UMA PLANTA DE COGERAÇÃO APLICADA EM EMBARCAÇÕES PESQUEIRAS FERREIRA QUEIROZ, D. P CABRAL DOS SANTOS, C. A. FERREIRA ALENCAR, R. LIMA CÉZAR, K. UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA

Resumo O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema de cogeração aplicado a embarcações pesqueiras do litoral do nordeste brasileiro, que apresentam elevados custos de operação e baixa lucratividade devido ao uso de blocos de gelos para a conservação do pescado. Esse tipo de refrigeração além de limitar o tempo de pesca, aumenta o peso da embarcação, acarretando um elevado consumo de combustível. Para minimizar os custos durante a jornada de pesca, será proposta a utilização de combustíveis mais baratos como, por exemplo, o gás natural e um sistema de refrigeração por absorção que utilizará os resíduos térmicos provenientes da queima do gás natural para a produção de frio em sistema de cogeração, que poderá diminuir o peso da embarcação ou aumentar o tempo da jornada de pesca no mar. A analise tanto ener realizadas simulações computacionais através de um modelo matemático desenvolvido em plataforma EES (Engineering Equation Solver) e este será baseado nas 1ª e 2ª Leis da Termodinâmica. A análise termodinâmica será feita com a finalidade de se obter uma ferramenta de projeto para sistemas de cogeração aplicados à embarcações pesqueiras. Palavras chaves: Absorção, Cogeração, Simulação, Exergia

Abstract This study aims to develop a cogeneration system applied to fishing boats off the coast of Northeast of Brazil, which have high operating costs and low profitability because of the use of blocks of ice for the conservation of fish. This type of cooling besides limiting the time fishing, increases the weight of the boat, resulting in a high fuel consumption. To minimize costs during the journey of fishing, it is proposed to use cheaper fuels such as natural gas and an http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

absorption refrigeration system which uses waste heat from combustion of natural gas to produce cold cogeneration system, which can lighten the vessel or increase the journey time fishing at sea. The analysis performed computer simulations both energy through a mathematical model developed platform EES (Engineering Equation Solver) and this will be based on the 1st and 2nd Laws of Thermodynamics. The thermodynamic analysis is made for the purpose of obtaining a design tool for cogeneration systems applied to fishing boats. Keywords: Absorption, Cogeneration, Simulation, Exergy.

1. Introdução A indústria pesqueira do nordeste brasileiro opera de forma artesanal, apresentando custos elevados e baixa lucratividade. Um dos motivos para essa situação é a forma de conservação do pescado, que é realizada através da utilização de blocos de gelo. Estima-se atualmente que, para as embarcações em atividade no nordeste o combustível representa 60% dos custos da jornada de pesca. Esse tipo de refrigeração além de limitar o tempo de pesca, aumenta o peso da embarcação, implicando no elevado consumo de combustível, na tentativa de minimizar os custos desta atividade e aumento do tempo em alto mar durante a jornada de pesca, será proposta a utilização de combustíveis mais baratos como, por exemplo, o gás natural e um sistema de refrigeração que diminuísse o peso da embarcação ou aumentasse a sua autonomia. Entre os sistemas de refrigeração utilizados se destacam os de compressão a vapor, que utilizam energia elétrica, e os de absorção, que utilizam energia térmica para a produção de frio. Segundo Mühle (2003) os sistemas de refrigeração por absorção apresentam vantagens em relação aos sistemas de refrigeração por compressão, como: •

Consumo de 5 a 10% da energia elétrica de uma instalação com compressores;

•

Rendimento constante com a capacidade reduzida representa uma grande vantagem sobre os compressores de grande porte, em que a capacidade reduzida apresenta baixo rendimento;

•

Manutenção reduzida por ausência de máquinas;

•

Investimento consideravelmente menor do que em instalações de igual capacidade com compressores;

•

Operação segura, pois não é afetada por aspiração de líquidos (muito problemática com compressores);

•

Fácil eliminação de ar do sistema: (i) não é afetada por contaminação da NH 3 por água e (ii) os evaporadores não tem seu rendimento afetado pela presença de óleo lubrificante;

•

Como o sistema de absorção transporta massas e não volumes, a sua capacidade em função da diminuição da temperatura de evaporação é bem menor do que em instalações com compressores.

Uma das alternativas para essa situação da indústria pesqueira nordestina seria unir a queima direta de gás natural no motor de combustão interna para o deslocamento da embarcação e a utilização do rejeito térmico como fonte para o sistema de refrigeração por absorção para a produção de frio. Este processo configura a cogeração, que com apenas uma fonte de energia, é http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

possível movimentar a embarcação e gerar frio. A refrigeração por absorção se torna economicamente atrativa ao utilizar resíduos térmicos, como os gases de exaustão de um motor, na faixa de temperatura de 100 a 300°C. Entretanto, esses sistemas de refrigeração têm sido evitados em instalações comerciais e industriais de grande porte por exigirem grandes quantidades de resíduos térmicos. Apesar das vantagens do sistema de absorção, o sistema de refrigeração mais utilizado tem sido o de compressão a vapor por ser ainda o mais comercialmente difundido. Nos últimos anos, o aumento da acessibilidade ao gás natural e o contínuo aumento dos custos de energia têm recomendado o uso de novas tecnologias e a utilização de equipamentos de elevada eficiência nos sistemas de cogeração. Neste novo cenário, o sistema de cogeração de pequena escala composto por um motor a combustão interna (queima de gás natural), um sistema de absorção (amôniaágua) se torna atrativo para embarcações pesqueiras. Os sistemas de cogeração de pequena escala que utilizam chillers de absorção para produção de frio e geradores de energia elétrica (microturbinas ou moto-geradores) têm sido investigados de forma teórica e experimental, e os resultados recentes dessas investigações demonstram a confiabilidade da operação dessas plantas e o alto desempenho global desses sistemas (MEDRANO et al., 2006; TAKESHITA et al., 2005; RUCKER et al.,2003; RUCKER; BAZZO, 2004; ROSSA; BAZZO, 2006, 2009). Outro tipo de cogeração foi estudado de forma teórico e experimental por Tien et al. (2007). Nele a queima de combustível cogera força motriz para o barco e utiliza os gases de exaustão para a geração de vapor para produção de energia elétrica através do ciclo de Rankine. Mühle (2003) foi quem primeiro implantou uma planta de cogeração em uma embarcação pesqueira no sul do Brasil. Esta planta de cogeração utiliza os gases de descarga do motor de propulsão do barco como fonte térmica para o sistema de absorção. De acordo com Mühle (2003), a instalação de absorção usa energia térmica de baixo custo, ou calor restante totalmente gratuito, para a produção de frio. A instalação de absorção se distingue das instalações por compressão pela ausência da compressão mecânica dos gases. Nela os gases são absorvidos por um líquido a pressão de evaporação e uma bomba eleva a pressão desta solução até a pressão de condensação. A energia gasta para o bombeamento da solução é apenas 5 a 10% da energia gasta pelos compressores. A ligação entre os gases de exaustão do sistema de geração e o sistema de refrigeração por absorção geralmente é feita através de um trocador de calor intermediário. Alguns pesquisadores realizaram simulações de sistemas de cogeração não levando em conta esse trocador de calor intermediário (SANTOS, 2005; MARQUES, 2005; MARQUES et al., 2006), isto é, os gases de exaustão do motor de combustão interna escoavam diretamente através do gerador de vapor do sistema de absorção, entretanto as linhas de pesquisas desses pesquisadores era puramente teórica. Já outros pesquisadores (ROSSA; BAZZO, 2006, 2009; CARVALHO, 2010) - cuja linha de pesquisa era teórica-experimental, que também realizaram pesquisas sobre sistemas de cogeração - perceberam a necessidade da utilização de um trocador de calor intermediário que fizesse a ligação entre o motor de combustão interna (no caso particular destes três últimos, uma microturbina) e o sistema de absorção. Eles observaram ainda que quanto maior a e eficiência desse trocador, maior a e eficiência do sistema de cogeração. 2. Modelagem Termodinâmica

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Para a análise termodinâmica da planta de cogeração serão aplicadas as equações de conservação da massa e conservação da energia (Primeira Lei da Termodinâmica), mas apenas a análise com primeira lei da termodinâmica apresentará limitações, pois ela não leva em consideração as irreversibilidades presentes no sistema, logo é necessário o balanço de entropia (Segunda Lei da Termodinâmica) que será útil para a avaliação do desempenho dos componentes apresentada a seguir:

Onde: Fluxo de massa que entra no volume de controle (kg/s); Fluxo de massa que sai do volume de controle (kg/s); Entalpia específica na entrada do volume de controle (kJ/kg); Entalpia específica na saída do volume de controle (kJ/kg); Entropia específica na entrada do volume de controle (kJ/kg); Entropia específica na saída do volume de controle (kJ/kg); Temperatura superficial do volume de controle (K); Fluxo de calor no volume de controle (kW); Potência referente ao volume de controle (kW); Geração de entropia do volume de controle (kW/K). A planta de cogeração é composta por de uma unidade de refrigeração por absorção NH 3 /H 2 O, que possui uma configuração do ciclo básico, para sistemas que operam com a par água amônia e pode ser visto na Figura 1, constituído de gerador+retificador de vapor de refrigerante, condensador, válvula de expansão, evaporador, absorvedor, trocador de calor intermediário e uma bomba de solução, além de um motor de combustão interna, operando segundo um ciclo Otto.

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Figura 1. Planta de Cogeração

2.1. Modelagem Termodinâmica motor de combustão interna Para a modelagem termodinâmica do motor de combustão interna é utilizado um motor Megatech-190, como referência para o estudo em questão. O motor utiliza o gás natural como combustível e a composição deste é mostrada na tabela 1 fornecida pela empresa distribuidora de gás natural. Tabela 1. Composição média do combustível (Fonte: PBGÁS).

Composição

% Vol.

Metano

90.09

Etano

6,84

Dióxido de Carbono

1,56

Nitrogênio

1,35

Propano

0,16

A combustão é simulada utilizando-se a composição do combustível. Em seguida, através de um balanço estequiométrico, determinam-se os coeficientes da reação química da combustão com excesso de ar e a relação ar-combustível. A Eq. 4 apresenta a modelagem da combustão baseada na queima estequiométrica do gás natural com excesso de ar. Os coeficientes a, b, c, d e e da Eq. (4) representam os coeficientes da equação da combustão a serem determinados. A energia contida no combustível é calculada através do seu poder calorífico, dada pela Eq. (5).

A determinação da exergia química do combustível é obtida através da Eq. (6), proposta por Kotas (1995).

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O fator ϕ é o fator de correção para o cálculo da exergia química de combustíveis. A Eq. (7) refere-se ao fator de correção para combustíveis líquidos, onde h e c referem-se às frações mássicas de hidrogênio e carbono presentes no combustível, respectivamente.

A exergia introduzida ao motor de combustão interna, pelo combustível, é dada pela Eq. (8).

A vazão mássica dos gases de exaustão é calculada através da massa de mistura ar-combustível introduzida no motor e supondo queima total dessa massa. Logo, pela conservação da massa, a vazão mássica dos gases de exaustão é igual a de mistura e pode ser estimada através da seguinte expressão:

Onde: Diâmetro interno do cilindro (m); Curso (m); Número de cilindros do motor; Rendimento Volumétrico; Rotação do motor; Densidade da mistura. A energia dos gases de exaustão, do motor de combustão, que irá acionar termicamente o sistema de refrigeração por absorção é calculada a partir da Eq. (10).

A exergia dos gases de exaustão é dada pela soma das parcelas termomecânica (física) e química, obtidas pelas Eq. (12) e (13), respectivamente.

Logo, a exergia total dos gases de exaustão é dada pela Eq. (14). http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

2.2. Análise Termodinâmica da unidade de Refrigeração por Absorção Determina-se a eficiência de primeira lei para o motor através da Eq. (15) do sistema de refrigeração pela Eq. (16) e para unidade como um todo pela Eq.(17).

Analogamente a análise de primeira lei, pode-se determinar os coeficientes para a análise de segunda lei, pois a análise exergética leva em consideração as irreversibilidades que não foram computadas pela analise de primeira lei, logo as eficiências de segunda lei para o motor através da Eq. (18) do sistema de refrigeração pela Eq. (19) e para unidade como um todo pela Eq.(20).

3. Análise dos Resultados A Tabela 2 apresenta os dados de entrada utilizados no código computacional para a determinação de todos os outros parâmetros estudados na avaliação termodinâmica. Os resultados foram determinados com rotação a 2500 RPM. Tabela 2. Parâmetros de entrada do motor e do sistema de refrigeração.

Temperatura ambiente

30°C

Pressão atmosférica

101 KPa

Motor

Megatech-190

Número de cilindros do motor

4 cilindros

Diâmetro interno do cilindro do motor

140 mm

Curso do pistão do motor

157 mm

Taxa de compressão do motor de combustão

15:1

Temperatura de evaporação do sistema de refrigeração

-10 ºC

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3.1.

Concentração do vapor de amônia utilizado na refrigeração

0,9996

Diferença de concentração entre solução fraca e forte (largura do processo) do sistema de refrigeração

0,1

Motor de Combustão Interna

A figura 3 mostra a variação da quantidade de calor em função da rotação. São apresentadas as curvas para a combustão ocorrendo sem excesso de ar, 10%, 20%, 30%, 40% e 50% de ar em excesso.

Figura 2. Variação dos gases de exaustão com a rotação do motor.

3.2. Análise Termodinâmica da unidade de Refrigeração por Absorção O sistema de cogeração foi simulado levando em conta a capacidade térmica dos gases de exaustão do motor de combustão interna. Um motor Megatech-190 simulado a gás natural foi escolhido e a sua potência foi variada em função da sua rotação. A Tab. 2 apresenta os resultados de todos os pontos do sistema de cogeração para um rotação de 2500 rpm. Os parâmetros determinados na análise são: temperatura, pressão, concentração da solução, entalpia, entropia, vazão e exergia para os fluxos do sistema de refrigeração proposto. Tabela 2 - Estados termodinâmicos do sistema de refrigeração

Pts

Fluxo

combustível

ºC

kPa

Kj/Kg

Kj/Kg.K

Kg/s

Kj/Kg

101

0,2316

38540

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1 4

exaustão

525,6

226,5

0,2316

Refrigerante

39,94

1351

0,9996

1297

4,238

0,07408

354,6

Refrigerante

1351

0,9996

166

0,5793 0,07408

314,4

Refrigerante

-14,14

244,8

0,9996

166

0,6576 0,07408

291,1

Refrigerante

-10

244,8

0,9996

1259

4,861 0,07408

130,7

Solução conc.

40,55

244,8

0,368

-39,7

0,4821

0,542

2,825

Solução conc.

39,82

1351

0,368

-42,26

0,47

0,542

3,87

Solução conc.

101,5

1351

0,368

232,3

1,27

0,542

39,94

Solução diluída

124,3

1351

0,268

369,6

1,573

0,4679

61,75

Solução diluída

64,29

1351

0,268

102,7

0,8465

0,4679

11,59

Solução diluída.

61,24

244,8

0,268

102,7

0,8502

0,4679

10,48

Entrada de água

50,46

0,1804

3,865

1,221

Saída de água

29,51

0,1063

3,865

2,371

A Fig 3 mostra a variação dos fluxos de calor, considerando combustão completa ( sem excesso de ar) de cada volume de controle em função da rotação do motor de combustão interna.

Figura 3. Variação dos fluxos energéticos do sistema de refrigeração por absorção.

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A Fig. 4 mostra a variação do coeficiente de performance de 1ª e 2 ª lei em função da variação da largura de processo.

Figura 4. Variação dos rendimentos de 1ª e 2ª lei em função da largura de processo.

Vê-se a seguir, na Tabela 3, como a variação da rotação influencia no valor das irreversibilidades de cada componente do ciclo de refrigeração. Nota-se que com o aumento da rotação do motor maior será a irreversibilidade de todos os componentes e, além disso, os componentes que possuem os maiores valores são o gerador e absorvedor, em ordem decrescente. Tabela 3 - Variação das irreversibilidades nos componentes de acordo com a rotação do motor

ROTAÇÃO

IRREVERSIBILIDADE (KW)

RPM

ABSOR. BOMBA COND. EVAP. GER. TROC.

1000

4,02

0,3295

0,103

0,4462 7,603

1,568

1500

6,031

0,4943

0,1546

0,6693

11,4

2,352

2000

8,041

0,659

0,2061

0,8924 15,21

3,135

2500

10,05

0,8238

0,2576

1,115

19,01

3,919

3000

12,06

0,9886

0,3091

1,339

22,81

4,703

3500

14,07

1,153

0,3607

1,562

26,61

5,487

4. Referências CARVALHO, A. N. Análise Experimental e Exergoeconômica de um Sistema Composto de Cogeração a Gás-Natural. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, 2010.

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MARQUES, A. S. Análise Termoeconômica de um Sistema de Refrigeração Automotivo por Absorção. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal da Paraíba, 2005. MARQUES, A. S.; SANTOS, C. A. C.; SANTOS, C. M. S.; TORRES, E. A.; SOUZA, W. L. Análise Termoeconômica de um sistema de refrigeração automotivo. In: 11th Brazilian Congress of Thermal Science and Engineering, Curitiba, Brasil. [S.l.: s.n.], 2006. MEDRANO, M.; MAUZEY, J.; MCDONELL, V.; SAMUELSEN, S.; BOER, D.Theoretical analysis of a novel integrated energy system formed by a microturbine and an exhaust red singledouble effect absorption chiller. International Journal of Thermodynamics, v. 9, p. 29{39, 2006. MUEHLE, I. N. Instalações de refrigeração por absorção - a experiência da madef. In:An. 3. Enc. Energ. Meio Rural (Scielo). [S.l.: s.n.], 2003. ROSSA, J. A.; BAZZO, E. Thermodynamic modeling and second law for an ammonia-water absorption system associated to a microturbine. In: Proceedings of ECOS 2006 18th International Conference on Eciency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems - Aghia Pelagia, ISBN 960-87584-1-6, Vol 2, pp 651-658; Greece. [S.l.: s.n.], 2006. ROSSA, J. A.; BAZZO, E. Thermodynamic modeling of an ammonia-water absorption system associated with a microturbine. International Journal Thermodynamics, v. 12, p. 38{43, 2009. RUCKER, C. P. R.; BAZZO, E. Exergoeconomic optimization of a small scale cogeneration system using the exergy cost theory. In: Proceedings of ECOS 2004 16th International Conference on Effciency, Costs, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy and Process Systems ISBN-968-489-027-3, Vol. II, pp. 619-628; Guanajuato, vol. II, pp. 619628. [S.l.: s.n.], 2004. RUCKER, C. P. R.; BAZZO, E.; JONSSON, M. R.; KARLSSON, S. J. Exergy analysis of a compact microturbine-absorption chiller cogeneration system. In: Proceedings of COBEM 2003, São Paulo, Brazil. [S.l.: s.n.], 2003. SANTOS, P. H. D.; VARANI, C. M. R.; SANTOS, C. A. C. Simulação e análise termodinâmica de um sistema de refrigeração por absorção de triplo efeito. In: I Encontro de Estudantes da RECOGAS (III Seminário de Avaliação da RECOGAS), João Pessoa, Brasil. [S.l.: s.n.], 2005. TAKESHITA, K.; AMANO, Y.; HASHIZUME, T. Experimental study of advanced cogeneration system with ammonia-water mixture cycle at bottoming. Energy, v. 30, p. 247-260, 2005. TIEN, W.-K.; YEH, R.-H.; HONG, J.-M. Theoretical analysis of cogeneration system for ships. Energy Conversion and Management, v. 48, p. 1965-1974, 2007. 5. Correspondência O Laboratório de Energia Solar, Universidade Federal da Paraíba, Cidade Universitária, CEP 58059-900, João Pessoa, Paraíba, Brasil, Telefone: (0-xx-83)216-7225 Fax (83) 2167127. Página web: http://www.les.ufpb.br/ E-mail: carloscabralsantos@yahoo.com.br E-mail: daniel.fq@gmail.com

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ANÁLISE DE UMA UMA UNIDADE DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO H 2 O/NH 3 PARA APLICAÇÕES EM BAIXA TEMPERATURA USANDO DIESEL

DIEGO PASCOAL DE SOUZA FERREIRA QUEIROZ, D. P CABRAL DOS SANTOS, C. A. FERREIRA ALENCAR, R. LIMA CÉZAR, K. UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA

Resumo O presente trabalho tem como objetivo analisar um ciclo de refrigeração por absorção que utiliza como fluido de trabalho uma mistura de água e amônia e é alimentado com a energia térmica proveniente da queima direta do diesel, no qual produzir frio em baixas temperaturas para aplicações na conservação de alimentos em geral, principalmente em regiões pouco favorecidas pela rede elétrica é fundamental. O ciclo usado apresenta duas seções de recuperação interna de calor - uma no retificador e a outra no absorvedor - visando à redução na quantidade de energia térmica fornecida pela queima direta do diesel. Para uma temperatura de refrigeração fixa, os parâmetros de entrada são otimizados até se obter o melhor coeficiente de desempenho baseado na segunda lei da termodinâmica. Após isso, é feito uma análise exergética para cada componente do ciclo de refrigeração. . Palavras chaves: Refrigeração, Absorção, Água - Amônia, Exergia, Diesel

Abstract The current work has the purpose to analyze absorption refrigeration cycle that uses a mixture of water and ammonia as the operating fluid and is powered by thermal energy from direct combustion of diesel fuel, which produce cold at low temperatures for applications in http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

conserving food in general, especially in regions disadvantaged by the electrical network this is advisable. The used cycle has two sections of internal heat recovery - one of these is present in the rectifier and the other is in the absorber - aiming to reduce the amount of thermal energy supplied by direct combustion of diesel fuel. For a refrigeration temperature set, the input parameters are optimized up to obtain the best performance coefficient based on the Second Law of Thermodynamics. Thereafter, is done a exergy analysis for each component of the refrigeration cycle. Keywords: Refrigeration, Absorption, Water - Ammonia, Exergy, Diesel.

1. Introdução Os sistemas de refrigeração usados para climatização de ambientes utilizam em sua grande maioria sistemas de compressão de vapor, nos quais os fluidos de trabalho são os CFCs que atacam e destroem a camada de ozônio da atmosfera. Sendo possível, em muitos casos, a indicação do uso do ciclo de refrigeração por absorção de vapor. Considerações econômicas e ambientais trouxeram um novo interesse nos refrigeradores alimentados por uma fonte de calor. Um esforço considerável de pesquisa tem sido investido em sistemas de refrigeração desse tipo nos últimos anos. Esses sistemas podem utilizar fontes de energias renováveis, tais como: energia solar, gás natural, gases quentes provenientes de motores de combustão. A utilização desse calor residual tem contribuído para a redução da poluição térmica pela minimização da energia jogada ao ambiente. Essa utilização tem contribuído ainda, para a redução do consumo global de combustíveis e redução do nível de emissões de dióxido de carbono, contribuindo desta forma, para aliviar as variações climáticas do mundo. Neste cenário, há a necessidade do desenvolvimento de análises adequadas e eficientes para comparar entre si as mais diversas alternativas térmicas de geração de frio, inclusive a partir do aproveitamento da disponibilidade térmica proveniente dos gases de combustão de um motor de combustão interna. A utilização de uma metodologia que associe as análises energéticas e exergéticas se mostra um caminho viável e apropriado. Assim, a análise exergética permite a caracterização das eficiências que ocorrem em qualquer unidade térmica, valorando os fluxos de energia do sistema. O presente trabalho apresenta a análise exergética do acoplamento de um motor de combustão interna, operado pelo ciclo Diesel, a um sistema de refrigeração por absorção, de simples efeito, que utiliza o par água - amônia como fluido de trabalho. Esta unidade de cogeração faz o uso do aproveitamento da disponibilidade energética dos produtos de combustão. Esta avaliação é desenvolvida computacionalmente em plataforma EES (Engineering Equation Solver), desde a admissão de ar e combustível, passando pelo processo de combustão, até os resíduos provenientes da própria combustão. 2. Modelagem Termodinâmica Para a verificação de uma análise quantitativa do sistema, faz-se o uso da 1a Lei da Termodinâmica e com o auxílio da 2a Lei da Termodinâmica pode-se avaliar o sistema do ponto de vista qualitativo, complementando, desta forma, a análise global da unidade. O sistema

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estudado consiste de uma unidade de refrigeração por absorção acionada pelos gases de exaustão de um motor de combustão interna automotivo, operando segundo um ciclo Diesel. Ar e combustível entram em correntes separadas no motor onde ocorre o processo de combustão propriamente dito. O calor dos gases de exaustão aciona o gerador de vapor do sistema de refrigeração por absorção, onde existe uma quantidade de solução água-amônia. A energia que acompanha os gases de exaustão é responsável pela separação do refrigerante da solução absorvente no gerador de vapor. O vapor de refrigerante segue para o condensador onde ocorre o resfriamento pela corrente de ar que passa nas aletas do trocador de calor. Desta forma, o fluido refrigerante é condensado e então segue para o evaporador, passando pela válvula de expansão, diminuindo a pressão e equalizando o sistema. No evaporador, o refrigerante ao evaporar-se retira calor da água destinada à refrigeração do ambiente a ser climatizado, ou seja, do habitáculo do veículo. Concluído este processo o vapor de refrigerante flui para o absorvedor. No absorvedor, o refrigerante (amônia) é absorvido pelo absorvente (água) devido a afinidade química existente entre estas duas substâncias, constituindo desta forma o principal fundamento de um sistema de absorção. A solução diluída é, então, bombeada para o gerador, passando pelo trocador de calor intermediário, onde recebe calor proveniente da solução quente que desce pelo gerador. Por sua vez, esta solução passa por uma válvula redutora de pressão, pré resfriando-a, antes da chegada ao absorvedor. A Figura 1 ilustra o sistema proposto.

Figura 1. Ciclo de refrigeração por absorção acoplado ao motor de combustão interna.

2.1. Modelagem Termodinâmica motor de combustão interna

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Para a modelagem termodinâmica do motor de combustão interna, é utilizado um motor MWM da Sprint Electronic modelo 407 TCE como referência para o estudo em questão. Este possui diâmetro interno do cilindro de 140mm, curso do pistão de 157mm, 4 cilindros e taxa de compressão de 17:1. A combustão é simulada utilizando-se como parâmetro de entrada a composição do combustível. A simulação do motor de combustão em questão inicia-se com a determinação dos coeficientes para o balanceamento da equação química da combustão e a determinação da relação arcombustível. A Eq. (1) mostra a modelagem da combustão baseada na queima estequiométrica da Octana. (1) O composto C 8 H 18 representa de forma simplificada a octana, e os coeficientes a, b, c, d e e da Eq. (1) representam os coeficientes da equação da combustão a serem determinados. A energia contida no combustível é calculada através do seu poder calorífico, dada pela Eq. (2). (2) A determinação da exergia química do combustível é obtida através da Eq. (3), proposta por Kotas (1995): (3) O fator φé o fator de correção para o cálculo da exergia química de combustíveis. A Eq. (4) refere-se ao fator de correção para combustíveis líquidos, onde h e c referem-se às frações mássicas de hidrogênio e carbono presentes no combustível, respectivamente. (4) A exergia introduzida ao motor de combustão interna, pelo combustível, é dada pela Eq. (5). (5) Utilizando a metodologia para determinação da temperatura adiabática de chama e analisando o ciclo Diesel como sendo um ciclo padrão a ar, encontra-se a temperatura dos gases de exaustão com os dados fornecidos inicialmente. Para o cálculo da quantidade de calor dos gases de exaustão, inicialmente calcula-se a massa de mistura ar combustível introduzida no motor e supondo queima total dessa massa, tem-se, pela conservação da massa, que a quantidade de massa dos gases de exaustão é igual a quantidade de massa de mistura, dada pela Eq. (6). (6) A energia dos gases de exaustão, do motor de combustão, que irá acionar termicamente o sistema de refrigeração por absorção é calculada a partir da Eq. (7). (7)

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O c p da mistura é obtido pela média ponderada do somatório dos calores específicos dos elementos que compõem os gases de exaustão, em função da temperatura, e a fração mássica de cada um dos elementos, conforme apresentado pela Eq. (8). (8) O rendimento do motor de combustão interna é calculado com o auxílio da 1a Lei da Termodinâmica, conforme mostrado na Eq. (9) (9) A exergia dos gases de exaustão é dada pela soma das parcelas termomecânica (física) e química, obtidas pelas Eq. (10) e (11), respectivamente. (10) (11) Logo, a exergia total dos gases de exaustão é dada pela Eq. (12). (12) A eficiência exergética do motor de combustão interna é calculada utilizando o auxílio da 2ª Lei da Termodinâmica, conforme Eq. (13). (13) 2.2. Análise Termodinâmica da unidade de Refrigeração por Absorção Para a simulação do sistema de refrigeração por absorção, que utiliza como fluido de trabalho o par água-amônia, utiliza-se os seguintes dados de entrada, seguindo a metodologia proposta por Herold et al. (1996): a temperatura no condensador (temperatura ambiente acrescida de 10°C), temperatura no evaporador de -10°C, a concentração do refrigerante de 0,9996, a concentração da solução rica de 0,368 e a concentração da solução pobre de 0,268. Utilizando os recursos disponíveis na plataforma EES determina-se, então, as propriedades termodinâmicas de cada ponto do sistema, permitindo assim, a realização da avaliação energética e exergética da unidade proposta. As análises energética e exergética do sistema de refrigeração por absorção são realizadas com base nas equações de balanço de massa, Eq. (14), balanço de energia, Eq. (15), e taxa de geração de entropia, Eq. (16). (14) (15) (16) http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Algumas considerações são realizadas, no intuito de simular o funcionamento do sistema de refrigeração por absorção e determinar as propriedades de estados dos pontos, representado na Figura 1. Estas considerações estão fundamentadas nos trabalhos de Herold et al (1996) e Manrique (1991). • Na saída do condensador, a temperatura do refrigerante líquido corresponde à temperatura de ambiente acrescida em 10°C (temp. de condensação). •

A temperatura no ponto 13 é definida pela variação de temperatura que o trocador de calor intermediário realiza com o ponto 12; •

A temperatura do fluido refrigerante na saída do evaporador (ponto 8) é fixada como a temperatura de evaporação; •

Os pontos 5, 6, 8, 9 e 12 são considerados como pontos de saturação;

• A diferença entre a concentração de amônia na solução forte e na fraca, ou seja, a largura do processo é fixada;

A eficiência do sistema de refrigeração por absorção, pela 1a Lei da Termodinâmica, é dada pelo coeficiente de performance (COP), definido pela Eq. (17), como o coeficiente de energia útil pela energia requerida pelo sistema. (17) Analisando a unidade de cogeração de forma ampla, determina-se a eficiência de primeira Lei global, conforme a Eq. (18) indicando a razão entre os produtos da unidade e o insumo para produção, ambos em base energética. (18) Similar à análise pela Primeira Lei. Pose-se determinar os coeficientes para a análise pela Segunda Lei. Esta informação complementa a primeira, pois a análise exergética ou de Segunda Lei leva em consideração as perdas, parâmetro que não é considerado na análise energética. A Eq. (19) mostra o cálculo da eficiência exergética do sistema de refrigeração por absorção, que leva em consideração a disponibilidade no evaporador e no gerador de vapor. (19) Onde: (20) (21) A análise exergética da unidade de forma global é apresentada através da Eq. (22).

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(22) 3. Análise dos Resultados A Tabela 1 apresenta os dados de entrada utilizados no código computacional para a determinação de todos os outros parâmetros estudados na avaliação termodinâmica. Os resultados foram determinados variando-se a rotação do motor de combustão interna a1000 rpm. Tabela 1 - Dados de entrada do motor e do sistema de refrigeração

Temperatura ambiente

30°C

Pressão atmosférica

1 bar

Motor

MWM modelo 407 TCE

Número de cilindros do motor

4 cilindros

Diâmetro interno do cilindro do motor

140 mm

Curso do pistão do motor

157 mm

Taxa de compressão do motor de combustão

17,2 : 1

Temperatura de evaporação

-10 °C

Concentração do vapor de amônia

0,9996

Diferença de concentração (largura do processo)

0,1

3.1. Resultados para o motor de combustão interna Foi levantada uma curva baseado no excesso de ar que é admitido no motor e a sua influência na potência que é transferida ao sistema de refrigeração e na temperatura dos gases de exaustão do motor e verificou que se não houver excesso de ar na entrada a temperatura de exaustão e a potência transferida ao gerador de vapor no sistema de refrigeração serão a máxima.

Figura 2 - Variação de excesso de ar na entrada do motor http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

3.2. Resultados do sistema de refrigeração por absorção Para o sistema de refrigeração por absorção foram determinados os estados termodinâmicos para cada ponto do ciclo através do EES, conforme mostrado na Tabela 2. Para a análise específica foram fixados os valores para a rotação do motor, Rot = 2500 rpm e a potência, Pot = 45,55 kW, além dos outros dados de entrada citados anteriormente na Tabela 1. Os parâmetros determinados na análise são: temperatura, pressão, concentração da solução, entalpia, entropia, vazão e exergia para os fluxos do sistema de refrigeração proposto. Tabela 2 - Estados termodinâmicos do sistema de refrigeração

Pts

ºC

kPa

Kj/Kg

Kj/Kg.K

Kg/s

Kj/Kg

Fluxo

combustível

101

0,2441

43378

exaustão

467,8

226,5

0,2441

Refrigerante

44,07

1556

0,9996

1297

4,182

0,0662

371,4

Refrigerante

1556

0,9996

190,8

0,6578

0,662

315,8

Refrigerante

-14,1

244,8

0,9996

190,8

0,7527

0,0662

287,5

Refrigerante

-10

244,8

0,9996

1259

4,861

0,0662

130,7

Solução conc.

40,55

244,8

0,368

-39,7

0,4821

0,484

2,825

Solução conc.

39,67

1556

0,368

-42,74

0,4677

0,484

4,074

Solução conc.

108

1556

0,368

262,4

1,349

0,484

46,47

Solução diluída

131

1556

0,268

401,1

1,651

0,4179

Solução diluída

71,02

1556

0,268

131,9

0,9315

0,4179

15,45

Solução diluída.

63,01

244,8

0,268

131,9

0,9369

0,4179

13,84

Entrada de água

50,46

0,1804

3,374

1,221

Saída de água

29,51

0,1063

3,374

2,371

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Tabela 3 - Variação das irreversibilidades nos componentes com a rotação do motor

Irreversibilidades [kw] Rotação do motor [rpm] Absorvedor Bomba Condensador Evaporador Gerador Trocador 500

1,971

0,1734

0,03456

0,1952

2,661

0,4543

833,3

3,285

0,2891

0,0576

0,3253

4,435

0,7571

1167

4,599

0,4047

0,08064

0,4554

6,209

1,06

1500

5,913

0,5203

0,1037

0,5855

7,983

1,363

1833

7,227

0,6359

0,1267

0,7157

9,757

1,666

167

8,541

0,7516

0,1498

0,8458

11,53

1,969

2500

9,855

0,8672

0,1728

0,9759

13,31

2,271

2833

11,17

0,9828

0,1958

1,106

15,08

2,574

3167

12,48

1,098

0,2189

1,236

16,85

2,877

3500

13,8

1,214

0,2419

1,366

18,63

3,18

4. Referências CORTEZ, L.A.B., MÜHLE, I.N. SILVA A. da, 1998, "Histórico e considerações sobre a refrigeração por absorção".In: Estudos técnicos e economia de energia em refrigeração, v.1, Editora Universidade do Amazonas. KOTAS, T. J., 1995, The Exergy Method of Thermal Plant Analysis. Krieger Publishing Company, Malabar, Florida. MARQUES, A. de S., 2005, "Análise Termoeconômica de um Sistema de Refrigeração Automotivo por Absorção".Dissertação de M.Sc. UFPB, João Pessoa - PB, Brasil. MORAN, M. J., SHAPIRO, H. N., 2002, Princípios de Termodinâmica para Engenharia. 4a Edição, Editora LTC, Rio de Janeiro, RJ. SANTOS, A. M. S., 2005, "Análise Exergoeconômica de uma unidade de cogeração a gás natural com refrigeração por Absorção". Dissertação de M.Sc. UFPB, João Pessoa - PB, Brasil. SANTOS, C. M., 2005, Análise Exergoeconômica de uma Unidade de Cogeração a Gás Natural com Refrigeração por Absorção. Dissertação de M. Sc., CPGEM/UFPB, João Pessoa, PB, Brasil. SZARGUT, J., MORRIS, D.R., STEWARD, F. R., 1988, Exergy Analysis of Thermal, Chemical and Metallurgical Processes. Hemisphere Publishing Co., New York, USA. WYLEN, G. J. V., SONNTAG, R. E. & BORGNAKKE, C., 2003, Fundamentos da Termodinâmica. 6a Edição, Editora Edgard Blücher, São Paulo, SP http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

5. Correspondência O Laboratório de Energia Solar, Universidade Federal da Paraíba, Cidade Universitária, CEP 58059-900, João Pessoa, Paraíba, Brasil, Telefone: (0-xx-83)216-7225 Fax (83) 2167127. Página web: http://www.les.ufpb.br/ E-mail: carloscabralsantos@yahoo.com.br E-mail: daniel.fq@gmail.com

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ABORDAGEM CONSTRUTIVISTA PARA A ANÁLISE MULTICRITÉRIO DE PROJETOS DE GERAÇÃO DISTRIBUÍDA DE ENERGIA ELÉTRICA Sica, Everthon T. Instituto Federal de Santa Catariana (IF-SC) Camargo, Celso B. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) Brigatto, Gelson A. A. Universidade Federal de Goiás (UFG) Carvalho, Rafael T. Centrais Elétricas do Sul (Eletrosul) Okuda, Bruno S. Okuda Centrais Elétricas do Sul (Eletrosul)

Resumo A Geração Distribuída (GD) de energia elétrica representa uma nova cadeia de negócios na economia brasileira, permitindo uma política de competição entre agentes e uma diversificação da matriz energética. A GD apresenta uma variedade de tecnologias e de arranjos de custobenefício, de custo-confiabilidade e diversos aspectos a influenciam, tais como disponibilidade da fonte primária, de recursos complementares e de restrições ambientais, financeiras e elétricas. Desse modo, uma análise de projetos de GD é permeada de múltiplos critérios e objetivos, pois deve-se considerar a informação disponível e contemplar as preferências e preocupações para tomada de decisão. Assim, a tomada de decisão deve ser conduzida não apenas por questões econômicas, mas, também, técnicas (controle de tensão, redução de perdas, etc.), ambientais (poluição, riscos com licenças diversas, etc.), sociais (geração de renda e movimentação da economia local, etc.) e considerações político-regulatórias. Este trabalho tem o objetivo de investigar e estruturar os aspectos intervenientes e fundamentais na análise de projetos de GD, através de uma sistematização de conceitos e de dados considerados estratégicos. Os resultados alcançados se mostram coerentes com o método multicriterial de modelagem por meio de elementos primários de avaliação (EPAs) - abordagem construtivista. Palavras-Chave: Construtivismo, Geração Distribuída, Multicritério, Suporte à Decisão

Abstract The Distributed Generation (DG) of electricity represents a new business in the Brazilian economy, a policy which allowing competition between economics agents and diversification of the energy matrix. The DG has a variety of technologies and arrangements for financing,

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reliability, cost-benefit and many others important aspects such as availability of primary source, complementary resources, electrical operation and environmental constraints. Thus, a project analysis of GD is permeated by multiple criteria and objectives, because must consider the available information and the concerns and preferences for decision-making. Therefore, decision making must have the aim not only the economics but also criteria engineering (voltage control, waste reduction, etc.), environmental (pollution, risks to various licenses, etc..), social (generation income and changes in the local economy, etc.) and regulatory and political considerations. This study aims to investigate the structure and fundamental aspects involved in the analysis and design of GD through a systematization of concepts and data considered strategic. The results are coherent with the method multi criteria modeling through primary elements of assessment constructivist approach. Keywords: Constructivism, Distributed Generation, Multi criteria, Decision Support

Introdução

A Geração Distribuída (GD) pode ser interpretada de formas diferentes por parte dos distribuidores de energia, produtores independentes de energia e autoprodutores. Os distribuidores de energia analisam a GD, por exemplo, como meio de geração própria (selfdealing), de redução de perdas técnicas, de controle de tensão, de evitar custos com o reforço e a ampliação de redes ou como meio de melhorar a confiabilidade e a estabilidade do sistema elétrico. Dessa forma, prospecta-se uma necessidade crescente de supervisão, de controle do despacho e uma reavaliação (e projeto) do sistema de proteção da rede de distribuição. Ademais, a GD é mais um ativo a ser avaliado na carteira de investimentos da empresa. Para os produtores independentes de energia, a Geração Distribuída (GD) é uma oportunidade de investimento, em que devem ser avaliados quantidade, preço e prazo do contrato no mercado e exposição ao risco. Para o autoprodutor de energia elétrica a GD é uma estratégia de redução de custos, de eficiência energética e uma oportunidade de venda de excedentes de produção. Para empresas que utilizam a cogeração, a inserção da energia elétrica em sua carteira de oferta de produtos representa, possivelmente, uma aplicação nobre para os resíduos de seus processos industriais. Com isso, os autoprodutores, além da economia de escala, passam a se orientar, também, pela economia de escopo. No panorama energético vigente (com liberalização dos mercados de energia e com o desenvolvimento sustentável) é cada vez mais evidente o crescimento da Geração Distribuída. Isto pode ser notado nos investimentos e no desenvolvimento da tecnologia em nível mundial. Assim como, pelas discussões promovidas por entidades de classe, como, por exemplo, IEEE (Institute of Electrical and Eletronics Engineers) e pelo CIGRÉ (Conseil International des Grands Réseaux Électriques) em seus Comitês de Estudos. Diante disso, percebe-se que a analise e avaliação de projetos de GD compreende diversas áreas do conhecimento. A GD apresenta uma variedade de tecnologias e de arranjos de custo-benefício, de custo-confiabilidade e diversos aspectos a influenciam, tais como disponibilidade da fonte primária, de recursos complementares e de restrições ambientais, financeiras e elétricas. Desse modo, uma análise de projetos de GD é permeada de múltiplos critérios e objetivos, pois deve-se considerar a informação disponível e contemplar as preferências e preocupações para tomada de decisão. Assim, a tomada de decisão sobre o investimento ou construção ou planejamento de projetos de GD deve ser conduzida não apenas por questões econômicas, mas, também, técnicas

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(controle de tensão, redução de perdas, etc.), ambientais (poluição, riscos com licenças diversas, etc.), sociais (geração de renda e movimentação da economia local, etc.) e político-regulatórias. Este trabalho tem o objetivo de investigar e estruturar os aspectos intervenientes e fundamentais na análise de projetos de GD, através de uma sistematização de conceitos e de dados considerados estratégicos, ambientais, sociais, econômicos, financeiros e técnicos. Para tanto, são expostos os conceitos construtivista e multicritério que possibilitam a análise de projetos de GD.

Projetos de geração distribuída

A Geração Distribuída (GD) é um componente recente na indústria da eletricidade, razão pela qual seu conceito não possui uma definição única. Por exemplo, o Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) define a GD como unidades de produção ou equipamentos de armazenamento de pequeno porte o suficiente para serem conectadas à rede de distribuição e próxima aos consumidores (Ieee, 2011), e para a Agência Nacional de Energia Elétrica brasileira (ANEEL), a GD consiste na geração conectada diretamente no sistema de distribuição ou através de instalações de consumidores, podendo operar em paralelo ou de forma isolada (Brasil, 2004a). Independentemente de sua definição, a GD representa um novo paradigma no âmbito da inserção de energia em pequena escala, geograficamente dispersa e mais equalizada com a natural expansão da demanda nos sistemas de distribuição de energia elétrica. As fontes alternativas e renováveis de energia (tais como vento, luz solar, hidrogênio, marés, biocombustíveis e geotérmica) são definidas como alternativas por serem uma possibilidade que difere dos aproveitamentos tradicionais de energia primária no Brasil, e como renovável por possuírem um ciclo de renovação economicamente aproveitável em uma escala de tempo compatível com as necessidades econômicas antrópicas. Desse modo, essa complementação é desejável, pois as fontes alternativas renováveis acarretam benefícios sociais, econômicos e ambientais. Contudo, as fontes convencionais, que já alcançaram a maturidade tecnológica, têm vantagem competitiva sobre as alternativas renováveis, pois apesar destas últimas serem “ambientalmente corretas” podem apresentar baixo fator de capacidade e alta indisponibilidade, sendo consideradas competitivamente inferiores (Gonçalves, 2004). Por exemplo, para fontes de baixa disponibilidade (solar e eólica), a ausência momentânea do recurso natural exige o uso combinado (sistemas híbridos) da planta com sistemas de armazenamento (baterias e flywheels) com a finalidade de aumentar a capacidade de produção de energia e o lastro para contratos de fornecimento de energia elétrica. Assim, a dificuldade de previsibilidade da produção onera o investimento, ou seja, a variabilidade encarece o projeto devido à redução do fator de capacidade dessas fontes de energia. Embora os custos das renováveis sejam elevados comparados aos dos combustíveis fósseis, deve-se considerar suas rápidas taxas de evolução, seu custo decrescente e seu nicho de mercado no atendimento de energia elétrica em regiões remotas e com alto custo marginal de expansão (Romagnoli, 2005). Outro fator importante para a GD refere-se à estrutura tarifária das concessionárias, pois há a necessidade de uma sinalização concreta dos custos reais de abastecimento. Com isso, as fontes alternativas renováveis podem aproveitar os períodos de menor produção e elevação dos preços das fontes convencionais e ganharem competitividade, pois são normalmente mais caras. Devido à possibilidade de se localizar próximo à carga, a inserção da Geração Distribuída nos sistemas elétricos apresenta então diversos benefícios, tais como:

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 a GD possibilita uma redução do congestionamento dos alimentadores e, desse modo, das perdas técnicas, aumentando com isso a capacidade de carregamento;  a GD pode operar de forma ilhada, garantindo o suprimento até a restauração do sistema e reduzindo o tempo e número de interrupções (programadas ou não), melhorando, desta forma, a qualidade do suprimento; e  as diversas tecnologias empregadas em GD podem proporcionar uma operação com fator de potência variado e, deste modo, propiciar uma maior regulação de tensão. Além disso, a sociedade pode se beneficiar com a inserção da GD, caso esta proporcione o desenvolvimento local com o uso de recursos da região, revitalizando as atividades econômicas e aumentando o volume de serviços. Além disso, o menor impacto ambiental devido ao porte reduzido das instalações e à baixa emissão de poluentes, podem possibilitar o comércio de créditos de carbono com as metas do protocolo de Kyoto. Ademais, o aumento efetivo da competição na oferta com a inserção de muitos players poderá causar impactos positivos como redução de preços da energia. Os sistemas elétricos de distribuição são normalmente radiais, ou fracamente malhados. Desse modo, o fluxo de potência é praticamente unidirecional, o que torna o seu estudo (e modelagem) menos complexo comparado com uma rede fortemente malhada. Porém, a inclusão de unidades de GD nestes sistemas torna o fluxo de potência bidirecional, acarretando novos arranjos de rede e aumento da diversidade de cenários operacionais. Além disso, a imprevisibilidade e a sazonalidade de algumas fontes de GD podem implicar riscos e incertezas ao planejamento, a operação (despacho e proteção) e à avaliação econômica, resultando em maior complexidade contratual e comercial.

Processo de analise e avaliação multicritério

A técnica multicritério advém do bojo das formas de decisão coletiva. Segundo D’alimonte (1997), as decisões coletivas, para serem efetivas, devem apresentar uma estrutura lógicodedutiva que, partindo de alguns axiomas referentes ao comportamento na escolha individual, estabelece uma série de teoremas relativos ao problema de agregar as preferências individuais na escolha. A intenção do método é melhorar a qualidade das decisões, o que envolve múltiplos critérios a fim de se obter escolhas mais explícitas, racionais e eficientes. Neste sentido, a metodologia multicritério busca incorporar ao processo decisório situações de conflito, estabelecendo procedimentos para gerenciar e resolver tais situações. Segundo Belton e Stewart (2002) o principal objetivo da metodologia multicritério é auxiliar os decisores em conhecer a situaçãoproblema, valores e julgamentos, e por meio organizado fazer a síntese e divulgar a informação de modo a propiciar, mediante discussão apropriada, um curso preferido de ação. 3.1

Paradigma científico construtivista

Tanto à metodologia multicritério (sob uma abordagem construtivista) quanto à pesquisa operacional (abordagem racionalista) são necessários definir claramente as regras de trabalho, abordando o que é válido e o que não é válido na avaliação estratégica, os métodos a serem utilizados, os problemas a serem resolvidos e o objetivo desejado.

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Um problema típico de pesquisa operacional tem a seguinte forma geral: uma função-objetivo que deve ser maximizada (ou minimizada); as equações que restringem a função-objetivo e as condições de transversalidade e, após ser classificado, é resolvido por meio de procedimentos padrões. O axioma central é a neutralidade científica, que exclui a subjetividade dos atores envolvidos (stakeholders) no processo decisório. Os decisores (decision-makers) devem seguir os resultados, que são considerados racionais. Por meio da pesquisa operacional é laborioso formular problemas que envolvem incertezas sobre os objetivos, as diferentes alternativas, os grupos envolvidos e também quando existem diferentes relações de poder e de informação, tanto qualitativas quanto quantitativas. A precariedade no racionalismo está na obrigatoriedade de seus resultados serem obtidos por um processo pontual no tempo e isolado do contexto decisório e de seus reflexos, em que a solução ótima é prescrita. Quando o interesse é macroeconômico, envolvendo otimização de objetivos ambientais e sociais, fica difícil tratar essas variáveis como endógenas. Essas variáveis tornam-se não-controláveis, ou seja, devem ser tratadas como variáveis exógenas ao modelo, pelo menos do ponto de vista racionalista. As diferentes abordagens entre os paradigmas científicos (nos quais está baseada a pesquisa operacional) e a metodologia multicritério estão dispostas na Tabela , que apresenta uma comparação entre elas. Tabela . Tradições Epistemológicas (Landry, 1995, p. 320) Racionalista Subjetivista 1. Caracterizando a atividade do conhecimento e sua produção O que o conhecimento reflete ? Como é alcançado o reflexo? Teste da validade da atividade do conhecimento e sua produção

Construtivista

Espelho que resulta do Espelho acerca de encontro dialético do Espelho da realidade todo o conhecimento sujeito com o objeto, do sujeito resultando em representações Observação da Construindo Reflexão realidade representações do objeto Encaixe (somatório) dos fatos

Restabelecimento de Melhoramento da um estado interno capacidade de de conforto adaptação

Posição do conhecimento Bastante passivo do sujeito

Ativo (reflexão)

Ativo (construção da realidade por assimilação e acomodação)

Modo de insight da atividade do conhecimento

Por sentimento

Pelo reconhecimento da falência de uma atividade adaptada

Por sentido

2. Correspondendo a visão dos problemas Foco do problema Status do problema Gênese de um problema Estrutura do problema

Dependente do sujeito Realidade Estado mental insatisfatória objetiva desconfortável É achado, sentido ou É sentido ou detectado experimentado Descobrir a estrutura Estruturar a mente

Dependente do objeto

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Dependente de ambos, sujeito e objeto Admitir necessidade de adaptação Alcançado Construir uma

para:

da realidade

representação do objeto para um projeto de intervenção

3. Caracterizando o comportamento do consultor Paradigma preferido Coercitivo Empático Atividades típicas

Foco da atividade dele

Opiniões abastecidas Tenta se colocar no pelos clientes, não lugar do cliente fatos Realidade, fatos Atores

Critério de solução

Rigor, lógica

Atitude em direção ao dono do problema

3.2

Junção de fatos, fatos Comunicador, descobertos conciliador

Aceitabilidade

Negociativo Participativo na atividade de adaptação e organização Ajuda o cliente a encontrar a solução apropriada. Atores e fatos Utilidade para adaptação

Problemática da decisão

Um problema de análise de decisão pode ser dividido em quatro passos, com o intuito de agrupar as partes de forma lógica, facilitando a análise:  estruturação do problema (identificação dos atores, objetivos e alternativas, etc);  avaliação dos possíveis impactos de cada alternativa proposta;  determinação da estrutura e composição de valor dos decisores (preferências); e  comparação das alternativas (ações potenciais). A problemática é o conjunto de questões observáveis em relação aos meios ou pontos de vista do objeto de estudo. A problemática de referência consiste em definir qual tipo de avaliação das ações potenciais é a desejada pelos atores. A definição de qual problemática de referência utilizar depende do tipo de problema para os decisores. Essa definição influencia o processo de estruturação do modelo multicritério e, eventualmente, a construção dos critérios que serão utilizados. A análise de alternativas dentro de um processo de tomada de decisão não implica, necessariamente, na escolha de uma alternativa ótima, pois o decisor pode:  escolher uma ação ou um conjunto de ações - problemática da escolha;  descrever as ações e suas características de maneira formal - problemática da descrição;  classificar as ações em categorias – problemática da alocação; e  ordenar as ações em termos de preferência – problemática da ordenação. A Problemática da decisão é intensamente aplicada em problemas de escolha ou de definição de linhas e de opções de projeto de Geração Distribuída. Oras, muitas vezes os decisores necessitam realizar uma descrição completa e formalizada das alternativas, em termos qualitativos ou quantitativos. Assim, a avaliação de um projeto de GD enquadra-se na Problemática da Descrição, pois exige a determinação, segundo os valores do decisor, de quais aspectos essenciais devem ser considerados na descrição das alternativas. Em outro procedimento, o decisor requer a classificação das alternativas em categorias, a chamada Problemática da Alocação em Categorias. Essas categorias são definidas por meio de normas estabelecidas a priori, ou seja, as regras para uma determinada ação - que pertencem a uma categoria - devem ser estabelecidas independentemente e sem depender da definição das demais categorias. A Problemática da Ordenação consiste no arranjo das alternativas, considerando-se uma ordem de preferência decrescente ou através da elaboração de um método de classificação. Essa

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problemática depende da comparação entre os critérios para proceder a ordenação que deve ser um reflexo da importância (prioridade ou preferência) que o decisor atribui a cada alternativa do conjunto de ações potenciais viáveis. Por fim, a Problemática da Rejeição Absoluta, um caso particular da alocação em categorias, consiste na definição de regras pelo decisor por critérios de rejeição. Caso essas regras não sejam cumpridas por uma alternativa, esta é eliminada do conjunto de ações viáveis, antes mesmo que a avaliação do modelo ocorra. 3.3

Processo decisório

As decisões nas avaliações estratégicas em projetos raramente são tomadas por um único indivíduo, mesmo que exista apenas um único responsável pelas consequências da decisão. Estas decisões são produto de diversas interações submetidas às preferências dos sujeitos, dos grupos de influência e das partes afetadas (chamados de atores pela metodologia multicritério). Os atores (stakeholders) possuem interesses, valores, acesso à informação e capital distintos e detêm certo poder para intervir diretamente no processo decisório. Alguns destes sujeitos (atores) não participam ativamente da decisão, mas sofrem os seus reflexos. Um ator do processo decisório é representado por seu conjunto de valores, sendo definido como um sistema que sustenta os julgamentos de valor de um sujeito único ou coletivo. Os atores podem ser distinguidos em intervenientes e agidos. Os intervenientes são aqueles que, por ações intencionais, participam diretamente do processo decisório com o objetivo de nele fazer prevalecer os seus valores. Os agidos são aqueles que sofrem de forma passiva as consequências da decisão tomada, podendo exercer pressão sobre os intervenientes e atuar de forma indireta no processo decisório. Os atores intervenientes são classificados em decisores (aquele formalmente ou moralmente, que detém o poder de decisão), os representantes (aquele que é incumbido de representar o decisor no processo de apoio à decisão) e o facilitador (consultor). Neste ponto existe a principal diferença em relação à pesquisa operacional, pois o facilitador também é considerado um ator e, portanto, jamais será neutro1. A função do facilitador é apoiar o processo de tomada de decisão por meio de um modelo construído com tal finalidade.

Metodologia Multicritério Construtivista

A tomada de decisão deve buscar a opção de projeto que apresente o melhor desempenho, a melhor avaliação, ou ainda, o melhor acordo entre as expectativas dos atores e sua disponibilidade em adotá-la, considerando a relação entre elementos objetivos e subjetivos. Assim, pode-se definir a tomada de decisão como um esforço para resolver o dilema dos objetivos conflitantes, cuja presença impede a existência da solução ótima e conduz para a procura da solução de melhor acordo. As metodologias multicritério têm aplicabilidade, segundo Hobbs e Meier (2000, p. 6-9), “num ambiente de incertezas, em que coexistem diferentes alternativas de solução e grupos afetados e sob um quadro de conflitos de valores”. Ademais, oferecem a possibilidade de estruturar o problema decisório além de “qualificar, quantificar e comunicar as prioridades”.

Principal confronto com o princípio da neutralidade axiológica da pesquisa operacional.

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O auxilio à tomada de decisão sobre investimentos nos vários segmentos do setor de infraestrutura, em especial de energia elétrica, está consolidando o uso da Teoria da Decisão, Análise de Decisão e Métodos de Estruturação de Problemas (Sica, 2009, p. 51). Tomar uma decisão significa assumir uma opção com base em princípios racionais e na representação simbólica e cultural do decisor. 4.1

Características

Um modelo multicritério construtivista deve permitir que o decisor avalie as consequências da implementação de suas ideias por meio de modelos aceitos por todos e os riscos a serem assumidos. Dessa forma, a convergência para uma solução de comprometimento, diante da negociação e participação, torna-se robusta e concreta. Entretanto, não existe uma definição de sucesso, pois o melhor modelo não é obrigatoriamente o que utiliza as melhores técnicas, mas aquele capaz de induzir às melhores decisões. Não obstante, algumas características são relevantes apesar de não garantirem o sucesso (Sica, 2009):  aprimorar o julgamento humano e não substituí-lo;  ser flexível e adaptável às mudanças do contexto decisório;  ter acessibilidade tanto para usuários especialistas como por usuários com pouco esclarecimento técnico;  permitir a incorporação de julgamentos de valores;  permitir a construção do modelo com a participação dos stakeholders; e  possibilitar a incorporação de variáveis de cunho social, ambiental, político e econômico. 4.2

Implementação

A absorção das variáveis intervenientes pela técnica multicritério é feita pela aproximação das curvas de indiferença (de mesma utilidade) com os decisores. Esse processo é visto graficamente na Figura e na Figura , que mostram quais alternativas são igualmente preferidas.

Figura . Curvas de indiferenças elaboradas com os decisores (Hobbs et al., 2000).

A Figura apresenta um exemplo onde as várias alternativas viáveis se posicionam por meio dos critérios 1 e 2 dispostos nos eixos das abscissas e ordenadas, respectivamente, segundo uma escala que varia do melhor possível ao pior aceitável para os decisores. Demonstra a indiferença

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dos decisores diante das alternativas A2, A6 e A9. A alternativa que maximiza os benefícios a todos os decisores é aquela disposta na curva de indiferença que tangencia a curva de restrição. Porém, caso não seja possível identificar a alternativa “ótima”, pode-se restringir as regiões inaceitáveis para cada critério, conforme a Figura , por meio de cortes definidos pelos decisores (Sica et al., 2004).

Figura Análise de preferência, região de viabilidade dos critérios (Hobbs et al., 2000)

Entretanto, o problema não está resolvido, pois, geralmente, existe mais de uma alternativa classificada como não-inferior2, por exemplo, as alternativas A3, A5, A7 e A8 da Figura . A solução será encontrada quando o decisor declarar suas preferências para cada objetivo que compõem o vetor da alternativa. Para tanto, a alternativa pode ser avaliada, por exemplo, pelo seu valor esperado, ou seja, pela utilidade esperada

  

E U aj

  



  Pij aj uij fij  c daj

()

 





em que Pij aj é a função densidade-probabilidade do critério i para alternativa j e uij fij  c , é a utilidade do desempenho do critério i da alternativa j. Quando não houver probabilidade associada ao desempenho do critério determina-se a função valor de um critério i que compõe o vetor da alternativa j pode ser determinada, dentre outras possibilidades, por uma função quadrática

 









vi aj  x1 fij  c  x2 fij  c  x3 2

()

ou por uma função exponencial

 

x . fij  c

vi aj  x1  x2 .e 3

()

A metodologia multicritério de apoio à decisão faz uso do conceito formulado por Vilfredo Pareto (1848-1923), a saber: uma alternativa Y domina uma alternativa X se na passagem de Y para X existir melhoria de pelo menos uma das funções-desempenho e as restantes permanecerem inalteradas. Dessa forma, a alternativa X é denominada inferior e deve ser descartada. Assim, cada uma das alternativas não inferiores é elegível ou ótima, segundo o conceito formulado por Pareto.

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 

em que x1, x2 e x3 são parâmetros de sensibilidade ajustados pelo decisor, e vi aj é o valor do desempenho do critério i para a alternativa j. A questão de como escolher ou formular as funções utilidade ou valor é abordada amplamente por Keeney e Raiffa (1993). 4.3

Estrutura

O modelo multicritério possui uma estrutura arborescente (Figura ) no qual são determinados os pontos de vista considerados como fundamentais pelos decisores. A estrutura é baseada na lógica de decomposição de um critério (ci.i) complexo que pode ser decomposto em subcritérios de mais fácil mensuração, ou seja, o critério de nível hierárquico superior é definido pelos subcritérios de nível hierárquico inferior que estão conectados pela árvore. Os critérios de nível hierárquico inferior devem possuir a propriedade de serem mutuamente exclusivos e o conjunto define por completo o nível hierárquico superior, ao qual estão conectados. Na Figura , o critério c1.2 é completamente definido e mensurável pelos subcritérios c1.2.1 e c1.2.2 .

Figura . Estrutura do modelo multicritério (Sica, 2003, p. 63)

As relações de preferência estrita (na maximização) podem ser exemplificadas da seguinte forma: sejam quatro ações potências a1, a2, a3, e a4 e um critério fi  c que medem o grau de preferência. O objetivo é maximizar o valor do critério fi  c . Dessa forma, se a1 é preferível a a2 (a1 P a2),

então U  a1   U  a2  . Essa relação é chamada de preferência estrita, e definida como

a1 Pa2  U  a1   U  a2 . Caso a3 seja indiferente a a4 (a3 I a4), então se tem uma relação de indiferença definida como a3 I a4  U  a3   U  a4  .

Nas relações de preferência de minimização podem ser exemplificadas da seguinte forma: sejam quatro ações potências a1, a2, a3, e a4 e um critério fi  c que medem o grau de preferência. O objetivo é minimizar o valor do critério fi  c . Dessa forma, se a1 é preferível a a2 (a1 P a2), então

U  a1   U  a2  . Essa relação é chamada de preferência estrita, e definida como a1 Pa2  U  a1   U  a2 . Caso a3 seja indiferente a a4 (a3 I a4), então se tem uma relação de indiferença definida como a3 I a4  U  a3   U  a4  . O mais comum neste tipo de função é a

otimização do custo. 4.3.1 Hierarquia de conceitos e agrupamento O Mapa de Hierarquia de Conceitos representa a direção aos fins e meios relacionados por ligações de influência, simbolizadas por flechas. O mapa permite a compreensão das relações que existem entre os meios disponíveis aos decisores e os fins que eles desejam alcançar.

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Representa uma técnica de modelagem que visa retratar ideias, opiniões, valores, atitudes e o relacionamento entre eles, transformados em conceitos segundo uma hierarquia de valores de uma forma acessível para permitir o estudo e a análise do problema, identificar as grandes preocupações através de um diálogo construtivo com os decisores. 4.3.2 Elementos primários de avaliação Uma das etapas da análise multicritério requer que o problema de decisão seja estruturado em grandes temas gerais de interesse, denominados Pontos de Vista Fundamentais (PVF), que se materializam por meio dos chamados Elementos Primários de Avaliação (EPA). Estes elementos visam retratar valores, opiniões, metas e atitudes dos decisores para que estes eliciem diversas idéias sobre seu entendimentos do contexto decisório, sendo um brainstorming o procedimento mais usual para sua obtenção (Sica, Everthon T. et al., 2010). Contudo, a complexidade do problema pode acarretar em dificuldades para a percepção e interpretação do decisor sobre o contexto decisório e, assim, uma pesquisa bibliográfica preliminar sobre o tema pode ser adotada de modo a gerar conhecimento ao decisor e este identificar os EPAs de interesse. 4.3.3 Pontos de Vista Para Bana e Costa (Costa et al., 1995), um Ponto de Vista Fundamental é a representação de “todo o aspecto da realidade decisória que o ator percebe como importante para a construção de um modelo de ações existentes ou a serem criadas”. Neste sentido, o PVF deve se relacionar com as diretrizes e os objetivos estratégicos considerados importantes pelos decisores para avaliar as ações potenciais. Como esta avaliação deve ser concisa, clara e objetiva, então, segundo Ensslin (Enssslin et al., 2001), os PVF’s devem, desse modo, apresentar diversas propriedades, entre as quais ser mensurável, isolável e controlável. Os PFV’s são alcançados segundo um Mapa de Hierarquia de Conceitos, que representa uma técnica de modelagem que visa retratar ideias advindas dos EPA’s identificados e o relacionamento entre eles, transformado-os em conceitos segundo uma hierarquia de valores, de forma a permitir o estudo e análise do problema. Novamente, porém, uma análise bibliográfica do problema pode fornecer subsídios suficientes ao decisor para que este consiga identificar seus grandes temas de preocupações sobre o contexto decisório. Na avaliação multicritério, buscam-se construir modelos mais completos que legitimem os juízos de valor subjetivos dos decisores. Assim, dependendo do grau de abrangência de um PVF então, para melhorar o entendimento do PVF, pode-se criar outro nível inferior na árvore de decisão por meio da identificação de Pontos de Vista Elementares (PVE). Além disso, se necessário um maior detalhamento do PVF, pode-se ainda identificar sub-PVE’s até o desdobramento resultar em PVE’s de mais fácil mensuração, denominados Critérios. Dessa forma, a estrutura de valor dos decisores é associada aos critérios identificados, que se configuram efetivamente nos atributos com os quais as alternativas serão avaliadas. A materialização dos critérios em um indicador mensurável é denominada Descritor. 4.3.4

Critérios e Descritores

Um descritor pode ser definido como um conjunto de níveis de impacto construídos que servem de base para descrever o desempenho das alternativas em cada critério. Os descritores constituem-se de um indicador em escala, associado a uma função matemática que apresenta as diferenças de atratividade segundo as preferências dos decisores, denominada função de valor, que objetivam mensurar o desempenho de cada alternativa em análise nos PVF’s.

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Os descritores podem ser classificados em três tipos, segundo Keeney (Keeney, R. L. et al., 1993): diretos (têm o formato de uma medida numérica intrínseca); construídos ou indiretos (associa uma propriedade fortemente relacionada). Eles também podem ser, segundo Ensslin (Enssslin et al., 2001), classificados em quantitativo ou qualitativo, contínuo (formado por uma função matemática contínua) ou discreto (formado por um número finito de níveis de impacto), e apresentar as propriedades mensurabilidade, operacionalidade e compreensibilidade. 4.3.5 Funções Valor Em um processo decisório multicritério é necessário, por vezes, mensurar os valores fundamentais dos decisores perante um critério através da construção de uma escala cardinal modelada pela chamada Função Valor (Sica, Everthon Thagori et al., 2010). A Função de Valor representa o comportamento matemático das preferências dos decisores em relação às diferenças de atratividade entre os níveis de impacto da escala de um critério. A escala da função é usualmente definida no intervalo [0,1], onde ao pior caso da escala do descritor é atribuído o valor 0 e, para o melhor caso, o valor 1. A Função de Valor pode ser construída e, nesse caso, os métodos comumente utilizados são da direct rating, bissecção e julgamento semântico (Enssslin et al., 2001). Contudo, uma função matemática para representar as diferenças de atratividade também é possível. Uma função matemática normalmente empregada para representar a Função de Valor pode ter comportamento linear, quadrático ou exponencial. Logo, a concavidade das funções não-lineares expressa realmente alguma mudanças de atratividade dos decisores perante um critério. Assim, com o intuito de facilitar o entendimento da concavidade da função de valor, pode-se descrever o comportamento das preferências de um decisor segundo três tipos com base na Teoria da Utilidade (Sica, Everthon Thagori et al., 2010), exemplificados na Figura :  avesso - expressa uma maior preocupação em se afastar do pior desempenho do critério, ou seja, o decisor é mais afetado pela perda de atratividade;  indiferente - o decisor tem comportamento neutro; e  propenso - expressa o interesse em se aproximar do melhor desempenho do critério, ou seja, o decisor é mais afetado pelo ganho de atratividade. v(a) 1,0

avesso níveis de preferência

propenso

indiferente

0 pior caso melhor caso critério de maximização

Figura . Exemplo de comportamento avesso, indiferente e propenso.

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4.3.6 Função de Agregação Com base em um conjunto de critérios de decisão, necessita-se então determinar qual a “melhor” alternativa dentro de um conjunto de soluções em competição. Porém, além do julgamento em relação aos níveis de impacto dos critérios, os decisores podem expressar também uma medida de preferência atribuindo uma importância relativa (um “peso”) a cada um dos critérios, ou seja, o decisor estabelece uma negociação para refletir sua atratividade entre os critérios. Estes pesos, denominados taxas de substituição ou trade-offs, traduzem a ponderação dos critérios e, dessa forma, pode-se determinar uma pontuação global das alternativas com base nestes pesos, com a qual é possível hierarquizar o conjunto de alternativas em competição, ou seja, uma Função de Valor de Agregação dos critérios para a avaliação do desempenho global das alternativas é possível. A pontuação global dos empreendimentos é calculado pela função de agregação aditiva (4), que reflete a atratividade no conjunto de todos os critérios:

Vj 

 

 wi vi aij ,

i 1 nL j

s.a.  wi  1

()

i 1 nL j

em que: Vj : valor global da alternativa j; aij : valor da alternativa j no critério i; wi : taxa de substituição (trade-off) do critério i. Para a obtenção dos trade-offs, foi utilizado o método AHP para os PVF`s e a técnica Direct Rating para os critérios.

n : número de pontos de vista no nível hierárquico L.

nL

Modelo Construído

A partir dos PVE`s, buscou-se critérios que mesurassem qualitativamente e quantitativamente cada PVE através de seus descritores modelados por uma função matemática de valor. Estes critérios se configuram, então, nos indicadores gerais de interesse do modelo de decisão e, a partir da definição de uma função de agregação, foi possível hierarquizar uma carteira de empreendimentos teste por meio da maximização de sua utilidade. 5.1

Descrição do problema

Instituição, histórico, propósitos e porte da organização A Eletrosul Centrais Elétricas S.A. – Eletrosul, foi criada em 23 de dezembro de 1968. Subsidiária das Centrais Elétricas Brasileiras S.A. – Eletrobrás, e vinculada ao Ministério de Minas e Energia, é uma sociedade anônima de capital fechado que atua nos segmentos de geração de energia elétrica e de transmissão de energia elétrica em alta e extra-alta tensão. Ambiente competitivo A Eletrosul tem seu sistema de transmissão localizado nos estados da Região Sul e no Mato Grosso do Sul, área que abriga um contingente populacional da ordem de 28 milhões de habitantes e que responde por 16% do PIB e 17% do mercado de energia elétrica do Brasil. Pela atual legislação do setor, no entanto, a Eletrosul pode atuar em qualquer ponto do território

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nacional. Deste modo, seu ambiente competitivo não se limita aos três estados da região sul e o estado do Mato Grosso do Sul, embora seu interesse seja maior nestas regiões. Descrição da situação decisional As dificuldades técnicas, econômicas e ambientais para a expansão das redes elétricas interligadas têm sido objeto de atenção em todo o mundo. A expansão do sistema elétrico nacional por meio de grandes centrais geradoras ligadas aos consumidores finais por meio de longas linhas de transmissão, em tensões cada vez mais elevadas, aponta para uma complementaridade, e participação cada vez maior, com a Geração Distribuída. Nesse sentido, ganha força a expansão do parque gerador por meio de pequenos aproveitamentos, geralmente via energia alternativa e localizados mais próximos aos centros de carga, a chamada Geração Distribuída. Essa estratégia tem por objetivo estimular o uso racional da energia, economizar recursos escassos e ainda preservar o meio ambiente, buscando um desenvolvimento sustentado. A expansão do parque gerador é fundamental para o desenvolvimento econômico e social. As aplicações de pequenos aproveitamentos por centrais isoladas de geração de eletricidade interligadas à rede de transmissão e distribuição de energia são o foco deste projeto de pesquisa e desenvolvimento, com especial atenção às fontes de energia gerada por biomassa e eólica. Ao lado do conhecimento dos critérios e da valoração de indicadores, ex-ante, no planejamento estratégico das empresas de energia nos últimos anos, há necessidade de estabelecer critérios, indicadores e procedimentos técnicos para avaliação de projetos de geração distribuída que assegurem o retorno do investimento com uma estratégia de mínimo custo. De modo análogo, a qualidade do serviço fornecido aos clientes, a confiabilidade do sistema interligado à rede distribuição/transmissão de energia elétrica e a conservação de energia e do meio ambiente são necessários ao desenvolvimento sustentável, ao crescimento econômico, à produção de energia e à geração de empregos. 5.2

Pontos de vista

A Figura mostra os PFVs agrupados segundo os Elementos Primários de Avaliação elencados junto a equipe de trabalho, autores deste artigo.

Figura . Pontos de vista fundamentais

5.2.1 PVF Técnico (Engenharia) O termo empregado refere-se exclusivamente aos aspectos de engenharia abordados na avaliação multicritério. Ainda que a maioria dos descritores diga respeito à engenharia elétrica, com foco em sistemas de potência e em planejamento de sistemas elétricos, espera-se uma atuação multidisciplinar deste ponto de vista fundamental, relacionando-o com outras engenharias, tais qual, a engenharia civil, a engenharia mecânica e a engenharia química, por exemplo. Os

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aspectos que envolvem engenharia ambiental poderiam ser agrupados juntamente com os aspectos das demais engenharias, mas por opção serão avaliados a partir de um ponto de vista fundamental individual. O objetivo deste PVF é avaliar os seguintes eixos, dentre outros: (i) energia primária – aspectos da fonte, da disponibilidade e da capacidade de energia firme, entre outros; (ii) produção - aspectos operativos, de manutenção, de conexão à rede elétrica, de proteção, entre outros; e (iii) supervisão e controle – aspectos de proteção, de automação. 5.2.2 PVF Risco O PVF Risco aborda aspectos relacionados ao que pode acarretar probabilidade de insucesso no planejamento, na construção e na operação do empreendimento de GD. Os eixos avaliados neste PVF são: projeto, mercado e regulação. Os objetivos deste PVF são aumentar a probabilidade e o impacto dos eventos positivos e diminuir a probabilidade e o impacto dos eventos adversos, o que inclui  Planejamento do gerenciamento de riscos: decisão de como abordar, planejar e executar as atividades de gerenciamento de riscos de um projeto;  Identificação de riscos: determinação dos riscos que podem afetar o projeto e documentação de suas características;  Análise qualitativa de riscos: priorização dos riscos para análise ou ação adicional subsequente através de avaliação e combinação de sua probabilidade de ocorrência e impacto;  Análise quantitativa de riscos: análise numérica do efeito dos riscos identificados nos objetivos gerais do projeto (vulnerabilidade climática, tratando-se de sistema hidroelétrico); 5.2.3 PVF Econômico O PVF Econômico aborda aspectos relacionados aos custos, benefícios, comercialização de energia, créditos de carbono, garantias, entre outros. Os eixos avaliados são: custos contábeis explícitos e implícitos, custo de oportunidade, investimentos, tendências, receitas e benefícios. Outro aspecto de muita importância a ser considerado é o gerenciamento de custos do empreendimento, que inclui:  Estimativa de custos - desenvolvimento de uma aproximação do custo dos  recursos necessários;  Orçamentação - agregação dos custos estimados de atividades individuais para estabelecer uma linha de base dos custos;  Controle de custos - controle dos fatores que criam as variações de custos e controle das mudanças no orçamento do projeto. 5.2.4 PVF Socioambiental: Os aspectos socioambientais são identificados pelos impactos positivos e negativos que o empreendimento pode causar nos meios físico, biológico e antrópico. Este PVF relaciona os eixos de danos, benefícios e potencial para os recursos socioambientais considerados significativos na degradação ou na poluição, bem como na ação de medidas mitigadoras ou compensadoras. 5.2.5 PVF Planejamento Estratégico A estratégia empresarial da Eletrosul é incorporada na otimização do processo decisório por meio deste PVF, em que são avaliados os eixos de preferência por projeto; imagem corporativa, vantagem competitiva e tecnologia. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Conclusão

No cenário brasileiro, em resposta ao novo panorama energético, a figura da GD foi, então, incluída na Lei no 10.848, como um dos possíveis fornecedores do produto energia elétrica (Brasil, 2004b). Assim, juntamente com uma adequada política de comercialização, espera-se que a GD complemente e incorpore ganhos para o sistema elétrico e forneça um cenário propício ao desenvolvimento de uma nova cadeia de negócios na economia brasileira. Com a inserção de unidades de GD, os projetos (estudos e modelos) aumentam significativamente de complexidade, mesmo que os agentes do setor estejam familiarizados com os aspectos de operação, proteção, confiabilidade, estabilidade e manutenção dessas redes elétricas. O processo de análise e avaliação de projetos, por vezes, não pode ser somente governado por apenas um critério, por exemplo, técnico, pois requer a consideração de outros fatores, tais como custos, impacto ambiental, aceitação social, e mesmo implicações políticas. Além disso, frequentemente, quando tais analises devem ser realizadas, o decisor se depara com incertezas. A intuição e a experiência realizam uma função relevante no processo de tomada de decisão, porém, um estudo racional empregando ferramentas adequadas com a consideração de todos os seus aspectos relevantes, permite uma estruturação sistemática do problema. Esta estruturação é chamada modelo de decisão multicritério. A avaliação estratégica em projetos de GD é permeada por diversos atores que não possuem o mesmo conhecimento e nem raciocinam da mesma forma. O paradigma construtivista tem como premissa o fato de reconhecer a importância da subjetividade dos decisores e da impossibilidade de excluir do processo de decisão os aspectos subjetivos de quem decide: valores, objetivos, preconceitos, cultura e intuição.

Agradecimentos Este artigo é fruto de um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), vinculado ao programa de P&D da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) fomentado pela Eletrosul, Centrais Elétricas do Sul, em parceria com a Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e com o Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnológica de Santa Catarina (IF-SC).

Correspondência Autor para contato, Everthon Taghori Sica (sica.eng@gmail.com). Endereço: Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Santa Catarina (IF-SC), Campus Florianópolis, Departamento Acadêmico de Eletrotécnica. Av. Mauros Ramos, 950, Centro, Florianópolis, Brasil, CEP 88.020300.

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______. Lei 10.848, de 15 de março de 2004. Dispõe sobre a comercialização de energia elétrica e dá outras providências, DOU, de 16 de março de 2004b. COSTA, C. B. E.; VASNICK, J.-C. "Uma nova abordagem ao Problema da Construção de uma Função de Valor Cardinal: MACBETH, Vol. 15, Investigação Operacional". Florianópolis: Escola de Novos Empreendedores da UFSC, 1995. D’ALIMONTE, R. "Teoria das Decisões Coletivas". In: BOBBIO, N. et al (Ed.). Dicionário de Política. Brasília. p. 309-12. 1997. ENSSSLIN, L.; NETO, G. M.; NORONHA, S. M. "Apoio à Decisão: Metodologias para Estruturação de Problemas e Avaliação Multicritério de Alternativas". Editora Insular, 2001. GONÇALVES, L. F. "Contribuições para o Estudo Teórico e Experimental de Sistemas de Geração Distribuída". (2004). Dissertação (Mestre em Engenharia) - Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Porto Alegre, Porto Alegre, 2004. HOBBS, B. F.; MEIER, P. "Energy decisions and the environment: a guide to the use of multicriteria methods". (International series in operations research & management science 28). Boston: Kluwer Academic Publishers, 2000. IEEE. http://www.ieee.org - Institute of Electrical and Electronic Engineers. 2011. KEENEY, R. L.; RAIFFA, H. "Decisions with multiple objectives : preferences and value tradeoffs". Cambridge [England] ; New York, NY, USA: Cambridge University Press, 1993. KEENEY, R. L.; RAIFFA, H. "Decisions with Multiple Objectives : Preferences and Value Tradeoffs". New York, NY, USA: Cambridge University Press, 1993. LANDRY, M. A Note on the Concept of 'Problem'. Organization Studies [S.I.], v. 16, p. 315-43, 1995. ROMAGNOLI, H. C. "Identificação de Barreiras à Geração Distribuída no Marco Regulatório Atual do Setor Elétrico Brasileiro". (2005). Dissertação (Mestre em Engenharia) - Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2005. SICA, E. T. "Internalização de Variáveis Qualitativas no Planejamento de Sistemas Elétricos de Energia: uma proposta metodológica". (2003). 265 f. Dissertação (Mestre em Engenharia Elétrica) - Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2003. ______. "Planejamento Integrado de Recursos Hídricos para Geração de Energia Elétrica: um sistema de apoio à decisão via multicritério e dinâmica de sistemas". (2009). 181 f. Tese (Doutor em Engenharia Elétrica) - Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2009. SICA, E. T. et al. "Multiobjective Value Function for the Assessment of Distributed Generation Projects: application to technical criteria". In: IEEE (Ed.). IEEE/PES 2010 Transmission & Distribution Conference and Exposition Latin America. São Paulo, Brasil. 2010. SICA, E. T. et al. "Sistema de Suporte á Decisão aplicado ao Problema de inserção de Geração de Energia Elétrica em Redes de Distribuição". CIDEL - Congreso Internacional de Distribución Eléctrica. Buenos Aires: Cacier. 2010.

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Estudo de Viabilização Técnico-Ecônomica e Ambiental de Motores a Gás Natural em Cogeração para o Setor Pesqueiro

Ferreira Alencar, R. Cabral dos Santos, C. A. Ferreira Queiroz, D. Lima Cézar, K. UFPB

Resumo O presente trabalho tem como objetivo o estudo da Cogeração com motores à gasolina ou diesel para gás natural e combustível dual como combustíveis utilizados em embarcações pesqueiras. As vantagens ambientais desse sistema são bem significantes, pois explora a energia calorífica recuperada do sistema de arrefecimento e os gases de descarga. A utilização de gás natural e combustível dual proporcionam a diminuição dos gastos com combustíveis, pois o motor de combustão interna a gás natural emite menos resíduos de combustão do que motor a óleo diesel, possibilitando uma diminuição dos poluentes originados da combustão. Os resíduos térmicos favorecerão a alocação de uma unidade de refrigeração que utiliza a energia que seria desperdiçada (sistema de refrigeração por absorção) pelo escape e arrefecimento produzindo energia suficiente para conservação do pescado. O ciclo de refrigeração aqui estudado usa como fluido de trabalho uma mistura de água e amônia e é alimentado com a energia térmica proveniente da queima direta do gás natural. O objetivo é produzir frio em baixas temperaturas para aplicações na conservação de alimentos (peixes)e por questões económicas A partir dos resultados obtidos da análise termodinâmica, os cálculos comparativos dos motores de combustão interna foram realizados com a ajuda computacional do Engineering Equation Solver (EES), onde foi simulado o funcionamento do ciclo real dos motores funcionando a diesel e gás natural. Palavras chaves: Sistema de absorção , Água-amônia , Gás natural / diesel, barcos pesqueiros.

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Abstract This work aims to study the CHP with gasoline engines or diesel fuel to natural gas and dual fuel as used in fishing vessels. The environmental advantages of this system are quite significant because it exploits the heat energy recovered from the cooling system and exhaust gases. The use of natural gas dual fuel and provide a reduction in fuel costs, because the internal combustion engine with natural gas emits less waste combustion than the diesel engine, enabling a reduction of pollutants originating from the combustion. The waste heat will favor the allocation of a refrigeration unit that uses energy that would be wasted (absorption refrigeration system) exhaust and cooling producing enough energy to conservation of fish. The refrigeration cycle studied here uses as working fluid a mixture of water and ammonia and is supplied with thermal energy from the direct burning of natural gas. The goal is to produce cooling at low temperatures for applications in food preservation (fish) and economic issues From the results of the thermodynamic analysis, the comparative calculations of internal combustion engines were made with the help of computational Engineering Equation Solver (EES), which was simulated the operation of the actual cycle engine running diesel and natural gas. Keywords: Absorption system, Ammonia-Water, Natural Gas / diesel, fishing boats.

1. Introdução Este trabalho analisa a oportunidade de introduzir a cogeração para produção de refrigeração por absorção água-amônia no sistema isolado do estado, como forma de melhoria de eficiência por um lado; e por outro, resolver a deficiência crônica de armazenagem da produção pesqueira da Paraíba.

2. Base Teórica 2.1 .A potencia dos motores O motor tem sua capacidade definida em termos de potência, em HP (Horsepower) ou CV (Cavalo Vapor). É a quantidade de trabalho que ele é capaz de realizar na unidade de tempo. Nos motores de combustão interna a energia térmica é proveniente da reação de combustíveis com o ar atmosférico. Nem toda a energia térmica gerada na combustão é transformada em energia mecânica pelos motores térmicos. Com isso, temos que potencia indicada é a potência dentro dos cilindros. Abreviadamente denominada de IHP (Indicated Horsepower), consiste na soma das potências efetiva e de atrito nas mesmas condições de ensaio. Potencia teórica é a http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

potência estimada com base em propriedades físicas e consumo de combustível. Essa potência considera que toda energia térmica proveniente da combustão é convertida em energia mecânica.

Onde: = potência teórica; = poder calorífico do combustível, kcal.kg-1; = consumo de combustível, L.h-1; = densidade do combustível, kg.L-1; Cerca de 1/3 da potência indicada é convertida em potência de eixo BHP (, 1/3 é perdido no arrefecimento e, 1/3 na exaustão. Sendo assim podemos estimar a taxa em de energia liberada pelo motor na exaustão, que será a matéria-prima para um sistema de cogeração que resfriará a urna do barco, proporcionando-lhe uma maior autonomia no que diz respeito à conservação do pescado durante a pesca. 2.2 Carga Témica Denomina-se carga térmica o calor (sensível ou latente) a ser fornecido ou extraído do ar, por unidade de tempo, para manter no recinto as condições desejadas. Para o cálculo da carga térmica de câmaras para resfriamento, congelamento e armazenamento de produtos, além de um correto estabelecimento das condições climáticas do local e das condições internas da câmara, devem ser consideradas as seguintes parcelas abordadas nos próximos tópicos.

2.2.1 Carga térmica devido à transmissão de calor pelas paredes, teto e piso A carga térmica devido à transmissão de calor é uma função do diferencial de temperatura entre o ambiente externo e o interior da câmara, da condutividade térmica dos elementos construtivos da câmara (paredes, teto, piso, portas, etc.) e da área das superfícies expostas ao diferencial de temperaturas. Assim, esta carga térmica pode ser calculada por:

[kcal/dia] (1) Na equação (1) Q representa o fluxo de calor que penetra na câmara através das superfícies das paredes, teto e piso, A é a área destas superfícies, ΔT representa o diferencial de

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temperatura entre o ambiente externo e o interior da câmara, e RT representa a resistência térmica imposta ao fluxo de calor. De modo geral, para o cálculo da resistência térmica deve-se levar em consideração o coeficiente de convecção externo, a condutividade térmica dos materiais construtivos da parede e o coeficiente de convecção externo. Assim, tomando-se a urna do barco com paredes de madeira, a resistência térmica será dada por:

(2) Onde: é o coeficiente de convecção externo, em kcal/h.m².ºC; é o coeficiente de convecção interno, em kcal/h.m².ºC; é a condutividade térmica da madeira, em kcal/h.m.ºC; é a condutividade térmica do isolante, em kcal/h.m.ºC; é a espessura da madeira em m; é a espessura do isolante em m.

Com relação ao diferencial de temperatura que, se a câmara não sofrer efeitos da radiação solar direta, isto é, se ela não estiver exposta ao sol, ele corresponde à diferença entre a temperatura externa e a temperatura da câmara. No entanto, como a câmara (urna) sofre influência da radiação solar direta, o valor do ΔT deve ser corrigido, em função da orientação da parede e de sua coloração, sendo seu cálculo efetuado de acordo com a equação abaixo, onde o valor de ΔT´ é dado pela Tabela 1. No caso dos barcos foram considerados os efeitos da radiação direta apenas para o teto, tendo em vista que as paredes laterais ainda estão guarnecidas do casco do barco e, que possuem cor escura.

(3)

Tabela 1– Correção para a diferença de temperaturas em câmaras frigoríficas (ΔT´).

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Fonte: Referencia [4] PIRANI, Marcelo José.

2.2.2 Carga térmica devido aos produtos contidos na câmara A carga térmica devido ao produto, que geralmente corresponde à maior porcentagem da carga térmica de câmaras de resfriamento e congelamento, depende: do calor sensível antes do congelamento, do calor latente de congelamento, do calor sensível após o congelamento e, do calor de respiração. Considerando todas as parcelas mencionadas acima, tem-se: [kcal/dia] (4) Onde: é a movimentação diária de um determinado produto na câmara, em kg/dia. é o calor específico do produto antes do congelamento, em kcal/kg. °C. é a temperatura de entrada do produto na câmara, em °C. para câmaras de resfriamento é a temperatura final do produto e, para câmaras de congelamento, é a própria temperatura de congelamento do produto, em °C. é o calor latente de congelamento do produto, em kcal/kg. é o calor específico do produto após o congelamento, em kcal/kg. °C. é a temperatura final do produto congelado em °C. é a quantidade total de produtos na câmara, em kg. é a quantidade de calor liberado pela respiração do produto, em kcal/kg.dia.

2.2.3 Carga térmica proveniente à infiltração de ar externo devido à abertura e fechamento das portas de acesso das cãmaras A carga térmica devido à infiltração de ar está relacionada com a entrada de ar quente (ar externo) e saída de ar frio da câmara, através de portas ou quaisquer outras aberturas. Assim, a quantidade de ar que entra na câmara pode ser estimada, entre outras formas, a partir do Fator de Troca de Ar (FTA) de uma câmara, sendo este, por sua vez, dependente do volume e tipo da câmara. O FTA expressa o número de trocas de ar por dia (trocas/dia) da câmara e pode ser a partir da tabela 2: Tabela 2 – Fator de Troca de Ar de Câmaras Frigoríficas Para Conservação. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Fonte: Referencia [4] PIRANI, Marcelo José.

[kcal/dia] (5)

Uma vez que se conhece o volume de ar externo que entra na câmara por dia, pode-se então determinar a carga de infiltração pela equação (5), onde Vcam é o volume da câmara, em m3, e ΔH´ refere-se ao calor cedido por cada metro cúbico de ar que entra na câmara, sendo dado pela Tabela 3.

Tabela 3 – Calor cedido pelo ar externo ao entrar na câmara (ΔH´, em kcal/m3).

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Fonte: Referencia [4] PIRANI, Marcelo José.

2.2.4 Carga térmica devido as luzes, pessoas, e outras fontes de calor no interior da câmara Nesse caso foi considerado a carga térmica devido apenas à presença de pessoas no interior da câmara, sendo essa dependente da atividade que estão exercendo, do tipo de vestimenta e sobretudo da temperatura da câmara. Uma forma de se estimar a carga térmica devido às pessoas é através da equação a seguir:

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[kcal/dia] (6)

Onde: é a temperatura da câmara, em °C. é o tempo de permanência das pessoas na câmara, em h/dia. é o número de pessoas na câmara. Logo, a carga térmica total é:

(7)

3 .Refrigeração por absorção Os sistemas de refrigeração por absorção de vapores são ciclos de refrigeração operados a calor, onde um fluido secundário ou absorvente na fase líquida é responsável por absorver o fluido primário ou refrigerante, na forma de vapor. Ciclos de refrigeração operados a calor são assim definidos, porque a energia responsável por operar o ciclo é majoritariamente térmica. Água quente, vapor (baixa pressão e alta pressão) e gases de combustão, são algumas das fontes de calor utilizadas para operar equipamentos de absorção, cuja energia térmica pode ser obtida a partir dos seguintes meios: • • • •

Aproveitamento de rejeitos de calor de processos industriais e comerciais; Cogeração; Energia Solar; Queima direta (biomassa, biodiesel, gás natural e biogás).

3.1 Coeficiente de performance - COP O coeficiente de performance - COP, também conhecido como coeficiente de eficácia, caracteriza o desempenho de um ciclo de refrigeração, relacionando o efeito desejado refrigeração, com o que se paga por isso - energia consumida. No caso de um ciclo de refrigeração por absorção, o COP é definido como a relação entre a taxa de refrigeração ( )e a taxa de calor adicionada ao gerador ( ): http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

(8) 4.Metodologia Para o estudo da viabilização técnico-ecônomica e ambiental de motores a gás natural em cogeração para o setor pesqueiro, primeiro deu-se como necessário realizar um mapeamento dos tipos de embarcações pesqueiras utilizadas na costa paraibana, onde foram coletados os dados pertinentes ao projeto durante o mês de setembro de 2009, junto a Superintendência de Agricultura e Pesca, dados esses representados abaixo (tabela 4): Tabela 4: Embarcações do Litoral Paraibano. Comprimento (m)

Compartimento Arqueação (ton) Bruta (ton)

Potência (HP)

10,55

5,2

7,3

10,55

5,2

7,3

BAIA DA TRAIÇAO 7

PITIMBU

9,3

CABEDELO

10,2

CABEDELO

7,9

3,2

3,6

PITIMBU

11,5

7,8

0,7

PITIMBU

10,5

10,9

11,7

PITIMBU

15,2

18,8

PITIMBU

11,3

11,1

15,6

PITIMBU

5,2

9,3

PITIMBU

5,1

9,8

PITIMBU

11,27

12,7

PITIMBU

5,1

9,8

CABEDELO

11,98

5,6

12,7

Região

PITIMBU

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CABEDELO

11,9

4,1

12,1

CABEDELO

12,8

15,8

CABEDELO

12,5

1,3

CABEDELO

12,5

7,7

1,2

CABEDELO

7,2

9,6

PITIMBU

11,45

6,7

PITIMBU

7,3

4,4

2,2

CABEDELO

13,15

3,9

17,4

CABEDELO

11,1

4,5

JOAO PESSOA

12,5

10,7

19,3

CABEDELO

12,14

10,7

16,7

PITIMBU

9,4

9,8

PITIMBU

7,3

CABEDELO

12,1

16,7

PITIMBU

7,3

PITIMBU

12,8

15,8

PITIMBU

9,9

4,8

7,1

110

CABEDELO

7,6

3,79

115

PITIMBU

10,5

6,4

120

PITIMBU

11,7

120

TAMBAÚ

11,8

6,7

130

PITIMBU

6,7

16,7

140

CABEDELO

1,3

148

CABEDELO

11,9

9,3

8,8

150

CABEDELO

17,8

3,2

32,8

180

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CABEDELO

33,97

62,43

229

304

Os sistemas de estocagem do barco, tem-se a urna de armazenamento para o pescado que é preenchida também com gelo para a conservação do pescado, geralmente a proporção é de aproximadamente 2 partes de gelo para cada parte de peixe, mas essa quantidade de gelo pode variar de acordo com o tempo em que o barco permanece no mar durante a pesca, que varia normalmente de 3 a 8 dias. A urna está integrada ao barco e possui um revestimento isolante de fibra de vidro. O seu tamanho varia de acordo com o tamanho do barco. Na tabela 5 temos uma amostra dos barcos com algumas especificações como, dados do motor, volume da urna, quantidade de pescado, e de dias de conservação do mesmo que é tempo da pesca. Tabela 5 - Barcos F Potência Comprimentoo Nº de x n do t motor Cilindrados Largura (m) e (HP) : 9,5x3,5 65 3 P 9x3 70 3 r ó 75 8x3 4 p 11,25x4,25 r 94 4 i

Dias de Capacidade Volume Quantidade conservação de gelo da urna de pescado do (kg) (m³) (kg) pescado 500

2,15

400

750

1,92

500

800

1,33

400

8000

12,75

1000

8 a (2010)

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5 .Dados importantes

Figura 1. Modelo escolhido: comprimento 11,25x4,25 (m), volume da urna 12,75 (m³), potência do motor 94 HP.

O critério para a escolha do barco foi a seguinte: A maioria dos barcos possuem motor com potência de 90 HP, então se escolheu o maior barco com esse motor. Pois teremos que inserir no mesmo o sistema de absorção da Robur, dois cilindros, o sistema de conversão e manter o motor a Diesel. Para isso teremos que diminuir o volume da urna, como a mesma funcionará com um sistema de refrigeração mesmo diminuindo o seu volume, a quantidade de pescado ainda será maior. O preço da conversão varia. De acordo com o Comitê de Gás Natural do Instituto Brasileiro do Petróleo, uma conversão feita em uma oficina credenciada pelo Inmetro custa entre R$ 2.200 e R$ 3.500, modelo e especificações do motor.

• Custo médio para conversão: Kit para conversão do motor a Diesel para Gás Natural = R$ 2.200 / R$ 3.500 Sistema de Absorção da Robur = R$ 10.000 Cilindro Gnv = R$ 750.00 (cada)

Com a conversão pode-se economizar de 40% a 70% em combustível, e o retorno financeiro é esperado entre 6 e 22 meses . O gás natural é considerado não poluente, embora a sua combustão, como ocorre com qualquer combustível, produza gás carbônico (CO 2 ) em elevadas proporções, mas a produção de http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

material particulado, fuligem, monóxido de carbono e compostos sulfídricos, como o SO 2 , é reduzidas. Isto pode ser visto pela tabela 6:

Tabela 6 - Emissão de poluentes Sistema

Combustível

CO 2

Motor Diesel Motor a Gás

Diesel (0,2% de S)

738

CO NOx HC SOx Particulados Emissões específicas (g/kWh) 4,08 12 0,46 0,9 0,32

Gás natural

577

2,8

1,9

Fonte:Valores típicos de emissões gasosas por sistemas de cogeração (COGEN Europe, 2001)

6. Resultados Os cálculos comparativos dos motores de combustão interna foram realizados com a ajuda computacional do Engineering Equation Solver, onde foi simulado o funcionamento do ciclo real dos motores funcionando a diesel e gás natural. Na tabela 7, teremos os parâmetros referente ao motor diesel, onde Peixo é a potencia de eixo, Pindicada é a potencia indicada e Ql é a energia perdida durante o ciclo motor

Tabela 7-Motor a Diesel Barco

Peixo (HP)

Pindicada (kW)

Ql (kW)

145,41

116,31

156,60

125,94

167,78

133,33

210,29

170,23

Fonte: Própria (2010) . Na tabela 8 teremos os parâmetros do motor a gás natural, onde Peixo é a potencia de eixo, Pindicada é a potencia indicada e Ql é a energia perdida durante o ciclo motor. Isso tendo em vista a conversão do motor a diesel para gás natural, que se observa a perda na potencia, mas há dispositivos que impedem essa perda. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Tabela 8-Motor a Gás Natural Barco Peixo (HP)

Pindicada (kW)

Ql (kW)

51,52

115

75,60

54,48

121,6

79,92

60,17

134,3

88,31

73,30

163,6

107,56

Fonte: Própria (2010)

Os cálculos da carga térmica na urna do barco foram feitos em planilha no Microsoft Office Excel 2007, com a utilização de tabelas da referencia [4], para isso foi considerado que a temperatura ambiente é de 32ºC, a umidade relativa do ar de 70% e que a temperatura no interior da urna para a conservação do peixe é de 0ºC, e que a urna do barco é feita de madeira, com um revestimento isolante de fibra de vidro. E na tabela 9 temos o valor da carga térmica calculado para os barcos da amostra.

Tabela 9-Carga Térmica Potência

Volume Quantidade Dias de Nº de Carga Térmica pescado conservação do motor Cilindros da urna de (kW) (m³) (kg) do pescado (HP) 65

2,15

400

2,99

1,92

500

2,67

1,33

400

1,18

12,75

1000

8,27

Fonte: Própria (2010)

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Para termos a quantidade de energia de resfriamento que o motor pode produzir fazemos a energia perdida pelo motor (Ql) igual à energia fornecida ao ciclo de refrigeração por absorção (Qh), que considerando um COP de 0,45 temos: na tabela 10 os valores da energia de resfriamento (Ql de resfriamento) e a respectiva carga térmica do barco, e no gráfico 1 temos a analise da carga térmica em relação a essa energia de resfriamento.

Tabela 10–Desempenho Térmico Ql (resfriamento) em kW Diesel

Gás Natural

Carga (kW)

52,34

34,02

2,99

56,67

35,96

2,67

60,00

39,74

1,18

76,60

48,40

8,27

Barco

Térmica

Fonte: Própria (2010)

Na questão do abastecimento dos cilindros com gás natural, tem-se que Cabedelo conta com três postos fornecedores próximos ao porto onde, João Pessoa conta com dois postos, Pitimbu é que não possui em suas proximidades qualquer posto na Paraíba para o abastecimento, sendo a única alternativa a cidade Pernambucana de Goiana que possui dois postos, e também a sua situação se agrava devido a distancia de aproximadamente 30 km o que provoca um aumento das despesas com abastecimento. Não foi encontrados motores a gás natural com a função especifica para barco, mas já existem motores com a aplicação urbana principalmente para ônibus, tendo em vista a demanda no setor

7.Conclusão Com esse estudo tem-se que é a cogeração no setor pesqueiro é perfeitamente aplicável de acordo do ponto de vista técnico, tendo em vista que a energia perdida consegue suprir a demanda frigorifica das embarcações para a conservação do pescado, mas deve-se considerar o tamanho do barco, a potencia do motor, e a capacidade da urna. Uma vez que o setor pesqueiro de pequeno porte é um dos setores que mais necessitam de incentivo, haja vista que é necessária a

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preocupação com a conservação do pescado, que hoje é feito com gelo que é levado nos barcos, limitando assim a quantidade e a qualidade de pescado vindo do mar. A utilização de gás natural e combustível dual proporcionam a diminuição dos gastos com combustíveis, pois o motor de combustão interna a gás natural emite menos resíduos de combustão do que motor a óleo diesel, possibilitando uma diminuição dos poluentes originados da combustão. Por não precisar mais do gelo a quantidade de pescado que o barco poderá transportar será ampliada, minimizando a preocupação com a sua conservação e diminui o numero de viagens ao mar, beneficiando assim a comunidade pesqueira.

8. Referência Incropera, DeWitt, Bergman e Lavine. Fundamentos de Transferência de calor e massa, 6ª ed., 2006. Çengel, Yunus A.. Transferência de Calor e Massa, 3ª ed., 2009. Andrew D. Althouse, Carl H. Turnquist, Alfred F. Bracciano. Modern Refrigeration and Air Conditioning. 18th Edition ed. [S.l.]: Goodheart-Wilcox Publishing, 2003. Herold, K. E.; Randermacher, R.; Klein, S. A. Absorption chillers and heat pumps. Boca Raton: CRC, 1996. Van Wylen, G. J.; Sonntag, R. E. Fundamentos da termodinâmica clássica. São Paulo: Edgard Blücher, 1976.

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SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICO PARA EL MODELADO Y PLANIFICACIÓN DE REDES ELÉCTRICAS DE DISTRIBUCIÓN Ing. Agüero, C. A. Nicolini , L.p Ing. Suárez, J. A.

Laboratorio de Alta Tensión. Departamento de Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Mar del Plata. Juan B. Justo 4302. (7600) Mar del Plata. Buenos Aires. Argentina. TE: +54 23 80-1359. Fax: +54 23 81-0046.

Resumen En el presente trabajo se expone la experiencia del Grupo de Investigación en la implementación de un Sistema de Información Geográfico (SIG) especialmente diseñado para la administración y análisis de redes eléctricas de distribución. Dentro de las principales herramientas de un SIG se encuentra el análisis topográfico de redes espaciales (1), que se ha convertido en los últimos años en un instrumento indispensable al momento de realizar el estudio de la interconexión de redes eléctricas y a partir de ello, de la selección de información para un área de estudio geográfica. Actualmente estas técnicas son posibles al contar con los beneficios de la vinculación entre las representaciones gráficas y la cartografía digital en los SIG que han sido diseñados para cumplir roles específicos en el nivel de Sistemas de Ayuda a la Decisión Espacial. En este trabajo serán exploradas estas potencialidades técnico-metodológicas en un estudio de aplicación concreto: el modelaje de redes de media y baja tensión de empresas de distribución de energía eléctrica y su aplicación en la planificación y mantenimiento del servicio eléctrico. A continuación, se detallan el objetivo de la aplicación, definiciones previas que se han tenido que realizar para encarar el estudio, un detalle de los insumos geográficos requeridos y sus fuentes proveedoras, presentación e interpretación de los resultados y las consideraciones que se desprenden de la tarea realizada y los resultados obtenidos.

Abstract This paper presents the experience of the Research Group on the implementation of a Geographic Information System (GIS) specifically designed for the management and analysis of power distribution networks. Within the main tools in a GIS we found topographic analysis of spatial networks (1), which has in close years become an indispensable tool when making the study of the interconnection of electricity grids, and from this, allow to information selection for a geographic area of study. Nowadays, these techniques are possible to have the benefits of linking between the plots and digital mapping in GIS that are designed to satisfy specific roles in the level of Systems Decision Support Space. In this work will be explored this potentiality technical and methodological to be study in a specific application: the modeling of networks of medium and low voltage distribution companies of electricity and its application in the planning and maintenance of electrical service. Below are listed the purpose of the application, previous definitions that have had to make to afront the study, a geographic breakdown of the inputs required and their sources of supply, presentation and interpretation of the results and considerations arising from the work done and the results obtained.

Keywords: Software, GIS, Electrical Network Modeling.

Introducción En una empresa de distribución de energía eléctrica se debe hacer corresponder en todo momento una oferta con una determinada demanda. La planificación permite definir las obras e instalaciones que habrán de ponerse en funcionamiento para satisfacer la demanda al más bajo costo. La política energética y la planificación deben servir para establecer pautas que lleven a las empresas de energía a alcanzar niveles crecientes de eficiencia y proporcionar bases de flexibilidad suficientes que propicien la adaptación de los sectores a cambios en los escenarios energéticos. En la planificación de un sistema eléctrico hay variables que pueden ser definidas mediante decisiones políticas. Existen otras variables cuya evolución no pueden fijarse por estas decisiones políticas sino que dependen de distintos factores que deben ser estudiados, y así obtener datos que sirvan para evaluar los modelos y analizar la sensibilidad del sistema a estos cambios. Con los modelos de planificación, simulando de una manera más o menos exacta las variables más importantes del sistema, se deben responder las preguntas necesarias para la toma de decisiones por los Directivos de la Empresa.

Es en este punto donde adquieren un valor fundamental los Sistemas de Información Geográficos capaces de administrar información gráfica, como las redes, con un alto nivel de detalle y vincularlas con información alfanumérica extraída de bases de datos técnicas y comerciales.

Modelado de las redes La aplicación tiene por objetivo realizar un modelo computacional de las redes eléctricas que permita visualizarlas, acceder a información técnica y comercial desde un entorno gráfico y en particular, simular su estado de funcionamiento. La información catastral sirve de base para la superposición de otras capas temáticas en las que se digitalizan las redes de media y baja tensión, equipamiento de maniobra, protección y usuarios. (figura 1)

Figura 1. Imagen catastral tomada como base para representación vectorial de entidades, entorno gvSIG.

El sistema debe permitir realizar simulaciones de operación en seccionadores y determinar la nueva configuración de las redes. Las herramientas de análisis topológico identifican áreas interconectadas, y a partir de ello permite realizar selecciones y filtrado de información grafica y alfanumérica. La vinculación del símbolo de usuario a una base de datos con información de consumos permite acceder a datos de energía facturada, que son utilizados en los cálculos de densidad de carga. Lo expuesto demuestra que la utilización del SIG y sus herramientas de análisis espacial se presentan como un valioso instrumento de análisis.

Insumos requeridos Información gráfica El sistema de gestión de red debe almacenar la siguiente información: Base georreferenciada La georreferenciación consiste en la representación mediante coordenadas de los elementos espaciales, las coordenadas deben estar definidas bajo un sistema de proyección y un datum geodésico que defina una verdadera ubicación. Esta capa de información puede provenir de diversas fuentes (2): •

un archivo vectorial con la cartografía previamente digitalizada

•

una imagen satelital

•

dependiendo de la información disponible en la empresa distribuidora, puede aprovecharse cartografía existente y mediante un proceso de conversión realizar la georreferenciación.

Redes eléctricas Sobre la base catastral o imágenes georreferenciadas se digitaliza en diferentes capas temáticas las redes de Alta, Media y Baja Tensión . En AutoCAD Map estos temas pueden tener objetos en más de una capa, por lo que se recomienda utilizar prefijos que permitan administrar y seleccionar fácilmente como se visualiza en la Tala 1 (3): Para que las herramientas de topología de redes puedan realizar la selección de tramos interconectados, la digitalización de estas entidades debe realizarse asegurando la continuidad entre tramos y ubicando los Centros de transformación o equipamiento de maniobra y protección en los extremos de las polilíneas. Esto debe hacerse utilizando las técnicas que lo garanticen, como son, en AutoCAD, los modos de referencia a entidades.

Información numérica El sistema debe permitir el intercambio de información con las bases de datos de facturación, de forma tal de posibilitar el cálculo de la energía suministrada a cada uno de los clientes a los efectos del cálculo de carga. Paralelamente, los centros de transformación pueden estar enlazados a bases de datos técnicas con información de su capacidad de carga y mantenimiento. Normalmente esto se realiza a través de una exportación en formato de intercambio ASCI para ser absorbido por el administrador de Base de Datos del sistema.

Tabla 1. Capas temáticas de una red eléctrica.

Tema

Entidades

Capa

Redes

Polilíneas

AT-RED

Equipamiento maniobra protección

Bloques

AT-APARATOS

Centros de Transformación

Bloques

AT-TRAFOS

Textos

Bloques-Textos

AT-TEXTOS

Redes

Polilíneas

MT-RED

Equipamiento maniobra protección

Bloques

MT-APARATOS

Centros de Transformación

Bloques

MT-TRAFOS

Textos

Bloques-Textos

MT-TEXTOS

Redes

Polilíneas

BT-RED

Equipamiento maniobra protección

Bloques

BT-APARATOS

Textos

Bloques-Textos

BT-TEXTOS

Acometidas

Polilíneas

Fase

Medidor-punto de conexión

Texto

Usuario

Red Alta Tensión

Red Media Tensión

Red Baja Tensión

Clientes

Metodología Organización de la información La digitalización de cartografías urbanas y rurales sirve de elemento base que facilita la posterior digitalización de las redes y superposición como capas temáticas. (4) Un amplio porcentaje de cooperativas y empresas distribuidoras de energía eléctrica utilizan archivos en formato DWG para planos técnicos de sus redes. Estos planos pueden ser aprovechados por el GIS, si se realiza un proceso de verificación y corrección. Para el uso de herramientas automatizadas de selección y análisis es necesario la organización temática de la información, esto en un software con base CAD se logra utilizando el concepto de capas. Para la utilización de análisis de topologías de redes a este requerimiento se le debe

sumar premisas de continuidad de tramos de red y ubicación de nodos o bloques en sus extremos. La información alfanumérica exportada de la base de datos comercial debe ser vinculada al símbolo de usuario. Esta vinculación permite acceder a selecciones en las tablas a partir de una consulta o análisis gráfico.

Procedimientos utilizados en el entorno SIG Los grandes volúmenes de información gráfica presentes en todo sistema electro energético de distribución, pueden ser administrados eficientemente a partir de herramientas de mapeo automatizado. (5) Estas herramientas utilizan el concepto de plano llave, que cumple la función de elemento vinculante hacia una serie de planos con diversa información temática o localización. (6). Por ejemplo, el plano llave vincula un plano con datos catastrales a nivel de distrito o partido, y otros con información de ciudades o pueblos. De igual modo, se vinculan planos con redes de Media o Baja Tensión.

Herramientas de consulta Estas herramientas permiten agilizar el análisis de continuidad de redes ingresando una zona alrededor de la zona de interés. Un método de consulta es el de selección gráfica: a partir de una ventana se especifica la zona a ingresar indicando dos o más coordenadas en pantalla. El ingreso de la información es a modo de visualización, esto permite ajustar rápidamente si es necesario, si se desea confirmar la zona, el comando dispone de una opción para que la información ingrese en modo dibujo y por lo tanto editable. (3) Dado que existe de forma interactiva una vinculación entre la base de datos alfanumérica y la cartográfica, se utiliza las redes como herramienta para la generación de consultas. (figura 2) A partir de la selección de un punto o tramo de red el análisis de topología puede determinar la continuidad entre: •

Red AT

•

Subestación AT/MT

•

Transformador AT/MT

•

Alimentador MT

•

Centro de transformación MT/BT

•

Alimentador BT

•

Acometida domiciliaria

Figura 2. Consulta sobre usuario final, selección gráfica en el entorno de AutoCAD Map.

Análisis geográfico Se refiere a las herramientas que permiten el análisis de los datos, con el objetivo de extraer información ya existente o de generar nuevos datos. El análisis geográfico a realizar dependerá del objetivo que se persiga en una aplicación concreta. Los tipos de análisis a realizar pueden clasificarse de forma general en análisis espaciales y análisis tabulares. Análisis espacial El análisis espacial se basa en las relaciones topológicas entre los objetos geográficos. Es la función más característica de un SIG, incluye tareas de medidas espaciales y de relaciones espaciales. Las medidas espaciales pueden ser medidas geométricas básicas como longitud, perímetro, área, volumen, o medidas más complejas como dispersión. Las relaciones espaciales incluyen las características topológicas básicas como conectividad, contigüidad e inclusión (“estar incluido en”). (7) A continuación SIG. •

describimos

los

análisis

espaciales

más importantes que permiten los

Superposición

“Está considerada la herramienta básica del análisis espacial y, por tanto, de los SIG, ya que es una importante fuente de cartografía”. (8)

Consiste en superponer dos coberturas para crear una nueva cobertura que es resultado de determinadas operaciones de tipo espacial entre las coberturas “fuente”. Si se quiere superponer más de dos coberturas el proceso se puede realizar por fases, empleando sólo dos coberturas en cada operación de superposición. •

Áreas de influencia

Consiste en generar áreas (polígonos) en función de la distancia a objetos geográficos existentes. Los nuevos objetos geográficos (polígonos) pueden tener la forma de corredores (buffers), que son polígonos con una anchura determinada por su distancia a un objeto geográfico. (9) También pueden tener forma de círculos o coronas (donuts) u otro tipo de figuras. (8) Independientemente de que este análisis se aplique a una cobertura de puntos, líneas o polígonos, el resultado siempre es una cobertura de polígonos. • Análisis de redes Una red es un sistema interconectado de elementos lineales, que forman una estructura espacial por la que pueden pasar flujos de algún tipo: personas, energía, etc. (6) Un SIG permite analizar una red desde distintos puntos de vista, siendo los más utilizados la búsqueda de rutas óptimas y la localización de servicios. (8;10)

Consideraciones finales Los resultados obtenidos en este estudio indican la conveniencia de utilización de los Sistemas de Información Geográficos como herramienta para el modelado y planificación de redes de distribución eléctricas. Para la implementación del SIG pueden aprovecharse un alto porcentaje de los planos de redes normalmente utilizados por las oficinas técnicas en formato DWG o DXF mediante un proceso de adaptación. Este proceso se basa en la separación temática de información, verificación de continuidad (en los tramos de red), georreferenciación y unificación e integración a partir de herramientas de mapeo y consulta. A partir de análisis de topología de redes es posible la identificación de clientes abastecidos por cada tramo de red. La vinculación de los símbolos que representan los clientes a bases de datos con información de consumos permite cálculos de carga en cada tramo, un dato central en la toma de decisiones en políticas de planeamiento.

Referencias (1)Anselin, L. 1999. Interactive techniques and exploratory spatial data analysis. En: P.A.Longley, M.T.Goodchild, D.J.Maguire, D.W.Rhind (eds.)

(2)Rangachar Kasturi, Rodney Fernandez, Mukesh L. Amlani, * and Wu-chun Feng Map Data Processing in Geographic Information Systems Pennsylvania State Universit 8-9162/89 1989 IEEE (3)Agüero C. Sistema Informático para la evaluación y control de pérdidas en redes de distribución. IV Jornadas. Luso-Espanholas de Enng. Electrotécnica. Portugal.: 1 270-271 (1995) (4)Buzai, G.D. 2003. Mapas Sociales Urbanos. Lugar Editorial. Buenos Aires. (5)Geographic Information Systems: Principles, Techniques, Management and Applications. John Wiley & Sons. New York. pp. 253-266. (6)Bosque Sendra, J.; Moreno Jiménez, A. 1994. Análisis exploratorio y multivariante de datos. Oikos-tau. Barcelona. (7)Thompson, D. (1992, pp. 338 - 341)). Geographic Information Systems : An Introduction. International GIS Sourcebook (8) Domínguez, J. (1994). Conceptos básicos y aplicaciones de los Sistemas de Información Geográfica. Technical Desktop Magazine, Marzo/Abril, Vol. II, nº 6. p. 28 a 33. Madrid. (9) Comas, D. y Ruiz, E. (1993). Fundamentos de los sistemas de información geográfica. Barcelona: Ariel. (10)Fotheringham, A.S.; Brunsdon, C.; Charlton, M. 2000. Quantitative Geography. SAGE. London.

Correspondencia Para más información contactarse con: Ing. Carlos Alberto Agüero. Laboratorio de Alta Tensión. Departamento de Ingeniería Eléctrica. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Mar del Plata. Juan B. Justo 4302. (7600) Mar del Plata. Buenos Aires. Argentina. TE: +54 23 80-1359. Fax: +54 23 81-0046. aguero@fi.mdp.edu.ar

LÁMPARAS LEDs: ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO Y SU IMPACTO EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA Strack, J. L. Suárez, J. A. Jacob, S. Dto. de Ingeniería Eléctrica, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Mar del Plata

Resumen Es objetivo de este trabajo analizar el impacto que producirá en las redes de distribución el reemplazo de lámparas incandescentes por lámparas LEDs (Diodos Emisores de Luz). Desde el 1 de junio del 2011, Argentina, puso en vigencia la prohibición de la venta de lámparas incandescentes a partir de los 25 [W]. Esta norma implica que en los próximos años habrá un reemplazo constante de las mismas. Se investigó la influencia que tendrá en los índices de la calidad de la energía, el incremento progresivo de lámparas con alto contenido de componentes armónicos que irán reemplazando a las incandescentes que actúan como cargas lineales puras, bajo el supuesto que en los próximos años, se imponga el uso masivo. Varios tipos de lámparasLEDs, fueron ensayadas, para modelarlas en el programa ATP (AlternativeTransientsProgram) junto a otras cargas típicas de un usuario residencial. Distintos escenarios en el tiempo fueron simulados variando la proporción de incandescentes, fluorescentes, halógenas y LEDs. Se compararon los mismos teniendo en cuenta los índices de distorsión armónica máximos admitidos por la normativa. Los valores resultantes de las simulaciones, muestran que la sustitución de lámparas actuales porLEDs no ocasiona mayores incrementos en los niveles de distorsión de corriente a la vez que supone una mejora en el impacto ambiental y un importante ahorro en el consumo de energía. Palabras claves:armónicos,ATP,distorsión, lámpara LED, simulación.

Abstract Objective of this paper is to analyze the impact that occur in distribution networks replacing incandescent bulbs for LEDs (Light Emitting Diodes). From 1 June 2011, Argentina enacted the ban on the sale of incandescent lamps from the 25 [W].This rule implies that in the coming years there will be constantly replacing them.Was http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

investigated the influence it will have on the quality index of energy, the progressive increase of lamps with high harmonic components replacing incandescents will act as pure linear loads, assuming that in the coming years, impose massive use. Several types of LED lamps were tested, to model in the ATP programalong with other charges of a typical residential user.Different scenarios were simulated in time varying the ratio of incandescent, fluorescent, halogen and LEDs.We compared them considering the maximum harmonic distortion levels allowed by the rules. The resulting values of the simulations show that replacing current bulbs with LEDs not cause further increases in the levels of current distortion, and represents an improvement in the environmental impact and significant savings in energy consumption. Keywords: ATP, distortion, harmonic, LED, simulation. 1. Introducción En los últimos años la Unión Europea, Argentina, Canadá, Australia, Rusia, Colombia entre otros países, han fijado políticas tendientes a la prohibición, producción, importación y venta de las lámparas incandescentes. En la Argentina, a partir del 1 de junio del 2011, se ha implementado la Ley N° 26.473, que establece esa restricción, quedando excluidas las de filamento de tungsteno cuya potencia sea menor a 25 [W], las de tensión nominal igual o menor a 50 [V] y las que ingresen al país en carácter de importación temporarias y en tránsito. Estas medidas implican que en el mediano plazo, la iluminación en los usuarios residenciales será provista fundamentalmente por lámparas del tipo halógenas,LFCs (Lámparas Fluorescentes Compactas) y LEDs (Diodos Emisores de Luz) y por estas últimas, en modo predominante, en un futuro no lejano, avalado por su constante mejora en el rendimiento lumínico. Como primer reemplazante de la lámpara incandescente se posiciona la fluorescente compacta, que con una menor potencia activa es capaz de proveer aproximadamente el mismo flujo lumínico. Esta ventaja sin embargo, se contrapone con el nivel de armónicos que estas lámparas inyectan a la red, de modo que una alta concentración de ellas en un punto de la red, pueden ocasionar una deformación de la onda de tensión más allá de los límites impuestos por las normas, (1; 2; 3). Sobre el total de energía consumida en el país, el sector residencial participa con un 33%, ocupando el segundo lugar después del sector comercial. En la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, el porcentaje dedicado al sector residencial ocupa el primer lugar con una participación del 40%, (4).A diferencia de lo que sucede a nivel nacional, en el Partido de General Pueyrredón, al cual pertenece la ciudad de Mar del Plata, el sector residencial representa el mayor consumo de energía eléctrica alcanzando el 36,88%. Le sigue el sector comercial con http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

33,91%. Estos datos fueron extraídos de una encuesta realizada por nosotros a mediados del año 2012. La iluminación residencial ha sufrido un importante cambio en los últimos años, debido principalmente a la aparición de nuevas tecnologías que han ido modificando las particularidades de uso en el sector. Entre ellas, se destacan las LFCs, originalmente diseñadas para ser intercambiadas con las lámparas incandescentes de 25 W a 100 W, y que si bien están en el mercado desde hace varios años, actualmente aparecen con una variedad creciente de modelos que la hacen óptima para el reemplazo de las incandescentes (5). En los últimos años han tenido su difusión las LEDs, que buscan establecerse en el mercado como una opción más. Este lugar será conquistado, muy posiblemente, en pocos años más, gracias a un rendimiento lumínico en [lm/W] similar a las LFCs y que viene en constante aumento gracias a nuevas tecnologías aplicadas. Si bien cuenta como desventaja el elevado costo, se compensa con la ventaja de poseer una larga vida útil y un consumo energético bajo. Estas lámparas además son “dimerizables”, y se dividen en dos grandes grupos, las decorativas, que abarcan una amplia gama de colores, que las hace muy atractivas para realzar efectos decorativos y las de elevado rendimiento lumínico construidas con LEDs de alta potencia, cuya función principal es iluminar.

2. Análisis de la calidad de la energía Para analizar el impacto de las lámparasLEDs en los sistemas eléctricos de potencia, se realizaron mediciones de calidad de la energía y luminotécnicas a fin de caracterizar estas cargas no lineales para modelarlas y simularlas. En base a una encuesta propia realizada en la ciudad de Mar del Plata, se determinaron los niveles de utilización de distintos tipos de lámparas y electrodomésticos en instalaciones residenciales. Con estos datos se plantean distintos escenarios en el tiempo que se pueden presentar en un futuro mediato, en los que se realiza un reemplazo progresivo de lámparas incandescentes porLEDs y la utilización simultánea de artefactos electrodomésticos. Estos escenarios fueron simulados en el programa ATP (AlternativeTransientsProgram), utilizando la interfaz gráfica ATPDraw, que permite modelar las cargas lineales y no lineales (lámparas y artefactos electrodomésticos). 2.1. Metodología Experimental 2.1.1. Mediciones individuales Utilizando un osciloscopio digital Fluke, se realizaron ensayos de laboratorio de distintas lámparas LED, asequibles en el mercado actual y en el país. Las ondas de corrientes capturadas fueron procesadas con herramientas informáticas para obtener el espectro de corriente y valores índices de distorsión de corriente (THDi). http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

En las Tablas 1 y 2 se resumen los datos medidos de corriente, potencia y THDi% de las lámparas de alto rendimiento lumínico y decorativas ensayadasen el laboratorio. Tabla 1. Características de las lámparas LEDs de alto rendimiento lumínico ensayadas. Lámparas 6 LEDs-12W blanco cálido 1 6 LEDs-12W blanco cálido 2 6 LEDs-12W blanco cálido 3 6 LEDs-12W blanco cálido 4 6 LEDs-12W blanco cálido 5 6 LEDs-12W blanco cálido 6 6 LEDs-12W blanco cálido 7 6 LEDs-12W blanco cálido 8 6 LEDs-12W blanco cálido 9 6 LEDs-12W blanco cálido 10 6 LEDs-8W blanco cálido 1 6 LEDs-8W blanco cálido 2 16 LEDs- 7W blanco frío 1 16 LEDs- 7W blanco frío 2 4 LEDs- 4W blanco frío 1 4 LEDs- 4W blanco frío 2 4 LEDs- 4W blanco frío 3 4 LEDs- 4W blanco frío 4 4 LEDs- 4W blanco frío 5 4 LEDs- 4W blanco frío 6 8 LEDs- 10W blanco cálido 1 8 LEDs- 10W blanco cálido 2 1 LED- 12W blanco cálido 1 1 LED- 12W blanco cálido 2 12 LEDs- 15W blanco cálido 1 12 LEDs- 15W blanco cálido 2 3LEDs- 9W blanco cálido 1

Identificación LED A1 LED A2 LED A3 LED A4 LED A5 LED A6 LED A7 LED A8 LED A9 LED A10 LED A11 LED A12 LED A13 LED A14 LED A15 LED A16 LED A17 LED A18 LED A19 LED A20 LED A21 LED A22 LED A23 LED A24 LED A25 LED A26 LED G1

I[mA]

THDi[%]

P[W]

82 81 81 76 78 82 74 81 83 78 64 63 60 68 48 43 42 41 45 40 43 45 107 98 68 70 64

145 150 135 139 135 138 136 137 141 136 142 145 155 149 176 168 162 161 151 151 60 47 176 160 10 26 171

9.6 9.9 10.1 9.4 9.7 10.3 9.5 10.2 10.3 9.8 7.8 7.7 6.9 8.2 5.0 4.7 4.6 4.6 5.3 4.6 7.4 8.1 11.3 11.1 14.4 14.3 6.8

Tabla 2.Características de las lámparas LEDs decorativas ensayadas. Lámparas 32 LEDs-1,7W blanco frio 1 32 LEDs-1,7W blanco frio 2 32 LEDs-1,7W blanco frio 3 32 LEDs-1,7W blanco frío 4 15 LEDs-1,5W blanco frío 5 15 LEDs-1,5W blanco frío 6 32 LEDs-1,7W blanco cálido 1 20 LEDs-1,3W blanco cálido 2

Identificación LBF1 LBF2 LBF3 LBF4 LBF5 LBF6 LBC1 LBC2

I[mA]

THDi[%]

P[W]

18 18 18 18 21 21 42 21

39 40 40 40 27 27 26 31

1.3 1.4 1.4 1.4 0.9 1.0 2.2 1.2

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En la Figura 1 se observa la forma de la onda de corriente para una lámpara LED decorativa y en la Figura 2 para una lámpara de alto rendimiento lumínico.

Figura 1: Forma de la onda de corriente de una lámpara LED blanco cálido de 2.3 W decorativa.

Figura 2: Forma de la onda de corriente de una lámpara blanco cálido de 6 LEDs y 12 W de alto rendimiento lumínico.

2.1.2. Mediciones Combinadas Cuando consideramos un gran número de cargas no lineales, la corriente resultante no es una simple suma aritmética de los componentes armónicos. Hay dos efectos que mitigan en parte el nivel de los armónicos: uno es el conocido como atenuación, que está definido como una disminución en el THDi, causado por un determinado incremento en la distorsión de la tensión. El segundo efecto es la diversidad, provocado por las pequeñas desviaciones en los ángulos de fase de los componentes armónicos de las cargas no lineales. Esto conduce a que el vector suma sea menor que la suma aritmética. El factor diversidad está definido como la relación entre el vector resultante y la suma aritmética de los armónicos. Los efectos diversidad y atenuación han sido ampliamente analizado por la literatura técnica, abarcando las consecuencias en las líneas de distribución(6; 7; 8; 9; 10). Con el propósito de evaluar el efecto diversidadde los armónicos de corriente, en el laboratorio se realizaron mediciones combinadas de 10 lámparasde iguales características que se resumen en la Tabla 3.Se observa que a medida que aumenta el número de lámparas conectadas disminuye el índice de distorsión de la corriente (THDi%). Esto se debe a que los ángulos de fase de los armónicos son levemente diferentes debido a las tolerancias en las características de los componentes constitutivos de cada lámpara a pesar de pertenecer a igual modelo y potencia. Por lo tanto se produce una cancelación parcial de armónicos ya que los mismos no se suman algebraicamente, sino fasorialmente. Al conectar todas las lámparas la distorsión de corriente disminuye desde un máximo individual de 185% a 156%, como consecuencia de la dispersión en los valores eficaces y ángulos de fase de los componentes armónicos.

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Tabla 3. Ensayo de combinación de lámparas LEDs de alto rendimiento lumínico. U [V]

THDU %

THDi %

P[W]

S [VA]

λfpv

cosϕ 1

I [mA]

I(1) [mA]

I(3) [mA]

I(5) [mA]

I(7) [mA]

I(9) [mA]

I(11) [mA]

LED A1 LED A1+A2

220.7 220.9

3.0 3.1

185 185

9.5 18.9

21.7 41.4

0.438 0.456

0.975 0.976

93 185

44 88

41 82

34 71

28 56

24 49

22 45

LED A1+…+A3

220.7

3.1

180

28.6

61.6

0.463

0.976

277

134

124

106

LED A1+…+A4

220.4

3.0

177

37.9

80.4

0.471

0.978

363

177

164

141

113

LED A1+…+A5

221.3

3.1

174

47.5

99.3

0.478

0.979

445

221

204

174

143

118

107

LED A1+…+A6

220.6

3.2

167

57.6

116.5

0.491

0.981

524

269

247

209

168

137

117

LED A1+…+A7

221.2

3.3

165

66.9

133.1

0.502

0.983

601

312

286

243

197

159

136

LED A1+…+A8

220.8

3.1

160

77.1

150.3

0.512

0.985

682

362

332

280

223

178

145

LED A1+…+A9

221.6

3.3

159

87.5

169.1

0.518

0.988

759

405

371

414

250

197

163

LEDA1+…+A10

220.1

3.3

156

96.9

185.5

0.521

0.989

834

450

412

347

275

214

172

Lámpara

Cuando combinamos lámparas de distintas potencias y/o tipo de luz (blanco frío y blanco cálido), la distorsión resultante está más cerca de la de menor THDi. Así un THDi% del 176% de una lámpara LED blanco frío de 4W (LED A15), combinado con el THDi% del 10% de una lámpara LED blanco cálido de 15W (LED A25) resulta una distorsión del 45%, Tabla 4. Mientras que un THDi% del 145% de una lámpara LED blanco cálido de 12W (LED A1), combinado con el THDi% del 47% de una lámpara LED blanco cálido de 10W (LED A22) resulta en una distorsión del 87% aun cuando es menor el aporte de potencia y corriente de la lámpara de menor THDi%, 45 [mA] frente a los 82 [mA] de la lámpara de mayor THDi%. Combinando los 8 modelos distintos de lámparas LEDs cuyos THDi% van desde 10% (LED A25) hasta 176% (LED A15), potencias desde 4W (5W reales), (LED A15) hasta 15W (14.4W reales), (LED A25) y corrientes desde 45 [mA] (LED A22) hasta 98 [mA] (LED A24) se obtuvo un THDi% total de 101%. Tabla 4.Distorsión de corriente resultante de combinación de LEDs. Lámparas

I RMS THD I λfpv [mA] [%]

P [W]

S [VA]

LED A1 + A22 LED A15 + A25 LED A2 + A11 + A13 LED A2 + A11 + A13 + A15 LED A2 + A11 + A13 + A15 + A22 + A24 LED A2 + A11 + A13 + A15 + A22 + A24 + A25 + G1 LED A1 + A2 + A25 + A26 LED A1 + A2 + A25 + A26 + A21 + A22

113 102 205 247 360 471 265 328

17.6 19.9 24.5 29.5 49.2 70.1 47.5 62.5

25.5 23.5 45.9 55.8 81.1 104.7 59.0 73.2

87 45 149 151 122 101 64 46

0.686 0.830 0.547 0.525 0.607 0.670 0.806 0.856

En las Figuras 3 y 4 se observa que la forma de onda resultante de la corriente total cuando están todas conectadas, no es simétrica. Sin embargo la asimetría no es suficientemente grande como para que aparezcan armónicos pares de magnitud comparable con los impares, por tanto

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como sucede usualmente con las formas de onda simétricas prevalecen en mayor medida armónicos impares. 8 lámparas LEDs combinadas

2000

400

8 lámparas LEDs combinadas

1500 300

Corriente [mA]

1000 500

200

-500

100

-1000 0

-1500 0

40 60 Tiempo [ms]

100

Figura 3. Forma de la onda de corriente de 8 lámparas LEDs de distintos modelos, color de luz y potencias ensayadas, conectadas simultáneamente.

Figura 4. Espectro armónico de valores eficaces de la onda de corriente de las 8 lámparas LEDs dedistintos modelos, color de luz y potencias ensayadas, conectadas simultáneamente.

Adicionalmente se registraron las ondas de corrientes de distintos electrodomésticos y aparatos electrónicos, que usualmente podemos encontrar en una vivienda típica residencial. En la Tabla 5 se resumen los datos característicos de los equipos ensayados. Tabla 5. Características de aparatos electrónicos y electrodomésticos de uso residencial. Aparato

I[A]

U[V]

THD I %

THD u %

P[W]

(1) TV LCD 32" Led Encendido (2) TV LCD 32" Led STB (espera) (3) TV LCD 32" (4) TV LCD 40" (5) TV 14" (6) TV 21” (7) TV 14" STB (8) Decodificador TV Digital Encendido (9) Decodificador TV Digital c/grab.(DVR) (10) Cable-Modem internet (11) Router WIFI (12) Heladera c/ Freezer (13) Heladera c/ freezer (14) Freezer (15) Lavarropas (16) Horno a Microondas (17) Pc Monitor 17" (18) Equipo Audio 2 canales (STB) (19) Equipo Audio 2 canales –vol. bajo-

0.313 0.041 0.500 0.456 0.315 0.552 0.039 0.104 0.212 0.080 0.053 1.720 1.109 0.900 1.470 4.950 0.088 0.080 0.113

225.6 224.6 225.0 228.0 224.0 220.0 225.5 224.5 229.0 228.0 225.0 223.8 218.8 2250 222.3 220.0 219.7 227.0 227.0

29.0 51.5 11.3 30.0 87.5 113.0 44.0 93.5 132.0 31.2 60.0 13.3 14.8 10.0 4.0 35.6 107.6 26.0 41.0

5.6 5.7 5.0 5.1 5.6 4.3 5.6 5.7 5.0 5.3 5.1 5.5 3.6 4.5 5.6 6.1 3.7 4.7 4.7

65.4 5.6 107.0 96.0 53.0 76.4 7.0 16.5 29.0 10.9 9.4 160.0 152.6 90.0 300.0 980.0 127.0 10.0 19.7

0.92 0.61 0.98 0.91 0.71 0.63 0.83 0.71 0.65 0.62 0.79 0.42 0.64 0.45 0.91 0.92 0.65 0.60 0.80

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3. Análisis luminotécnico Puesto que todavía no hay resoluciones del Ente Nacional Regulador de la Electricidad, (ENRE), que regulen y normalicen el etiquetado de los envases de las lámparas LEDs se procedió a realizar mediciones luminotécnicas de lámparas incandescentes, dicroicas yLEDs y compararlas para encontrar los posibles reemplazos que provean condiciones lumínicas similares. En lasFiguras5-7 se observan los espectros de iluminancias medidas y representadas a través de círculos, cuyo radio es proporcional a las mismas. En la Tabla 6 se indica la iluminancia media, mínima y máxima en la superficie analizada para cada tipo de lámpara.

Figura 5. Espectro de iluminancias de lámparas incandescentes de 25, 40 y 60 [W] y de una lámpara LED de 7[W] difusa que puede reemplazar a una incandescente.

Figura 6. Espectro de iluminancias de lámparas dicroicas de 20, 35 y 50[W] y de una lámpara LED dicroicade 4[W] que puede reemplazar a una dicroica halógena.

Figura 7. Espectro de iluminancias de una lámpara dicroica de 50[W] y de tres posibles reemplazos LED de 8[W] y 12[W].

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De acuerdo a los espectros de iluminancias de la Figura 5 y a las iluminancias medias, mínimas y máximas de la Tabla 6, se concluye que la lámpara LED Difusa de 7[W] puede reemplazar lumínicamente a una lámpara incandescente de 40[W], ya que posee buena distribución de iluminancias, por lo que el flujo lumínico está bien distribuido; las iluminancias mínimas son iguales y las iluminancias máxima y media son superiores a las correspondientes a la lámpara incandescente de 40[W]. La lámpara LED Dicroica de 4[W] puede reemplazar a una dicroica de 35[W], Figura 6, ya que tiene una iluminancia media aproximadamente igual, iluminancia mínima similar y mayor iluminancia máxima, Tabla 6. La lámpara dicroica de 50[W] se puede reemplazar lumínicamente por una lámpara LED AR 111 de 12[W], Figura 7, que tiene una iluminancia media aproximada, e iluminancias mínima y máximas similares, Tabla 6, aunque no tenga exactamente la misma forma física se puede adaptar la instalación para su colocación. Tabla 6.Iluminancias medias, mínimas y máximas de las lámparas LEDs ensayadas. Lámparas Incandescente 25W Incandescente 40W Incandescente 60W LED Difusa 7W Dicroica 20W Dicroica 35W Dicroica 50W LED Dicroica 4W LED Luz Concentrada 8W LED Luz Concentrada 12W LED AR111 12W

Iluminancia media E [lux]

Iluminancia mínima E [lux]

Iluminancia máxima E [lux]

6,31 9,02 18,20 10,63 16,12 12.80 28,37 11,08 12,31 13,35 23,76

3 4 7 4 2 1 4 1 1 1 1

12 17 33 23 387 140 300 193 195 228 344

4. Hipótesis y Simulación Se tomó como referencia una encuesta realizada en 61 hogares de la Ciudad de Mar del Plata, encuadrados en la categoría tarifaria T1R (consumo promedio anual 170 [kWh/mes], 100% del total de usuarios). Este relevamiento arrojó un total de 1258 lámparas, distribuidas de la siguiente manera: 18% incandescentes (13330 [W]), 11% halógenas (7240 [W]), 44 % LFCs (9105 [W]), 9 % tubos fluorescentes (4136 [W]), 14% dicroicas (7650 [W]) y 4% LEDs(218 [W]), Figuras 8 y 9.

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Figura 8. Distribución de lámparas en instalacionesresidenciales.

Figura 9. Distribución de potencias de lámparas eninstalaciones residenciales.

A partir de estos datos relevados por la encuesta podemos proponer una “vivienda media” con la siguiente distribución de luminarias: • • • • • •

Incandescentes: 2 unidades de 60 [W], 1 de 40 [W] y 1 de 75 [W]. Halógenas: 2 unidades de 50 [W]. LFCs: 9 unidades de 15 [W]. Tubos fluorescentes: 3 de 20 [W] Dicroicas: 2 unidades de 50 [W] y 1 de 20 [W]. LEDs: 1 unidad de 4 [W].

Proponemos ahora el análisis de dos escenarios, uno actual y otro futuro bajo el supuesto de reemplazar todas las lámparas por las del tipo LED. Escenario 1: Luminarias con la distribución actual, potencia media instalada 654 [W]. Consideraremos un factor de simultaneidad 0,3 entre las 19 y 22hs. horario de mayor encendido de las lámparas, y lo combinaremos con equipos y electrodomésticos que pueden estar en funcionamiento. Para el usuario residencial típico seleccionado para el análisis, supondremos las siguientes unidades conectadas como “carga base”: • • • • •

Horno a microondas Televisor LCD 32” PC y monitor Conversor TV digital (televisor 21”) Heladera y freezer

Escenario 2: Reemplazando en la “vivienda media” las lámparas incandescentes por 6 LED A13 de 7[W]c/u, las halógenas por 3 LED A13 de 7[W]c/u, los tubos fluorescentes por 3 LED A1 de 12[W] c/u, las LFCs por 4 LED A13 de 7[W] c/u y las dicroicas por 3 LED A15 de 4[W] c/u, manteniendo el mismo nivel de iluminancia. Las cargas fueron modeladas como fuentes de corrientes representativas del comportamiento de los componentes armónicos. Configurando las cargas en el ATPDraw, se realizaron simulaciones en el dominio del tiempo, obteniendo los resultados resumidos en la Tabla 7 para ambos escenarios.

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Tabla 7. Análisis de las corrientes resultantes de los escenarios simulados en el ATPDraw.

Iluminación Otras Cargas Total

I RMS [A] 2.41 6.64 8.58

Escenario 1 I RMS1 I RMSh [ [A] A] 2.32 0.67 6.54 1.16 8.43 1.61

THDi % 28.67 17.73 19.09

I RMS [A] 0.35 6.64 6.79

Escenario 2 I RMS1 I RMSh [A] [A] 0.21 0.27 6.54 1.16 6.67 1.27

THDi % 130.53 17.73 19.05

En ambos escenarios, el contenido total de armónicos (IRMSh )es inferior al límite máximo de 5,5 [A] establecido por la Resolución ENRE 0099/1997 en el apartado “Límites de Emisión Individuales de Intensidades Armónicas para usuarios Tarifa T1”. Como se puede ver en la Tabla 7, al comparar los escenarios de estas dos “viviendas medias”, la disminución de corriente total es de 8,58 [A] a 6,79 [A]. Esto implica un ahorro del orden de 0,35 [kWh], que multiplicado por un supuesto de 4 h de iluminación residencial promedio produce un ahorro energético diario de 1,4 [kWh]. La Secretaría de Energía y la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la República Argentina determinan anualmente el factor de emisión de CO2 de la red eléctrica nacional. En documentos como (SEN, 2007) se establece una metodología de estimación de cuanto dióxido de carbono se emite a la atmósfera por cada 1 [MWh] eléctrico producido. Si bien esta estimación depende de factores puntuales, diversos ejemplos muestran que actualmente se está en el orden de 0,43 a 0,47 [ton CO2/MWh]. Por tanto, considerando una media de 0,45 [ton CO2/MWh], una reducción de 1,4 [kWh] implica que se dejan de emitir a la atmósfera unos 630 [g] CO2 diarios por vivienda. Si consideramos además que la combustión de un litro de nafta produce unos 2300 [g] CO2 y el gasoil unos 2600 [g], se tiene que esta reducción del consumo de energía debido al cambio de los sistemas de iluminación equivale a no consumir unos 0,27 litros diarios de nafta o unos 0,24 litros de gasoil. Otro aspecto a considerar en el reemplazo de las lámparas incandescentes es la generación de nuevos residuos. Los sistemas de iluminación producen diversos tipos de desechos, siendo el mercurio uno de los más perjudiciales, por ser un metal pesado que se encuentra en casi todas las lámparas de descarga. Su efecto perjudicial se potencia cuando la ampolla de la lámpara es destruida, esto ocurre en cuando la basura es compactada para depositarla en los vertederos o rellenos sanitarios de muestro país. En esta forma “libre” puede contaminar el suelo o el agua, depositarse en los tejidos vivos de plantas e ingresar en la cadena alimentaria. El contenido típico de mercurio de una LFC varía de 3 a 5 [mg]. Si se reemplazaran 5 millones de lámparas incandescentes por LFCs, se estaría liberando al ambiente unos 15 a 25 [kg] de mercurio. Se impone la necesidad de elaborar una campaña para gestionar esta corriente de residuos que evite la liberación de este contaminante. Este es uno de los motivos que justifica el reemplazo de lámparas incandescentes por LEDs, en lugar de LFCs.

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5. Análisis Económico Establecidos los reemplazos se contempló un análisis económico en el que se consideró los siguientes factores: • Costo y vida útil de la lámpara incandescente a reemplazar y de la lámpara LED de reemplazo. • Horas de funcionamiento de la lámpara a reemplazar. • Costo de la energía eléctrica contratada. El primer análisis se realiza calculando el Periodo Simple de Repago (PSR). Si bien este método es el más simple, y da una idea del tiempo que llevaría amortizar la nueva lámpara, no es el más apropiado ya que no considera el valor futuro del dinero. Como segunda opción se realiza el análisis de rentabilidad calculando el Costo Anualizado Total (CAT), (11). En la Tabla 8 se resumen los factores utilizados en el análisis económico para los reemplazos individuales analizados. Las lámparas que tienen igual letra son reemplazables entre sí. Tabla 8.Factores utilizados en el análisis económico. Tipo de Lámpara

Vida Útil [h]

Tiempo diario de encendido [h]

Potencia teórica consumida[W]

Costo de la lámpara y accesorios[$]

Tarifa T1R s/s [$/kWh]

Incandescente 40W (A) Ecohalógena 28W (A) LED Difusa 7W (A) Incandescente 100W (B) Ecohalógena 70W (B) 2 x LED Difusa 7W (B) Dicroica 20W (C) Dicroica 35W (C) LED Dicroica 4W (C) Dicroica 50W (D) LED AR111 (D)

1000 2000 20000 1000 2000 20000 2000 2000 20000 2000 35000

8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

40 28 7 100 70 14 20 35 4 50 12

5,00 11,56 233,05 5,00 11,56 476,1 5,00 5,00 200,71 5,00 567,37

0,5456 0,5456 0,5456 0,5456 0,5456 0,5456 0,5456 0,5456 0,5456 0,5456 0,5456

5.1. Análisis del reemplazo individual •

Reemplazo de 1 lámpara incandescente de 40 [W] por una lámpara LED Difusa de 7 [W] (Ambas con rosca E27)

Cálculo del Periodo Simple de Repago (PSR) Se utiliza la expresión (1), la cual expresa matemáticamente que el PSR es el cociente entre la inversión inicial y el ahorro en el primer año. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

(1) La inversión inicial es igual al Costo inicial de la tecnología Eficiente (CE) de acuerdo a la expresión (2). ΔI = CE (2) El ahorro anual obtenido en Operación y Mantenimiento se calcula sumando dos términos. El primer término representa el ahorro energético a lo largo de un año, y se calcula multiplicando el Precio de la Energía (PE) por la diferencia entre el consumo anual de Energía de la tecnología Convencional (EC) y el consumo anual de Energía de la tecnología Eficiente (EE) tal como se expresa analíticamente en (3). El segundo término representa el ahorro debido a no tener que comprar la tecnología convencional a lo largo de la vida útil de la tecnología eficiente, y se calcula dividiendo el costo de las unidades de la tecnología convencional necesarias durante la vida útil de la tecnología eficiente por los años de vida útil de esta última. ΔO&M = PE . (EC – EE) + CC = CEC - CEE + CC (3) En este caso: El Tiempo de Operación anual será:

TO = 8 [h/día] . 365 [días/año] = 2920 [h/año]

y la vida útil de la tecnología eficiente: VUE = 20000 [h]/ 2920 [h/año] = 6,85 [años] CE = 233,05 [$] Considerando que durante las 20000 hs de la lámpara LED serán necesarias 20 lámparas incandescentes de 1000 hs de vida útil cada una. CC = 20 lámparas . 5 [$] / 6,85 [años]= 14,6 [$/año] PE = 0,5456 [$/kWh] EC = 0,04 [kW] . 8 [h/dia] . 365 [días/año] = 116,8 [kWh/año] EE = 0,007 [kW] . 8 [h/dia] . 365 [días/año] = 20,44 [kWh/año] CEC = PE . EC = 0,5456 [$/kWh] . 116,8 [kWh/año] = 63,73 [$/año] CEE = PE . EE = 0,5456 [$/kWh] . 20,44 [kWh/año] = 11,15 [$/año] Luego reemplazando en las expresiones (1-3) se obtiene el siguiente PSR:

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Teniendo en cuenta que en las condiciones de funcionamiento planteadas en el análisis la lámpara incandescente duraría 0,34 [años] y la LED 6,85 [años], un tiempo de amortización de la nueva tecnología de 3,5 [años], aproximadamente la mitad de su vida útil, es aceptable. Cálculo del Costo Anualizado Total (CAT) Se utiliza la expresión (4), la cual expresa que el CAT es igual a la inversión inicial (C) anualizada durante la vida útil (N años) a través del Factor de Recupero de Capital (FRC) utilizando una tasa de descuento (i), expresión (5). (4)

(5) Para la lámpara incandescente analizada en este caso: N = 0,34 [años], y considerando una tasa de descuento real de 0,1: FRC (incandescente) = 3,136 ;CAT (incandescente) = 5 [$] . 3,136 + 63,73 [$] = 79,41 [$] Para la lámpara LED, N = 6,85 [años] FRC (LED) = 0,208;

CAT (LED) = 233,05 [$] . 0,208 + 11,15 [$] = 59,62 [$]

El costo anual de comprar la lámpara y pagar su consumo energético es igual a 79,41 [$] para la lámpara incandescente y 59,62 [$] para la lámpara LED, es decir, un 25% menos, sin considerar el beneficio ambiental que se produce con la tecnología LED debido a que requiere menos energía para brindar la misma luminosidad, por lo tanto se producen menos emisiones de CO 2 a la atmósfera. En la Tabla 9 se resumen los resultados de los mismos cálculos realizados analizado y para los restantes reemplazos individuales, allí por ejemplo, reemplazo de una lámpara halógena por una LED, ya que hoy en día están incandescentes y muchas de ellas se han reemplazado por halógenas; y el dicroicas de distintas potencias por LED.

para el recién se analiza el prohibidas las reemplazo de

En las Figuras 10 y 11 se ha representado el cálculo del Costo Anualizado Total para diferentes tipos de lámparas incandescentes, halógenas y sus reemplazos LED, en función de las horas de funcionamiento. Allí se observa el punto crítico para el cual el CAT de la lámpara LED se iguala al de la lámpara convencional y es menor para mayor cantidad de horas diarias de funcionamiento. De los cálculos realizados se concluye que es rentable el reemplazo de las lámparas incandescentes y halógenas por lámparas LED, en especial en aquellos casos en que estas funcionan más de 4 horas en promedio por día. Se observa que el reemplazo de dicroicas de 35 y 50 [W] es rentable, no sucede lo mismo en el caso de la dicroica de 20 [W] para la cual el http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

reemplazo por una LED Dicroica de 4 [W] no es rentable, aun si estuviese 24 horas diarias encendidas, ya que el CAT de esta última es siempre superior al CAT de la primera. Tabla 9. Resumen de los reemplazos analizados con Periodo Simple de Repago(PSR) y Costo Anualizado Total(CAT)

Lámp.

Pot. [W]

INC. LED

40 7

HAL. LED

28 7

INC. LED

100 14

HAL. LED

70 14

DIC. LED

20 4

DIC. LED

35 4

DIC. LED

50 12

Reemplazo analizado T.diario TO VUC PE CEC PSR CC VU [h] C [$] [h] [h/año] VUE CE [$/kWh] CEE [años] Reemplazo de lámpara Incandescente de 40W por lámpara LED Difusa de 7W 1000 8 2920 0,34 14,60 0,5456 63,73 5 20000 8 2920 6,85 233,05 0,5456 11,15 3,5 233,05 Reemplazo de lámpara Halógena de 28W por lámpara LED Difusa de 7W 2000 8 2920 0,68 16,88 0,5456 44,61 11,56 20000 8 2920 6,85 233,05 0,5456 11,15 4,6 233,05 Reemplazo de lámpara Incandescente de 100W por 2 lámparas LED Difusa de 7W 1000 8 2920 0,34 14,60 0,5456 159,32 5 20000 8 2920 6,85 476,10 0,5456 22,30 3,1 476,1 Reemplazo de lámpara Halógena de 70W por 2 lámparas LED Difusa de 7W 2000 8 2920 0,68 16,88 0,5456 111,52 11,56 20000 8 2920 6,85 476,10 0,5456 22,30 4,5 476,1 Reemplazo de lámpara Dicroica de 20W por lámpara LED Dicroica de 4W 2000 8 2920 0,68 7,30 0,5456 31,86 5 20000 8 2920 6,85 200,71 0,5456 6,37 6,1 200,71 Reemplazo de lámpara Dicroica de 35W por lámpara LED Dicroica de 4W 2000 8 2920 0,68 7,30 0,5456 55,76 5 20000 8 2920 6,85 200,71 0,5456 6,37 3,5 200,71 Reemplazo de lámpara Dicroica de 50W por lámpara LED AR111 de 12W 2000 8 2920 0,68 7,51 0,5456 79,66 5 35000 8 2920 11,99 200,71 0,5456 19,12 2,9 200,71

FRC

CAT [$]

3,114 0,209

79,30 59,76

1,582 0,209

62,90 59,76

3,114 0,209

174,88 121,61

1,582 0,209

129,81 121,61

1,582 0,209

39,77 48,24

1,582 0,209

63,67 48,24

1,582 0,147

87,57 48,59

Costo Anualizado Total (CAT)

600,00 500,00 400,00

INC. 40W LED Difusa 7W

300,00

HAL. 28W INC. 100W

200,00

2 LED Difusa 7W 100,00

HAL. 70W

0,00 1

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Tiempo de encendido de la lámpara [h]

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Figura 10. Costo Anualizado Total en función de las horas diarias de encendido de las lámparas difusas.

Costo Anualizado Total (CAT)

300,00 250,00 200,00

DICRO. 20W DICRO. 35W

150,00

DICRO. 50W

100,00

LED Dicroica 4W LED AR111 12W

50,00 0,00 1

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Tiempo de encendido de la lámpara [h]

Figura 11. Costo Anualizado Total en función de las horas diarias de encendido de las lámparas dicroicas.

6. Conclusiones Se han analizado distintos tipos de lámparas y artefactos electrodomésticos usualmente encontrados en un hogar residencial a partir de una encuesta realizada por nuestro Grupo de Investigación en 61 hogares de la ciudad de Mar del Plata. Se ensayaron en el laboratorio lámparas LEDs decorativas y de alto flujo lumínico. Posteriormente con software específico para el tratamiento de la transformada rápida de Fourier para todas las señales capturadas en formato digital, se obtuvo sus espectros en frecuencia (componentes armónicos en amplitud y fase). Complementariamente se midieron potencias, corrientes, distorsión y armónicos de diferentes electrodomésticos y aparatos electrónicos. Para evaluar finalmente la evolución de los índices de distorsión de corriente en la red, se plantearon dos escenarios, simulando el reemplazo de todas las luminarias por lámparas LEDs. En las distintas simulaciones se combinaron con los modelos ensayados de electrodomésticos y aparatos electrónicos.Los modelos fueron planteados como fuentes de corriente, representando los diferentes componentes armónicos en amplitud y fase. Esta evaluación se realizó en el dominio del tiempo aplicando el ATPDraw (AlternativeTransientsProgram), verificando que una alta concentración de lámparas LEDs no modifica los índices de distorsión, en gran parte debido a que la inyección de armónicos individuales serán de menor valor nominal, ya que sus potencias son muy inferiores a las de incandescentes y halógenas. Se evalúo económicamente el reemplazo de lámparas incandescentes y dicroicas por LEDs, calculando el Período Simple de Repago y el Costo Anualizado Total para ambas tecnologías. Finalmente enumeramos las conclusiones más destacadas de este trabajo: •

La potencia que actualmente es dedicada a la iluminación en un usuario residencial medio con veintidós luminarias, se reduce significativamente si todas las lámparas (fluorescentes, incandescentes, etc.) se sustituyen por las de tecnología LEDs. En el horario de 19 a 22hs http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

• •

•

• •

el reemplazo de todas las lámparas por las del tipo LED, supone un ahorro de 0,35 [kWh], esto es un total diario de 1.4 [kWh]. El nivel de THDi% en las lámparas LEDs es muy variable, dependiendo del modelo y potencia de la unidad. Así se obtuvieron valores desde el 10% hasta un máximo del 176%. Si bien el valor del THDi% resultante de la corriente de iluminación es alto, hay que considerar que los efectos diversidad y atenuación no han sido evaluados en las simulaciones planteadas. En los ensayos realizados en el laboratorio se demostró que al conectar 10 lámparas LEDs, el THDi disminuyó un 16%. En este sentido hay investigaciones realizadas combinando lámparas LFCs y LEDs que demuestran una considerable disminución de armónicos preferentemente en los de orden mayor (9). Cada vez que se reemplace una lámpara por una de tecnología LED mayor cantidad de armónicos se inyectarán a la red, sin embargo, no aportarán niveles de distorsiones de corriente importantes, por cuanto la eficiencia lumínica expresada en [lm/W] es sustancialmente mayor a las incandescentes. Simulaciones realizadas con cargas mixtas de LFCs y LEDs en dos distribuidores (IEEE 13) y otro correspondiente a uno real, demuestran que los niveles de distorsión en tensión no llegan a ser importante, dependiendo esto de la topología de la red y de cuan balanceado esté el sistema (10). Una LFC tiene entre 3 a 5 [mg] de mercurio, mientras que las LEDs están exentas de ese metal. Por tanto un reemplazo de incandescentes por LEDs trae aparejado una mejor preservación del medio ambiente. De los cálculos económicos realizados se concluye que es rentable el reemplazo de las lámparas incandescentes y halógenas por lámparas LED, en especial en aquellos casos en que estas funcionan más de 4 horas en promedio por día.

7. Nomenclatura THDI%; THDU%: Índice de distorsión armónica total de corriente y tensión respectivamente. IRMS: Valor eficaz total de la corriente. IRMS1: Valor eficaz de la componente fundamental de corriente. IRMSh: Valor eficaz total de los componentes armónicos. PSR: Periodo Simple de Repago [años] ΔI: Inversión adicional [$] ΔO&M: Ahorro anual o beneficio obtenido en Operación y Mantenimiento [$/año] CE: Costo inicial de la tecnología Eficiente [$] CC: Costo anual de la tecnología Convencional [$/año] PE: Precio de la Energía [$/kWh] EC: Consumo anual de Energía de la tecnología Eficiente [kWh/año] EE: Consumo anual de Energía de la tecnología Convencional [kWh/año] CEC: Costo anual de Energía de la tecnología Eficiente [$/año] CEE: Costo anual de Energía de la tecnología Convencional [$/año] TO: Tiempo de Operación Anual [h/año] VUE: Vida Útil de funcionamiento de la tecnología Eficiente [años] VUC: Vida Útil de funcionamiento de la tecnología Convencional [años] CAT: Costo Anualizado Total [$] C: Inversión inicial [$] FRC: Factor de Recupero de Capital (adimensional) E: Consumo anual de Energía de la tecnología analizada [kWh/año] http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

8. Referencias (1) Pileggi D., Gulachenski E, Root C., Gentile T., Emanuel A., “Effect of modern compact fluorescent lights on voltage distortion” IEEE Transactions on Power Delivery. Vol. 8, no. 3, pp. 1451-1459. 1993. (2) Emmanuel A., Gentile T., Pileggi D., Gulachenski E., Root C., “The Effect of Modern Compact Fluorescent Lights on Voltage Distortion”, IEEE Transaction On Power Delivery, Vol. 8, Nº 3, Julio 1993. (3) Khan A. K., Dwyer R., McGranaghan M., “Evaluation of Harmonic Impacts from Compact Fluorescent Lights On Distribution Systems”, IEEE Transactions On Power Delivery, Vol. 10, No 4, Noviembre 1995. (4) Brugnoni M. y Iribarne R., “Estudio de impacto en redes de distribución y medio ambiente debidos al uso intensivo de lámparas fluorescentes compactas” Facultad de Ingeniería, UBA. Dir. Nacional de promoción, Secretaría de Energía, Mayo de 2006. (5) Tanides C. G. y Iglesias Furfaro H. D., “Iluminación Eficiente en el Sector Residencial Argentino: Evolución y Perspectivas Futuras”, Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente ,Vol. 14, 2010.ISSN 0329-5184. (6) Suárez J., di Mauro G., Anaut D., Agüero C.,“Análisis de la distorsión armónica y los efectos de atenuación y diversidad en áreas residenciales”, Revista IEEE América Latina, 3(5):71–77, diciembre, 2005. (7) Mansoor A., Grady W., Chowdhury A., y Samotyj M., “An Investigation of Harmonics Attenuation and Diversity Among Distributed Single-Phase Power Electronic Loads”, IEEE Trans. OnPowerDelivery, vol. 10, no. 1, Enero 1995, pp. 467-473. (8) El-Saadany E. y Salama M., “Reduction of the net harmonic current produced by single-phase non-linear loads due to attenuation and diversity effects,” Electrical Power & Energy Systems, vol. 20, no.4, pp. 259–268, Mayo 1998. (9) Cuk V., Cobben J. F. G., Kling W. L. y Timens R. B.; “An analysis of diversity factors applied to harmonic emission limits for energy saving lamps”, Harmonics and Quality of Power (ICHQP), 2010 14th International Conference on, 26-29 Sept. 2010. (10) Blanco A. M. y Parra E. E., “Effects of High Penetration of CFLs and LEDs on the Distribution Networks”, Harmonics and Quality of Power (ICHQP), 2010 14th International Conference on, 26-29 Sept. 2010. (11) Dutt, G., “Análisis Económico de la Iluminación Eficiente”, Cap. 13, Manual de Iluminación Eficiente, U.T.N. y E.L.I. Argentina, 2002. Agradecimientos Se agradece a la empresa ALIC, en particular al Director, Alan Tesler, por la valiosa colaboración al donar al Dto.de Ing. Eléctrica de la Fac. de Ingeniería de la UNMdP, todas las lámparas LEDs de alto flujo lumínico ensayadas en este trabajo. Correspondencia Para más información contacte con:Jorge Luis Strack, Becario de Investigación del Dto. de Ing. Eléctrica, Fac. de Ingeniería, Univ. Nacional de Mar del Plata.J. B. Justo 4302 – C.P. B7608FDQ – Mar del Plata. Tel. 0223-4816600-Int. 230 - Fax 0223-4810046 Página web: http://www3.fi.mdp.edu.ar/electrica mailto:jlstrack@fi.mdp.edu.ar http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

INSTRUMENTO VIRTUAL DE ANÁLISIS DEL PRODUCTO ELÉCTRICO Simonetta, J. I. Murcia, G. Suárez, J. A. Branda, J.

Facultad de Ingeniería UNMDP, Departamento de Ingeniería Eléctrica

Resumen Este trabajo describe el proyecto de construcción de un analizador de calidad de energía eléctrica, que utiliza un software de análisis basado en el entorno de programación virtual LabVIEW y un microcontrolador de la serie 18F. Su diseño apunta a analizar la calidad del producto técnico en instalaciones eléctricas de baja tensión, con la finalidad de obtener diversos índices de calidad fijados por el Subanexo D “Normas de Calidad del Servicio Público y Sanciones” que rige en la Provincia de Buenos Aires, tales como: forma, frecuencia, contenido armónico y variaciones lentas de tensión. El equipo se comunica a una computadora personal mediante el protocolo RS232, lo que permitirá una posterior comunicación inalámbrica mediante módulos de radio frecuencia, aumentando la flexibilidad del dispositivo al eliminar el cableado. De esta manera, el proyecto prevé monitorear variables a distancia sin la necesidad de exponer costosos dispositivos a robos o daños. Se diseña y construye en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Mar del Plata, como parte de una beca de investigación que tiene la finalidad de generar recurso humano capacitado y dispositivos de medición, que podrían aplicarse al estudio y mejoramiento de la infraestructura eléctrica en los distintos edificios de la Universidad o instalaciones similares. Luego de pruebas de campo se concluye que el dispositivo cumple con los objetivos planteados, sirviendo para fines didácticos y de investigación, observando que dada su flexibilidad tiene posibilidades de aumentar sus capacidades, al poder medir con ligeros ajustes otras variables no contempladas inicialmente.

Abstract This paper describes the construction project quality analyzer power, using analysis software based on LabVIEW virtual programming environment and a 18F series microcontroller. Its design aims to analyze the technical product quality low voltage electrical installations, in order to obtain different levels of quality set by the sub-annex D "Quality Standards and http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Sanctions Public Service" that prevails in the Province of Buenos Aires, such as shape, frequency, harmonic content and slow voltage variations. The computer communicates with a PC through RS232 protocol, allowing subsequent wireless communication using radio frequency modules, increasing the flexibility of the device to remove the wiring. Thus the project provides remote monitoring variables without exposing expensive devices to theft or damage. Designed and built in the Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, National University of Mar del Plata, as part of a fellowship that aims to generate trained human resources and measuring devices, which could be applied to the study and improvement of the electrical infrastructure in the various University buildings or similar facilities. After field tests concluded that the device meets the objectives set, serving for educational and research purposes, noting that its flexibility is likely to increase their capabilities, with minor adjustments to measure other variables not initially contemplated. Keywords: Data Acquisition, Network Analyzer, Power Quality, Virtual Instrumentation. 1. Introducción En las redes de distribución, pública o privada, pueden existir problemas de calidad de energía eléctrica de naturaleza diversa. Estos problemas de calidad se deben eliminar o mitigar, de modo que no causen ningún perjuicio al buen funcionamiento del conjunto de la red, ni a los equipos alimentados por ella. En el caso particular de la Provincia de Buenos Aires, el “Subanexo D” del pliego de concesión para empresas Distribuidoras del Servicio Eléctrico establece las “NORMAS DE CALIDAD DEL SERVICIO PUBLICO Y SANCIONES”. Tales normas regulan la Calidad del Producto Técnico, la Calidad de Servicio Técnico y la Calidad del Servicio Comercial. La calidad del producto técnico suministrado se relaciona con el nivel de tensión en el punto de suministro y sus perturbaciones (variaciones rápidas, caídas lentas de tensión y armónicas). La calidad del servicio técnico involucra la frecuencia y duración media de las interrupciones en el suministro eléctrico, y la calidad del servicio comercial tiene en cuenta la correcta atención al cliente en los locales destinados al efecto, los tiempos utilizados para responder a pedidos de conexión, errores en la facturación y facturación estimada, demoras en la atención de las reclamaciones del cliente, tiempos para la restitución de suministros cortados por falta de pago y tramitaciones de quejas. En particular, la variación lenta de tensión (uno de los aspectos de la calidad del producto técnico) se puede definir como aquella alteración en la amplitud, y por lo tanto, en el valor eficaz, fuera de los valores admitidos, cuya duración es superior a 10 segundos, y es un tema de suma importancia dentro de la calidad de la energía.

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Existen múltiples causas que llevan a variaciones lentas de tensión en una red, pero la más importante es que el consumo de energía no se realiza en forma constante. A lo largo del día, hay períodos de consumo intenso a los que se los denomina “horas punta”, y períodos de bajo consumo a los que se los denomina “horas valle”. Estos consumos variables provocan caídas de tensión variables en la impedancia de la red, que junto con tensiones de generación no siempre constantes hacen variar la tensión que reciben los usuarios del sistema. Una vez definida una tensión nominal y su margen de tolerancia, pueden darse dos tipos de variaciones de tensión: las que se sitúen por debajo de dicho margen o “tensión baja” y las que se sitúen por encima del mismo o “tensión alta”. Los efectos ligados a unas y otras son igualmente perjudiciales. Entre los efectos que produce la “baja tensión” se pueden citar: • • •

Problemas de falta de cupla de arranque en motores, que conduce a posibles averías. Disminución de la intensidad luminosa en lámparas incandescentes, problemas de encendido en lámparas de descarga o que se apaguen si estaban encendidas. Actuaciones incorrectas de contactores y relés que controlan procesos.

Entre los efectos que produce la “alta tensión” se pueden citar: • •

Calentamiento en receptores que puede provocar averías. Problemas de aislación.

De lo anterior surge la clara necesidad de controlar las variaciones lentas de tensión y de contar con equipos adecuados para su monitoreo. 2. Contenido En este trabajo, se detalla el diseño y desarrollo de un dispositivo de adquisición de datos en construcción, utilizando instrumentación virtual y elementos electrónicos de fácil obtención, cuyo fin es analizar la calidad del producto técnico, y particularmente, analizar las variaciones lentas de la tensión suministrada por las empresas de distribución de energía. Este instrumento busca también ser una alternativa a los equipos que se encuentran actualmente en el mercado, de forma de ser una herramienta didáctica para que alumnos de la carrera de Ingeniería Eléctrica se interesen en el tema y continúen con la investigación de este fenómeno. El dispositivo que aquí se comenta forma parte de una Beca de Investigación en curso, llevada a cabo por docentes y alumnos de las carreras de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Mar del Plata. Dicho proyecto cuenta de diversas etapas de desarrollo; su finalidad es la de desarrollar un dispositivo portátil de análisis de la calidad de la energía.

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2.1 Materiales y Métodos Para el desarrollo de este proyecto se tomó como premisa, que el dispositivo debería cumplir con los requisitos que solicita la autoridad de Aplicación en primera medida, y además, cumplir con requisitos de versatilidad y bajo costos autoimpuestos por el equipo implementador del proyecto. Analizando las distintas normativas y tomando como base el Subanexo de D del pliego de concesión para empresas Distribuidoras del Servicio Eléctrico (1), se extrajeron los requerimientos de diseño para esta etapa de construcción, que se resumen a continuación: a) El equipo debe ser capaz de funcionar por un período no inferior a siete (7) días corridos. b) La variable a medir es el valor eficaz verdadero (con armónicas incluidas) o valor eficaz de la onda de frecuencia industrial indistintamente, de la tensión de las tres fases. Solo si la instalación a medir es monofásica se medirá esa sola fase. c) El rango de medición de los valores de tensión es (110/1.73) V +20/-30% en los casos de utilizar transformadores de tensión, y 220V +20/-30% para mediciones directas. d) Para realizar el registro de estas mediciones durante el lapso que corresponda se promediarán mediciones obtenidas cada segundo en intervalos de 15 minutos. e) Las variaciones porcentuales de la tensión que se asumirán como valores normales, medidas en los puntos de suministro, con respecto al valor nominal, son las siguientes: • Alta tensión ± 7,0 % • Media tensión ± 8,0 % • Baja tensión ± 8,0 % • Para las zonas Rurales se admitirá, en el punto de suministro, hasta: 12,0 %. Para nuestro cálculo tomando como lugar de medición un tablero de baja tensión, las variaciones permitidas de la tensión nominal son de 220 Volts ± 8,0 %. Dado que este equipo implementador se propuso que el dispositivo debería ser de bajo costo y versátil, se tomo la decisión de trabajar con una placa de adquisición de datos ya probada en otros trabajos, que resulta de fácil construcción y con dispositivos que pueden encontrarse en cualquier casa de electrónica, una placa de adecuación de señales compuesta por fototransistores para adecuar las señales de línea a las de la placa, (esto será debidamente explicado a continuación) y una PC con un programa realizado en LabVIEW como registrador y analizador de parámetros. En base a lo mencionada en el inceso d), el algoritmo utilizado para el registro de datos es el siguiente: Se toman 1000 muestras por segundo de cada tensión de fase mediante la placa de adquisición de datos y se envían a la PC por medio de un cable serie con protocolo RS232. Al mismo tiempo que las muestras se toman se envían, por lo que no existen pausas en la medida. Una vez en la PC las 1000 muestras son procesadas calculando su valor eficaz, el cual se guarda en un registro de 60 elementos. Cada nuevo valor eficaz que ingresa al registro lo hace http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

en la “posición 0”, lo que provoca el desplazamiento de datos en el registro y que el valor eficaz ingresado en ese mismo registro 60 segundos antes sea eliminado. Cada segundo se calcula el promedio de los valores eficaces en el registro de 60 elementos, de modo que una vez por segundo se promedian las últimas 60 muestras de tensión y este valor promedio se almacena en otro registro de 900 elementos. Una vez completado el registro de 900 valores eficaces promedio (que se logra cada 15 minutos), los valores eficaces se vuelven a promediar y se consigue un valor que es guardado en la PC, junto con la fecha y hora correspondiente. En caso de estar por debajo o por encima de los valores de tensión permitidos (220 Volts ± 8,0 % para nuestro caso) se genera una luz de alarma. De esta forma tenemos una ventana móvil de un minuto de ancho, que se desplaza segundo a segundo guardando al cabo de los 15 minutos el promedio de 900 datos, que representan el valor medio de la tensión eficaz de los 15 minutos. Se promedian así valores ya promediados, descartando valores extremos, ya que justamente lo que se quiere apreciar es la variación lenta de tensión. 2.2 Elección de los sensores y placa de adquisición Para medir una tensión en el rango 0-250V eficaz, 50 Hz, trifásica, se analizaron distintas alternativas. La opción más simple es realizar un divisor resistivo, pero tiene el inconveniente de que no existe aislación eléctrica entre el circuito de medición y el circuito de medida, por lo que esta alternativa se rechazó por obvias razones de seguridad. Otra opción analizada fue recurrir al uso de transformadores de medición de tensión. Esta posibilidad posee ventajas de linealidad, bajo error y aislación eléctrica del circuito de medición con el circuito de medida, pero para un instrumento portátil como el que se quiere construir, representa una desventaja tanto en el tamaño como en el peso. Luego se investigó acerca de dos tipos de dispositivos para realizar la medición, uno fue el amplificador aislado ISO122 que combinados a un divisor resistivo presentan linealidad y aislación eléctrica. Otro fue un transductor LV25-400, el mismo cuenta con aislación eléctrica y cuenta con un circuito preparado para entregar una corriente proporcional a la tensión aplicada del lado de medición; de esta forma agregando una resistencia de valor conocido es posible obtener una tensión en el rango de 0 a 5V, necesaria para el rango de adquisición de la placa utilizada. Otra variante y a un costo menor es emplear un fototransistor por fase con dos fuentes de alimentación, siendo la última opción la seleccionada e implementada en este proyecto, debido a su simplicidad, aceptable error y fácil obtención. En la figura 1 se muestra el fototransistor como sensor de tensión y su circuito de acondicionamiento que logra una tensión en el rango de medición del microcontrolador empleado como DAQ. Esta solución utiliza dos fuentes de 5 V con sendos transformadores para producir la aislación eléctrica del circuito de medición con el circuito de medida. Basta con colocar un transformador del lado de medición y otro del lado de medida para las tres fases ya que los diodos en inversa evitan corrientes entre líneas. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Figura 1. Circuito utilizado para la medición de tensión

2.4 Diseño del programa del microcontrolador y recepción de datos en LabVIEW Se utilizó un microcontrolador PIC18F2550 que fue programado en C para muestrear tres canales analógicos en 10 bits (donde se aplican las tres tensiones de fase previamente acondicionadas), a una tasa de muestreo de 1 ksample/s en cada canal. Se evaluó que esta tasa de muestreo es suficiente para reproducir con buena fidelidad las formas de onda de las tensiones de red de 50 Hz, ya que se obtendrían 20 muestras por ciclo de la tensión. Según el teorema de Nyquist-Shannon, esta velocidad de muestreo permitiría detectar armónicos de 500 Hz (orden 10º), lo cual satisface las necesidades de la aplicación propuesta. La comunicación con la PC se realizó utilizando el protocolo RS232 por hardware, mediante los terminales RC6 y RC7 del PIC y un circuito adaptador con MAX232. Se utilizó este protocolo por su simplicidad y disponibilidad de equipos inalámbricos como el módulo ZIGBEE, que permiten eliminar cableado y que serán incorporados a este proyecto en etapas posteriores. La velocidad de transmisión se llevó a 115200 baudios, que con 8 bit de datos, un bit de paridad y un bit de stop (10 bit por carácter) permite enviar 11520 caracteres por segundo. Con esta velocidad y utilizando dos caracteres para enviar el estado de cada una de tres entradas analógicas utilizadas, se pueden enviar los valores adquiridos antes de que se requiera una nueva adquisición. La figura 2 muestra una imagen de la placa de adquisición utilizada y la figura 3 el código programado para esta aplicación.

Figura 2. Placa de adquisición construida con PIC18F2550 y MAX232

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El programa consiste en un ciclo While infinito (2), en el cual si se recibe el carácter “A” proveniente desde la PC se habilita la interrupción producida por el comparador numérico CCP1, y si se envía el carácter “D” se deshabilita la misma. #include <18F2550.h> #DEVICE ADC=10 #include <usb_bootloader.h> #fuses HSPLL,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP,NODEBUG,USBDIV,PLL5, CPUDIV1,VREGEN #use delay(clock=48000000) #use rs232(baud=115200, xmit=PIN_C6, rcv=PIN_C7) // Se declara variables globales char c; unsigned int8 envia[10]; int16 contador; unsigned int16 dato0,dato1,dato2; unsigned int16 timeout; //Se programa la interrupción CCP1 #int_ccp1 void isr() { set_adc_channel(0); // Adquisición Fase R dato0=read_adc(); delay_us(10); dato0=read_adc(); set_adc_channel(1); // Adquisición Fase S dato1=read_adc(); delay_us(10); dato1=read_adc(); set_adc_channel(2); // Adquisición Fase T dato2=read_adc(); delay_us(10); dato2=read_adc(); //Se cargan las muestras en 6 bytes envia[0]=dato0&0x00FF; envia[1]=(dato0&0xFF00)/256; envia[2]=dato1&0x00FF; envia[3]=(dato1&0xFF00)/256; envia[4]=dato2&0x00FF; envia[5]=(dato2&0xFF00)/256; //Se envían los caracteres printf("%c%c",envia[0],envia[1]); printf("%c%c",envia[2],envia[3]); printf("%c%c",envia[4],envia[5]); contador=contador+1;

if (contador<500){ output_bit(PIN_B0,1); } else{ output_bit(PIN_B0,0); } if (contador==1000) { contador=0; // Se envía El código de verificación printf("%c%c%c%c%c%c%c%c",255,255,0,0,255,255,0,0); } } // Fin de la interrupción CCP1 void main(void) // Cuerpo del programa principal { setup_adc_ports(AN0_TO_AN4|VSS_VDD); setup_adc(adc_clock_div_16|0x10); setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_2); setup_ccp1(CCP_COMPARE_RESET_TIMER); CCP_1=6000; enable_interrupts(GLOBAL); disable_interrupts(INT_CCP1); contador=0; timeout=0; while (TRUE) // Ciclo While infinito { if (kbhit()) { c=getc(); if (c=='A') { contador=0; enable_interrupts(INT_CCP1); } if (c=='D') { contador=0; disable_interrupts(INT_CCP1); } } } } // Fin del programa

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Figura 3. Programa realizado dentro del microcontrolador

Las tres adquisiciones se realizan y transmiten a intervalos de tiempo de 1ms (frecuencia de muestreo 1 Ksample/s en cada canal) dentro de la interrupción CCP1 como se ve en la figura 3. El código programado dentro de la interrupción CCP1 (#int_ccp1) se ejecuta a intervalos de tiempo definidos por el Timer1; uno de los temporizadores/contadores internos con los que cuenta el PIC18F2550 (3). El Timer1 es un contador que puede contar hasta 65535 pulsos de una señal de clock cuya frecuencia se fija previamente, lo que lo transforma en un temporizador. Esta frecuencia resulta de la división de la frecuencia del reloj principal por 1, 2, 4 u 8, y así se pueden obtener distintas resoluciones de tiempo. Para nuestro caso se decidió utilizar un divisor por 2 con lo que la resolución “R” de tiempo vale: R=

4 4 Divisor = 2 ≅ 0,1666us Fosc 48MHz

(1)

Para lograr una tasa de muestreo de 1000 muestras/segundo debe tomar una muestra cada 1ms, por lo que se deberán contar los siguientes “N” pulsos: N x 0,1666us = 1ms ⇒ N =

1000 ≅ 6000 0,1666

(2)

Por lo anterior, como se ve en programa de la figura 3, cargando CCP1=6000 cada vez que el Timer1 llegue a esa cantidad habrá pasado 1ms y se ejecutará la interrupción en la cual se realiza la lectura de los valores de las tres entradas analógicas a la tasa de muestreo planeada. Como se mencionó inmediatamente después se envían dichas muestras a la PC vía RS232 antes de que se dispare una nueva interrupción. Para asegurar que las muestras enviadas a la PC sean interpretadas correctamente se ha programado un contador que incrementa su valor en cada interrupción hasta llegar a 1000. Cuando esto sucede el contador de resetea y se envía un código de verificación compuesto por una secuencia de caracteres (en este caso 255, 255, 0, 0, 255, 255, 0, 0) como se ve también en la figura 3. Con este método, cada segundo se envía a la PC un conjunto de 6008 bytes, donde los 6000 primeros contienen los datos adquiridos y los 8 siguientes el código de verificación. La figura 4 ilustra lo comentado. Dato Canal 0

Dato Canal 1

Dato Canal 2

Byte Byte Byte Byte Byte Byte Menos Mas Menos Menos Mas Mas significativo significativo significativo significativo significativo significativo XXXXXXXX 000000XX XXXXXXXX 000000XX XXXXXXXX 000000XX

1000 veces

Codigo de verificacion Byte 0

Byte 1

Byte 2

Byte 3

Byte 4

Byte 5

Byte 6

Byte 7

11111111

1 vez

Figura 4. Estructura de la información enviada desde el PIC a la PC

Los bytes enviados por el PIC se procesan en LabVIEW mediante el uso de las librerías VISA (4;5). En las figuras 5 y 6 se muestra el SubVI que realiza esta tarea. Se compone de un ciclo While encargado de leer 6008 bytes (que se generan en 1 segundo de adquisición como se mencionó anteriormente). Luego se extraen del array los últimos 8 bytes y se los compara con un array constante que contiene el código de verificación programado en el PIC. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Si los últimos 8 bytes recibidos coinciden con el código de verificación se ingresa en el cuadro “True” de una estructura “Case” (figura 5). En este cuadro se procesan los 6000 primeros bytes recibidos y se generan tres array, cada uno de los cuales contiene 1000 valores instantáneos de cada canal analógico, tomados cada 1ms.

Figura 5. SubVI que recibe la información enviada desde el PIC a la PC. Se muestra la estructura “Case” cuando el código de verificación se recibe en la ubicación esperada.

Si los últimos 8 bytes recibidos no coinciden con el código de verificación se ingresa en el cuadro “False” de la estructura “Case” (figura 6). Se asume que ha ocurrido un error en la comunicación y que los caracteres recibidos no pueden ser clasificados correctamente. Por lo tanto, se opta por desecharlos, enviar el carácter “A” para deshabilitar la interrupción CCP1 (ver el programa realizado dentro del microcontrolador), limpiar el Buffer de datos y enviar el carácter “D” para volver a habilitarla, reiniciando así el proceso de adquisición. Además, para contar con datos numéricos que puedan ser procesados y no se generen errores en los programas posteriores, se utilizaron tres variables locales que mantienen en los array de salida los últimos datos que fueron correctamente recibidos.

Figura 6. SubVI que recibe la información enviada desde el PIC a la PC. Se muestra la estructura “Case” cuando el código de verificación no se recibe en la ubicación esperada.

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2.3 Diseño de la aplicación en LabVIEW El programa principal realizado en LabVIEW se enfocó desarrollar el código de programación necesario para llevar a cabo el algoritmo de cálculo que cumpla con lo solicitado en el “Subanexo D” para analizar variaciones lentas de tensión. El programa básicamente es un registrador, el cual toma un valor de tensión de cada fase por segundo y lo promedia con los 59 segundos anteriores como se mencionó en materiales y métodos, de forma de tener una ventana móvil de un minuto. Todos esos valores, a su vez, deben se deben promediar cada 15 minutos y registrar, como se explicó anteriormente.

Figura 7. Programa principal desarrollado en LabVIEW de la aplicación de análisis de variaciones lentas de tensión.

La figura 7 muestra es el diagrama en bloques del programa donde se puede observar la programación realizada. Cuenta con un ciclo “for” de “N=900” de forma de obtener los diferentes valores necesarios. Una vez concluido dicho ciclo, se hace el promedio para cada fase y se envía el valor de interés a un archivo de texto junto con la fecha y hora siguiendo el algoritmo comentado.

Figura 8. Diagrama en bloques SubVI tratamiento de señal

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Dentro del programa principal que se explicó anteriormente se encuentra un SubVI llamado “T de Señal”. Básicamente es un programa anidado dentro del principal, cuya finalidad principal es la de simplificar la programación, y a su vez puede ser usado cuantas veces sea necesario simplemente insertándolo. La figura 8 muestra la programación del mismo. En este SubVI se desarrolla el algoritmo de la ventana móvil de 60 segundos que elimina de un vector de 60 datos el último e insertar al inicio el nuevo valor. Los datos corresponden al valor eficaz de la tensión. El programa principal cuenta también con otro SubVI cuya finalidad es la de realizar el diagrama fasorial de tensiones. Utiliza la estructura “Formula Node” donde, ingresando las coordenadas del punto de origen del fasor (X0,Y0), su módulo y su ángulo (en grados), se genera un “Cluster” que contiene las coordenadas necesarias para representar un vector en un “XY Graph”. Este SubVI que se muestra en la figura 9, junto con la función “Build Array” permite la representación de distintos fasores en el mismo gráfico.

Figura 9. Diagrama de bloques del SubVI para graficar un fasor.

Además se ha agregado un SubVI cuya finalidad es encender indicadores luminosos cuando en algún momento se ingresa en zona de penalización, según lo establece el “Subanexo D”. El SubVI que se muestra en la figura 10, básicamente consiste en un circuito secuencial del tipo Flip-Flop, que enciende el indicador luminoso “Penaliza” cuando la variable se encuentra fuera de los valores “Máximo” y “Mínimo”. Este indicador lumino permanece encendido aunque la variable vuelva estar en el rango, y solo se apaga con el control “Reset”.

Figura 10. Diagrama de bloques del SubVI que enciende indicares de penalización.

Utilizando las posibilidades de conexión a internet de LabVIEW se desarrolló el subVI de la figura 11 el cual realiza el envío de un correo electrónico de manera de monitorear en todo momento el avance de la medición. Lo que se hizo fue utilizar el subVI que proporciona National Instruments llamado “NI_SMTPEmail”, en el mismo se le configuró el server, los correos al cual enviar el mensaje y el archivo de tensiones.

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Figura 11. Diagrama de bloques del SubVI que envía correos eléctricos con el archivo de tensiones.

En la figura 12 se puede observar el panel frontal de la aplicación principal construida, la misma cuenta con la posibilidad de observar la forma de onda y el diagrama fasorial de las tres tensiones, se puede observar el historial de valores eficaces de tensión y si éstas están fuera de los límites. Además es posible seleccionar el directorio donde guardar el archivo de texto con los valores eficaces promediados.

Figura 12. Panel Frontal del programa principal mientras se encontraba realizando la medición.

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2.3 Resultados Para probar el sistema construido se realizó una medición en uno de los tableros del laboratorio de Medidas Eléctricas de la Facultad. La medición se realizó en base a lo especificado en el Subanexo D acerca de variaciones lentas de tensión, es decir que se dejó al equipo construido midiendo las tensiones de fase durante siete días. Como se comentó anteriormente, se generó un archivo de texto (figura 13) que contiene el valor de tensión de cada fase cada quince minutos, siguiendo el algoritmo anteriormente descripto. Mediante este archivo fue posible analizar si en algún momento de los siete días la tensión no fue la adecuada, es decir, si la misma no se encontró dentro de los límites admisibles especificados según norma (220V Volts ± 8,0 %.). La figura 14 muestra la representación grafica de la medición semanal. Del análisis del grafico de la figura 14 se observa que las tres tensiones siempre se mantuvieron dentro de los valores admisibles (que esta indicado con dos trazos horizontales). Como es de esperar en un establecimiento público, cuyas tareas se realizan durante el día, la tensión proveniente de la red se mantuvo por debajo de los 220 V eficaces durante las horas de trabajo, mientras que durante la noche subieron levemente.

Figura 13. Archivo de texto que genera el programa.

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Figura 14. Evolución de las variaciones lentas de tensión en los 7 días de medición.

2.4 Conclusiones El dispositivo construido cumple con los objetivos planteados inicialmente y es apto para el estudio de las variaciones lentas de tensión, siendo una alternativa a los instrumentos comerciales existentes a un costo sensiblemente menor. La potencia del entorno de programación LabVIEW junto con la posibilidad de modificar el código dentro del microcontrolador PIC, dota al equipo de versatilidad para profundizar esta herramienta para el estudio de los fenómenos de la calidad de la energía. La interface gráfica puede contener mas información de lo que habitualmente ofrece un equipo comercial, además presenta la posibilidad de analizar los datos parcialmente, sin necesidad de aguardar hasta que el período de medición concluya. Éstas y otras características transforman al conjunto en una herramienta útil para el monitoreo de distintas variables eléctricas, como así también para la enseñanza ingeniería. El uso de la computadora en el entorno de programación LabVIEW para el registro de las variables permitió el almacenamiento y procesamiento de datos en tiempo real. La existencia de amplias posibilidades de comunicación permitió monitorear el funcionamiento del sistema de adquisición, al contar con los datos vía correo electrónico en forma periódica. Como mejora del sistema es posible realizar la publicación de datos vía web o extender esta aplicación a otras plataformas. Del análisis de funcionamiento de este prototipo surgen aspectos susceptibles de ser mejorados tanto a nivel de hardware como de programación. Constructivamente, se observó que los dispositivos utilizados para sensar las tensiones de fase presentan un comportamiento no lineal para valores muy por debajo o muy por encima de la tensión nominal. Vale resaltar que para los valores tomados el error fue bajo, dentro de los límites esperables. A pesar de la alinealidad se siguió utilizando este método ya que los errores significativos se producen para tensiones fuera del rango de interés. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

De lo dicho anteriormente es que surge la conveniencia de contar con un amplificador aislado como el ISO122, el cual, según hoja de datos presenta una alta linealidad y bajo error en un amplio rango de frecuencias. A nivel de hardware se destaca la conveniencia de reemplazar la conexión RS232 cableada por un modulo RF inalámbrico, lo que permitiría realizar telemediciones en tableros de la Universidad más alejados del Laboratorio de Mediciones Eléctricas en donde se desarrolla la actividad. A nivel de hardware y también de programación, se debe incorporar la medición de potencia, ya que ésta resulta imprescindible para determinar la energía suministrada en condiciones de tensión deficientes. Otro aspecto a mejorar es la incorporación de parámetros estadísticos dentro de los registros, ya que al contar con índices como la desviación o valores máximos o mínimos se puede profundizar el estudio de la calidad de la energía eléctrica.

3. Referencias (1) Subanexo D “Normas de Calidad del Servicio Público y Sanciones”. Disponible en http://www.oceba.gba.gov.ar/Paginas/concesiones/SUBPROVINCIAL/SUBANEXO_D.pd al 7/10/2012. (2) Lopez A. C., Manual de Usuario del Compilador PCW de CCS®. C Compiler for Microchip PICmicro® MCUs. Reeditado para formato PDF por Victor Dorado, 2006. (3) Microchip Technology Inc. (2007). PIC18F2454/2550/4455/4550 Data Sheet. (4) National Instruments (2005). LabVIEW Fundamentals. 374029A-01. (5) G.W. Johnson LabVIEW Graphical Programing. McGRAW Hill, 1997.

Correspondencia Universidad Nacional de Mar del Plata, Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Eléctrica, Grupo LAT. Av Juan B. Justo Nº4302, Mar del Plata, Buenos Aires, Argentina. Tel: +542234816600 e-mail: jsimonetta@fi.mdp.edu.ar, gjmurcia@fi.mdp.edu.ar, jsuarez@fi.mdp.edu.ar, jbranda@fi.mdp.edu.ar.

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PROYECTOS DE DESARROLLO RURAL EN ZONAS MARGINADAS DE MEXICO USANDO INGENIERIA CONCURRENTE. Almaguer, C. G. Montejano, G. VázquezFeijoo, H. Nieto Barrera, J. Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Querétaro Joaquim Lloveras. Universidad Politécnica de Catalunya.

Resumen La Ingeniería concurrente (CE) ha atraído más atención en los últimos años debido a que su aplicación reduce el tiempo de diseño de productos desde su concepción hasta su manufactura masiva, mejorando la calidad y el desempeño de los equipos de trabajo en la organización rompiendo las barreras de la ingeniería secuencial. El presente documento muestra una metodología para la realización de proyectos rurales con nuevos productos agroindustriales o su innovación en zonas marginadas de México. Actualmente en la industria la reducción del tiempo de investigación y desarrollo es una de las más importantes metas de los ingenieros para colocar el producto en el mercado incrementando las utilidades. El análisis del ciclo de vida del producto está enfocado a reducir tiempo crítico en R&D y producción masiva, el uso de técnicas de CE y metodologías como Program Management, Control Estadístico de Procesos y Diseño de Experimentos soportados con técnicas de fase creativa son una herramienta poderosa para reducir el tiempo durante el tiempo de vida del proyecto. Cambiando el enfoque de CE así como innovando técnicas de enseñanza aplicadas a resolver problemas reales, mostramos las técnicas de aprendizaje servicio y una metodología para el diseño de nuevos productos basado en la CE como eje importante. Palabras Clave: Ingeniería Concurrente, Diseño de Experimentos, Proyectos de Desarrollo Social, Fase Creativa, Administración de Proyectos

Abstract Concurrent Engineering (CE) has attracted more attention in the last years regarding its reducing the product design time and reducing the lead time since the product conception until mass manufacturing, improving quality and team work in the organization, breaking the barriers of traditional sequential. The present paper shows a methodology for rural projects based in new and innovative product design for agro industries in marginal areas of Mexico. Currently in the industry, reduction of the research and development time is one of the most important goals for http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

engineers, in order to place the product in the market increasing the profit for the organizations. Analyzing the Product Cycle Life (PCL), focuses in R&D and the start of mass production, the use of CE techniques an methodologies as well is Program Manager, Statistics Process Control Design of Experiments supported with Creativity Phase techniques is a powerful tool to reduce time in the initial phase of PLC. Changing the CE focus from several years ago to looking for new teaching models where the science is applied to real world problems, and, this paper reflects the techniques for learning service in a methodology for new product design or its innovation using CE as the core. Keywords: Concurrent Engineering Design of Experiments, Social Projects, Phase Creative, Project Management. 1. Introducción. A través de la ley de Desarrollo Social aprobada por el congreso en México en el 2010, se han diseñado políticas para abatir la pobreza en el país siguiendo dos claramente distinguibles: la asistencialista que proporciona recursos económicos y despensas a las personas en situación de pobreza y el fomento de proyectos productivos a través de proyectos de desarrollo social. El interés como academia es coadyuvar a los esfuerzos de los tres ordenes de gobierno, federal, estatal y municipal para erradicar del país la pobreza extrema en las regiones en que se ha detectado esta situación, por lo que este documento se enfoca a diseñar una metodología sencilla y de fácil comprensión para que los proyectos se materialicen en unidades productivas abatiendo de raíz la pobreza, dejando de depender de las políticas asistencialistas. Es importante señalar, que a partir de la promulgación de la ley de desarrollo social, la medición de la pobreza ahora es multivariable, por lo cuál si alguno de los siguientes criterios se cumple, se puede determinar el grado de pobreza de una región y población: • Ingreso • Acceso a la educación básica • Acceso a la seguridad social • Vivienda digna • Servicios básicos (agua, electrificación) • Acceso a la alimentación Mediante proyectos productivos se puede incrementar las variables de ingreso, acceso a la alimentación y la vivienda digna al corto plazo, y al mediano y largo los demás indicadores pero de manera permanente. Las reglas de operación para lo obtención de recursos económicos destinados a la creación de proyectos productivos pueden llegar a ser complejas para personas sencillas y con niveles http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

educativos bajos, complicándose con los desplazamientos que deben hacer a las ciudades en donde la Secretaría de Desarrollo Social tienen sus centros de operaciones (SEDESOL) y la dependencia con profesionistas independientes del área de proyectos a quienes diseñan, tramitan y gestionan los recursos económicos para los comuneros. Por lo que los esfuerzos se enfocan a capacitar a los comuneros, profesionales y estudiantes involucrados en la elaboración de proyectos de desarrollo social en métodos de trabajo eficaces y eficientes. El Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey desde hace más de 50 años tiene como misión formar profesionistas que sean lideres y agentes de cambio en sus comunidades, a través de la plataforma que ofrece la técnica didáctica aprendizaje servicio se fomenta y coadyuva a la aplicación de las políticas de desarrollo social en el país, con el planteamiento de situaciones problemáticas a los alumnos en determinadas zonas cercanas a su campus de estudio que son solucionadas con la aplicación de las técnicas aprendidas en clase. Se han tenido experiencias exitosas con grupos interdisciplinarios de académicos enfocados a desarrollar métodos y procesos de trabajo que nos permitan aplicar la técnica didáctica de aprendizaje servicio en las cátedras de Análisis y Diseño de Experimentos, Ingeniería Concurrente, Taller de Diseño de Plantas y así como Proyectos de Ingeniería dentro de las áreas de Ingeniería Industrial, Alimentos, Agroindustrial, Mecánica y Mecatrónica y el resultado de nuestros trabajos es la presente metodología que a través de CE como gran eje de las diferentes disciplinas, técnicas y metodologías genera un proceso entre las reglas de operación de SEDESOL, las necesidades de las comunidades y los profesionales de proyectos para diseñar, elaborar, gestionar y aplicar recursos de fondos gubernamentales en proyectos agroindustriales que generen economía propia en comunidades vulnerables. Se ha analizado las causas por las cuales diferentes iniciativas han fracasado así como estudios realizados por investigadores, periodistas, académicos, la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Social, Pesca y Alimentación (SAGARPA) y SEDESOL para elaborar proyectos productivos exitosos que no sean devorados por las grandes empresas agroindustriales del país, por lo que el enfoque es al desarrollo de nuevos productos, su innovación o formar para de la cadena productiva de un producto ya existente. 2. Metodología. A través del análisis de los diferentes proyectos que se han realizado en la cátedra de Diseño de Plantas Industriales hemos observado la necesidad de aplicar metodologías que permitan a los estudiantes optimizar sus esfuerzos y puedan terminar en el tiempo establecido sus proyectos los cuales consisten en diseñar un nuevo producto o innovar uno existente, generar prototipos en los laboratorios de alimentos aplicando todas las pruebas de sanidad y calidad, así como elaborar estudios de mercado y financieros para determinar factibilidad técnica y económica. Estos proyectos deben realizarse por completo en un año, por lo que la academia de profesores se ha visto obligada a asesorar los estudiantes en el uso de técnicas de administración de proyectos e http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

ingeniería concurrente para cumplir todas las actividades en tiempo y forma apoyándose en cátedras como el Análisis y Diseño de Experimentos, Ingeniería Concurrente y de Proyectos para el uso eficiente del tiempo. Esta metodología ahora se ha formalizado y se ha adecuado a las necesidades de SEDESOL para que los comuneros presenten proyectos productivos agroindustriales cumpliendo todas las reglas de operación para que se les otorgue recursos económicos y a su vez, los proyectos se materialicen en unidades económicas de alto rendimiento que les permita vivir con dignidad. Antes de detallar la metodología es importante definir el marco teórico o, suprasistema que la regirá y este esta basado en la Ingeniería concurrente, en la cuál planteamos el uso técnicas y disciplinas que generen un pensamiento simultaneo y de esta manera hacer más eficaz el proceso que detallamos, se sugieren tres sistemas padres o sistemas reguladores del proyecto, el primero es un modelo sistémico que logre la interrelación de todos los subsistemas que estarán compartiendo flujos de información, el mapeo de este modelo sistémico dará como resultado un modelo de interacción que permitirá definir los entregables con las características de calidad y en los tiempos establecidos, así como quienes serán los subsistemas o áreas que requieren dicha información para poder realizar sus actividades.El enfoque del segundo subsistema es la gestión del proyecto en el cuál se hace eficaz las actividades de quienes trabajan en proyecto al hacerlo bajo un enfoque de ingeniería concurrente de tal manera que puedan realizar actividades simultaneas teniendo en todo momento visibilidad de las actividades críticas y dependencias que requieren sus compañeros, así como las fechas de cumplimiento de cada una de estas para lograr la terminación del proyecto en el tiempo estipulado. El tercer subsistema es el ecodiseño, la normatividad aplicable y las reglas de operación de SEDESOL, este será una guía que le dará certezaregulatoria al diseño del producto y su proceso de fabricación, cumpliendo en todo momento las guías, normas y buenas prácticas que se han estipulado para que los productos sean amigables al medio ambiente y cumplan todas las características para los cuáles fueron diseñados. En la figura 1 podemos observar el marco teórico que es rectángulo azul que enmarca los pasos de la metodología, la ingeniería concurrente nos lleva a plantear un modelo sistémico en el cuál interactúan diferentes metodologías, técnicas, filosofías y ciencias que nos dan el conocimiento para estructurar el proyecto, regulados por una normatividad ya sea por el producto (sanitarias, normas oficiales, etc) y/o por el ecodiseño con la finalidad de que tanto el producto como el proceso cumplan estándares nacionales e internacionales y sean amigables con el medio ambiente.

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Figura 1. Metodología para elaboración de proyectos de desarrollo social.

Definido el marco teórico, el primer paso de la metodología consiste en formar los equipos de trabajo interdisciplinarios, por lo que es importante visitar la comunidad en donde se pretende realizar el proyecto productivo, entender su situación socio económica, su cultura e idiosincrasia, el rol que juegan los sistemas políticos de la comunidad para identificar amenazas y oportunidades que serán críticas durante el desarrollo del proyecto. Uno de los factores por los cuáles los proyectos productivos fracasan en las comunidades es porque son impuestos y no nacen de las necesidades de la región. Con los equipos de trabajo formado, elaborado el diagnostico de la comunidad, y definidos los términos, procesos y reglas de operación del proyecto, el segundo paso es la definición del problema, este paso es quizás el más importante dentro del desarrollo social, ya que tratamos de dar soluciones a los síntomas y generamos un proceso de iteración que no tiene fin, obviamos o tomamos como ciertas las premisas de la situación problemática y el resultado es palpable en nuestro país con el uso y aplicación de iniciativas que son buenas noticias en los medios, pero se convierten en elefantes blancos inoperantes y rechazados por la población. En esta etapa del proyecto se torna crítica la creatividad para el diseño de productos o su innovación, se define como criticodestinar tiempo a la creación de un taller de fase creativa tanto con proyectistas, estudiantes, asesores y comuneros para tener éxito en la generación de soluciones al problema; el taller se estructura en dos fases con el objetivo de generar ideas innovadoras, viables y factibles que impliquen retos tecnológicos y a su vez generen riqueza; en la primera etapa su alcance es capacitar en el uso del brainstorming, mindmaps, ingeniería del pensamiento y algunas de las siete herramientas del control estadístico de procesos, buscado http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

privilegiar el pensamiento creativo para la solución de los problemas planteados y evitar a que forcé soluciones ya realizadas en proyectos totalmente diferentes al que están analizando. La segunda fase del taller esta orientada a reforzar técnicas y conocimientos obtenidos en cursos anteriores dentro de la formación académica de estudiantes y proyectistas, así como la transferencia de conocimientos y experiencias reales por partes de sus profesores y tutores en el cual les recordamos el uso de las técnicas así como herramientas informáticas Minitab, Excel, Project, y la filosofía del ecodiseño. Analizada la situación problemática, definido el problema y capacitados en fase creativa, el siguiente paso de la metodología es el diseño del producto y/o su innovación, basándonos de Pugh (1), Chekcland(2) y Lloveras (3) de fase creativa, analizamos cuáles son las características físicas (suelo, altura, clima, hidrografía) de la región en la cuál se desea implementar el proyecto productivo así como los productos agrícolas con alto potencial (4), lo cruzamos en una base de datos que contiene información crítica de los 100 productos agrícolas de mayor productividad en zonas marginas del país, almacenando sus propiedades críticas(5), los productos comerciales o subproductos que requiere la industria (6), si estos son nuestra materia prima, cruzamos la información y obtenemos como resultado propuestas de diseño de productos los cuáles son refinados en sesiones de factibilidad mediante el uso de la fase creativa, diseño de experimentos y pruebas de laboratorio hasta tener un diseño preliminar lo suficientemente robusto generado por todo el equipo. La siguiente etapa será ejecutada por los estudiantes y/o proyectista y se enfocará a realizar los prototipos y las pruebas de vida en el laboratorio hasta encontrar la materia prima idónea, los procesos de manufactura adecuados así como los parámetros de operación óptimos que cumplan con el marco teórico planteado anteriormente. Esta es la etapa más tardada del proyecto en el que la Ingeniería Concurrente toma vital importancia y se apoya en el Diseño de Experimentos (7) para acortar los tiempos de investigación y desarrollo a través de la modelación matemática; en esta etapa de proyecto comienza a tomar la forma de un diseño funcional, con un primer nivel de especificaciones técnicas tanto del producto como del proceso, siguiendo el enfoque de CE. La tercera etapa será las pruebas piloto tanto al producto como el proceso, en este punto el producto es funcional completamente pero se requieren realizar pruebas de piloto para ajustar especificaciones finales que nos permitan ofrecer la mayor calidad con el mejor precio y, definir el proceso de manufactura que cumpla con dichas especificaciones, la simulación matemática y uso de software especializado nos dará como resultado el diseño de líneas de producción altamente eficaces y eficientes (8). En la figura 2 se observa la importancia que tiene estructurar un proyecto sistémico (2,1), con un enfoque de CE para implementar proyectos en el menor tiempo, la figura muestra la comparación de hacer proyectos de la manera tradicional y el hacerlos a través de la metodología que se presenta, estimamos una reducción de 35% del tiempo dedicado a la investigación y desarrollo, http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

en otras palabras reducimos al 15% el tiempo dedicado al diseño de productos antes de comenzar su etapa de fabricación.

Figura 2. Manufactura tradicional vs manufactura basada en CE

Hay que destacar el enfoque de ecodiseño que se ha mantenido como parte del marco regulador del proyecto en todas las etapas, este mismo enfoque nos obliga a aprovechar energías renovables para reducir costos de operación, así como beneficios colaterales para la comunidad como son diseños de cosechadoras de agua, plantas de luz basadas en energía solar y eólica, biocombustibles y lo más importante el aprovechamiento de maquinaria y equipo que se ha reconvertido para ser usado con energías alternativas. La siguiente etapa de proyecto se enfoca a diseñar la planta de manufactura, cuyo diseño se ha ido realizando desde la generación de la idea del producto, y esto ha sido posible bajo en el enfoque de CE que propiciado que al momento de diseñar el producto se piense de manera prospectiva y simultáneamente se elaboré el proceso de manufactura y, durante la corridas pilotos se diseñe la maquinaria, equipo y herramental requeridos, para que todo converja en tiempo y se pueda comenzar la etapa final del proyecto, que es la puesta en marcha de la manufactura masiva del producto. Nuevamente, en esta etapa final el enfoque de CE (9) nos permite reducir dramáticamente el tiempo de la rampa de producción, pues nuestra metodología contempla un sistema de información que vincula en todo momento las entidades de investigación y desarrollo con la ingeniería de proceso, de tal manera al mismo tiempo que se realizan las pruebas pilotos se va volviendo más robusto el diseño al implementar un proceso de mejora continua para que al http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

caracterizar las líneas de manufactura los operadores comiencen a trabajar sobre el producto siendo el periodo de aprendizaje lo más reducido posible, bajo este enfoque se evita el tradicional surgimiento de fallas de diseño que impiden que el producto alcance rápidamente las metas de productividad establecidas de antemano. 3. Conclusiones. Un proyecto siempre tendrá un grado de incertidumbre en lo que concierne a su éxito, y esto solo puede ser medido cuando se vuelva tangible y se evalúe el grado de satisfacción de las expectativas, como por ejemplo la rentabilidad y tiempo de vida, las cuales serán disipadas hasta que este en operación y pueda sortear las vicisitudes del día a día, algunas previamente planeadas y otras inesperadas que surgirán en su momento. Pero la aplicación de la ciencia permite llevar ese grado de incertidumbre a su mínima expresión siempre y cuando se haga un análisis global del proyecto y no se quede solo en un estudio técnico, en dónde se puedan estudiar variables internas y externas así como el contexto, la idiosincrasia y todas aquellas características especiales que hacen a los proyectos de desarrollo social todo un reto de ingeniería. Los gobiernos latinoamericanos tienen una estela de prejuicios referente a la burocracia y documentación excesiva que se requiere para otorgar recursos económicos a proyectos de desarrollo, pero también tenemos que entender que muchos de estos requisitos son necesarios para blindar estos apoyos de las manos de grandes empresas agroindustriales, clientelismo electoral, líderes y políticos locales que hacen un uso no ético de los recursos destinados para abatir la pobreza. Una de las maneras más eficaces de eliminar la pobreza en México es a través de proyectos productivos y eliminar las practicas asistencialistas, la metodología que hemos propuesto se enfoca a aplicar el principio de la ingeniería concurrente para ser eficiente durante el proceso de tramitación de apoyos económicos para proyectos de desarrollo en zonas marginadas que generen una economía local y poco a poco se vuelva una economía de zona robusta. El crear un marco teórico en donde se conozcan a fondo las reglas de operación de quienes otorgan los recursos económicos, así como las características que deben de contener los proyectos permiten que el pensamiento concurrente, como un excelente director de orquesta, coordine los esfuerzos a lograr la estructuración de dichos proyectos en tiempos muy cortos cumpliendo absolutamente no solo los requisitos de SEDESOL o cualquier otra entidad de financiamiento, sino también haga una análisis en prospectiva hacia la factibilidad de los mercados, del tiempo y ciclo de vida del producto con una visión de ecodiseño que permita operar la unidad de producción mediante fuentes alternativas de energía manteniendo la rentabilidad. Desde el punto de vista académico la formación de los estudiantes que colaboran con estos proyectos es integral al combinar el aprendizaje técnico con habilidades personales que les darán crecimiento profesional como son, el trabajo en equipo, pensamiento concurrente y sistémico,

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solución de problemas, liderazgo, consciencia social, actitud adecuada en momentos de incertidumbre, disciplina y autoconfianza. También es importante recalcar que la metodología se enfoca a vencer prejuicios sobre que la gente con escasa preparación académica es capaz de estructurar un proyecto de ingeniería, creando estructuras mentales simples y con la ayuda de los asesores y estudiantes de las diferentes ingenierías participantes se puede hacer una excelente capacitación para que las personas no sean totalmente dependientes y se genere esa libertad de pensamiento y consciencia que la gente pobre merece. A través del uso de esta metodología, somos capaces de generar proyectos en menos de cuatro meses, probando prototipos en laboratorio, desarrollando proveedores y caracterizando líneas de producción a través de la ingeniería concurrente apoyada por la gestión de proyectos y las modelaciones estadísticas en el diseño experimental, viendo todo como un sistema y en perspectiva. Tenemos varias historias de éxito en la elaboración de proyectos sociales, pero quizás las mas remarcable es el esfuerzo realizado en un invernadero propiedad de una casa hogar, en el cuál diseñamos productos alimentarios basados en el proceso de deshidratación del tomate, organizados en equipos multidisciplinarios y aplicando la metodología para lograr el diseño y pruebas piloto en cinco semanas, actualmente estamos trabajando en el diseño de una planta agroindustrial que aproveche las donaciones en los bancos de alimentos para elaborar productos alimentarios nutritivos dirigidos a la población en pobreza alimentaria, se tiene programado terminar el diseño de productos y la planta agroindustrial en Diciembre del 2012, y para Agosto del 2013 se espera tenerla ya en operación en alguno de los bancos de alimentos de México. El índice de aceptación de proyectos de desarrollo social a partir de esta metodología por parte de SEDESOL se ha incrementado del 32% en 2008 al 89% en 2011 y esperamos que este 2012 se supere el 93%, pero lo más importante quizás no sea el índice de aceptación del proyecto, sino que lo más relevante es cuántas comunidades ha impactado y en que medida se ha abatido los indicadores de pobreza y estamos seguros que al final del 2012 y 2013 veremos resultados muy positivos a nuestros esfuerzos como academia.

Referencias. (1) Stuart. Total Design, 1994, Integrated Methods for Successful Product Engineering, 1-135. (2) Checkland, P., 1993, Systems Thinking, System Practice, 157-211 (3) Lloveras, J., 2007, Creatividad en el diseño conceptual de ingeniería del producto, Creatividad y Sociedad, No. 10: Creatividad y Ciencia, Marzo 2007 pp. 133-145 (4) Reij C. &Waters-Bayers A., 2001 La innovación de los agricultores como punto de acceso a la investigación y extensión participativa. http://www.idrc.ca/es/ev-85063-201-1DO_TOPIC.html May 2008. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

(5) Reij, C. y A. Waters-Bayer E., 2001, Farmer Innovation in Africa: A Source of Inspiration for Agricultural Development. (6) R.A. Sanz, Estadística y Agricultura. Unidad de Estadística. ETSI Agrónomos de Madrid, Ciudad Universitaria. (7) Bown, A.L. 1992, Design Experiments: Theoretical and Methodological Challenges in Creating Complex Interventions in Classroom Settings. The Journal of the Learning Sciences, Vol 2, No. 2 pp. 141-178 (8) Hayter, R. 1997 The, Dynamics of Industrial Location (9) Malecki, E.J, 199, The product cycle and economic development, 63-71.

Contacto. Carlos Alberto González Almaguer Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Querétaro Departamento de Ingeniería Industria y de Sistemas Edifício3, Piso 4 Jesus Oviedo No. 500 Fraccionamiento San Pablo Santiago de Querétaro, México. Tel. (52) 4421229669 email: cgonzalz@itesm.mx

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LINEAMIENTOS PARA REDUCIR LOS RIESGOS ERGONÓMICOS DEL SECTOR METALMECÁNICO DE LA CIUDAD DE SAN CRISTÓBAL Velasco, Y. Universidad Nacional Experimental del Táchira

Resumen Este trabajo de investigación propone una serie de lineamientos con el fin de contribuir la reducción de los riesgos ergonómicos presentes en el sector industrial metalmecánico de la ciudad de San Cristóbal a través del establecimiento de controles administrativos y controles de ingeniería, así como dar a conocer la factibilidad de aplicación de los controles establecidos en el sector. Se desarrollo bajo un tipo de investigación descriptiva, el cual se realizó bajo el diseño de campo y bibliográfica, se consideró el enfoque cuantitativo, la población de estudio fue la pequeña y mediana empresa del sector. El resultado obtenido indica que los factores de riesgo ergonómico que causan mayor impacto a los trabajadores del sector industrial metalmecánico son: manejo manual de cargas, esfuerzos vigorosos, posturas estresantes, estrés mecánico. Con respecto al nivel de aceptación por parte de los empresarios del sector de los lineamientos establecidos para el control de los factores de riesgo identificados, se concluyó que la aplicación de las medidas de control administrativas no es factible debido a la carencia de recursos definidos como: dinero y personal técnico; en contraste con esto, la aplicación de las medidas de control de ingeniería están sujetas al interés del empresario de aplicarlas.

Abstract This research aims to contribute to reducing ergonomics risks factors in the metal workshops of the city of San Cristóbal through the establishment of administrative and engineering controls, as well as raise awareness of the feasibility of implementing the suggested controls in this industrial sector. This work is classified in descriptive research, which was conducted by under field research and documental design. According to the projects targets it is considered as a qualitative approach. The study population was the small and medium size workshops. The result indicates that the ergonomics risk factors that cause biggest impact on workers in the industrial sector are: manual material handling, vigorous efforts, stressful and awkward postures, and mechanical stress. With regard to the level of acceptance by the business sector of the guidelines established for the control of risk factors, it was concluded that the implementation of the administrative control guidelines is not feasible due to the shortage of resources such as: money and technical staff. In contrast, the applications of engineering control guidelines are subject to the employer's interest to apply it. Palabras clave: ergonomía, riesgos, metalmecánico, control, reducción de riesgos. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

1. Introducción La ergonomía es el estudio del trabajo en relación con el entorno en que se lleva a cabo (el lugar de trabajo) y con quienes lo realizan (los trabajadores). Se utiliza para determinar cómo diseñar o adaptar el lugar de trabajo al trabajador a fin de evitar distintos problemas de salud y de aumentar la eficiencia. La aplicación de la ergonomía al lugar de trabajo reporta muchos beneficios evidentes. Para el trabajador, unas condiciones laborales más sanas y seguras; para el empleador, el beneficio más patente es el aumento de la productividad. El avance tecnológico alcanzado en las últimas décadas ha llevado las organizaciones a enfrentarse a un mundo altamente competitivo. Las exigencias en términos de calidad y competitividad del mercado actual han provocado que los conceptos de eficiencia y productividad estén fuertemente arraigados. Estos hechos hacen que la ergonomía sea un elemento esencial para el desarrollo de modelos funcionales y sostenibles que contribuyan con el crecimiento económico. La eficacia de las técnicas y los beneficios derivados de las intervenciones ergonómicas están ampliamente comprobados y reconocidos en base a la experiencia desarrollada principalmente en Europa Occidental, América del Norte y Japón, aunque existe un retraso en el desarrollo de la ergonomía en nuestro país. Para revertir esta situación es imprescindible impulsar la difusión de la ergonomía en el ámbito académico y sobre todo en las cámaras y organizaciones empresariales, en las empresas y en los diferentes sectores industriales. También es necesario llamar la atención sobre el hecho de que la ergonomía no se limita a las grandes industrias; por el contrario, donde resulta beneficiosa es en las pequeñas y medianas empresas. La mejora continua de las condiciones de trabajo es una parte esencial dentro del funcionamiento y el desarrollo de las empresas. Es por ello que el análisis de los factores de riesgo ocupa un lugar importante dentro del desarrollo de soluciones ergonómicas integrales. La selección y adopción de medidas preventivas para el control de los riesgos a los que pueden estar expuestas las personas en sus lugares de trabajo, requiere cubrir dos etapas previas fundamentales: la primera, identificar los factores que generan los riesgos; la segunda, evaluarlos para poder conocer su verdadera importancia. La identificación del riesgo es básica tanto para quienes están expuestos como para quienes tienen los medios para eliminarlo además, es necesario un análisis que permita evaluar la magnitud de los riesgos y sirva de base para establecer los controles de forma eficaz. También hay que considerar que para llevar a cabo un eficaz proceso de mejora en las condiciones de trabajo, es fundamental que los gerentes o propietarios estén comprometidos de una forma activa y positiva. Ya que es la parte directiva de las empresas quiénes disponen de los recursos técnicos y económicos y del poder de decisión para elegir cuáles son los medios que se deben y pueden aportar para el desarrollo de las actividades de mejora continua. Es por todo lo mencionado anteriormente que los empresarios de los diferentes sectores industriales, específicamente de las pequeñas y medianas empresas (PyME) de la ciudad de San Cristóbal, si quieren enfrentar exitosamente los cambios impuestos por la competitividad, debe garantizar condiciones sanas y seguras en los puestos de trabajo. Estas condiciones se establecen conociendo los factores de riesgo a los cuales están expuestos los trabajadores para, a partir de allí, poder establecer los controles necesarios para su reducción.

2. Objetivos http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

2.1. Objetivo general: Diseñar un conjunto de lineamientos cuya aplicación contribuya a la reducción de los riesgos ergonómicos presentes en las PyME del sector industrial metalmecánico de la ciudad de San Cristóbal. 2.2. Objetivos específicos: 1. Identificar los tipos de riesgos ergonómicos a los que están expuestos los trabajadores de las PyME del sector industrial metalmecánico de la ciudad de San Cristóbal. 2. Determinar los riesgos ergonómicos que ejercen mayor impacto en las PyME del sector metalmecánico. 3. Elaborar los lineamientos que contribuyan a disminuir los riesgos ergonómicos determinados en las empresas del sector metalmecánico. 4. Analizar la factibilidad de la puesta en marcha de los lineamientos propuestos para contribuir a la reducción de los riesgos ergonómicos.

3. Metodología 3.1 Tipo de investigación La investigación se desarrolla bajo los parámetros de estudio descriptivo ya que la misma busca establecer una serie de lineamientos que contribuyan a la reducción de los riesgos ergonómicos en la pequeña industria del sector metalmecánico. Específicamente, dentro de la clasificación de estudios descriptivos, se ubica en los estudios de casos. El alcance del trabajo considera solo la micro y pequeña industria del sector metalmecánico existentes en la ciudad de San Cristóbal. El objetivo de la investigación es dar a conocer un conjunto de recomendaciones para la reducción de los riesgos ergonómicos existentes en el sector industrial metalmecánico, por lo tanto se realizan un estudio documental y un estudio de campo, los cuales se complementan para obtener la información histórica y la información actual que contribuya a la identificación de dichos riesgos, los elementos que lo están motivando (Hombre-Entorno), para posteriormente elaborar los lineamientos que contribuya a eliminarlos (acciones de control de ingeniería) o disminuir la exposición a los mismos (acciones de control administrativas). Las empresas estudiadas cumplen con los siguientes criterios: pertenecen al sector industrial metalmecánico, están clasificadas dentro del criterio de PyME y están ubicadas en la ciudad de San Cristóbal. Las empresas que cumplen con estos criterios se tomaron del censo empresarial que el laboratorio de Calidad y Productividad Organizacional de la UNET realizó en el año 2002. (1) 3.2 Metodología para la Recopilación de Datos En primer lugar se empleó la observación directa para conocer el ambiente de cada industria y determinar los procesos involucrados en ellas. Con base en los procesos observados se elaboró un diagrama general, el cual contiene las operaciones comunes en las industrias, permitiendo estudiar los mismos elementos e identificar los riesgos ergonómicos presentes. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Se utilizaron dos encuestas tipo cuestionario, la primera de ella verifica los aspectos organizativos que de acuerdo a la Ley Orgánica de Prevención Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (LOPCYMAT) (2) cada una de las empresas debe cumplir. El segundo cuestionario está estructurado en dos partes, la primera parte identifica de forma general los riesgos ergonómicos que pueden estar presentes en la operación en estudio analizando aspectos relacionados con el manejo manual de materiales, demandas energéticas y músculoesquelétales, ambiente, lugar de trabajo, herramientas y aspectos administrativos, esta información es la base para la segunda parte del instrumento que complementa, con un análisis más exhaustivo, la información necesaria para identificar los riesgos presentes en las operaciones seleccionadas. El segundo cuestionario se aplica a cada uno de los procesos comunes presentes en las PyME en estudio. El cuestionario utilizado correspondiente a la identificación de los riesgos generales y específicos, es una adaptación de las listas de Comprobación Ergonómica (3) y de los Cuestionarios de Evaluación de las Condiciones de Trabajo en PyME (4) en su Quinta edición, publicados por el Ministerio del Trabajo y Asuntos Sociales de España a través de su portal web. Este ajuste de los cuestionarios Españoles consistió en tomar en cuenta sólo los aspectos evaluables en las empresas metalmecánicas, con base a la observación directa que se realizó previamente. Es decir, se obviaron aspectos como: presencia de radiaciones, uso de pantallas de visualización de datos, manejo de sustancias químicas, estaciones climáticas, entre otros similares que no existen en el sector industrial estudiado. Además de los cuestionarios mencionados, se aplicó un instrumento basado en la matriz de multicriterios y multiniveles, con el fin de medir la factibilidad de ejecución de los controles establecidos para la reducción de los riesgos ergonómicos identificados.

4. Resultados Se identificaron diversos factores de riesgo ergonómicos a los cuales están expuestos los trabajadores, del sector industrial metalmecánico de la ciudad de San Cristóbal, durante la ejecución de sus actividades de trabajo, estos son: manejo manual de cargas, esfuerzos repetidos o sostenidos, esfuerzos vigorosos, posturas estresantes (movimientos a nivel de brazo, antebrazo, muñeca y mano, y movimientos a nivel de cuellos, tronco y piernas), estrés mecánico, vibración y ruido. Una vez determinados los riesgos existentes en la industria metalmecánica, es preciso conocer cuáles de esos riesgos ejercen mayor impacto sobre los trabajadores. La clasificación de los factores de riesgo identificados se realizó tomando en cuenta la severidad del daño y la probabilidad de que este daño ocurra. Con respecto a la severidad del daño, se tomaron en cuenta las partes del cuerpo afectadas y la naturaleza del daño. Ubicando la severidad desde ligeramente dañino hasta extremadamente dañino, según la tipificación indicada en la norma Venezolana COVENIN 4004:2000 (5). La probabilidad de ocurrencia del daño la determinó la frecuencia con la cual es factor de riesgo se encuentra presente en las industrias metalmecánicas visitadas en la Ciudad de San Cristóbal. Para ello se revisaron, para cada una de las áreas estudiadas, los resultados obtenidos en la aplicación del cuestionario correspondientes al análisis de riesgos. Además, también se tomó en cuenta las medidas de control existentes, específicamente el uso de http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

equipos de protección personal (protectores auditivos), usados por los trabajadores para atenuar el efecto del ambiente ruidoso sobre su sistema auditivo. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 1. Los lineamientos a elaborar para la reducción de los factores de riesgo ergonómicos identificados en el sector industrial metalmecánico, se realizaron para los factores de riesgo clasificados dentro de los niveles de riesgo importante y moderado. Tabla 1. Nivel de impacto de los factores riesgos ergonómicos identificados

Factor de riesgo

Severidad

Probabilidad

Nivel de riesgo

Esfuerzos repetidos o sostenidos

Dañino

Alta

Riesgo Importante

Esfuerzos vigorosos

Dañino

Alta

Riesgo Importante

Posturas estresantes

Dañino

Alta

Riesgo Importante

Manejo manual de cargas

Dañino

Alta

Riesgo Importante

Estrés mecánico

Ligeramente dañino

Alta

Riesgo Moderado

Vibración

Dañino

Media

Riesgo Moderado

Ruido

Dañino

Baja

Riesgo tolerable

Extremos de temperatura

Ligeramente dañino

Baja

Riesgo trivial

Iluminación

Ligeramente dañino

Baja

Riesgo trivial

4.1 Lineamientos para la reducción de los riesgos ergonómicos presentes en el sector metalmecánico de la Ciudad de San Cristóbal La presencia de riesgos a nivel de los puestos de trabajo dentro de las organizaciones trae consecuencias directas que se traducen en accidentes, enfermedades para el trabajador, costos y problemas legales para la empresa, e indirectamente afectan la calidad de vida de los trabajadores. El disminuir la magnitud de los factores de riesgo ergonómico presentes en los puestos de trabajo es un deber de las organizaciones lo cual está establecido en la LOPCYMAT. Los recursos invertidos en lograr este propósito se justifican cuando al aumentar el bienestar y la salud de los trabajadores se disminuyen los costos asociados con accidentes y enfermedades ocupacionales, y se aumenta la productividad. En la guía de elementos de programas ergonómicos de NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health, 1997) (6) refleja que corregir las condiciones en los puestos de trabajo asegura un aumento en la productividad, evita las enfermedades y los riesgos de lesiones e incrementa la satisfacción en los trabajadores. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Como indica Márquez (2007) (7), para la disminución de los factores de riesgos ergonómicos identificados se emplean acciones de control administrativas y acciones de control de ingeniería, los cuales buscan disminuir el nivel de exposición al riesgo y controlar la fuente productora del riesgo respectivamente. Los lineamientos elaborados para disminuir los riesgos ergonómicos que a continuación se describen, buscan disminuir en conjunto los riesgos identificados, ya que generalmente los efectos dañinos sobre el trabajador se presentan en forma combinada y una acción de mejora pueden atacar y minimizar varios factores riesgos al mismo tiempo. No se considera la medida de control de uso de equipos de protección personal debido a que, estos proveen una barrera entre el riesgo y el trabajador, pero no corrigen la condición de riesgo. En todo caso la opción del uso de los equipos de protección personal debe ser considerada como última alternativa en el caso de no poder corregir la situación de riesgo mediante la aplicación de controles administrativos y/o de ingeniería. 4.1.1. Controles Administrativos - Entrenamiento: en desarrollo de un efectivo programa de Seguridad y Salud en el trabajo el entrenamiento es reconocido como un elemento fundamental. Este debe comenzar desde el momento en que el trabajador ingresa a la organización, debe de cubrir todos los niveles de la organización, y debe mantenerse a lo largo de la relación de trabajo. La evaluación realizada en el sector metalmecánico de la ciudad de San Cristóbal permitió detectar que los niveles de entrenamiento recibidos por los trabajadores son muy bajos. Por lo tanto los trabajadores deberán recibir capacitación general y específica sobre las tareas relacionadas con las operaciones desarrolladas. La capacitación general comienza con la inducción para los trabajadores de nuevo ingreso. En ella se debe detallar todos los riesgos a los cuales estarán expuestos los trabajadores por el desarrollo de sus actividades de trabajo y las medidas de prevención para minimizar o eliminar estos riesgos identificados. Esta debe de cubrir tanto a los trabajadores de planta como a aquellos quienes realizan labores administrativas. La capacitación específica se desarrolla para cada una de las operaciones identificadas en el sector metalmecánico. Aquí se indica la forma de cómo ejecutar, paso a paso, todas las actividades que conforman la operación, haciendo especial énfasis en la ejecución de prácticas de trabajo seguro y en la identificación de los posibles problemas, así como en las medidas o pasos a seguir para solucionarlos. Además, se deben desarrollar actividades de entrenamiento teórico-prácticas sobre el levantamiento y el manejo manual de cargas, que incluya las técnicas correctas de levantamiento de cargas, así como los métodos de transporte seguro, con el fin de garantizar que el trabajador conozca los principios de prevención para la disminución de las lesiones a nivel de espalda, cuello y hombros. Este deberá ser diseñado y ejecutado por un terapista ocupacional, un ergónomo u otro profesional del área que posea los conocimientos y las habilidades requeridas y el mismo deberá llegar a todos los niveles de la organización, es decir, gerentes, supervisores y empleados de todas las áreas de la empresa. - Rotación de actividades de trabajo: aun cuando los resultados obtenidos arrojaron que los trabajadores del sector metalmecánico en estudio manifiestan tener control sobre las actividades de trabajo y suficientes descansos, también indicaron que cada trabajador ejecuta http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

todas las operaciones. Es por ello que se puede establecer un plan de rotación para las actividades que involucren manejo manual de materiales y exposición de los trabajadores a vibraciones, con el fin de disminuir la exposición del operador a este tipo de actividades. - Técnicas de trabajo: las técnicas para ejecutar las actividades dependen en parte de la disposición que presente el puesto de trabajo. Para establecer las mejores prácticas operativas, se debe de contar con distribuciones de áreas de trabajo óptimas que faciliten la ejecución de las tareas de la forma correcta. En las áreas y puestos de trabajo se debe garantizar que sean minimizadas condiciones donde existan movimientos de torsión y giro de espalda, movimientos sobre el nivel de los hombro y bajo el nivel de la cintura, movimientos que impliquen desviación de la muñeca, movimientos que requieran el agacharse y movimientos que obliguen a mantener una carga estática sobre los músculos. La modificación de técnicas de trabajo como control administrativo va a depender de los controles de ingeniería que se ejecuten en las industrias del sector, ya que estos involucran los cambios físicos requeridos en el lugar de trabajo. Un punto importante de destacar, es que las técnicas de trabajo seguro deben ser diseñadas, revisadas, actualizadas y difundidas como máximo una vez al año, cada vez que se ejecute una mejora o cambio en los procesos o materias primas y cada vez que se rote a un trabajador de puesto de trabajo. 4.1.2. Controles de Ingeniería - Distribución del área de trabajo: La distribución del área de trabajo de forma que sea mínima la necesidad de mover materiales es un control de ingeniería que ha demostrado gran efectividad en la industria. En la empresa metalmecánica esto se logra ubicando los almacenes de láminas y barras metálicas, cercanos a las zonas de descarga de materiales. Se recomienda que los almacenes posean estanterías adecuadas al tamaño de las láminas y/o las barras, a varias alturas, para minimizar la necesidad de elevar y bajar los materiales. En la empresa metalmecánica se observó que gran parte del movimiento de materiales se realiza desde y hacia el nivel del suelo. Para ejecutar estos movimientos el operador se ve en la necesidad de adoptar posiciones de inclinación y giro del cuerpo, los cuales son unas de las principales causas de las lesiones de espalda, y de los trastornos de cuello y hombros. Esta condición se puede minimizar cambiando la ubicación de los materiales, de forma que la tarea de manipulación se haga delante del trabajador sin inclinación del cuerpo, no olvidando mejorar el espacio de trabajo para que el trabajador pueda adoptar posiciones estables, y para que el trabajador no tenga la necesidad de inclinarse o girar. Otra acción de control de ingeniería es reducir la frecuencia y la distancia del movimiento de los materiales, cambiando la ubicación de las máquinas y de los puestos de trabajo. Para ello se distribuyen los puestos de trabajo, de forma tal que los elementos de trabajo que lleguen del puesto precedente puedan ir directamente a la siguiente área de trabajo, de modo que los elementos que lleguen desde un área puedan ser utilizados por el área siguiente sin tener que recorrer una larga distancia. Es una buena práctica delimitar las áreas de trabajo, diferenciando y estableciendo zonas especificas para la ejecución de las operaciones, el almacenamiento de materiales (materias primas, productos en procesos y productos terminados), vías de transporte y zonas para la ubicación de desechos. Estas dependerán de la naturaleza de la operación a ejecutar, el tamaño de los productos, el tamaño de la maquinaria y el espacio disponible para realizar la distribución. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

- Uso de ayudas mecánicas: implementar el uso de ayudas mecánicas para levantar, depositar y transportar los materiales pesados hará que las tareas se realicen de forma rápida y eficaz. El uso de montacargas, polipastos, mesas elevadoras, carretas manuales, en el manejo de los materiales, deben de acompañarse con el empleo de soportes (paletas, ganchos, correas, cadenas) que eviten que las láminas y/o barras se deslicen y se caigan. Todo acompañado de un buen plan de mantenimiento que debe incluir hasta los pisos. En la manipulación y traslado de láminas metálicas se pueden utilizar apiladores imantados, que las sujetan minimizando el contacto entre el operador y el material, evitando tanto el riesgo involucrado en el levantamiento, como el contacto con los bordes cortantes que poseen las láminas. Otro tipo de ayudas mecánicas que se pueden emplear para el transporte de materiales, y evitar con esto la manipulación manual de los mismos, es el uso de cintas transportadoras o vía de rodillos que, colocados uno tras otro, a lo largo de la línea de movimiento de los materiales, facilitaría el movimiento, pues sólo se precisa un empuje y tracción de rodillos en lugar del transporte de materiales. - Superficies de trabajo: las superficies de trabajo deben poder ajustarse a los requerimientos del trabajador. En las industrias estudiadas del sector metalmecánico, se detecto que ninguna operación es realizada sobre superficies ajustables, estas superficies de trabajo rígidas obligan a los trabajadores a adoptar posturas estresantes al momento de desarrollar sus actividades. Existen operaciones que emplean máquinas cuya superficie de trabajo es muy alta obligando la adopción de posturas estresantes a nivel de hombro, brazo, antebrazo y muñeca. Para corregir la situación se recomienda el uso de tarimas, de forma tal que la cintura del trabajador y las superficies de trabajo se encuentren al mismo nivel, para que los trabajadores puedan realizar su trabajo sin presión sobre las extremidades superiores y sin inclinar el cuerpo. Otras operaciones se realizan a nivel del suelo. Parte de esto se debe al hecho de que las piezas trabajadas, en la mayoría de las industrias, son grandes y pesadas. Esta situación obliga a la adopción de posturas estresantes para el trabajador. La instalación de mesas de trabajo hidráulicas, que soporten materiales pesados y que se pueda ajustar para que el área a trabajar quede cerca del operador es una sugerencia que, aunque costosa, disminuiría la adopción de posturas estresantes. Otra característica que presentan algunas superficies de trabajo, son los bordes cortantes o filosos en los procesos donde se involucran láminas metálicas. Este contacto se minimiza al emplear equipos de transporte y de sujeción de láminas, que eviten el contacto de las partes blandas del cuerpo con los bordes cortantes. - Agarre de los materiales: para los operadores de la industria metalmecánica de la ciudad de San Cristóbal, la manipulación de láminas metálicas es una tarea fatigosa. El agarre de este tipo de material, los obliga a adoptar posturas estresantes a nivel de las manos, muñecas, brazos y antebrazos, además del daño que puede provocar el contacto con sus partes filosas. Hay que tomar en cuenta que el transporte materiales es mucho más fácil y rápido si éstos se pueden sujetar firmemente y con facilidad. Con unas buenas asas o un buen sistema de agarre, hay menos posibilidad de caída, y así se previene el daño a las personas y a los materiales, además de proporcionar un campo de visión despejado y de requerir menos energía muscular para sostenerlos. - Superficies para caminar: el transporte dentro de la empresa es una parte importante del trabajo cotidiano. Mantener el transporte fluido es un requisito previo para un lugar de trabajo productivo y para ello se deben contar con superficies para caminar amplias, niveladas, limpias, secas y libres de obstáculos. En las industrias metalmecánicas de la Ciudad de San Cristóbal en estudio, se muestran desniveladas, caracterizándose este desnivel por la presencia http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

de huecos y fisuras en gran parte de las organizaciones. Esto aunado al hecho de que se presenta deficiencia en la organización de los materiales y desperdicios, dificulta la ejecución de las operaciones. A fin de mantener áreas de circulación libres para el tránsito de personal y materiales, es necesario organizar y definir las áreas dentro de la planta para el almacenaje de materiales y de desperdicios, áreas para el desarrollo de los procesos productivos, áreas destinadas a al depósito de máquinas y equipos no utilizados con el fin de minimizar la presencia de obstáculos y aumentaría el orden y la limpieza en el lugar de trabajo. Otra acción a tomar es el eliminar las irregularidades, reparando o rellenado los huecos y las fisuras presentes en las superficies estableciendo como actividad rutinaria, un plan de mantenimiento de pisos.

4.2. Factibilidad de la puesta en marcha de los lineamientos propuestos Una vez definidos los controles requeridos para la disminución de los riesgos ergonómicos identificados en la empresa metalmecánica de la ciudad de San Cristóbal, es preciso conocer si los gerentes y propietarios de dichas empresas desarrollarían o implantarían las acciones recomendadas. Para ello se diseñó un instrumento tomando como base una herramienta de análisis llamada matriz de multicriterios y multiniveles, tomada de la Caja de Herramientas para Planificadores (UPEL, 2005) (8). Adicional a esto se pretendió determinar si las empresas metalmecánicas de la ciudad de San Cristóbal estudiadas, cuentan con los recursos necesarios para el establecimiento de los grupos de controles señalados en cada organización. Para ello se utilizó un instrumento donde los gerentes o propietarios de las empresas indicaron el porcentaje de disponibilidad de recursos. 4.2.1. Factibilidad de aplicación de los Controles Administrativos Los controles administrativos buscan disminuir el nivel de exposición al factor del riesgo. En este sentido, los empresarios del sector metalmecánico evaluaron el grado de ejecución de los lineamientos correspondientes a los controles administrativos en sus organizaciones, para disminuir la exposición de los trabajadores a los factores de riesgo ergonómico identificados, así como la disponibilidad de los recursos necesarios para su implantación. Los resultados se reflejan en las Figuras 1 y 2.

0,80 0,60

Empresa 3

Procedimientos y técnicas de trabajo seguro

Empresa 2

0,00

Rotación de actividades de trabajo

Empresa 1

0,20

:Entrenamiento levantamiento y manejo de cargas

0,40

Capacitación operativa

Ponderaciones

Controles Administrativos. Ponderaciones

Empresa 4 Empresa 5

Figura 1. Ponderación de los controles Administrativos http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Controles Administrativos

Porcentaje

100 Dinero

Personal técnico

Personal operativo

Espacio físico

Equipos

0 E1

Recursos disponibles por empresa

Figura 2. Disponibilidad de recursos para la implantación de los controles administrativos.

La Figura 1 muestra tendencia, de los empresarios, a desarrollar los tres primeros controles indicados: capacitación operativa a sus empleados, entrenamiento sobre levantamiento y manejo de cargas y rotación de las actividades de trabajo. Al cotejar las Figuras 1 y 2 podemos observar que, los recursos que son limitados en algunas de las empresas, no son impedimento para la ejecución de los mismos. Con respecto a la elaboración e implantación de procedimientos y técnicas de trabajo seguro, se muestra una divergencia de opiniones, ya que a algunos mostraron poco interés en la ejecución de este control. Esta tendencia de apoya en el hecho de que las empresas con poco interés (ver en Figura 2: E3 y E4), son las que cuentan con menos recursos, sobre todo personal técnico, equipos y recursos monetarios, aspectos requeridos para la ejecución del control mencionado. El diseño de procedimientos y técnicas de trabajo seguro, es un control que requiere un esfuerzo mayor y debe ser realizado por profesionales que conozcan el proceso productivo, además de las técnicas y procedimientos de trabajo seguro comúnmente aceptadas. 4.2.2. Factibilidad de aplicación de los Controles de Ingeniería Los controles de ingeniería sugeridos buscan intervenir la fuente productora del factor de riesgo identificado. Debido a que los factores de riesgo ergonómicos actúan en forma conjunta, los lineamientos indicados también buscan atacar estos factores de riesgo en forma conjunta. Las ponderaciones asignadas para los controles de ingeniería, de acuerdo con la Tabla 1, dan mayor importancia al control de factores de riesgo relativos a posturas estresantes, esfuerzos repetidos o sostenidos, manejo manual de cargas y esfuerzos vigorosos; reflejados en los lineamientos correspondientes al uso de apiladores imantados, uso de tarimas y uso de mesas ajustables, seguidos por el uso de polipastos, uso de carros de mano y el mantenimiento de pisos. De acuerdo a las ponderaciones asignadas para los controles de ingeniería se obtuvieron los resultados que se exponen en la Figura 3. En este se observa la poca intención de instalar apiladores imantados, solución costosa que se coteja con la poca disponibilidad del recurso http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

dinero, que se manifiesta en la industria, de acuerdo a los resultados mostrados en la Figura 4. Esta Figura también refleja que la empresa metalmecánica de la Ciudad de San Cristóbal cuenta con el personal técnico y operativo y el espacio físico necesario para la puesta en práctica de los controles, pero las acciones se limitan por la falta de dinero. La tendencia también se observa para la instalación de tarimas y el montaje de mesas ajustables. La acción de reubicar maquinaria y equipos, y delimitar zonas de trabajo, de transporte y almacenes, se considera aplicable por gran parte de la industria metalmecánica en estudio. Las acciones de instalación de vía de rodillos para el transporte de materiales y de eliminar los bordes cortantes en las láminas y en las mesas o superficies de trabajo, no son consideradas como aplicables por los empresarios del sector. La primera debido a la irregularidad de tamaño y peso de las piezas manejadas por las organizaciones, para lo cual se tendría que construir una estructura muy grande que abarcara todas las variaciones posibles. El eliminar los bordes cortantes supone, para los empresarios del sector, un esfuerzo que no repercutiría en beneficios tangibles al corto plazo. Los resultados del análisis de riesgo en los puestos de trabajo indicaron que las herramientas son usadas sólo en las operaciones de soldadura y acabados. De estas operaciones, la de acabados refleja exposición a vibraciones, desbalance y tamaño inadecuado de herramienta, así como aplicación de fuerza para su uso. Los lineamientos correspondientes a disminución de vibración en las herramientas y a colgarlas, buscan minimizar estos factores de riesgo mencionados. Dichos controles no son considerados como acciones de mejora aplicables por los empresarios del sector, aun cuando la disponibilidad de recursos indica que cuentan con el equipo y el personal técnico y operativo para llevar a cabo la acción. Controles de Ingeniería. Ponderaciones 0,45

Ponderaciones

0,40 0,35 Empresa 1

0,30

Empresa 2

0,25

Empresa 3

0,20

Empresa 4

0,15

Empresa 5

0,10

Uso: apiladores imantados Instalación vías de rodillos Instalación de tarimas Uso: mesa ajustable Eliminar bordes en superficies de Uso: carros de mano Mantenimiento de pisos Disminuir vibración de Colgar herramientas

Uso: polipastos

0,00

Reubicar/delimitar zonas

0,05

Figura 3. Ponderación de los Controles de Ingeniería

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Controles de Ingenieía 100 Dinero

Porcentaje

Personal técnico

Personal operativo

Espacio físico

Equipos

0 E1

Recursos disponibles por empresa

Figura 4. Disponibilidad de recursos para la implantación de los controles de ingeniería

5. Conclusiones A través de la investigación se identificaron diversos factores de riesgo ergonómicos a los cuales están expuestos los trabajadores del sector industrial metalmecánico de la ciudad de San Cristóbal durante la ejecución de sus actividades de trabajo los cuales son: manejo manual de cargas, esfuerzos repetidos o sostenidos, esfuerzos vigorosos, posturas estresantes (movimientos a nivel de brazo, antebrazo, muñeca y mano, y movimientos a nivel de cuellos, tronco y piernas), estrés mecánico, vibración y ruido De los factores de riesgo ergonómico identificados, aquellos que ejercen mayor impacto en los trabajadores del sector metalmecánico de la ciudad de San Cristóbal de acuerdo al nivel de riesgo en el cual se encuentran ubicadas según la Norma Venezolana Covenin 4004:2000 Sistema de gestión de seguridad e higiene ocupacional son: • Nivel de riesgo importante: esfuerzos repetidos o sostenidos, esfuerzos vigorosos, manejo manual de cargas y posturas estresantes. • Nivel de riesgo Moderado: estrés mecánico y vibraciones. El factor de riesgo Ruido no se ubicó en un nivel de riesgo importante ni moderado debido a que el empresario y los trabajadores han tomado como acción de control el uso de protectores auditivos. Este factor fue percibido como constante por los trabajadores en todas las operaciones y en todas las empresas y además es considerado como elemento que disminuye la capacidad auditiva. Es práctica común el uso de equipos de protección personal para minimizar la exposición a niveles de ruido no adecuados y con ello disminuir la probabilidad de que ocurra el daño. De las acciones de control administrativas indicadas, los empresarios del sector metalmecánico reconocieron que el entrenamiento es un factor importante para el desarrollo de acciones de mejora. Esto se vio reflejado en la aceptación de la ejecución de actividades de capacitación operativa y de entrenamiento en el levantamiento y manejo de cargas. Con respecto al entrenamiento de personal el sector industrial metalmecánico, en la mayoría de los casos no dispone del espacio físico, ni del personal técnico requerido para la implantación y desarrollo los planes de entrenamiento, lo que afecta la factibilidad de aplicación de este control administrativo. Además se observa que no se incluye en el http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

presupuesto de la empresa el entrenamiento ni la capacitación, restándole importancia como factor clave para el mejoramiento de la productividad y competitividad de este sector industrial. La ejecución de las acciones de control de ingeniería están sujetas al interés del empresario por realizar los cambios sugeridos. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las empresas disponen de los recursos necesarios para la ejecución de este tipo de actividades. La poca aceptación de los empresarios del sector para la participación en el estudio, supone un desconocimiento de la importancia y de los beneficios de establecer condiciones ergonómicas en los puestos de trabajo.

Referencias (1) UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA. Censo Empresarial. Laboratorio de Calidad y Productividad Organizacional. Autor: 2002. (2) Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo, LOPCYMAT. Gaceta oficial de la República Bolivariana de Venezuela Nº 38.236 el 26 de Julio de 2005. (3) Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Guías de evaluación de riesgos: Lista de Comprobación ergonómica: Ergonomics checkpoints. Obtenido de Word Wide Web Site http://empleo.mtas.es/insht/practice/guias.htm (4) Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Guías de evaluación de riesgos: Evaluación de las condiciones de trabajo en pequeñas y medianas empresas (PyMES). Obtenido de Word Wide Web Site http://empleo.mtas.es/insht/practice/guias.htm (5) Norma Venezolana COVENIN. Sistema de Gestión de Seguridad e Higiene Ocupacional (SGSHO) 4004. (Provisional) Mayo 31, 2000. (6) National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). Elements of Ergonomics Programs. U.S. Department of Health and Human Services. DHHS (NIOSH) Number 97-117. 1997. (7) Márquez, M. Fundamentos de Ergonomía Industrial, Guía Práctica. Volumen 1. Fondo Editorial UNET, San Cristóbal 2007. (8) UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR. Caja de Herramientas para planificadores. Cuadernos de Planificación Global nº 2. San Cristóbal: Autor 2005.

Agradecimiento Las palabras de agradecimiento siempre son indispensables, para todas aquellas personas que de una u otra forma, dedicaron gran parte de su tiempo para llevar a cabo la elaboración de este proyecto. Se agradece especialmente a los Propietarios, Gerentes y Trabajadores de las empresas metalmecánicas de la ciudad de San Cristóbal, por su gran receptividad y http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

colaboración con las actividades de formación que se desarrollan en las universidades y en especial el apoyo prestado para la ejecución de este trabajo.

Correspondencia: (Para más información contacte con): Velasco A., Yolimar Universidad Nacional Experimental del Táchira Departamento de Ingeniería Industrial Av. Universidad Paramillo, 5001, San Cristóbal – Venezuela Teléfonos: 0414-7012462, Fax: 0276-3531118 yvelasco@unet.edu.ve

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BALDOSAS DE ESCORIAS DE COBRE. INNOVACIÓN EN PRODUCCIÓN LIMPIA Nazer AP, Fuentes S, Castillo P, González L Universidad de Atacama, Chile Pavez O Universidad de Atacama, CRIDESAT, Chile Varela O SENCE Región de Atacama, Chile Lanas O Cementos Bío Bío, Chile

Resumen La producción de ánodos de cobre por proceso de fundición genera residuos entre los que se encuentra la escoria. En el norte de Chile, desde el tiempo de la colonia española y hasta inicios del siglo XX, las escorias fueron depositadas en el entorno de los lugares de fundición, contaminando visualmente y ocupando grandes extensiones de terreno. Estudios sobre el reciclaje de estos pasivos ambientales abandonados son escasos en la literatura nacional. En este artículo se propone un producto innovador en el segmento de los pavimentos que promueve el reciclaje de un pasivo ambiental minero – metalúrgico, mediante un estudio técnico – económico de fabricación de baldosas para piso de edificaciones, empleando escoria de cobre de un depósito abandonado de la Región de Atacama, Chile, en reemplazo de áridos de río. En el estudio se presentan antecedentes de obtención de la materia prima, proceso de fabricación, verificación de la calidad de las baldosas de acuerdo a las normas chilenas y su evaluación económica. Los resultados obtenidos permiten concluir que el proyecto tiene viabilidad de producción y es económicamente rentable. Palabras claves: Baldosas, escoria de cobre, reciclaje, producción limpia.

Abstract The production of copper anodes by melting process which generates waste between the slag is. In northern Chile, from the time of the Spanish colony until the early twentieth century, the slags were deposited in the environment polluting smelting sites visually and occupying large tracts of land. Studies on recycling abandoned these environmental liabilities are scarce in the national literature. This article proposes an innovative product in the segment of pavement that promotes the recycling of an environmental liability mining - metallurgical, through technical - economic manufacturing floor tiles of buildings, using in place of river aggregates, slag copper from an abandoned warehouse in the Atacama Region, Chile. In the present study the history of obtaining raw materials, manufacturing process, the quality check of the tiles according to the Chilean http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

standards and economic evaluation. The results obtained indicate that the project is viable and economically profitable production. Keywords: Tiles, copper slag, recycling, clean production

1. Introducción A fines del siglo XIX, la Región de Atacama tuvo un desarrollo económico marcado por la actividad minera y metalúrgica. Esta última generó grandes volúmenes de escorias de cobre distribuidos en los alrededores de antiguas fundiciones, siendo los vertederos más importantes, los que permaneces hasta ahora, en las localidades de Nantoco, Canto del Agua y Caldera, en la Región de Atacama en el norte de Chile. Actualmente, esta región se encuentra en una etapa de transición hacia un desarrollo económico nunca antes visto. Para los próximos 10 años se espera un crecimiento sostenido de la construcción, que se traduce en inversiones millonarias que tendrán como consecuencia un aumento del Índice de Actividad de la Construcción Regional (INACOR). Este indicador, que en promedio ha sido de un 20,6% de crecimiento anual en Atacama (1), ha representado un notable incremento de la superficie construida. Se asocia a ello, el aumento de la demanda de pavimentos de cerámica, madera, flexit y baldosa entre otros materiales de construcción, los cuales no son fabricados en la región. Es decir, la región solo es parte de un canal de distribución en productos de recubrimiento de pisos, con una industria que aun no se ha desarrollado. En Chile, las fábricas de baldosas se localizan en las ciudades de Santiago, Antofagasta, Coquimbo, Valparaíso y Concepción, y no consideran la escoria de cobre como insumo para la fabricación de pisos de baldosas. El presente artículo, considera la realización de un estudio de factibilidad técnica-económica para la creación de una industria productora de baldosas de escoria de cobre, siendo un producto altamente diferenciado e innovador en el mercado de recubrimiento de pisos.

2. Objetivos Estudiar la factibilidad técnica-económica de un proyecto de construcción y puesta en marcha de una planta industrial productora de pavimentos de baldosa de escoria de cobre en la Región de Atacama, la cual considera reciclar el material de los diferentes escoriales abandonados existentes en la región.

3. Metodología 3.1 Selección de Depósitos de Escorias Abandonados en la Región Se seleccionaron depósitos de escorias de cobre según información obtenida de la base de datos regional Slags 1.0 (2) perteneciente al proyecto “Uso de las escorias de cobre como un nuevo material de construcción” (3) financiado por el Gobierno Regional de Atacama. En la selección de la materia prima se consideró la cercania a la fábrica, aspectos legales, técnicos, económicos y ambientales.

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3.2 Selección de la Localización y Tamaño del Proyecto El estudio de la selección de la localización, consideraron los siguientes factores: 1. Tamaño del terreno. La elección del tamaño del terreno, es relevante en el estudio, porque la fábrica de baldosas de escoria se plantea con la posibilidad de expansión en el futuro, por lo tanto se necesita un terreno que pueda soportar la extensión de la planta productiva. 2. Legalidad. También se consideran las limitantes de crecimiento de acuerdo al Plan Regulador Comunal de Copiapó, que es un instrumento de planificación territorial que contiene un conjunto de disposiciones sobre condiciones adecuadas de edificación, y espacios urbanos. 3. Cercanía a los centros de distribución de insumos. La cercanía a los centros de distribución de insumos y abastecimiento de materia prima cobra importancia debido a la disminución de costos que genera al proyecto. 4. Acceso a suministros básicos. Se consideraron los suministros básicos: agua, electricidad, alcantarillado y conexiones viales. 5. Valor del terreno. El costo del terreno no deja de ser menor, ya que es parte de la inversión del proyecto, por lo tanto tiene que ser accesible para poder implementar el proyecto. 6. Tamaño de la fábrica. El estudio de la selección del tamaño de la planta se basa en los resultados del estudio de mercado realizado a personas, empresas públicas y privadas, respecto a las posibilidades de consumo de la baldosa de escoria. Con los resultados obtenidos se estableció un plan de producción anual.

Fotografía 1. Escorial de cobre de Canto del Agua

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3.3 Selección del Proceso Productivo La metodologia para la selección del proceso productivo considera determinar la dosificacion del mortero para la fabricacion de la baldosa de escoria y la selección de equipos en virtud de la escala de planta. 3.4 Dosis de la materia prima Para poder establecer la dosificación es necesario conocer la densidad aparente y los pesos específicos de los materiales, los que deben realizarse en un Laboratorio. La dosificación considera las cantidades en que deben mezclarse sus componentes para cumplir con las condiciones necesarias, para que el mortero pueda utilizarse en la fabricación de baldosas. El mortero estará compuesto por cemento, árido de escoria, agua y otros aditivos. Para estimar la formula de la dosificacion del mortero fue necesario, confeccionar adocretos, los cuales se ensayaron por resistencia a la compresión para comprobar que la dosificación a emplear cumplía con la resistencia minima de 300 kg/cm2 exigidas por norma para estos prefabricados. 3.5 Selección de Equipos Para la selección de los equipos, fue necesario considerar primero los equipos que se encuentran en la línea de proceso y los equipos que sirven de apoyo para la labor de éstos. En segundo lugar se consideró la capacidad de producción requerida en el diseño de la fábrica, definida por el estudio de mercado. Y en tercer lugar está el criterio de disponibilidad y soporte técnico. Este último punto es importante, ya que si bien el equipo puede ser muy adecuado, la casa matriz puede encontrarse en una localización geográfica apartada, por ejemplo, otro país, en ese caso se privilegiará al fabricante más cercano, o que tenga un soporte sólido disponible y adecuado. 3.6 Estudio de Mercado La evaluación del proyecto considera, un estudio de mercado, que permite estimar, cualitativamente, a través de la aplicación de encuestas a las personas y empresas, las posibilidades de consumo para remodelar, renovar o incorporar en sus proyectos pisos de baldosa de escoria de cobre de mayor duración, alta calidad y bajo precio. Además, el estudio de mercado considera un análisis cuantitativo, apoyado en estimaciones de proyecciones del mercado potencial de recubrimiento de pisos de superficie por construir, expresados en metros cuadrados, para los próximos 10 años (periodo 2013-2023), en la comuna de Copiapó.

4. Resultados Los depósitos de escoriales abandonados seleccionados en este estudio, fueron Nantoco, Canto del Agua y Playa Negra en Caldera. Todos estos lugares son parte del territorio de la Región de Atacama. En la Tabla 1 se muestran diferentes antecedentes relacionados a los lugares donde se encuentran los escoriales abandonados seleccionados y datos de tamaño y cantidad de estos depósitos.

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Tabla 1. Estimación de masa y volumen de los escoriales abandonados seleccionados.

Lugar

Distancia vertedero-fábrica km

Volumen aprox. m3

Masa Estimada* ton

Canto del Agua

122

908.567

3.179.985

Nantoco

55.144

193.004

Playa Negra

56.403

197.411

1.020.114

3.570.400

Totales 3

*Se estimó peso específico de escoria en 3,5 kg/cm

En relación al tratamiento legal que recibe la actividad de extracción de escoria, ésta se clasifica como una explotación minera, por lo tanto, previo al inicio de la extracción se debe presentar al Servicio Regional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN), un proyecto técnico de explotación, realizado por un Ingeniero de Minas. Los valores referentes a los certificados y permisos se presentan en la Tabla 2. Tabla 2. Valores de los certificados y permisos.

Certificados y permisos

Costo* US$

Proyecto técnico de extracción de escorias

5.263

Plan de cierre

3.158

Libro Manifold Sernageomin

316

Reglamentos específicos

Total

8.787

* 1 US $ = CL $ 475. Oct. 2012.

Para la localización del proyecto, se decidió por la ciudad de Copiapó por ser la capital regional, lo que presenta una gran ventaja dado que se encuentra la mayor cantidad de proyectos urbanos y mineros, además se concentra la mayor cantidad de habitantes de la región. La fábrica de pisos de baldosa de escoria, al igual que las oficinas comerciales, estarán ubicadas en el Barrio Industrial (latitud 27° 32' 30"S y longitud 70° 16' 9" W) sector Paipote (Camino Internacional), aproximadamente a 20 km de la ciudad de Copiapó. Es el único sector industrial legalmente establecido para estos fines. El terreno posee 2.400 m2, es extenso y permitiría una expansión de la planta La planta será una fábrica de tipo industrial, con una capacidad de producción anual de 740.000 m2 de baldosas de escoria de cobre, y se ubicará relativamente cerca de los depósitos de escoria de cobre de Nantoco, Canto del Agua y Playa Negra Caldera, que se utilizan como materia prima. Estos puntos de extracción de la escoria, abastecerán a la fábrica, y por lo tanto serán explotados directamente por la empresa. Además, la planta se ubicará cerca de plantas de molienda y de plantas de ventas de áridos. Véase Tabla 3.

Tabla 3. Cuadro de distancias de la fábrica de baldosas a las plantas de chancado. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Planta de molienda de escorias

Distancia a la fábrica de baldosas km

Planta 1

Planta 2

Planta 3

Planta 4

Planta 5

Planta 6

Para poder establecer la dosificación de mortero para la fabricación de un m2 de baldosas, es necesario conocer la densidad aparente y los pesos específicos de los materiales, lo que debe determinarse en laboratorio. En la Tabla 4 se muestran los resultados de las densidades aparentes, pesos específicos de los materiales la cantidad de material a usar para 1 m2. Tabla 4. Resultados de la densidad aparente y pesos específicos de los materiales.

Materia prima

Densidad Aparente kg/l

Peso Específico kg/l

Dosis/m2

Cemento

1,20

3,00

10,0 kg

Arena de escoria

2,26

3,98

28,5 kg

Agua

1,00

3,0 l

En la tabla 5 se muestra el detalle de las necesidades para el proyecto, que considera: equipo, descripción, capacidad, cantidad y costo. Tabla 5. Requerimientos para la planta de baldosas en US $.

Equipo

Cantidad

Total

Silos (cemento)

12.632

Estanques o torre de agua

1.053

Tolva para escorias o aridos

10.526

Tractor pala

13.263

Dosificadora de pigmentos y aditivos

4.421

Mezcladora eje vertical o amasado

11.937

Cintas transportadoras

23.684

Prensa giratoria

8.421

Prensa hidraulica central

10.526

Pulidora

5.684

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Equipo

Cantidad

Total

Gravilladora

5.263

Lavadora

762

Cámaras de curado

1.263

Bandejas apiladoras

7.390

Elevador móvil

30.316

Camiones de carga y transporte

75.790

Total

US $ 136.994

El proceso de fabricación de las baldosas de escoria de cobre comprende las siguientes etapas: 1. Recepción y almacenamiento de las materias primas. 2. Dosificación y amasado de la capa a la vista y del revés. 3. Vibro prensado. 4. Curado. 5. Tratamiento de acabado. 6. Inspección y control de calidad. 7. Paletizado e identificación. 8. Almacenamiento. 9. Suministro y recepción de obra.

Fotografía 1. Muestra de baldosa de escoria terminada.

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Los resultados del estudio de mercado se detallan a continuación. Análisis de la encuesta a personas El análisis cuantitativo y cualitativo, del estudio de mercado permite estimar una participación, en promedio, de un 5% con respecto al mercado potencial, dirigido principalmente a dos segmentos del mercado, el primero son consumidores que estarían dentro del grupo etario entre 21 y 40 años de edad, principalmente propietarios de sus viviendas, trabajadores dependientes, preferentemente del género masculino, ubicados en la categoría socio económica C2 y C3, segmentos que perciben un ingreso familiar mensual entre US$ 600 y US$ 6.300, los que presentan una baja sensibilidad a los precios, aunque en los casos más cercanos al segmento C3, la sensibilidad al precio está más presente. Estos segmentos poseen una fidelidad media hacia la marca de recubrimiento de pisos, estando dispuestos a pagar entre US$ 8,42 a US$ 12,63 el metro cuadrado de baldosas construidas con escoria de cobre. Análisis de la encuesta al sector industrial La encuesta en el sector industrial está dirigido a empresas de alto impacto, con niveles de ventas netas anuales sobre US$ 1.189.474, dedicadas principalmente al rubro de la minería con una cobertura de actividad a nivel nacional, que en promedio supera a los 1.000 trabajadores contratados y que perciben buenas oportunidades de negocio en el corto y mediano plazo, en la región. Esto significa, que tendrán la necesidad de ampliar sus dependencias o realizar construcciones nuevas, lo que presenta un escenario favorable para ofrecer baldosas de escoria de cobre, además este rubro tiene conocimiento de estos pasivos ambientales y se muestran muy interesados en utilizarlos en sus proyectos de revestimientos de pisos. Evaluación técnica y económica En cuanto al diseño de la planta, el terreno tiene una superficie de 2.400 m2 disponible, en la cual se instalarán: − Oficina Gerencia y Secretaría. − Sala de recepción y ventas donde se recibirán a los clientes. − Estacionamientos. − Planta productiva. La planta, estará dividida en dos secciones, la primera es la planta como tal y la segunda la bandeja de almacenamiento, adosada a un costado de la planta. La planta contará con: − Zona de carga y descarga de insumos − Bodega para la recepción y almacenamiento de las materias primas. − Bodega de productos terminados. − Acopio de material El valor de compra de terreno es de US$ 142 el metro cuadrado (incluye IVA 19%). La empresa encargada de la venta de estos terrenos. La programación de las inversiones que se realizarán se muestra en la Tabla 6, las inversiones en obras físicas se presentan en la Tabla 7 y el resumen de los costos se muestra en la Tabla 8. Tabla 6. Carta Gantt de las inversiones. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Inversión / periodo Adquisición del terreno

Mes 1 x

Mes 2

Construcción de obras físicas

Mes 3

Mes 4

Mes 5

Mes 6

Adquisición de equipos

Instalación de equipos

Contratación de personal

Puesta en marcha

x Tabla 7. Inversiones en obras físicas.

Construcción

Área m2

Costo Unitario US$

Costo total US$

Sala de ventas

204

Bodega de productos terminados

298

4.668

Bodega para la recepción y almacenamiento de las materias primas.

1.488

Zona de carga - descarga de insumos y acopio de material

320

4.042

Instalaciones de oficinas

768

437

6.845

Baños

Estacionamientos [radier]

227

Cierre perimetral pandereta

160

2.863

Cierre metálico

673

Radier instalación planta y oficina

897

11.331

Techumbre (plancha de zinc 0,30x851x2500 mm)

423

4.385

Sección bandejas de almacenamiento Sección dosificadores Sección prensas Planta de producción

Sección gravilladora Sección lavadora Sección paletizado Sección cámaras de curado Sección pulidoras

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Construcción

Área m2

Costo Unitario US$

Costo total US$

Otros (ventas-puertas-quincallería)

842

Baños

162

324

Mano de obra

2.105

Flete 20% sobre el precio (Santiago – Copiapó)

16.860

Total

57.703

Tabla 8. Resumen de los costos.

Resumen de costos

Costo anual

Costos de inversión

197.729.131

Capital fijo

40.986.194

Capital intangible

17.389.534

Costos publicidad

3.292.488

Capital de trabajo

137.268.000

Total costos de inversión

396.665.347

Conclusiones Para establecer nuestro Estudio de Mercado, fue necesario cuantificar los metros cuadrados de piso que se podrían cubrir con las baldosas de escoria de cobre, teniendo en cuenta la actual y futura demanda en el mercado regional y comunal de los proyectos de inversión tanto públicos como privados. De acuerdo a los datos obtenidos se puede concluir que en materia de recubrimiento, reparación o renovación de pisos en el sector Edificación, proyectos de Gobierno, sector minero y proyectos del área energética y de alto impacto, se estima una demanda promedio anual de 460.000 m2 de baldosas para los próximos 10 años. Del análisis y resultados de encuestas, se desprende que se contaría con una cantidad considerable de personas o clientes que estarían dispuestos a comprar este nuevo producto, los cuales se encontrarían concentrados en el grupo etario de 21 a 40 años, principalmente trabajadores dependientes que pertenecen a la clase socio económica C2 y C3, por lo tanto sensible al precio, propietarios de su viviendas y de los cuales la mayoría nunca han renovado sus pisos, ellos estarían dispuestos adquirir las baldosas de escoria de cobre, siempre y cuando el precio fluctué entre los US$ 8,42 a US$ 12,63. En cuanto a las industrias y empresas de inversiones de gran impacto en la región, se puede señalar que estas empresas especialmente del rubro minería, con cobertura nacional, correspondiente al segmento de mediana y gran empresa (ventas sobre US$ 1.189.474), con una contratación superior a los 1.000 trabajadores, estarían muy interesadas en utilizar estas baldosas para sus futuras construcciones o proyectos que puedan concretar dentro del corto plazo, ya que consideran que reutilizar este pasivo ambiental como http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

materia prima en la fabricación de este nuevo producto estarían reutilizando un desecho producido por esta misma actividad minera y metalúrgica. La tasa de descuento que se aplicó, está sobre la tasa de interés bancaria, que por lo general oscila entre un 10 a 12%, por ende una tasa de descuento del 40% es muy exigente para un proyecto de esta envergadura.

Referencias 1. CChC. "Imacón aumentó 11,2% en mayo". Comunicado de prensa [Internet]. Edición WEB. Santiago, Chile; 2012 jul 17 [citado 2012 oct 1]; Available a partir de: http://www.cchc.cl/2012/07/imacon-aumento-112-en-mayo/ 2. Arcos R, Nazer A, Pavez O. "Slags Database, Atacama.Chile". Copiapó, Chile: Universidad de Atacama; 2012. 3. Nazer A, Pavez O, González L. "Uso de las escorias de cobre como un nuevo material de construcción". Fondo de Innovación y Competitividad FIC 2010, GORE Atacama; 2011.

Agradecimientos Agradecemos al Gobierno Regional de Atacama, Proyecto FIC-ECO 2010, por financiar parte de este estudio.

Correspondencia Para más información contacte con: Amin Nazer Varela Académico Universidad de Atacama Av. Copayapu 485, Copiapó, Chile amin.nazer@uda.cl

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ANÁLISE SISTEMÁTICA BIBLIOMETRICA DO ESTADO DA ARTE DO ECODESIGN Medianeira Stefano, N. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) da Graça Portela Lisboa, M. Centro Universitário Franciscano (UNIFRA) Casarotto Filho, N. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)

Resumo Este artigo tem o objetivo de estruturar um conjunto ou portfólio bibliográfico para tratar do tema ecodesign. A pesquisa é caracterizada como um estudo exploratório-descritivo e uma abordagem qualitativa e quantitativa é utilizada. A metodologia seguiu um procedimento de três estágios: Planejamento, execução e relato. Durante a fase de planejamento, foram definidos os objetivos da pesquisa e identificaram-se as fontes de dados. A segunda etapa, a execução, consiste em duas sub-etapas: identificar os critérios de seleção iniciais (intervalo de tempo, bases de dados e palavras-chave) e o uso do ProKnow-C (Knowledge Development Process–Constructivist). ProKnow-C é proposto por Ensslin et al., (2010) para construir conhecimento a partir dos interesses e delimitações de um pesquisador, de acordo com a visão construtivista. A terceira e última etapa diz respeito ao relato que é a análise bibliometrica do portfólio e das suas referências. Para coletar as informações foram utilizadas bases de dados internacionais (ISI Web of Knowledge e Scopus. Com todos esses procedimentos propostos pretende-se ao final construir conhecimento no pesquisador para tratar do tema que assim desejar. Neste caso o ecodesign e, também ajudar a identificar gaps ainda não explorados neste tema. Palavras-chave: Ecodesign, portfolio de artigos, análise bibliometrica.

Abstract This article aimed to structure a portfolio bibliography of articles discussed the issue ecodesign. The research is characterized as a descriptive exploratory study and a qualitative and quantitative approach is used. The methodology followed a three-stage procedure: Planning, Execution and Reporting. During the planning phase, we defined the research objectives and identified the sources of data. The second phase, execution, consists of two sub-steps: identify the initial selection criteria (time interval, databases and keywords) and using ProKnow-C (Knowledge Process Development-Constructivist). The ProKnow-C is proposed by Ensslin et al., (2010) to http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

build knowledge and interests from the contours of an investigator, according to the constructivist view. The third and last phase concerns the story that is the bibliometric analysis of the portfolio. International databases were used to collect information (ISI Web of Knowledge and Scopus). With all these proposed procedures intended to build knowledge in the end investigator to address the issue that you wish. In this case the ecodesign and also help identify gaps in this unexplored subject. Keywords: Ecodesign, bibliography portfolio, bibliometric analysis. 1. Introdução A questão ambiental tornou-se desafiadora para as organizações empresariais nos últimos anos. Consequentemente, suas operações estão sujeitos a pressões crescentes e de análise de diversas partes interessadas dentro e fora da organização, como as agências do governo, trabalhadores, e grupos sem fins lucrativos. Estes desafios e pressões fazem com que elas considerem seriamente os impactos ambientais ao fazer seus negócios E esta preocupação com o meio ambiente faz com que surja uma demanda crescente de clientes e sociedades por produtos que sejam mais amigáveis ao meio ambiente. A aceitação ambiental de um produto é a marca do novo século, e assuntos como ecodesign (Ryan et al., 1992; Lofthouse, 2004) fazem parte das estratégias das organizações e passam a integrar o projeto de produtos desde o design à seleção dos materiais, ainda na fase do pré-projeto. Múltiplos sentidos do termo ecodesign (ou DfE – Design for Environment) podem ser encontrados na literatura. Karlssone e Luttropp (2006), por exemplo, alegam que ecodesign centra-se na integração de considerações ambientais no desenvolvimento de produtos, e que as ferramentas de concepção ecológica devem ser disponibilizadas para os designers durante o processo de desenvolvimento do produto. Nas palavras de Bereketli et al. (2009) a questão-chave para o sucesso de um produto com ecodesign não é apenas para satisfazer objetivos ambientais, tais como recursos e conservação de energia e redução de impacto ambiental. Mas, também de ter em conta a eficácia de custos, a demanda do mercado, e os requisitos de multi-funcionalidade. O ecodesign assegura que um produto seja derivado do uso consciente de energia, de água e matérias-primas. Esta prática torna-se essencial para aquelas organizações que reconhecem a responsabilidade ambiental como de vital importância para o sucesso no longo prazo. Pois, proporciona vantagem como redução dos custos, menor geração de resíduos, gera inovações em produtos e atrai novos consumidores. Para se entender conceito de ecodesign outros três conceitos chaves têm de ser esclarecido, isto é: o de desenvolvimento sustentável, o da redução de resíduos e emissões e o da abordagem do ciclo de vida. 1.

O produto sustentável implica que os produtos serão avaliados com base em se atender necessidades consideradas importantes. O princípio básico do desenvolvimento sustentável é o de atender as necessidades atuais sem prejudicar as gerações futuras de atenderem suas necessidades. O desenvolvimento sustentável tem uma visão mais ampla do meio ambiente, incluindo também, fatores políticos e sociais que interferem na qualidade de vida e na preservação do meio ambiente. Mas, o design de produto sustentável não terá êxito sem mudanças no sistema em torno dos produtos, como a produção de matérias-primas, impostos, http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

e os padrões de consumo. A política integrada (Bhander et al., 2003) de produtos é visto como uma das muitas iniciativas promissoras para melhorar a estrutura em torno da prática do design de produto sustentável. 2.

Uma das principais causas da poluição e degradação de meio ambiente é oriunda do atual modelo de produção e consumo. Este se baseia na concepção de que o meio ambiente é um infinito fornecedor de energia e recursos abundantes ou mesmo ilimitados, bem como é visto, também, como um receptor ilimitado de resíduos (MANAHAN, 1999). Nesta questão de redução de resíduos (Borchard et al., 2008) é importante destacar o conceito da ecologia industrial proposto por Jay Forrester, na década de 1960, baseado na teoria dos sistemas. A ecologia industrial considera que todos os resíduos e materiais devem ser continuamente reciclados dentro de um sistema fechado e somente a energia solar ilimitada seria utilizada de forma dissipativa.

Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é uma técnica para avaliar os aspectos ambientais e impactos potenciais associados a um produto. A metodologia AVC compreende um conjunto de métodos e abordagens diferentes dentro de um quadro geral. Ela é uma ferramenta poderosa para a análise ambiental no desenvolvimento de produtos ambientalmente superiores.

Por meio dos conceitos de desenvolvimento sustentável, o da redução de resíduos e emissões e o da abordagem do ciclo de vida pode-se afirmar que as atividades do ecodesign incluem (SARKIS, 1998; BEAMON, 1999; LIN; JONES e HSIEH, 2001; ZSIDISIN e SIFERD, 2001; APO, 2004; ELTAYEB et al., 2011): •

Design para a redução ou eliminação de materiais ambientalmente perigosos – tais como chumbo, mercúrio, crómio e cádmio.

•

Design para reutilização – facilita a reutilização de um produto ou de parte dele, com ou sem tratamento mínimo do produto utilizado.

•

Design para reciclagem – facilita a desmontagem do produto e dos resíduos, a separação das partes de acordo com o material, e o reprocessamento do material.

•

Design para remanufatura – facilita a reparação, retrabalho e remodelação das atividades destinadas a devolver um novo produto melhorar-lo para uma nova condição.

•

Design para a eficiência dos recursos – incluindo a redução do consumo de materiais e de energia de um produto durante a utilização, além de promover o uso de recursos renováveis e energia.

Considerando que o ecodesign é um assunto recente para as organizações e que a literatura possui várias lacunas a serem discutidas sobre este assunto, este artigo tem o objetivo de estruturar um portfólio bibliográfico de artigos para tratar do tema em questão. Esta pesquisa possui a característica de ser estudo exploratório-descritivo e, uma abordagem qualitativa e quantitativa é utilizada. A metodologia seguiu um procedimento de três estágios: Planejamento, Execução e Relato. Durante a fase de planejamento, foram definidos os objetivos da pesquisa e identificaram-se as fontes de dados. A segunda etapa, a execução, consiste em duas sub-etapas: identificar os critérios de seleção iniciais (intervalo de tempo, bases de dados e palavras-chave) e o uso do ProKnow-C (Knowledge Development Process–Constructivist). ProKnow-C é proposto por Ensslin et al., (2010) para construir conhecimento a partir dos interesses e delimitações de um pesquisador, de acordo com a visão construtivista. A terceira e http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

última etapa diz respeito ao relato que é a análise bibliométrica (Chai e Xia, 2012) do portfólio. Para coletar as informações foram utilizadas bases de dados internacionais (ISI Web of Knowledge e Scopus) por serem bases de ampla abrangência e reconhecidas cientificamente, e também às quais foram testadas e demonstraram a maior contribuição quanto ao tem abordado. Com todos estes procedimentos propostos pretende-se ao final construir conhecimento no pesquisador para tratar do tema que assim desejar, neste caso o ecodesign. 2. Metodologia da pesquisa Esta seção aborda os procedimentos de escolha e descrição da metodologia. 2.1. Escolha da metodologia Um esquema analítico de revisão é necessário para a avaliação sistemática da contribuição de um determinado tema na literatura. Geralmente, o processo de revisão consiste em três partes: coleta de dados, análise dos dados e síntese dos dados. O rigor científico na condução de cada uma dessas etapas é fundamental para uma análise da sua qualidade. A coleta de dados pode ser realizada de diferentes formas. Como por exemplo, empregando o conhecimento existente na literatura para selecionar artigos e pesquisar diversos bancos de dados usando palavras-chave. Uma vez que os artigos são selecionados para a revisão, a análise dos dados pode proceder de diferentes maneiras, dependendo dos objetivos da revisão (Tranfield et al., 2003; Crossan e Apaydin, 2010). Uma revisão destinada a consolidar os resultados de vários estudos empíricos pode depender tanto análise qualitativa ou quantitativa dos resultados. A síntese dos dados é o produto principal da pesquisa uma vez que produz novos conhecimentos com base na coleta de dados completa. Esta pesquisa possui característica de exploratória e descritiva (Richardson, 2008). Exploratória, porque segue um processo para construir um portfólio bibliográfico de artigos de um determinado tema. E, descritivo, pelo fato de que busca descrever as características das publicações científicas desse portfólio. 2.2. Descrição da metodologia Para este trabalho foi seguido um procedimento de três estágios: Planejamento, Execução e Relato. Durante a fase de planejamento foi realizado os seguintes procedimentos: foram definidos os objetivos da pesquisa e identificaram-se as fontes de dados; tema a ser trabalhado; o intervalo de tempo utilizado para a busca foi de 1990-2012; foi optado por limitar apenas a journals como fontes de dados porque estes podem ser considerados conhecimento validado e são susceptíveis de possuírem maior impacto; não foram considerados artigos publicados em congressos e seminários, bem como livros, dissertações e teses; a ISI “Web of Knowledge” e Scopus foram os bancos de dados escolhidos, pois são bases de dados abrangentes e multidisciplinares – a característica, interessante, dessas bases é que elas apresentam a contagens das citações dos artigos, e isso permite uma triagem de um conjunto de artigos com base neste critério e; foi considerado o número de vezes em que um determinado artigo é citado (reconhecimento científico) no Google Acadêmico.

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A segunda etapa, a execução, consiste em duas sub-etapas: identificar os critérios de seleção iniciais (intervalo de tempo, bases de dados e palavras-chave) e o uso do ProKnow-C (Knowledge Development Process–Constructivist). O ProKnow-C é proposto por Ensslin et al., (2010) para construir conhecimento a partir dos interesses e delimitações de um pesquisador, de acordo com a visão construtivista. Este instrumento, (Bortoluzzi et al., 2011), fornece os passos que devem ser seguidos para a construção de seleção de um Portfólio Bibliográfico representativo do tema que se pretende pesquisar. Esta fase é dividida em duas etapas: (1) Seleção do banco de artigos brutos; (2) Filtragens do banco de artigos, a qual é segregada em cinco sub-etapas: (a) filtro do banco de artigos brutos quanto à redundância; (b) filtro do banco de artigos brutos não repetidos quanto ao alinhamento do título; (c) filtro do banco de artigos brutos não repetidos e com titulo alinhado quanto ao reconhecimento científico; e (d) processo de reanalise dos artigos que não possuem reconhecimento científico; (e) filtro quanto ao alinhamento do artigo completo. A terceira e última etapa diz respeito ao Relato que é a análise bibliométrica do portfólio. Também foram analisados os tipos de pesquisa realizados nestes artigos, a classificação (FILIPPINI, 1997; BERTO e NAKANO, 2000; GUPTA et al., 2006;) utilizada foi: •

Estudo de Campo – presença de dados de campo (principalmente com enfoque qualitativo), sem estruturação formal do método de pesquisa.

•

Teórico/conceitual – discussões conceituais a partir da literatura, revisões bibliográficas. Modelagens conceituais, baseadas na percepção e experiências do autor.

•

Estudo de Caso – análise aprofundada de um ou mais objetos (casos), com o uso de múltiplos instrumentos de coleta de dados e interação entre o pesquisador e o objeto de pesquisa.

•

Experimento – estudo da relação causal entre duas variáveis de um sistema sob condições controladas pelo pesquisador.

•

Simulação – presença de técnicas computacionais para simular o funcionamento de sistemas produtivos, a partir de modelos matemáticos.

•

Modelagem – uso de técnicas matemáticas para descrever o funcionamento de um sistema ou de parte de um sistema produtivo.

•

Survey – uso de um único instrumento de coleta de dados (em geral um questionário), aplicado a amostras de tamanho grande, com o uso de técnicas de amostragem e análise estatística.

3. Resultados A seção 4 do trabalho apresenta a análise referente aos dados da pesquisa. 3.1. Formação do portfólio A fase de seleção de banco de artigos brutos foi concluída com 328 artigos encontrados, conforme critérios estipulados de busca. Para o próxima fase foi realizado a filtragem do banco de artigo, então armazenada no software de gestão de referências bibliográficas EndNote versão Web. Esta segunda fase foi dividida em três fases de separação quanto à: (i) ao alinhamento do título; (ii) reconhecimento científico (número de citação) dos artigos e leitura dos resumos; (iii) leitura completa dos artigos. A Figura 1 mostra a etapa de Execução da pesquisa e as suas subetapas. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

EXECUÇÃO Busca na “ Web of Knowledge e Scopus: usando os filtros “article title”, Abstract, Keyword”

Uso das seguintes palavras-chave: “Design for Environment”; “Eco-design”

Total da busca: 332 artigos

Amostragem salva no Software Endnote

No Endnote: verificar duplicidade (find duplicates) – 66 duplicações – restante 266 artigos

ProKnow-C Análise de afinidade: título e palavras-chave 128 artigos sem afinidade ELIMINADOS 18 artigos de bases pagas 120 artigos para realizar análise de titulo e palavraschave e abstract 35 artigos sem afinidade ELIMINADOS 16 artigos de journals pagas 69 artigos para realizar análise do conteúdo

Reconhecimento científico dos artigos por meio do número de citação no Google Acadêmico

Estipulado ponto de corte (18 ou mesmo citação) 14 artigos com nenhuma citação ELIMINADOS Recuperaram-se os artigos 4 mais atuais (2011 e 2012) e mais citados

28 artigos com 18 ou menos citações

Portfólio final: 27 artigos

Figura 1. Resultado da etapa Execução para a formação de um portfólio de artigos Fonte: Elaborado pela autora http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Na subetapa de recuperação foram recuperados quatro artigos atuais (2011 e 2012) mais citados, sejam: •

Eco-design in innovation driven companies: perception, predictions and the main drivers of integration: the Spanish example (2011 e 7 citações).

•

Green supply chain initiatives among certified companies in Malaysia and environmental sustainability: Investigating the outcomes (2011 e 13 citações).

•

A taxonomy of ecodesign tools for integrating environmental requirements into the product design process (2012 e 3 citações).

•

A process-based approach to operationalize life cycle assessment through the development of an eco-design decision-support system (2012 e 12 citações).

Ao final restaram 23 artigos, os quais compuseram o portfólio de artigos sobre o tema em questão (Quadro 1). Titulo Current results and future perspectives for Japanese recycling of home electrical appliances Implementing Life Cycle Assessment in product Development The soft side of ecodesign Materials selection for sustainable product design: a case study of wood based furniture eco-design The influence of impact assessment methods on materials selection for eco-design A taxonomy of ecodesign tools for integrating environmental requirements into the product design process The conflict-problem-solving CAD software integrating TRIZ into ecoinnovation Eco-design implemented through a product-based environmental management system Green supply chain initiatives among certified companies in Malaysia and environmental sustainability: investigating the outcomes Producer responsibility, waste minimisation and the WEEE Directive: case studies in eco-design from the European lighting sector Barriers and stimuli for ecodesign in SMEs Adopting and applying eco-design techniques: a practitioners perspective Strategic evolution of eco-products: a product life cycle planning methodology A systematic approach to eco-innovative product design based on life cycle planning Ecodesign tools for designers: deﬁning the requirements Developing sustainable products and services Product-service eco-design: knowledge-based infrastructures Using LCA to assess eco-design in the automotive sector: case study of a polyolefinic door panel A process-based approach to operationalize life cycle assessment through the development of an eco-design decision-support system Integrated sustainable life cycle design: a review

Autor Aizawa, H.; Yoshida, H.; Sakai, S.I. Bhander, G.S.; Hauschild, Mcaloone, T. Boks, C. Bovea, M.A.D.; Vidal, R.

M.;

Bovea, M.A. D.; Vidal, R. Bovea, M. D.; Pérez-Belis, V. Chang, H.-T.; Chen, J.L. Donnelly, K.; Beckett-Furnell, Z.; Traeger, S.; Okrasinski, T.; Holman, S. Eltayeb, T.K.; Zailani, S.; Ramayah, T. Gottberg, A.; Morris, J.; Pollard, S.; Mark-Herbert, C.; Cook, M. Hemel, CV.; Cramer, J. Knight, P.; Jenkins, J. O. Kobayashi, H. Kobayashi, H. Lofthouse, V. Maxwell, D.; Van der Vorst, R. Michelini, R.C.; Razzoli, R.P. Muñoz, I.; Rieradevall, J.; Domènech, X.; Gazulla, C. Poudelet, V.; Chayer, J.-A.; Margni, M.; Pellerin, R.; Samson, R. Ramani, K.; Ramanujan, D.; Bernstein, W.Z.; Zhao, F.;

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Titulo

Sustainable product-service systems Eco-design in innovation driven companies: perception, predictions and the main drivers of integration: the Spanish example Principles and practice of ecological design The relationship between environmental analyses and the dialogue process in product development Strategic response to EEE returns: product eco-design or new recovery processes? Integrated design of remanufacturable products based on product profiles

Autor Sutherland, J.; Handwerker, C.; Choi, J.K.; Kim, H.; Thurston, D. Roy, R. Santolaria, M.; Oliver-Solà, J.; Gasol, C.M. Morales-Pinzón, T.; Rieradevall, J. Shu-Yang, F.; Freedman, B.; Cote, R. Tingström, J.; Karlsson, R. Zuidwijk, R.; Krikke, H. Zwolinski, P.; Lopez-Ontiveros, M.A.; Brissaud, D.

Quadro 1. Portfólio bibliográfico de artigos Fonte: Dados da pesquisa

Na próxima subseção serão apresentados os resultados (relato) do perfil do portfólio construído, tais itens serão verificados: reconhecimento científico dos artigos; periódicos que mais se destacam; autores em destaque, palavras-chaves utilizadas e metodologia utilizada. 3.2. Análise bibliométrica do portfolio de artigos (Relato) Realizado o procedimento para se construir um portfólio bibliográfico, representativo, para tratar do tema ecodesign, o próximo passo foi tratar esses artigos por meio da análise bibliométrica. A bibliometria (Macias-Chapula, 1998; Tasca et al., 2010; Chai e Xia, 2012) é uma técnica que permite situar a pesquisa por meio de diversos indicadores e relações. Como indicadores podem ser utilizados o, número de citações, coautorias, número de patentes, bem como podem serem feitos mapas dos campos científicos e dos países. A Tabela 1 mostra o indicador reconhecimento científico (Número de citações) realizado no portfólio de artigos. A data de consulta do número de citações no Google Acadêmico foi 27 de agosto de 2012. TITULO A taxonomy of ecodesign tools for integrating environmental requirements into the product design process Eco-design in innovation driven companies: perception, predictions and the main drivers of integration: the Spanish example A process-based approach to operationalize life cycle assessment through the development of an ecodesign decision-support system Green supply chain initiatives among certified companies in Malaysia and environmental sustainability: Investigating the outcomes Using LCA to assess eco-design in the automotive sector: case study of a polyolefinic door panel Product-service eco-design: Knowledge-based infrastructures Principles and practice of ecological design Integrated sustainable life cycle design: a review The relationship between environmental analyses and the dialogue process in product development Current results and future perspectives for Japanese recycling of home electrical appliances Implementing Life Cycle Assessment in product development A systematic approach to eco-innovative product design based on life cycle planning The conflict-problem-solving CAD software integrating TRIZ into eco-innovation

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N. de cit. 3 7 12 13 19 22 22 24 26 27 31 36 37

TITULO

N. de cit.

Strategic response to EEE returns: product eco-design or new recovery processes? Integrated design of remanufacturable products based on product profiles Materials selection for sustainable product design: a case study of wood based furniture eco-design Eco-design implemented through a product-based environmental management system Strategic evolution of eco-products: a product life cycle planning methodology Ecodesign tools for designers: deﬁning the requirements Adopting and applying eco-design techniques: a practitioners perspective The soft side of ecodesign Producer responsibility, waste minimisation and the WEEE Directive: case studies in eco-design from the European lighting sector The influence of impact assessment methods on materials selection for eco-design Handling trade-oﬀs in Ecodesign tools for sustainable product development and procurement Barriers and stimuli for ecodesign in SMEs Sustainable product-service systems Developing sustainable products and services

37 37 39 41 46 47 51 52 62 67 89 99 123 149

Tabela 1. Número de citações (reconhecimento científico) do portfólio bibliográfico Fonte: Dados da pesquisa

A análise de citação é baseada na suposição de que os autores mencionam documentos considerados importantes para o desenvolvimento da sua pesquisa. Isto significa artigos mais citados são mais propensos a ter uma maior influência sobre o assunto do que aqueles que são menos frequentemente citados (CULNAN, 1987; SHARPLIN e MABRY, 1985). O artigo com o maior número de citação (149) foi Developing sustainable products and services escrito por Maxwell, D.; Van der Vorst, R., publicado no Journal of Cleaner Production em 2003.

Titulo do Journal

Em geral, a análise de citações (Pilkington e Chai, 2008) pode fornecer informações valiosas, especialmente se os artigos de origem são cuidadosamente selecionados e uma grande amostra de artigos é usada. A Figura 2 mostra o indicador “título dos journals” ou periódicos presentes nos artigos do portfolio bibliográfico. O periódico de maior destaque foi Journal of Cleaner Production, com 13 artigos no portfólio.

Journal of Cleaner Production Resources, Conservation and Recycling 2 Materials & Design 2 Science of the Total Environment 1 Research in Engineering Design 1 Journal of Mechanical Design,… 1 International Journal of Life Cycle… 1 Futures 1 European Journal of Operational Research 1 Environmental Reviews 1 Environmental Progress 1 Advances in Engineering Software 1 Advanced Engineering Informatics 1 0

6 8 10 Qtd de artigos

Figura 2. Journals no portfólio bibliográfico Fonte: Dados da pesquisa http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Outro indicador utilizado foi a quantidade de artigos por autor no portfólio bibliográfico, como mostra a Figura 3. Ao total foram identificados 73 autores (contabilizando autorias e coautorias) no portfólio, nenhum dos autores apresentou maior participação. O único autor com três artigos no portfólio foi Bovea, M.A.D.E com dois artigos do portfólio tem-se: Kobayashi, H., Rieradevall, J. (coautoria) e Vidal, R. (coautoria).

Figura 3. Autores presentes no portfólio bibliográfico Fonte: Dados da pesquisa

O indicador palavras-chave (Figura 4) encontrado no portfólio, também foi analisado. O destaque é para a palavra-chave Eco-design a própria palavra raiz de pesquisa, seguido tem-se Sustainability, Eco-innovation. Na realidade a sustentabilidade é o centro do ecodesign, mas ao mesmo tempo é uma tarefa complexa. Pois, a ambigüidade atribuída a um conceito durante a fase inicial do projeto (Ramani et al., 2010) cria grandes desafios para o desenvolvimento de métricas apropriadas, precisas relacionadas com a sustentabilidade.

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Palavras-chave

Eco-design 4 Eco-innovation 4 3 Environmental management 3 2 2 SME’s 2 Product development 2 2 Life cycle assessment (LCA) 2 2 Eco-efficiency 2 1 Uncertainty 1 1 Transformative learning 1 1 The Netherlands 1 1 Sustainable products and… 1 1 Sustainable development 1 1 Supply chain 1 1 Review 1 1 Resource productivity 1 1 Recycling policy 1 0

5Qtd no portfólio 10

Figura 4. Palavras-chave presente no portfólio bibliográfico de artigos Fonte: Dados da pesquisa

E, por fim foram analisados os tipos de pesquisas presentes no portfólio de artigos. Dos 27 artigos presentes no portfólio, os destaques foram: estudo de caso (30%) e teórico/conceitual (30%), como mostra a Figura 5.

Qtd no portfólio

Neste conjunto foram classificados os trabalhos de revisão bibliográfica, as discussões conceituais (com a ausência de dados de campo) e as análises de dados secundários, isto é, obtidos de fontes que não as diretas, bem como os de modelagem conceitual. De forma, geral quanto ao estudo de caso (Berto e Nakano, 2000) é importante destacar que muitas vezes, fato do objeto de estudo referir-se a uma única empresa faz com que o rótulo “Estudo de Caso” seja utilizado, mesmo que o levantamento de dados e a análise da organização não atinjam a profundidade exigida por esse tipo de pesquisa. 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%

30%

15% 11% 7%

Tipos de pesquisa Figura 5 – Tipos de pesquisas no portfólio bibliográfico de artigos Fonte: Dados da pesquisa http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

O principal objetivo do ecodesign é criar produtos e serviços que levam a uma sociedade sustentável. Os produtos com ecodesign têm de alocar poucos recursos o quanto possível, reduzir os impactos ambientais, mas sem reduzir o desempenho. Ou seja, melhorar o impacto ambiental, sem comprometer a qualidade, funcionalidade, custo e aparência dos produtos. Portanto, com esta pesquisa foi possível, fornecer ao pesquisador conhecimento necessário para iniciar um estudo com o tema ecodesign. 4. Considerações finais No atual contexto socioeconômico as organizações estão percebendo a importância da utilização de matérias-primas e processos que acarretem menor impacto ambienta. Pois, a questão ecológica irá refletir diretamente nos custos, uma vez que considera o tempo gasto nas operações, material utilizado e redução de energia para produção. Assim, cabe destacar a importância do ecodesign para a escolha correta de matérias-primas, que causem menos agressões ao meio ambiente. Ou seja, o ecodesign geralmente é orientado para reduzir o esgotamento dos recursos primários e/ou outros tipos de impacto ambiental, proporcionando as seguintes vantagens (CERDAN et al, 2009): redução do número de diferentes materiais e de seleção dos mais apropriados; redução do impacto ambiental na fase de produção; otimização da fase de distribuição; redução do impacto ambiental na fase de utilização; prolongamento do tempo de vida do produto útil; simplificação do produto para desmontagem; projeto para reutilização; concepção para reciclagem entre outras. Este artigo teve como objetivo construir um portfólio de artigos sobre o tema ecodesign e desta forma, contribuir com pesquisas a respeito deste tema. Para tanto, foi realizado um procedimento de três estágios, Planejamento, Execução e Relato para a construção deste portfólio. As buscas foram realizadas via portal de periódico Capes (nas bases de dados ISI Web of Knowledge e Scopus), compreendendo o período de 1990-2011. A formação do portfólio bibliográfico resultou na identificação de 27 artigos apresentados no Quadro 1. Posteriormente foi realizada a análise bibliométrica do portfólio. O portfólio bibliográfico de 27 artigos apresentou as seguintes características: • O artigo com o maior número de citação (149) foi “Developing sustainable products and services” escrito por Maxwell, D.; Van der Vorst, R., publicado no Journal of Cleaner Production em 2003. • O periódico de maior destaque foi o Journal of Cleaner Production. • O único autor com três artigos no portfólio foi Bovea, M.A.D.E com dois artigos do portfólio tem-se: Kobayashi, H., Rieradevall, J. (coautoria) e Vidal, R. (coautoria). • As palavras-chave ecodesign, sustainability e eco-innovation, foram as mais utilizadas nos artigos. • Quanto ao tipo de pesquisa os destaques foram: estudo de caso (30%), teórico/conceitual (30%), estudo de campo (15%), survey (11%), simulação e modelagem (7%) modelagem (4%) e simulação (4%). A vantagem deste tipo de metodologia proposta neste artigo pode ser utilizada para estruturar qualquer tema de pesquisa nas mais diversas áreas. A análise bibliométrica fornece um guia para http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

os pesquisadores, pois por meio dela, por exemplo, se pode descobrir quais journals ou periódicos que publicam acerca do tema que se deseja trabalhar, autores reconhecidos e títulos reconhecidos cientificamente. Algumas limitações na pesquisa podem ser destacadas: (i) considerou-se exclusivamente artigos publicados em periódicos internacionais; (ii) fontes de pesquisa como livros, dissertações, teses anais de conferencias, eventos foram excluídas; (iii) o período de tempo considerado para a busca foi de 1990-2011; (iv) apenas duas bases de dados foram consideradas e; (v) apenas bases de dados de acesso gratuito via portal Capes foram consideradas. Este trabalho além de contribuir para fomentar as discussões no meio acadêmico científico, também contribui para o meio dos negócios. Pois, o ecodesign é de suma importância para o sucesso no longo prazo, promove vantagem como redução dos custos, menor geração de resíduos, gera inovações em produtos e atrai novos consumidores. Referências Aizawa, H., Yoshida, H. and Sakai, S.I. “Current results and future perspectives for Japanese recycling of home electrical appliances”. Resources, Conservation and Recycling, Vol. 52, 2008, pp. 1399-1410. Apo. “Asian Productivity Organization”. Eco-products directory 2004. Tokyo: Asian Productivity Organization; 2004. Beamon, B.M. “Designing the green supply chain”. Logistics Information Management, Vol. 12, 1999, pp. 332-42. Bereketli, I., Genevois, M.E. and Ziya Ulukan, H. “Green product design for mobile phones”. World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 58, 2009, pp. 213-217. Berto, R.M.V.S. and Nakano, D.N. “A produção científica nos anais do Encontro Nacional de Engenharia de Produção: um levantamento de métodos e tipos de pesquisa”. Produção, Vol. 9, 2000, pp. 65-76. Bhander, G.S., Hauschild, M. and Mcaloone, T. “Implementing Life Cycle Assessment in Product Development”. Environmental Progress, Vol. 22, 2003, pp. 255-267. Boks, C. “The soft side of ecodesign”. Journal of Cleaner Production, Vol. 14, 2006, pp. 13461356. Borchard et al. “Considerações sobre ecodesign: um estudo de caso na indústria eletrônica automotiva”. Ambiente & Sociedade, Vol. 11, 2008, pp. 341-353. Bortoluzzi, S.C et al. “Avaliação de desempenho em redes de pequenas e médias empresas: estado da arte para as delimitações postas pelo pesquisador”. Revista Eletrônica Estratégia & Negócios, Florianópolis, Vol. 4, 2011, pp. 202-222. Bovea, M.A.D.; Vidal, R. “Materials selection for sustainable product design: a case study of wood based furniture eco-design”. Materials & Design, Vol. l. 25, 2004, pp. 111-116. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

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Correspondência Nara Medianeira Stefano, Economista e Doutoranda em Engenharia de Produção. Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. e-mail: stefano.nara@gmail.com

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PROJETO DE INOVAÇÃO EM ELETRODOMÉSTICOS: PROTÓTIPO DE UM LIQUIDIFICADOR da Graça Portela Lisboa, M. Centro Universitário Franciscano (UNIFRA) Medianeira Stefano, N. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) Casarotto Filho , N. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)

Resumo Este trabalho contém o projeto de desenvolvimento de um produto muito utilizado nas cozinhas das residências e empresas – o liquidificador. Sua concepção é renovada, por meio do design para tornar-se mais prático; e atraente aos olhos do consumidor e versátil em sua utilização no preparo de alimentos. O trabalho consta de uma revisão bibliográfica sobre o produto, sua fabricação e os materiais utilizados, delineamento da metodologia de trabalho, definição do público-alvo e apresentação do projeto, com suas especificações técnicas, croquis, desenhos, planificação e descrição do protótipo. Chegou-se à conclusão que o projeto é perfeitamente viável sob todos os ângulos que envolvem o design: estética, materiais, funcionalidade e praticidade, custos, produção em série, segurança, manutenção, ergonomia e ecologia. Embora, se acredite que o produto seja viável e atenda as necessidades do mercado, outras variáveis devem influenciar para que o produto tenha sucesso; como a estratégia de vendas e o comportamento do consumidor. Palavras chaves: Liquidificador, design, inovação, praticidade.

Abstract This paper contains the project of developing a product widely used in the kitchens of homes and businesses - the blender. Its conception is renewed by means of the design to make it more practical; and attractive to consumer and versatile in its use in food preparation. The work consists of a literature review on the product, its manufacture and the materials used, the design methodology, defining the target audience and present the project, its technical specifications, sketches, drawings, planning and description of the prototype. It comes to the conclusion that the project is feasible from all angles involving the design: aesthetics, materials, functionality and practicality, cost, mass production, security, maintenance, ergonomics and ecology. Although, it is believed that the product is feasible and meets the needs of the market, other variables should influence the product to be successful, as the sales strategy and consumer behavior. Keywords: Blender, design, innovation, practicality.

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1. Introdução A inovação está rapidamente se tornando um fator crucial no desempenho e na sobrevivência das empresas, como resultado da evolução do ambiente concorrencial (WHEELWRIGHT e CLARK, 1992; BUENO e ORDOÑEZ, 2004; ALEGRE e CHIVA, 2008). Nesse sentido, a introdução bem sucedida de novos produtos é a alma da maioria das organizações (BALACHANDRA e FREI, 1997). A importância da inovação de produto para os bons resultados a longo prazo da empresa é agora amplamente reconhecida e tem sido relatado na literatura (CAPON et al., 1992; LEMON e SAHOTA, 2004; MONTALVO, 2006). A inovação é algo novo que acrescenta valor social ou riqueza e, está além de um produto novo. Ela pode estar por trás de novas tecnologias, novos processos operacionais, novas práticas mercadológicas, pequenas mudanças, adaptações, isto é, novidades que gerem um ganho para quem as pôs em prática, ou em termos econômicos, que gere lucro. A inovação (Tidd, 2008; Errasti e Zabaleta, 2011; Köhler et al, 2012) pressupõe ainda um processo, quase uma cronologia que envolve conhecimento, informação e criatividade. Neste contexto destaca-se o papel exercido pelo design. O design (Rundh, 2009; Bartholme e Melewar, 2011) é um dos fatores de diferenciação de produtos e serviços além de ser uma alternativa para a redução dos custos de produção e auxilio na área de preservação ambiental. Ele incorpora várias áreas de conhecimento (Borja de Mozota, et al., 2011), que compreendem desde as ciências sociais até as ciências da engenharia, transformando estas informações em uma nova área de conhecimento, como por exemplo: • No marketing (Gustafsson et al., 2006; Venter et al., 2010; Kumar et al., 2011), considera-se um meio eficaz para a colocação do produto no mercado, não esquecendo, que o ideal é o produto ser o seu próprio marketing. • Analise da viabilidade de produção junto ao departamento de engenharia e da empresa, o estudo dos materiais e a tecnologia, com vistas à viabilidade de industrialização. • A visão global do design volta-se para o projeto sustentável no que se refere às questões ambientais, onde serão considerados os aspectos sobre a vida útil do produto e dos resíduos produzidos pela indústria na sua elaboração. Observa-se que o design é um meio para promover a diferenciação dos produtos. Desse modo, preocupa-se com o estilo, sendo essa qualidade que vai provocar a sua atração visual, agregando valor ao produto (BAXTER, 2003). Hoje, todos os segmentos da sociedade, desde consumidores individuais até o governo, aceitam a ideia de que o estilo é uma forma importante para adicionar a valor ao produto, mesmo sem haver mudanças significativas no seu funcionamento técnico. Neste contexto este artigo aborda o desenvolvimento da proposta de um projeto de um produto industrial, o liquidificador com inovação na estética, na funcionalidade e na praticidade. O liquidificador é um dos produtos eletrodomésticos de grande importância pela utilidade que desempenha nos ambientes em que se encontra. Todavia, ainda apresenta falhas na sua estrutura em aspectos relevantes. Como existe dificuldade para fazer a sua limpeza e conservação, este projeto busca inovar o liquidificador ainda em seus aspectos ainda insatisfatórios, tarefa que será realizada por meio de uma análise comparativa entre os produtos existentes no mercado e a opinião do consumidor. Entende-se que, por meio da função dos produtos, o processo de utilização visa a satisfação do

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consumidor e de seus produtores (no caso, a indústria), gerando produtos com valor econômico e social. 2. Referencial teórico Esta seção busca discutir aspectos relacionados: (i) design no produto e (ii) design e inovação. 2.1 Design no produto O design, como área do conhecimento envolve os aspectos relevantes da estética, da funcionalidade, da ergonomia, de sustentabilidade, da semiótica, da produção (tecnologia, indústria, viabilidade), do consumidor, entre outros (Figura 1). Ele trata do processo de desenvolvimento de produto, transformando conceitos em objetos que atenda as funções de uso, na relação do homem com seu ambiente. De modo que, implica tanto em um procedimento criativo quanto em um processo de solução de problemas. Na busca por soluções, o designer preocupa-se em desenvolver um trabalho que atenda a indústria (visando lucro) e ao consumidor que se mostra cada vez mais exigente por produtos com qualidade, esteticamente bem resolvidos, funcionais e com melhor preço. Nível 3 Produto Aumentado Nível 2 Produto Comercial Nome da marca e projeto gráfico

Crédito e distribuição

Instalação

Nível 1 Produto Central Embalagem

Qualidade Atributos físicos

Serviço pósvenda

Garantia Instruções de uso

Figura 1. Contribuição no design nos três níveis do produto Fonte: Adaptado de Borja de Mozota et al., (2011, p. 238).

Nesse esquema da Figura 1, o design pode estar integrado em todos os níveis – físico e de mercado e no global do desempenho de longo prazo. A gestão do produto não pode ser separada da qualidade de sua concepção. Em outras, palavras, na organização: no nível operacional é o primeiro passo para sua integração; no tático é onde se inicia a criação de uma função do design e; no estratégico o papel do design é transformar a visão da empresa. Desta forma, as decisões tomadas sobre o design (Trueman e Jobber, 1995; Walsh et al., 1988, 1992) não só afetam fatores – tais como o desempenho dos produtos (a sua qualidade, originalidade, fiabilidade, segurança, facilidade de utilização, durabilidade), imagem corporativa (apresentação do produto, a visualização ou visualização, embalagens e recipientes, promoção), tempo de entrega (projetos que tornam o transporte mais fácil) e serviço pós-venda (projetos que

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permitem aos reparos sejam realizados mais facilmente) – mas, têm influência sobre as condições de preço, fabricação ou armazenagem. O design de um produto é um aspecto essencial no processo de inovação (Walsh, 1996; ChivaGómez et al., 2004; Tushman et al., 2010) e desenvolvimento de novos produtos (Jenkins et al., 1997), é algo que pode ser visto na ‘aparencia’ e que melhora a competitividade e desempenho empresarial (pois, o processo de design de produto exige gestão, o que condiciona fortemente a sua eficiência). O design do produto (projeto de produto ou desenho industrial) é o processo pelo qual o produto é desenvolvido, considerando qualquer função, fabricação, uso e comunicação e, isto implica não apenas num ato de criação, mas sim em conjunto com aspectos técnicos, estratégicos e de mercado. Assim, as características de um produto concebido por um designer (GALLY, 2010): considera as necessidades do usuário (foco no usuário); visualização das possibilidades de solução de seu produto (foco no problema); verifica a viabilidade do produto previamente à sua produção (foco na relação custo x benefício); seleciona os materiais mais adequados e seu custo (foco nos materiais e manufatura); qualidade e exatidão nas peças para aprovação (foco na técnica); acompanha a utilização do produto e sua interação com o usuário (foco em feedback como meio de aprimoramento). Ainda ao autor salienta que ao solicitar um projeto de produto a um designer deve-se: informar: o que se espera do produto, quem irá utilizar e de qual (is) maneira (s), quais os limites do produto ou objeto (tamanho, custo, materiais possíveis, tempo) e solicitar: propostas preliminares, a serem analisadas e selecionadas, uma ilustração detalhada, ou desenho técnico, da proposta selecionada, um mock-up (é uma peça em tamanho real ou excessivo do produto) do produto, se necessário. O design (Santos, 2000) quando utilizado de forma estruturada e estratégica na organização, é capaz de se tornar um dos principais diferenciais competitivos que um produto necessita para garantir reais vantagens sobre os concorrentes. Assim, para uma empresa se destacar dos seus concorrentes ela necessita preservar a seguinte característica: criar mais valor (Porter, 1996) para seus consumidores a custos mais baixos. E, o design é a forma mais prática e que as empresas têm para fazer produtos diferenciados. 2.2 Design e inovação A inovação bem sucedida requer o aperfeiçoamento de produtos e de processos organizacionais. O design cria valor em ambas as áreas. Além disso, a inovação é um processo coletivo e interativo que está próximo a realidade do processo de design, uma vez que combina fatores internos e externos. O design (Borja de Mozota et al., 2011) é valorizado tanto pela qualidade superior do produto quanto pelo processo superior de DNP (desenvolvimento de produtos). Tem-se na inovação a possibilidade de modificar um produto que, ainda, não atende às exigências do mercado, detectando os pontos falhos, por exemplo, com pesquisa junto ao consumidor, análises, estudos, por meio de um planejamento cuidadoso e que esteja fortemente voltado para os interesses do usuário. O design é inovação que pode agregar valor, fornecendo a empresa vantagem competitiva na busca por elementos que permitam influenciar as preferencias do consumidor. Um processo de design criativo (Yang e Rui, 2009; Sousa e Coelho, 2011) pode ajudar a criar um produto inovador por meio de (BORJA DE MOZOTA, et al., 2011):

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• Pesquisa consciente e prospectiva das oportunidades do ambiente – o designer é um inovador que vai a campo, observa, questiona e ouve o mundo que o cerca, e isso significa que o primeiro valor do design é o desenvolvimento de ideias que posteriormente se tornarão conceitos. • Filosofia orientada ao usuário – produtos e serviços de alto desempenho precisam de sofisticação tecnológica e inovação de uso. Isso significa um processo de DNP orientado para o mercado e um processo de internalização das informações existentes sobre o cliente. Embora, criatividade, design e inovação sejam termos usados e discutidos hoje e, ao mesmo tempo, com significados aparentemente similares entre si. Muito se questiona sobre estes três conceitos e onde eles começam e terminam seus limites, significado e domínios de cada um. Não há dúvidas que o uso efetivo dos três conceitos seja fundamental para o sucesso de qualquer negócio, porém existem diferenças fundamentais entre eles, tais (KISS, 2005): a) Criatividade é a geração de novas ideias, ou novas formas de olhar os fatos, ou mesmo a identificação de novas oportunidades, algumas vezes por meio da exploração (Ozsomer e Gencturk, 2003; Gupta et al. 2006; Mom et al., 2007; Harryson et al., 2008; Prieto et al., 2009; Wang e Rafiq, 2009; Donate e Guadamillas, 2011) de novas tecnologias, outras vezes por mudanças sociais ocorridas no mercado; b) Inovação é exploração bem sucedida de novas ideias. É o processo que conduz a geração de novos produtos, novos serviços, novas formas de gerenciamento de negócio ou até novas formas de se fazer negócio; c) Design é o que integra criatividade e inovação. É o que transforma ideias em tangíveis práticos e atrativos para usuários e consumidores. Design pode ser definido como a criatividade aplicada com foco em uma determinada intenção. Deste modo, encontra-se na semântica do produto (forma e estética) a tradução de sua função, bem como seu valor simbólico que está associado aos aspectos sociais e culturais do indivíduo. O contexto cultural de uma sociedade pode ter uma grande influência sobre os valores e crenças individuais. Isso faz com que vários aspectos sejam valorizados e outros, desprezados (BAXTER, 2003). O designer com seu senso artístico, no exercício da sua criatividade (o que é próprio da sua formação profissional), experimenta novas formas, cores, texturas materiais que sejam significativos ou representativos para o consumidor, determinando assim, o fracasso ou o sucesso do produto. A busca por novas formas, novas soluções, novos materiais, é parte do processo de busca por inovação imposta pela economia capitalista. Isso atribui aos projetistas a objetividade para atender às questões funcionais (necessidade básica), equilíbrio entre as funções subjetivas, da estética que (envolvem o gosto pessoal dos indivíduos). Desta forma, o design exerce a capacidade de materialização de uma ideia o qual propõe um processo de transformação seja em uma sociedade, ou em uma organização. A inovação em design é dinâmica. E, a gestão do design tem que programar o um fluxo continuo de novos produtos (BORJA DE MOZOTA, et al., 2011). Portanto, o processo de inovação em design é similar a qualquer outro processo de inovação e pode ser classificados da mesma forma, isto é, seja autônomo ou orientado para estratégia, conceitual ou perceptual, analítico ou holístico. 3. Procedimentos metodológicos

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Para tanto é importante apresentar as etapas da metodologia para um melhor entendimento do projeto. Indicando desta forma, o caminho para a realização concreta do projeto, diminuindo eventuais erros que possa surgir. Esta seção do trabalho aborda os procedimentos para coleta e análise dos dados. A metodologia deste trabalho é dividida em duas etapas: Pesquisa exploratória caracterizada pela identificação, compilação de dados escritos em livros, artigos científicos, os quais colaboram na fundamentação conceitual do trabalho científico. Para o presente trabalho esse tipo de pesquisa fornecerá a estrutura teórica necessária ao ponto de vista do pesquisador. E, a metodologia para o de desenvolvimento de um projeto – para Baxter (2003), muitos são os caminhos para o desenvolvimento de projetos. O importante é contemplar todos os aspectos relevantes e necessários para inovação ou criação de novos produtos, com sensibilidade e coerência. Destaca-se que a escolha da metodologia sistematizada proposta por Baxter (2003), na Figura 2. Inicio Problema: inovar o liquidificador

Análise do problema (causas, metas e fronteiras)

Análise das funções do produto (a pesquisa, questionário)

Especificações do problema (análises, conclusões)

Especificações da oportunidade (necessidade de renovação no liquidificador)

Metas claras, sintéticas e específicas

Conceito

Geração de alternativas (+ de 50)

Seleção e opção pela melhor escolha

Ficha técnica: análise dos materiais e de produção Projeto (desenhos técnicos)

Mock-up Conclusão

Figura 2. Metodologia para o de desenvolvimento de um projeto de liquidificador http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

4. Resultados e discussões A seção 4 do trabalho apresenta a análise referente aos dados da pesquisa. 4.1 O liquidificador Os primeiros liquidificadores surgiram em 1904, nos EUA (Estados Unidos). O modelo era uma espécie de liquidificador misturado com batedeira. O mesmo continha um motor elétrico movido à correia de transmissão, tendo sido usado principalmente na mistura de substâncias químicas e na fabricação de milk-shakes. Em 1910, surgiram os primeiros liquidificadores para uso doméstico (HISTORIA DO LIQUIDIFICADOR, 2012). Hoje o mercado oferece varias opções (Figuras 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10) de formas, tamanhos e design de liquidificadores.

Figura 3. Artisan (Fonte: Google imagens, 2012)

Figura 4. Black & Decker (Fonte: Google imagens, 2012)

Figura 5. Mallory (Fonte: Google imagens, 2012)

Figura 6. Arno (Fonte: Google imagens, 2012)

Figura 7. Cuisinart (Fonte: Google imagens, 2012)

Figura 8. Buggati (Fonte: Google imagens, 2012)

Figura 9. Oster (Fonte: Google imagens, 2012)

Figura 10. Walita (Fonte: Google imagens, 2012)

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Em 1931 foi lançado o primeiro quando o primeiro liquidificador com motor próprio – e muito menor – foi fabricado e comercializado em Chicago, nos EUA. Quando um motor é ligado, a fonte de energia elétrica faz com que surja uma corrente no fio enrolado em volta do eixo. Esse fio com corrente elétrica torna-se um imã, e próximo de outro recebe uma força e se move e, como o fio é preso ao eixo, ocorre o giro. Assim, obtém-se movimento a partir da eletricidade. Nos liquidificadores, os imãs são substituídos por outros dois fios enrolados, isto é, as bobinas, que recebem energia da fonte quando o aparelho é ligado. O efeito produzido pelo fio quando nele há corrente elétrica é igual ao produzido por imã. A fabricação de liquidificadores (INMETRO, 2012) atende a legislação vigente por meio dos seguintes dispositivos: • IEC 60335-2-14:2002 – Household and Similar Electrical Appliances – Safety – Part. 2:14: Particular Requirements for Kitchen Machines. • Resolução CONAMA 020 de 07 de dezembro de 1994 institui o Selo Ruído como forma de indicação do nível potência sonora medido em decibel DB(A) de uso obrigatório para aparelhos eletrodomésticos que venham a ser produzidos, importados e que gerem ruídos no seu funcionamento. Na fabricação e testagem do motor dos liquidificadores, são utilizados os seguintes conceitos e termos (INMETRO, 2012) como mostra o Quadro 1. Termo Tensão nonimal Potência nominal Corrente nominal Frequência nominal Cordão de alimentação Partes vivas Isolação básica Dispositivo de proteção

Conceito Tensão do aparelho declarada pelo fabricante. Essa informação indica para o consumidor se o parelho pode ser utilizada em 127V, 220V ou ambas (bivolt). Consumo de energia atribuído ao aparelho pelo fabricante. Corrente elétrica atribuída ao aparelho pelo fabricante. Frequência atribuída ao aparelho pelo fabricante Cordão flexível, para ligar o parelho na rede elétrica. Deve ser preparado, fornecido e substituído, em caso de defeito, apenas pelo fabricante autorizado. Partes do aparelho que conduzem energia elétrica, cujo contato causa choque elétrico. Isolação aplicada às partes vivas para assegurar o mínimo de proteção contra choque elétrico. Serve para evitar situações de perigo que possam ocorrer em condições anormais de funcionamento. Possui a função de cortar o funcionamento do parelho, evitando maiores riscos aos usuários.

Quadro 1. Conceitos e termos na fabricação e testagem de liquidificadores Fonte: Adaptado do INMETRO (2012)

Segundo normas do INMETRO e NBR (13910-2-3) o liquidificador deve ser projetado de modo a evitar riscos de incêndio e danos mecânicos que prejudiquem a segurança ou a proteção contra choque elétrico, em razão do funcionamento anormal ou manuseio por parte do usuário. 4.2 Amostragem Em julho de 2010, foram entrevistados 210 consumidores em Santa Maria (RS). A amostra foi realizada por conveniência e aleatoriamente. As entrevistas foram divididas em duas partes. Na primeira, consideraram-se as variáveis demográficas, tais como: gênero, idade e escolaridade. Num segundo momento, procurou-se indagar sobre diversos pontos em relação ao liquidificador, concentrando os esforços naquelas perguntas e respostas que podem indicar soluções de design para o aparelho. O instrumento utilizado para a coleta dos dados, no segundo momento, foi um questionário. Por meio do questionário buscou-se extrair os principais aspectos para trabalhar a http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

inovação e o conceito. 4.3 Perfil dos entrevistados Dos entrevistados, 68%, isto é, 142 consumidores, são mulheres, e 32%, ou 68, são homens. Quanto a faixa de idade dos entrevistados: 29%, a maioria, encontra-se na faixa de 31 a 35 anos; 25% entre 36 e 40 anos; 22% entre 41 e 45 anos; 18% entre 46 e 50 anos; 2% entre 21 e 25, 51 e 55 anos respectivamente e 1% entre 16 e 20 anos, acima de 60 anos respectivamente. A maioria 26% possui superior completo. 4.4 Preferencias do consumidor quanto ao liquidificador Quando indagados a respeito dos pontos falhos obteve-se as seguintes resposta (Figura 11): Pontos falhos no liquidificador

Limpeza (47%)

Tamanho (15%)

Design (13%)

Segurança (11%)

Durabilidade (8%)

Utilidade (6%)

Figura 11. Pontos falhos no liquidificador Fonte: Dados da pesquisa

Observou-se que, para a grande maioria (47%), a limpeza é o ponto falho de maior importância no aparelho, seguido dos itens tamanho, design, segurança e utilidade. A Figura 12 mostra o percentual de respostas da questão “Itens que apresenta maior dificuldade de conservação”. O copo é o que apresentou o maior número de respostas. Copo (55%) Aparência (17%) Item que apresenta maior dificuldade de conservação

Triturador (15%) Motor (13%)

Figura 12. Item que apresenta maior dificuldade de conservação Fonte: Dados da pesquisa

Também foi pesquisado junto aos consumidores se eles aprovavam o sistema de teclas ou botões do aparelho e se estes não dificultavam a limpeza. Os resultados mostram que, em geral, a maioria (56%) não considera este item como um problema, 38% afirmaram que não dificulta a limpeza e 6% concordam que não são difíceis de operar. Quanto a opinião dos consumidores em relação aos copos dos aparelhos existentes no mercado, englobando os itens tamanho, medida do copo, forma e cor e textura (Tabela 1) . Quando se solicitou que apontassem o tamanho ideal dos copos as respostas foram as seguintes: 47% http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

apontaram que deveria ter 2 litros, 28% acham que deveria possui 1,5 litros e, 25% gostariam que o copo tivesse a capacidade de 1 litro. Tabela 1. Característica do copo, forma do aparelho e textura. Item

Copo

Forma do aparelho Cor

Textura

Respostas O que o mercado apresenta Pequeno (42%) Adequado (32%) Grande (26%) O que considera o ideal 2 L (47%) 1,5 L (28%) 1 L(25%) Prática (44%) Feia (30%) Bonita (26%) Feia (75%) Bonita (25%) Outro (52%) Agradável (35%) Áspera (13%)

Fonte: Dados da pesquisa

Observa-se, na Tabela 1 certo descontentamento (insatisfação) dos consumidores, o que aponta possibilidade de intervenção do design. No item, textura, observou-se que alguns pesquisados não gostam das saliências que os aparelhos apresentam, pois preferem que os mesmos sejam lisos. Quando perguntado se o aparelho é um dos mais utilizados entre os consumidores, em relação a outros que as pessoas possuem 75% dos entrevistados responderam que si, enquanto 25% afirmaram que não. Outro item pesquisado onde observa uma possibilidade de intervenção do design é à pegada do copo, pois as respostas indicam, na Tabela 2, a necessidade de mudança. Tabela 2. Pegada do corpo, em relação a tamanho, forma e, se poderia ser diferente. Item Sim Deveria ter outro formato Não Poderia ser maior Total

Percentual (%) 53% 28% 14% 5% 100%

Fonte: Dados da pesquisa

Outra questão abordada na pesquisa foi à facilidade de se remover ou não os resíduos do aparelho. A maioria (87 %) respondeu que não é fácil retirar os resíduos enquanto que apenas 13% consideram esta tarefa fácil. As partes do aparelho que são consideradas mais difíceis de limpar podem ser visualizadas na Figura 13. Em relação aos alimentos preparados no liquidificador, foi solicitado aos pesquisados que respondessem se gostaria, que junto com o produto houvesse informações nutricionais de alimentos: 93% responderam que Sim e 7% Não. Este resultado mostra que o item pode ser inserido na venda do aparelho, agregando valor ao mesmo.

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Figura 13. Parte do aparelho que apresenta maior dificuldade na limpeza Fonte: Dados da pesquisa

A cor do copo, foi um item igualmente importante pesquisado e, em uma das questões, foi indagado se os consumidores gostariam de ter um conjunto de copos com cores diferentes. 67% responderam que sim e 33,3% não, isso que mostra que esta possibilidade de oferecer em um único aparelho com diversos copos teria aceitação no mercado. A Figura 14 mostra as respostas sobre o manuseio da tampa do copo, pois seu manuseio facilita o uso do aparelho. Cor diferente do copo (30%) Peças acopladas (21%)

Aspectos da Tampa do Liquidificador

Varias cores (19%) Peça única (13%) Mesma cor do copo (9%) Cor única (8%)

Figura 14. Aspectos da tampa do liquidificador Fonte: Dados da pesquisa

A seguir, a Figura 15 é demonstrada os motivos que levam os consumidores (pesquisados) a optar por um determinado aparelho. As opiniões se dividem, mas que o item preço, que poderia ser considerado relevante, foi um dos que teve o menor percentual de respostas. Com os dados da pesquisa foi possível: • O liquidificador tem como ajuste de funcionamento a ser feito o de solucionar a praticidade da limpeza. Apesar de ser utilizado pela maioria das pessoas, estas não acham que ele seja prático para limpar. Devido ao fato de ser um produto muito requisitado nas atividades da culinária http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

doméstica, e a sua inovação vai agregar maior valor ao produto por atender bem às expectativas do usuário. Possibilitando, assim, alcançar aqueles que ainda não fazem uso deste aparelho por considerá-lo difícil de limpar, relegando-o pela sua falta de praticidade. • Definir os aspectos que consideravam relevantes como a cor, a praticidade, a simplicidade, o ruído, ser de aspecto liso, fácil de limpar e de manusear, com formas arredondadas, de onde se extraíssem os conceitos de que aparelhos devem ser: simples, orgânicos, coloridos, transparentes e práticos. Marca (20%) Funções que realiza (18%) Segurança (15%) Facilidade de limpeza (16%) Design (13%) Critério de escolha do aparelho

Programação das velocidades (8%) Ergonomia (6%) Praticidade (2%) Preço (1%) Ser silencioso (1%)

Figura 15. Critério de escolha no momento da compra do aparelho Fonte: Dados da pesquisa

Baseado nos elementos referenciados busca-se uma forma arredondada, com aplicação da cor, preservando as transparências para facilitar a leitura do aparelho funcionando e a praticidade no conjunto, no que se refere à limpeza, criando formas simples. Assim, a partir do que foi proposto, tem-se como metas: inovar o liquidificador com menor custo; alcançar o benefício básico com o máximo de eficiência para o consumidor e a indústria; suprir as necessidades de uso do liquidificador e agradar o usuário cada vez mais exigente por produtos com qualidade e a um bom preço. É importante, também, para assegurar o mercado um produto atraente, além da sua funcionalidade, a estética, com acréscimo da cor sugerida pelos consumidores. Essas inovações não têm riscos imensuráveis pela indústria, por não ter material com custo mais alto e por se tratar de um projeto fortemente voltado para o consumidor. 4.3 Proposta de projeto: liquidificador Ao escolher seus materiais, o designer deve levar em conta a possibilidade de reciclagem do meio ambiente, combinado com suas características, que vão delinear o perfil do produto a ser criado.

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Para o referido projeto, permanecem os materiais utilizados pela indústria na fabricação do liquidificador, especialmente o plástico para a base do motor, e o acrílico para o copo. O plástico (Albuquerque, 2001) no principio não era biodegradável, mas com o uso da tecnologia a indústria desenvolveu o processo de reciclagem, que hoje tem contribuído para reduzir o impacto no meio ambiente e ainda economiza energia. Apesar de a reciclagem ser um aspecto d extrema importância para o meio ambiente, a sua prática requer projetos bem gerenciados e estruturados. Para Albuquerque (2001), os termoplásticos acrílicos são produtos de alta transparência óptica, excelente resistência à exposição ao tempo, ótimas propriedades elétricas e resistência química razoável, podendo ser encontrado em cores transparentes e brilhantes. Suas aplicações ainda conforme o autor (2001) podem incluir aeronaves, barcos, transportes de massa, arquitetura e investimentos protetores, sinalizadores externos com iluminação interna, difusores de luz e claraboias e ainda protótipos de produtos e amostras para demonstrações. Tem-se no liquidificador um eletrodoméstico dos mais utilizados e ainda pode-se considerar com muitas falhas, principalmente nos aspectos limpeza e estética, gerando dificuldade no seu manuseio. A inovação do liquidificador nesta proposta de trabalho visa melhorar o seu aspecto de praticidade e estética voltado para o consumidor que ainda encontra dificuldade no uso do aparelho (Figura 16).

Figura 16 – visão interna e externa do copo e da parte pontiaguda com facas cortantes Fonte: Google imagens (2012) e acervo pessoal

Observando a Figura 16 percebeu-se o acúmulo de resíduos de alimentos nas saliências do copo e na engrenagem, deixando um aspecto desagradável e anti-higiênico. E, com o tempo, vai acumulando sedimentos no fundo do copo, o cheiro dentro do liquidificador é desagradável. Portanto a proposta do produto encontra-se exposta na Figura 17.

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Figura 17 – Protótipo do liquidificador Fonte: Autores

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Assim o processo de industrialização do produto consiste em: • Máquina: Injeção de plástico. • Materiais: plástico (primeira opção) – o copo do liquidificador será produzido com plástico policarbonato. O corpo do copo será fabricado com plástico poliestileno ou acrílico (segunda opção). • O processo de fabricação é o usado pela indústria – máquinas • Com as peças seriadas e a partir de uma matriz. • Embalagem do produto com papel reciclado: Quanto ao fato da embalagem ser reciclável, salienta-se que o aumento da consciência ecológica, em nível mundial, tem impulsionado a produção de embalagens recicláveis de refis (Buelow et al., 2010; Stefano e Casarotto Filho) que, ao serem descartadas, podem ser amassadas, reduzindo dessa forma, o espaço ocupado em aterros sanitários. Para realização do mock-up o material a ser utilizado é de esponja floral, trabalhado com massa acrílica e tinta guaxe branca. 5. Conclusão O projeto é viável sob todos os ângulos que envolvem o design: estética, materiais, funcionalidade e praticidade, custos, produção em série, segurança, manutenção, ergonomia e ecologia. Em relação à estética, a forma foi a inovação que mais destaca no produto, pois o liquidificador forma um conjunto único, com formas cilíndricas, transparentes, visualmente atrativo, diferenciando-se de todos os modelos do mercado. Igualmente apresenta o diferencial de ser totalmente transparente (inclusive na parte que protege o motor). As formas arredondadas e simples combinadas com as cores diferenciadas proporcionam leveza na aparência, combinando com ambientes modernos. Note-se que o produto não apresenta exageros estéticos, sendo “clean” em sua aparência. Os materiais utilizados mostram modernidade, pois representam o que há de mais moderno em tecnologia de plástico, adaptada para o produto se tornar resistente, durável e poder realizar todas as operações solicitadas. A funcionalidade e a praticidade do produto, também são destaques no projeto. O liquidificador desenvolvido tritura melhor os produtos, pois sua base é mais larga e as pás são maiores, permitindo maior rotação. As duas pegas permitem melhor manuseio e o copo tem maior capacidade de processamento dos alimentos. Os custos estão enquadrados na viabilidade econômica, pois os materiais utilizados e o processo de fabricação do produto seguem as normas já existentes no mercado. Da mesma forma, a produção é série é totalmente viável. Alia-se a isto o fato de que os consumidores esperam inovações nos produtos e estão dispostos a pagar por isto. A segurança está prevista no produto, pois o motor está bem protegido, não há risco de balançar e cair durante o funcionamento, pois a base é larga e as formas são equilibradas. Em relação à manutenção, o projeto foi elaborado para facilitar a limpeza do produto, eliminando-se vincos e dobras. Ergonomicamente, a diferença está nas pegas, que são duas e estão de acordo com o tamanho das mãos, conforme a norma técnica e os padrões usados no Brasil. A proteção do copo até o motor ameniza o ruído, proporcionando bem-estar ao usuário. Ecologicamente, o produto é totalmente reciclável, atendendo à lógica do desenvolvimento sustentável. O projeto mostrou que o design é uma ciência interativa, pois em todos os processos de desenvolvimento do produto notamos a importância de outras áreas de conhecimento como suporte necessário para a sua elaboração. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Embora, se acredite que o produto seja perfeitamente viável e atenda as necessidades do mercado, outras variáveis devem influenciar para que o produto tenha sucesso, como a estratégia de vendas e o comportamento do consumidor. Referências Albuquerque, J.A.C. “Planeta plástico: tudo que você precisa saber sobre plásticos”. Porto Alegre: Ed. Luzatto, 2001. Alegre, J. and Chiva, R. “Assessing the impact of organizational learning capability on product innovation performance: an empirical test”. Technovation, Vol. 28, pp. 315-326, 2008. Balachandra, R. and Friar, J.H. “Factors for success in R&D projects and new product innovation: a contextual framework”. IEEE Transactions on Engineering Management, Vol. 44, pp. 276-287, 1997. Bartholme, R.H. and Melewar, T.C. “Remodelling the corporate visual identity construct: a reference to the sensory and auditory dimension”. Corporate Communications: An International Journal, Vol. 16, p. 53-64, 2011. Baxter, Mike. “Projeto de produto: guia prático para o design de novos produtos”. 2. ed. São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 2003. Borja de Mozota, B., Klöpsch, C. and Costa, F.C.X. “Gestão do design: usando o design para construer valor de marca e inovação corporativa”. Tradução: Lene Belon Ribeiro, Porto Alegre: Bookman, 343p. 2011. Buelow, S., Lewis, H. and Sonneveld, K. The role of labels in directing consumer packaging waste. Management of Environmental Quality: An International Journal, Vol. 21, 2010, pp. 198213. Bueno, E. and Ordoñez, P. “Innovation and learning in the knowledgebased economy: challenges for the ﬁrm”. International Journal of Technology Management, Vol. 27, 2004, pp. 531-533. Capon, N., Farley, J.U., Lehman, D.R. and Hulbert, J.M. “Proﬁles of product innovators among large US manufacturers”. Management Science, Vol. 38, p. 157-169, 1992. Chiva-Gómez, R., Alegre-Vidal J. and Lapiedra-Alcamí, R. A model of product design management in the Spanish ceramic sector. European Journal of Innovation Management, Vol. 7, 2004, pp. 150-161. Criadesignblog. Disponível Acesso em 2 de Set./ 2012.

em:

<http://www.criadesignblog.com/tag/design+de+produto>.

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PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE EMBALAGEM DE IOGURTE COM FILME INTERNO POLIMÉRICO BIODEGRADÁVEL DEVELOPMENT PROCESS OF YOGURT PACKAGE WITH BIODEGRADABLE POLYMERIC FILM Garcia Lupi Vergara, L. Pereira , G. Ferreira, A. Montenegro, P. Weber, A. Schmidt, W. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) - Brasil

Resumo O presente artigo faz referência ao modelo de Processo de Desenvolvimento de Produtos (PDP), proposto por Rozenfeld et al., aplicado na produção de embalagens plásticas para iogurtes, que apresentam como inovação uma fina camada interna de um polímero de fácil remoção para descarte e biodegradável, uma vez que as embalagens comuns não podem ser recicladas enquanto estão sujas Foram realizadas pesquisas de mercado, para obter diversas informações, como a quantidade de pessoas que lavam suas embalagens antes de descartá-las, para determinar as necessidades do consumidor e o potencial lançamento do produto. Os dados coletados foram processados através de ferramentas, tais como: matriz QFD, matriz Morfológica e Análise do ciclo de vida do produto, para que a partir dos resultados fosse possível estabelecer as prioridades no desenvolvimento do produto, conforme resultados demonstrados neste trabalho. Palavras chaves: Biodegradabilidade, Processo PDP, Sustentabilidade

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Abstract This article refers to the model of Product Development Process (PDP) proposed by Rozenfeld et al. Applied in the production of plastic packing for yogurt, which present innovation as a thin inner layer of a polymer for easy removal and disposal biodegradable, since the common packaging can´t be recycled as they are dirty. Market researches were conducted to obtain various information such as the amount of people who wash their packaging before discarding them, to determine consumer needs and potential product launch. The data collected were processed using tools such as QFD matrix, Morphological matrix and Analysis of the life cycle of the product, so that from the results it was possible to establish priorities in product development, as demonstrated in this work results. Keywords: Biodegradability, PDP process, Sustainability

1. Introdução Desenvolvimento sustentável significa compatibilidade do crescimento econômico com desenvolvimento humano e qualidade ambiental, buscando atingir mudanças quanto ao acesso dos recursos para esse fim, pois é com a extração dos recursos de maneira harmoniosa em relação ao ambiente é que todos, presente e futuro, poderão se beneficiar de forma coerente com o progresso, tanto tecnológico quanto ambiental. Esse conceito de sustentabilidade promove a idéia de explorar os recursos naturais de forma a prejudicar o menos possível o equilíbrio entre o meio ambiente e a comunidade, levando a uma nova rota de pensamento onde, sim, é necessário o atendimento às necessidades do presente, mas não se pode comprometer a possibilidade das gerações futuras em atender suas próprias necessidades. É com base nesses conceitos que este trabalho propõe planejar o desenvolvimento de um produto para uso alimentício de consumo bastante difundido, o iogurte, e adequá-lo a práticas sustentáveis. É importante salientar que só é possível a reciclagem de materiais (prática sustentável) se esses materiais não estiverem contaminados, ou seja, para reutilizá-los em alguma parte no processo do próprio material é necessário que este esteja limpo, sem resíduo de alimentos. E é também devido a isso que muitas embalagens plásticas mesmo que separadas para reciclagem não chegam a esse fim, pois não apresentam os requisitos necessários para tal feito. Para alcançar tal desafio proposto pela empresa INNOVAPacken de sustentabilidade, aplicou-se o Processo de Desenvolvimento de Produto (PDP), utilizando o modelo proposto por Rozenfeld et al (2006). Tendo como base a missão da empresa que busca ser líder de mercado e pioneira de inovações na produção de embalagens plásticas sustentáveis para a indústria alimentícia, http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

contribuindo para o desenvolvimento de um mundo promissor. O Conteúdo do trabalho é a parte principal da comunicação, e pode-se dividir em varias seções. Recomendam-se as seguintes: Introdução, Objetivos, Metodologia e/ou Caso de estudo, Resultados e Conclusões. 2. Processo de Desenvolvimento de Produtos Como procedimento metodológico do presente trabalho foi aplicado o modelo de Processo de Desenvolvimento de Produtos (PDP), proposto por Rozenfeld et. al. (2006), o qual apresenta 3 etapas principais, conhecidos como macro fases: pré-desenvolvimento, desenvolvimento e pósdesenvolvimento, conforme descritas na sequencia. As etapas apresentadas neste artigo se restringem às macrofases de Pré-Desenvolvimento e Desenvolvimento. 2.1 Pré-desenvolvimento O planejamento do produto ocorre através da preparação e da especificação da oportunidade, buscando comprometer a administração da empresa e dar continuidade ao PDP, apresentando um resumo da oportunidade e suas justificativas comerciais. A justificativa da oportunidade deve ser baseada na análise dos produtos concorrentes, pesquisa das necessidades de mercado e auditoria tecnológica (BAXTER,1998). Nesta etapa de PDP está concentrado o planejamento do produto, que define quais produtos serão desenvolvidos, quais não serão e quais mercados serão focados. É ainda na fase que o escopo do projeto é definido, levando em conta a viabilidade econômica, a capacidade da organização em executar o projeto e ainda a escolha dos indicadores necessários e relevantes para o acompanhamento do projeto. 2.2 Desenvolvimento O desenvolvimento do produto inicia com a concepção do conceito de produto, o qual é formado pelas atividades de elaboração do plano e a escolha da melhor configuração do produto. Os projetistas (designers e engenheiros) propõem alternativas de conceito, que são alternativas de características representadas em desenhos, compondo possíveis alternativas de produtos. Com o passar das fases o conceito vai tomando corpo, o embodiment concept e considera uma oportunidade de mercado, passando para o plano de conceito (alinhado a estratégia da empresa com as características preliminares). Isto é traduzido em uma forma visual de esboço (ECHEVESTE, 2012). Já nesta etapa de PDP, desenvolvem-se as fases de Projeto Informacional e Projeto Conceitual. Na fase do projeto informacional, temos o arrolamento das informações necessárias sobre o projeto além de interpretar tais informações; segundo Romeiro et al. (2009) esta fase “transforma a saída da fase anterior em especificação do projeto”, além de minudenciar os requisitos do produto. Posteriormente vem a fase de projeto conceitual, onde são feitas as descrições (modelagens) das funções que o produto precisa apresentar, sem levar em consideração como isso tais funções

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serão estruturadas; em seguida são propostas as soluções possíveis para as funções do produto e feito o arranjo esquemático do produto. (ECHEVESTE, 2012) Para definir os requisitos do produto e necessidades para atender os clientes, foram utilizadas as ferramentas a seguir: análise de concorrentes, pesquisa das necessidades de mercado, auditoria tecnológica, análise normativa, desenvolvimento de matriz QFD (Quality Function Deployment), matriz morfológica, fluxograma do processo e do produto, análise do ciclo de vida e análise de valor. A partir dos resultados obtidos nessas etapas, foram definidas quais seriam as prioridades na elaboração do projeto, levando em conta os requisitos que devem ser adotados, para atender tanto as normas do produto quanto às necessidades dos clientes. 2.3 Pós-desenvolvimento O final da etapa de desenvolvimento é marcado pelo lançamento do produto, cujos resultados já não fazem parte do presente artigo. Esta etapa envolve a implementação do plano de lançamento (marketing) e do plano de operações (produção). O projeto desenvolvido do produto está terminado, a equipe de projeto é dispensada e o produto torna-se regular na linha de produção da empresa. Este é o ponto em que o desempenho do projeto e do produto são avaliados (ECHEVESTE, 2012). 3. Etapa de Pré-desenvolvimento do Produto 3.1 Análise dos Concorrentes Por se tratar de um produto inovador, não existem no mercado produtos de concorrência direta, apenas alguns similares. Foram analisadas então, as principais empresas nacionais produtoras de filmes e embalagens biodegradáveis (coincidentemente, duas delas se encontram em Santa Catarina e são líderes nacionais em seus segmentos), e as principais produtoras de produtos lácteos.. A seguir, segue uma lista com mais detalhes das empresas concorrentes: • C-Pack: Empresa catarinense líder no mercado Latino Americano de embalagens plásticas no formato de bisnaga (tubo). Atende mais de 400 clientes, nacionais e internacionais. O produto com maior destaque é a bisnaga biodegradável, lançada durante a FCE Cosmetique, que utiliza resina oriunda de fontes renováveis, que podem variar entre batata, milho ou cana-de-açúcar. • CbPAK: produz embalagens de isopor produzidas a partir da fécula (amido) da mandioca, com as características: biodegradável, compostável, sustentável, resistente ao calor e impermeável. Possui aproximadamente 40 clientes diretos, todos nacionais. • Rineplast: empresa catarinense, produtora de embalagens para produtos em geral. Líder nacional em volume de vendas de tampas e frascos para redes de hotéis, produzindo também embalagens para a indústria alimentícia, farmacêutica, cosmetológica e ferroviária. (RINEPLAST, 2012) • Danone: empresa líder mundial em produtos lácteos frescos e água mineral, atua em mais de 150 países e possui mais de 80 mil funcionários. É a sétima maior fabricante de alimentos do mundo e recebeu um prestigioso prêmio em 2011 pelo uso de bioplástico nas embalagens de seus http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

produtos, na 6ª Conferência Européia sobre Bioplástico, realizada em Berlim. A Danone utiliza os bioplásticos PLA e PEAD verde nas embalagens dos produtos Activia e Actimel. Mais de metade dos produtos da Danone na Alemanha têm embalagens de bioplástico. (BIOPLASTIC NEWS, 2012) • Nestlé: possui 480 fábricas espalhadas por 86 países e conta com 270 mil funcionários. Voltada essencialmente para a nutrição humana, a Nestlé diversificou suas atividades a partir da década de 1970, passando também a atuar nos segmentos farmacêuticos, cosméticos e de alimentos para animais de estimação. A Nestlé Brasil, em parceria com a Tetra Pak e a Braskem, acaba de lançar embalagens com tampas produzidas com polietileno derivado da cana-de-açúcar. (SALES e NAVEIRO, 2010) 3.2 Necessidades do Mercado A pesquisa das necessidades de mercado visa descobrir o que os consumidores esperam de um tipo particular de produto, atuando como um filtro ao analisar criticamente a viabilidade do novo produto proposto. Os métodos são classificados em: internos (à empresa), bibliográficos, quantitativos e qualitativos. Neste trabalho aplicou-se o método qualitativo através de um questionário online com cerca de 40 pessoas, de diferentes cidades e idades, cujos resultados pela análise das respostas que o consumidor identificou a necessidade e aceitação desse novo produto. Por exemplo: 95% dos entrevistados acha importante reciclar o lixo, porém somente 63% faz isso sempre. Menos da metade dos ouvintes lava as embalagens plásticas antes de separá-las para reciclagem e 75% das pessoas pagaria um pouco a mais para comprar um produto desenvolvido para fins sustentáveis que não precisasse ser levado antes de separá-lo para reciclagem. Quando questionados sobre questões decorrentes a empresas de iogurte, clientes diretos do novo produto, 96% afirmam que as mesmas possuem políticas relacionadas com o desenvolvimento sustentável e 100% delas teriam interesse em adaptar seus produtos para possibilitar uma reciclagem mais eficiente. Além disso, o questionário mostrou qual o tipo de iogurte mais utilizado (que foi o escolhido para desenvolvimento do produto), a bandeja com 6 potes.e que a comunicação seja selecionada pelo Comité Científico do Congresso nos processos de avaliação. 3.3 Processo de Fabricação Esta é uma das etapas mais importantes deste projeto, pois a eficiência do produto final depende diretamente da correta escolha e manejo das matérias-primas, bem como do processo de fabricação empregado. No caso deste trabalho em específico, o desenvolvimento do produto foi feito assumindo-se a premissa de que o projeto foi conduzido por uma empresa já estabelecida e reconhecida no ramo das embalagens plásticas, e portanto com propriedade das máquinas e do know-how necessário. 3.3.1 Matéria-prima Polímeros biodegradáveis são normalmente derivados do amido, que pode vir da batata, do arroz, do trigo e, mais comumente, do milho. Esse amido é processado para gerar um monômero de ácido lático, que será posteriormente polimerizado para formar poli-ácido láctico (PLA).

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O PLA pode ser processado como a maioria dos termoplásticos, inclusive por termoformagem. Além disso, está na lista da FDA como um dos materiais que pode ser usado (e já é usado em alguns casos) em embalagens que tenham contato direto com alimentos. Quando adicionado água, ele desaparece completamente no solo em um curto período de tempo. O preço do PLA feito de amido de milho é competitivo com o de polímeros convencionais (aproximadamente 2 vezes mais caro que o PS ou o PEAD). 3.3.2 Processo de fabricação O processo de fabricação proposto corresponde a uma adaptação do processo já utilizado na fabricação de bandejas plásticas de iogurte convencionais (BANDEIJAS DE YOGURTE, 2012). O fluxograma detalhado do processo poderá ser analisado adiante na etapa do Projeto Conceitual. Sintetizando, foi avaliado que para a viabilidade do projeto deveriam haver duas etapas adicionais ao processo convencional. São elas: •

Colocação do filme plástico biodegradável

•

Colocação do lacre no fundo da embalagem

O PLA em forma de filme fino transparente deve ser acoplado à embalagem de iogurte a partir de formagem à vácuo, em uma etapa do processo subsequente à de termoformagem dos potes. Já o lacre seria algo parecido com o da tampa do pote de requeijão, e teria a função de manter o filme aderido às paredes interiores do pote pela ação do vácuo, além de promover praticidade na hora de retirar o filme. Este lacre vai seria colocado no fundo da embalagem. Ao mesmo tempo da formagem à vácuo o filme seria soldado num ressalto na parte superior do pote. O filme biodegradável teria uma aba em um dos lados para facilitar a sua retirada na hora do descarte. Resumindo, o processo de fabricação das embalagens seria o seguinte: 1.

TERMOFORMAGEM DO POTE (PE)

FORMAGEM À VÁCUO / SOLDAGEM DO FILME BIODEGRADÁVEL + COLOCAÇÃO DO LACRE

ENVASE DO PRODUTO

SELAMENTO (FILME DE ALUMÍNIO)

4. Etapa de Desenvolvimento do Produto Durante o planejamento do produto foram levantadas informações referentes aos concorrentes diretos da empresa, bem como normas vigentes do produto.

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Nesta etapa de desenvolvimento, por se tratar de um produto com características inovadoras, foram necessárias pesquisas fundamentadas em normas técnicas, ambientais e de saúde, para o desenvolvimento de um produto coerente com a legislação brasileira. As principais normas encontradas foram: • ASTM 6400, EN 13432: Normas que avaliam biodegradabilidade de materiais em ambiente controlado de compostagem. • RESOLUÇÃO Nº 105/99 - Regulamentos Técnicos sobre Embalagens e Equipamentos Plásticos em contato com Alimentos. •

LEI Nº 986/69 - Normas Básicas para Alimentos.

4.1 Projeto Informacional O Diagrama de Mudge assim como a Matriz QFD são ferramentas muito utilizadas nesta etapa de projeto informacional do PDP. O objetivo principal delas é apontar as principais necessidades do cliente (Mudge) e os principais aspectos técnicos do produto (QFD) necessários para o êxito do produto, e que assim podem ser objeto de foco no desenvolvimento. A seguir encontram-se estas duas ferramentas plotadas em forma de Tabelas 1, 2 e 3.descritas anteriormente: Tabela 1. Diagrama de Mudge aplicado às necessidades do cliente A

B A3 B

C A3 B3 C

D A5 B3 D1 D

E A5 B5 C1 D3 E

F A5 B5 C5 D5 E1 F Total

Total 21 16 6 9 1 0 53

(%) 40% 30% 11% 17% 2% 0% 100%

Tabela 2. Necessidades do cliente A B C D E F

BIODEGRADABILIDADE PRATICIDADE DE DESCARTE HIGIENE RESISTÊNCIA CUSTO ADICIONADO AO PRODUTO ESTÉTICA

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Assim foi possível a constatação de que os requisitos mais importantes para a usabilidade do produto pelo cliente seriam, em primeiro lugar as propriedades biodegradáveis do filme plástico, seguido pela praticidade de descarte e pela resistência do mesmo. Estes resultados serviram principalmente para poder ponderar o valor de cada requisito do produto na Matriz QFD (Tabela 3), de acordo com influência que cada um tem sobre as necessidades do cliente (Tabela 2). Tabela 3. Primeira Casa da Qualidade - Matriz QFD. Degradabilidade do polímero quando em contato com água/ microorganismos Presença de cacre à vácuo no fundo da embalagem Resistência à tração do material

Ductilidade do material

Temperatura de transição vítrea

Reatividade do polímero com as substâncias presentes no iogurte

Capacidade anti-bacteriana do polímero

Tempo de degradação do polímero em contato com o iogurte

Custo da matéria-prima (polímero biodegradável)

Custo do desenvolvimento e compra de máquina

Custo da alteração em ferramentais existentes

Custo do tempo/energia a mais de processamento

Cor natural da matéria-prima

+ ++

++ + --

Quantidade de pigmentos e corantes utilizados

Ductilidade do material

Temperatura de transição vítrea

Reatividade do polímero com as substâncias presentes no iogurte

Capacidade anti-bacteriana do polímero

Tempo de degradação do polímero em contato com o iogurte

Custo da matéria-prima (polímero biodegradável)

Custo do desenvolvimento e compra de máquina

Custo da alteração em ferramentais existentes

Custo do tempo/energia a mais de processamento

Cor natural da matéria-prima

Quantidade de pigmentos e corantes utilizados

Qualidade do processo de colocação do filme

Grau de importância (Moodge)

Resistência à tração do material

Presença de cacre à vácuo no fundo da embalagem

Material degrada rápido quando em condições adequadas (compostagem)

Contato do iogurte com o filme biodegradável não causa alteraçao no produto

Praticidade de descarte

Embalagem com recursos para fácil retirada do filme

Filme resiste ao passar a colher com força

Resistência

Filme se mantém íntegro no ato de retirá-lo da embalagem

Material continua maleável a uma temperatura de até 4 graus

Higiene

Filme não promove a proliferação de bactérias e germes

Custo adicionado ao produto

Novo produto é até 20% mais caro do que a embalagem normal

Filme pode ser branco, transparente ou da cor do iogurte

Filme é notado somente após a abertura da embalagem

367

211

306

167

189

322

200

322

272

144

122

156

300

3367

10.9

6.3

9.1

5.0

5.6

9.6

5.9

9.6

8.1

4.3

3.6

4.6

8.9

100.0

Correlação

++ +

Posit. Forte Posit. Fraco Inexistente

Neg. Fraca Neg. Forte

Biodegradabilidade

Requisitos do Cliente

Degradabilidade do polímero quando em contato com água/ microorganismos

Qualidade do processo de colocação do filme

Estética

Grau de importância (req. produto) Percentual (%)

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Correlação entre requisitos de cliente e de produto Forte 9 Moderado 3 Fraco 1

A partir da correta manipulação de dados e da análise da matriz, chegou-se à conclusão de que os principais requisitos técnicos do produto a serem atentados são, por ordem de importância: • degradabilidade do polímero quando em contato com água/ microorganismos; • reatividade do polímero com as substâncias presentes no iogurte/ tempo de degradação do polímero em contato com o iogurte; • resistência à tração do material; • qualidade do processo de colocação do filme; • custo da matéria-prima (polímero biodegradável). 5. Projeto Conceitual O projeto conceitual é o esboço da ideia do produto, e mostrando ferramentas que possibilitem esse modelo. Visando o estudo da viabilização da embalagem polimérica sustentável será apresentado o fluxograma de processo de produção da embalagem, o fluxograma do produto, matriz morfológica e análise do ciclo de vida da embalagem. 5.1 Matriz morfológica Através do modo sistemático de geração de soluções pela Matriz Morfológica, a atividade criativa é estimulada pela pesquisa de diferentes combinações de parâmetros do produto com o objetivo de encontrar uma nova solução para o problema em questão. São listadas as funções do produto, os possíveis meios (princípios de solução) para cada função e as combinações plausíveis são exploradas. 5.2 Análise de Valor A análise de valor é uma fase de extrema importância no início do desenvolvimento de novos produtos. Os argumentos apresentados deverão ser convincentes à diretoria para com seus benefícios, para que os investimentos necessários sejam liberados. No caso de um acréscimo de um novo processamento para a alteração de um produto, é normal que exista um aumento no custo de produção, o que jamais é desejado em um mercado de elevada concorrência como o de embalagens. Entretanto esse custo extra na produção poderá ser compensado pelos benefícios agregados ao produto. O marketing ecológico é uma estratégia, muito utilizado atualmente pela “geração verde” que pode aumentar a credibilidade e legitimidade de uma empresa, agregando valor à marca, e não somente a um produto específico.

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Tabela 4. Custos de produção de uma tigela com 6 cavidades (valores em reais). Embalagem Plástica Tampa com impresso Filme Polimérico Custo atual 0,20 0,15 Custo adicionado 0,06 Através de cálculos e com base em preços de concorrentes, foram obtidos valores de custo de produção (Tabela 4) de uma bandeja contendo seis cavidades no valor de 35 centavos, com o adicional do novo filme polimérico, haverá um aumento para 41 centavos, representando um acréscimo de 17,15% no custo de produção, o qual se encontra dentro das metas de 20%. Tomando-se como parâmetro a venda do produto por um preço cerca de 25% superior ao preço de produção, tem-se que o preço da nova embalagem (para o fabricante de iogurte) seria de cerca de 51 centavos. 5.3 Fluxograma do Produto Conceitualmente um fluxograma é um tipo de diagrama, e pode ser entendido como uma representação esquemática de um processo, constitui uma representação gráfica que ilustra de constitui uma representação gráfica que ilustra de forma descomplicada a seqüência de execução dos elementos que o compõem. Podemos entendê-lo, na prática, como a documentação dos passos necessários para a execução de um processo qualquer. (NATURPLUS, 2012) A Figura 1 apresenta o fluxograma do produto desenvolvido para este estudo.

Figura 1. Fluxograma do produto.

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5.4 Ciclo de Vida A análise do ciclo de vida refere-se à maioria das atividades que caracterizam o processo de desenvolvimento do produto, desde a extração da matéria-prima até o final da sua vida, quando o produto é descartado como resíduo. A análise do ciclo de vida tem se expandido como uma ferramenta não apenas para fins de comparação do impacto ambiental de produtos com a mesma função, mas também como parte importante para atingir um objetivo mais amplo, como o desenvolvimento sustentável. Conforme pode ser observado na Figura 2, a principal diferença nessa embalagem de iogurte das embalagens tradicionais é a possibilidade de total descarte após o consumo, visto que a embalagem de PEAD estará em condições de reciclagem, e portanto, poderá retornar ao processo do mesmo produto, ou de outro qualquer, e o filme de PLA poderá ser descartado juntamente com o lixo orgânico, e assim, ser degradado de maneira inofensiva ao meio ambiente.

Figura 2. Análise do ciclo de vida do produto.

Sendo assim, como resultado desta etapa de PDP, a Figura 3 demonstra um desenho preliminar da embalagem do iogurte proposto.

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Figura 3. Desenho da embalagem proposta. 6. Conclusão O tão difundido conceito de sustentabilidade permitiu o planejamento de uma nova embalagem plástica para iogurte da empresa INNOVAPacken. A aplicação do PDP no desenvolvimento e na introdução desse produto no mercado foi de extrema valia, pois suas ferramentas mostraram o melhor caminho a ser seguido quanto as principais funções do produto, os requisitos do cliente, a concorrência do mercado atual, seu ciclo de vida, custos agregados no produto, principais parâmetros na escolha do processo de fabricação, entre outras características. Esse estudo conseguiu garantir a missão da empresa, de ser líder em inovações sustentáveis e contribuiu para o desenvolvimento de um mundo promissor. Em paralelo, mostrou a importância de um projeto de negócio para organizar criticamente o desenvolvimento, como o processo de desenvolvimento de produto - PDP, que propõe formas de integrar métodos, ferramentas, sistemas e conceitos com base nas estratégias da empresa de desenvolvimento de novos produtos. Referências Anvisa. Resolução nº 105, de 19 de maio de 1999. http://www.anvisa.gov.br/legis/resol/105_99.htm. Acesso em: 10 mai, 2012.

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APLICAÇÃO DO PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS (PDP) NA CONCEPÇÃO DE SISTEMA DE ILUMINAÇÃO LED ALTA POTÊNCIA APPLICATION OF THE PRODUCT DEVELOPMENT PROCESS (PDP) IN THE DESIGN OF LIGHTING SYSTEM LED HIGH POWER Lizandra 1 Garcia Lupi Vergara 1 Leandro 2 T. Amaral 2 Nathália 3 Turnes Rosa 3 Gustavo 4 Adolfo Rodrigues Paz 4 Rafael 5 Rodrigo Mantelli 5 Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) - Brasil 1 2 3 4 5 6

Resumo

Este trabalho tem por objetivo desenvolver sistemas de iluminação a LED para aplicações industriais e em canteiros de obra a fim de oferecer ao mercado brasileiro uma alternativa econômica, sustentável e rentável de iluminação de alta potência. Para a elaboração e projeto do sistema aplicou-se o Processo de Desenvolvimento de Produtos (PDP), tal qual proposto por Rozenfeld et al., e norteado por uma pesquisa de mercado consumidor e análise de concorrentes em potencial, através do qual é possível realizar um levantamento das necessidades do consumidor e dos principais requisitos técnicos para a fabricação sistemas de iluminação a LED eficientes. Os dados foram avaliados através de ferramentas tais quais: diagrama de Mudge, matriz QFD e Análise do Ciclo de Vida do Produto, resultando na emergência de prioridades técnicas vitais para a elaboração do projeto, visando maior eficiência e durabilidade das lâmpadas LED e o aumento da resistência da carcaça. Como resultado são apresentadas melhorias relacionadas às seguintes características do produto: redução da temperatura com o isolamento térmico da placa eletrônica, projeto personalizado de carcaças para resistir a agentes hostis específicos, divisão dos módulos LED de forma que sejam substituíveis individualmente e otimização das conexões elétricas junto com os componentes como meio de promover a sustentabilidade. Palavras chaves: Metodologia PDP; Iluminação LED, Sustentabilidade

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Abstract

This work aims to develop the LED lighting systems for industrial and construction sites in order to offer the market an economical alternative, sustainable and profitable high lighting power. For the development and design of the system applied the Product Development Process (PDP), as proposed by Rozenfeld et al. And guided by a consumer market research and analysis of potential competitors, through which it is possible to perform a survey of consumer needs and the main technical requirements for manufacturing systems efficient LED lighting. Data were analyzed using tools such as: Mudge diagram, QFD Matrix Analysis and Life Cycle Product, resulting in the emergence of technical priorities vital to the development of the project, seeking greater efficiency and durability of LED lamps and improved resistance the carcass. As a result improvements are presented related to the following product features: temperature reduction with insulation board electronics design custom housings to withstand hostile agents specific division of LED modules so that they are individually replaceable and optimization of electrical connections along components as a means of promoting sustainability. Keywords: PDP Methodology, LED Lighting, Sustainability

1. Introdução Os sistemas atuais de iluminação de grande potência disponíveis no mercado nacional são basicamente constituídos de lâmpadas de vapor metálico ou fluorescentes. Estes dois sistemas são extremamente inferiores ao sistema LED por conta de sua baixa durabilidade, elevado consumo energético e por conta do uso de materiais tóxicos nocivos às pessoas e ao ambiente como mercúrio, além de menor eficiência luminosa e limitada variação de cores. Estes limitantes de tais sistemas acabam por inviabilizar seu emprego a longo prazo, tendo em vista seu custo financeiro de manutenção e substituição e dano ambiental, a despeito de seu baixo preço. É justamente para compensar essas limitações dos sistemas de iluminação convencionais que os sistemas a LED podem ser empregados. A primeira vantagem da lâmpada LED que pode ser citada é seu caráter ecológico, uma vez que a sustentabilidade está cada vez mais em alta na nossa sociedade, por conta de sua maior eficiência energética e pelo fato de não se utilizar de materiais tóxicos, a não ser os constituintes dos sistemas eletrônicos que podem ser recolhidos mais facilmente e são menos nocivos que os metais, como o mercúrio, utilizados nas lâmpadas de vapor metálico. Além disso, as vantagens tecnológicas do LED são inúmeras, pois este sistema apresenta uma incrível capacidade de atingir diferentes cores e luminosidades em conjunto com maior maleabilidade de projeto.

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Já há sistemas de iluminação industrial utilizando lâmpadas LED disponíveis no mercado nacional, porém há ainda espaço para inúmeras melhorias técnicas que a carência de fornecedores nacionais detentores da tecnologia gera e que poderia ser suprida com a pesquisa e desenvolvimento visando atender nichos específicos utilizando-se de sistemas personalizados. O problema é que as tecnologias necessárias para tais avanços nas aplicações são detidas por empresas estrangeiras, cuja eventual exigência de royalties poderia inviabilizar um investidor nacional. Contando então com um parceiro internacional detentor das patentes necessárias é possível abordar aplicações inexploradas no mercado nacional, como sistemas de iluminação de alta potência resistentes à ambientes hostis como canteiros de obra e indústrias pesadas com elevada eficiência energética, elevada vida útil e manutenção fácil e barata. Portanto, para a realização de tal projeto de maneira efetiva e alcançar o sucesso esperado é necessário uma gestão de desenvolvimento de produtos competente que reúna um conjunto de processos e atividades de planejamento, organização, decisão e ação. De forma que este trabalho mostra os passos realizados para o desenvolvimento do sistema de iluminação a LED resistente a ambientes hostis que atenda as necessidades e expectativas do mercado. 2. Procedimento Metodológico O modelo de Processo de Desenvolvimento de Produtos (PDP), proposto por Rozenfeld et. al. (2006), apresenta três macro fases: pré-desenvolvimento, desenvolvimento e pósdesenvolvimento. As etapas apresentadas neste artigo se restringem às macrofases de PréDesenvolvimento e Desenvolvimento. O procedimento metodológico utilizado neste trabalho compreende a etapa do pré-desenvolvimento de produto, e a desenvolvimento, através do projeto informacional e o projeto conceitual. Primeiramente foi realizada uma pesquisa de mercado para determinar a viabilidade do produto e as oportunidades de inserção no mercado ao se analisar os principais concorrentes, os anseios e necessidades do público alvo e os requisitos técnicos determinantes. Para realizar esse planejamento estratégico foram utilizadas as ferramentas Diagrama de Mudge, Matriz QFD (Quality Function Deployment) e matriz morfológica. Com essas ferramentas é possível tratar as informações obtidas com as pesquisas e determinar os principais detalhes técnicos e comerciais a serem aprimorados no intuito de evitar problemas previsíveis, atender requisitos dos clientes e normas vigentes, superar a concorrência na relação custo/benefício e determinar o ciclo de vida do produto. Para fins didáticos o projeto de desenvolvimento de produto em questão foi desenvolvido como sendo atividade de uma empresa com know-how no ramo. Para tal primeiramente foi criada uma empresa fictícia que será descrita primeiramente nos resultados. Depois de estabelecida a realidade empresarial e com o devido conhecimento do ambiente interno no qual seria desenvolvido de fato o produto, iniciou-se a Preparação da Especificação da Oportunidade de http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Demanda de Produto, com uma pesquisa das necessidades do mercado, seguida de análise dos concorrentes e auditoria tecnológica para verificar sua viabilidade. Nessa análise de viabilidade procurou-se determinar o que exatamente e como seria feito, para finalmente elaborar a Proposta do Benefício Básico do Produto. 3. Apresentação dos Resultados A empresa apresentada neste estudo é denominada InnovaTech, cujas características são descritas a seguir: Ramo: Desenvolvimento de novos produtos através da transferência tecnológica e utilização de componentes microeletrônicos Funcionários: 76 funcionários Faturamento: R$ 468.000,00 anuais Ano de fundação: 2003 A Missão da empresa é atingir a excelência no desenvolvimento de novos produtos utilizando tecnologias inovadoras de forma customizada para conciliar necessidades do cliente com a sustentabilidade, garantindo qualidade e competitividade. Os objetivos são explorar o mercado brasileiro com a inserção de tecnologias inéditas no cenário nacional para o desenvolvimento de produtos inovadores e sustentáveis com a melhor relação custo-benefício. Para tanto, tem com estratégia de negócio fornecer todo o projeto de concepção e reprodução em série do novo produto ao cliente firmando contratos para o fornecimento de componentes inerentes do produto desenvolvido. 3.1. Pesquisa de Mercado A pesquisa de mercado foi realizada através de questionamentos diretos aos principais clientes potenciais, que neste caso são as empresas que atuam no ramo de instalações elétricas indústrias e também prestadores de serviços que atuam em grandes obras de infra-estrutura, como hidroelétricas. Os resultados desta pesquisa apontam que, num primeiro momento, será necessário apelar para aplicações que também demandem alta resistência mecânica (uso em ambientes hostis) e empresas de grande porte, para justificar o alto custo inicial deste investimento no sistema LED. É neste aspecto que se baseia o principal atrativo do produto desenvolvido e que norteará o marketing e a análise dos concorrentes, para identificar se é possível atestar que esta seria a principal vantagem e inovação perante os outros produtos disponíveis no mercado. 3.2 Análise dos Produtos Concorrentes

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Analisando o mercado de lâmpadas e sistemas de iluminação como um todo, buscou-se encontrar os principais concorrentes do produto em desenvolvimento, que poderiam ser aplicado no mesmo nicho de mercado. Os resultados da comparação entre eles estão disposto na tabela 1. Tabela 1: Comparativo entre produto desenvolvido e seus principais concorrentes.

Características

Iluminaled 200

Osram Powerstar HQI

Osram Dulux

Conexled Industrial

Tecnologia

Sistema Led

Vapor Metálico

Fluorescente

Sistema Led

Custo

R$ 2000,00

R$ 180,00

R$ 150,00

R$ 2300,00

Potência

200W

400W

120W

180W

Luminosidade

90lux

84,25lux

75lux

80lux

Vida Útil

50000h

12000h

20000h

50000h

Com esta comparação direta é possível identificar os principais pontos fortes e fracos do sistema proposto perante seus concorrentes mais próximos. Estes resultados mostram então que há excelentes sistemas de iluminação já em circulação no mercado, na qual a eficiência e a economia energética são elevadas e economicamente atraentes. Há inclusive produtos com elevada expectativa de vida equiparável com o do produto desenvolvido. Porém, não há um produto que atenda simultaneamente as necessidades de ambientes hostis onde eventuais choques mecânicos e a presença de agentes potencialmente prejudiciais ao sistema possam ocorrer. Consequentemente, atenda as necessidades extraídas das pesquisas realizadas com os consumidores. 3.3 Projeto Informacional Para avaliar a viabilidade técnica do projeto foi necessário identificar os processos e os materiais envolvidos na produção do sistema de iluminação proposto e correlacionar com os disponíveis à empresa atualmente. O processo é basicamente a montagem do produto, uma vez que o principal componente é importado do parceiro da empresa situado na Europa e os outros componentes são obteníveis com empresas que já tem parceria consolidada com a InnovaTech ou de fácil acesso no mercado http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

nacional. Os componentes necessários a montagem do sistema de iluminação industrial a LED proposto são: Modulo MultiLED 50W (importado de empresa parceira); Placa cerâmica: Alumina (disponível no mercado nacional); Placa PCB: Print Circuit OnBord (comprada de empresa parceira nacional); Dissipador Metálico: Liga de Al 6063 T5 (disponível no mercado nacional); e Carcaça: Polimérica/Metálica, de acordo com o grau de proteção (desenvolvida e fabricada por empresa parceira nacional). O principal aspecto do produto que é regido por normas vigentes no país é sua resistência contra ambientes hostis, onde um invólucro protege as partes eletrônicas internas. Neste âmbito as principais normas vigentes são: • NBR IEC 60529:05 - Graus de proteção para invólucros de equipamentos elétricos (código IP); •

NBR 5410:04 - Instalações elétricas de baixa tensão – procedimento;

•

NBR 5419:05 - Proteção de estrutura contra descargas atmosféricas – procedimento;

• NBR 14306:99 - Proteção elétrica e compatibilidade eletromagnética em redes internas de telecomunicações em edificações – Projeto; •

NBR 14639:01 - Posto de serviço - Instalações elétricas.

3.3.1 Aplicação de Ferramentas O Diagrama de Mudge tem como função demonstrar os principais aspectos do produto que são, no presente estudo de caso: eficiência energética, seguida da redução da temperatura e o isolamento térmico da placa eletrônica. A tabela 2 apresenta os resultados de aplicação da ferramenta diagrama de mudge. Tabela 2. Diagrama de Mudge.

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Já a matriz QFD apresenta a correlação entre os requisitos dos clientes e necessidades técnicas do projeto, conforme demonstra a figura 1.

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Figura 1. Resultados de aplicação da Matriz QFD. Como principais resultados interpretados a partir da matriz QFD e do Diagrama de Mudge, destacam-se a necessidade de priorizar a eficiência e a durabilidade das lâmpadas LED e conciliar com a elevada resistência da carcaça. Para tal, as principais características relevantes para alcançar esses objetivos, tal qual pode ser extraído da matriz QFD são: o isolamento térmico http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

da placa cerâmica; Redução da temperatura; Otimização das conexões elétricas; Melhorias carcaça; Resistência; Manutenção; Peso; Design.

Outra informação que se pode extrair desses dados apresentados é o comparativo de capacidade de atendimento dos requisitos dos clientes por parte dos diferentes concorrentes. Estes dados estão apresentados na figura 2.

Figura 2: Comparativo dos requisitos do cliente entre os concorrentes. De acordo com os dados apresentados na figura 2 o produto está de fato apto a atender as necessidades dos clientes e mais do que isso se mostrando superior aos seus concorrentes diretos no preenchimento dessas necessidades de mercado. 4. Projeto Conceitual Conforme citado anteriormente, o único processo desenvolvido dentro da empresa é a montagem do sistema de iluminação a partir dos inúmeros componentes obtidos com terceiros. Para melhor especificar os detalhes deste processo de montagem faz-se uso aqui de um fluxograma do processo da figura 3, que mostra de maneira simplificada como se organizará esta etapa dentro do pátio fabril. No caso da produção do sistema de iluminação LED proposto a processo se dá através de uma montagem conforme fluxograma abaixo.

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Figura 3. Fluxograma de processo para montagem do sistema de iluminação LED. Através do fluxograma pode-se observar a facilidade de montagem do sistema que consiste em apenas uma operação de soldagem e quatro operações de parafusar, o que destaca a não necessidade de mão de obra especializada. Já o fluxograma do produto é bastante similar ao fluxograma de processo, porém no lugar das etapas de fabricação são explicados os requisitos do produto e sua relação com características técnicas deste sistema apresentado, conforme figura 4.

Figura 4. Fluxograma do produto. 4.1 Matriz Morfológica A matriz morfológica visa apresentar as funções e suas variáveis, assim como as sugestões de solução em materiais e sistemas a serem aplicados. Esta matriz, conforme tabela 3, mostra mais uma vantagem do produto proposto, onde a grande maioria dos materiais necessários é de relativamente baixo valor agregado e fácil obtenção com exceção do módulo MultiLED que é possível para a empresa obter a baixo custo devido ao parceiro internacional retentor da tecnologia.

Tabela 3. Matriz morfológica.

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Componente

Variáveis

Alternativas de Solução

Módulo Led

Potência

MultiLED 50W

MultiLED 100W

MultiLED 200W

Placa Isolante

Material

Alumina

Resina Epoxi

---

Placa Eletrônica

Tipo

Circuito Impresso

Dissipador

Material

Liga de Cobre

Liga de Alumínio

Liga de Aço 1020

Material

Policarbonato

Aço Inox 304

Liga de Alumínio

Dimensões

600x360x120mm

Circuito Eletrônico

Carcaça 290x720x120mm

4.2 Análise do Ciclo de Vida O ciclo de vida mostra, também em forma de fluxograma, todo o caminho percorrido pelos materiais que compõem o produto, desde a obtenção e extração da matéria prima, passando pelo seu processamento até seu uso e finalmente seu descarte ou reciclagem. Na figura 5 está apresentado este ciclo de vida.

Figura 5. Análise do ciclo de vida do produto.

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Neste ciclo de vida fica claro que mesmo se tratando de um componente formado por diferentes classes de materiais (metais, polímeros e cerâmicos) apenas o cuidado com projeto para que as partes sejam facilmente desmontáveis e separáveis já permite com que seja quase 80% reciclável. Os 20% restantes que dizem respeito às placas eletrônicas podem também seguir a devida rota de descarte/aproveitamento por empresas especializadas nestes componentes. 4.4 Análise Funcional Nesta etapa foi utilizada uma ferramenta chamada “Brain Storming”. Ela consiste em convocar todos os membros da empresa para uma reunião a fim de encontrar idéias para solucionar possíveis problemas previstos no projeto. Todas as idéias levantadas foram filtradas por posterior análise de viabilidade prática e as duas eleitas como melhor solução estão dispostas a seguir na tabela 4. Tabela 4. Resultados de aplicação do BrainStorming.

Encontrar Fatos

Ideias

Encontrar Soluções

Baixo Peso

Geometria Simples

Bocal do Encaixe

Facilitar acesso aos Led’s

Encaixe do Módulo

Reutilização do Material

Fácil Separação dos Materiais

Encontrar Coletores

Fixação

Parafusar

Tripé

Substituição dos Led’s

Módulos Múltiplos

Reciclagem

Materiais Recicláveis

Colar

5. Modelo do projeto conceitual Considerados todas as variáveis descritas nos itens anteriores, apresenta-se como solução final de geometria, o modelo representado pela figura 6. Este modelo é apenas um modelo inicial para aplicações mais gerais, podendo sofrer alterações de acordo com a necessidade de atender a requisitos específicos de alguma aplicação. O que é uma vantagem do produto, sua versatilidade e possibilidade de customização, como foi destacado anteriormente.

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Peso: 6Kg / Dimensões: (29 x 36x 12) cm

Figura 6. Geometria final do sistema de iluminação IluminaLed 200W (esquerda) e Chip MultiLed 50W (direita). O planejamento do produto ocorre através da preparação e da especificação da oportunidade, buscando comprometer a administração da empresa e dar continuidade ao PDP, apresentando um resumo da oportunidade e suas justificativas comerciais. A justificativa da oportunidade deve ser baseada na análise dos produtos concorrentes, pesquisa das necessidades de mercado e auditoria tecnológica (BAXTER,1998). Nesta etapa de PDP está concentrado o planejamento do produto, que define quais produtos serão desenvolvidos, quais não serão e quais mercados serão focados. É ainda na fase que o escopo do projeto é definido, levando em conta a viabilidade econômica, a capacidade da organização em executar o projeto e ainda a escolha dos indicadores necessários e relevantes. 6. Considerações finais Ao se avaliar todas as potencialidades e dificuldades inerentes ao desenvolvimento e comercialização deste sistema de iluminação industrial a LED proposto conclui-se que o projeto é viável com alto potencial de rentabilidade. As inovações relacionadas à versatilidade de projeto, fácil manutenção e substituição e o atendimento das necessidades de alta resistência a ambientes hostis aliada às vantagens intrínsecas aos sistemas LED como alta eficiência energética, alta potência luminosa e elevada expectativa de vida, colocam o IluminaLed 200W como possível líder de seu nicho de mercado. A principal dificuldade inerente ao desenvolvimento de um projeto deste gênero, que impede que muitos possíveis concorrentes potenciais não tentem abranger este nicho, é a obtenção da tecnologia de ponta relacionada aos módulos de LED. Esta dificuldade então acaba por se tornar uma vantagem da empresa InnovaTech, uma vez que a parceria com a multinacional detentora da patente não só possibilita o desenvolvimento do sistema proposto como também protege-o contra possíveis concorrentes.

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A pesquisa de mercado demonstrou que suas características únicas o fazem atraente ao mercado consumidor, mas que é necessário um elaborado trabalho de marketing para demonstrar claramente ao consumidor as vantagens e economias a longo prazo que o tornam a melhor opção apesar de seu custo inicial elevado. Como o primeiro modelo visa atender um nicho inexplorado no mercado nacional, os primeiros clientes já seriam de elevada representatividade financeira no faturamento da empresa, o que daria conforto para que esta se dedicasse as adaptações necessárias para atendimento de outros setores. Ou seja, a pesquisa e desenvolvimento constantes necessários para manter os produtos no topo de vendas seriam encorajados na empresa, já que a base financeira estaria garantida por longo prazo. Somado as inovações, vantagens financeiras, mercado favorável e empresas parceiras há ainda o apelo da sustentabilidade inerente ao sistema IluminaLED, seja por sua fácil reciclagem, ou pela ausência de uso de materiais tóxicos ou pela eficiência energética muito mais elevada que as tecnologias concorrentes. Esta sustentabilidade não só vai de encontro com premissas básicas do compromisso da empresa com a conservação do ambiente, como também auxilia no marketing do produto. Referências BACK, N. Metodologia de Projeto de produtos Industriais, Guanabara Dois, 1983. BAXTER, M. Projeto de Produto: Guia Prático para o Desenvolvimento de Novos Produtos. São Paulo: Editora Edgard Blücher Ltda., 1998. 261p. NORMAS TECNICAS. Normas sobre equipamentos. Disponível em: http://www.miomega.com.br/miomega/html/normas/nbr/#equipamentos. Acesso em abril de 2012. ROZENFELD, H; FORCELLINI, F.A; TOLEDO, J.C; AMARAL, D.C.; ALLIPRANDINI, D.H; SCALICE, R.K; SILVA, S.L , Gestão de desenvolvimento de produtos: uma referência para a melhoria do processo. São Paulo, SP: Saraiva, 2006. 542p., 2006.

Contato: profa. Dra. Lizandra Lupi Vergara – Departamento de Engenharia de Produção e Sistemas, Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC – Brasil – CP476, Campus Universitário – Florianópolis – SC. CEP 88040-900. E-mail: lizandra@deps.ufsc.br Fone: 55-48-3721-7044

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Diseño de un sistema de reciclaje de agua industrial en el proceso de enfriamiento de condensadores de amoniaco comprimido Marcos Leiva Nelson Aros Universidad de La Frontera, Departamento de Ingeniería Eléctrica

Resumen El proceso en estudio es el sistema de refrigeración industrial para el enfriamiento de productos frutales. Donde las grandes empresas dedicadas a la agricultura con sus procesos industriales son las que tiene un mayor consumo de agua -este recurso en los últimos años, se hace cada vez más notoria su escasez en el mundo. El sistema utiliza un flujo de agua continuo en la etapa de condensación como también utiliza un baño de agua corriente para limpiar los evapo evaporadores radores del hielo acumulado, que luego de ser utilizado el recurso es enviada al desagüe. Así, el objetivo del trabajo es diseñar el sistema cíclico para el reciclaje del agua industrial y del sistema de enfriamiento de los condensadores de amoniaco –allí se controla la temperatura del agua utilizada como el nivel de ésta dentro de los mismos. Así, se aprovechará el flujo a mayor temperatura -de la salida de los condensadores- para ser utilizada en los deshielos diarios, y el flujo a menor temperatura -que proviene de los deshielos- para el enfriamiento de los mismos. Específicamente, se logrará una mayor eficiencia en el sistema de refrigeración al tener una temperatura de condensación controlada, se ahorra energía eléctrica ya que el agua es obtenida y distribuida por bombas electromecánicas y a la vez se ahorraran grandes volúmenes de agua.

Abstract The process under study is an industrial refrigeration system for cooling fruit products. Furthermore, in recent years, it becomes increasingly apparent water scarcity in the world. Moreover, large companies engaged in agriculture or industrial processes are those that have a higher consumption of this resource. So in this respect the Company uses a continuous water flow in the condensation step is also used as a bath of running water to clean the ice evaporator’s accumulators that are used after being sent to drain. The objective of this work is to design the ring system for recycling of industrial water cooling system and capacitors is controlled ammonia-water temperature used as the level is within the same. It exploits the higher flow -output temperature of the capacitors, to be used in the melting daily, and a lower flow temperature, which comes from the melting- for cooling thereof. Specifically, there is greater efficiency in the cooling system having a condensing temperature controlled, power is saved because the water is collected and distributed by electromechanical pumps while larger volumes are saved by it.

Keywords: Industrial design, industrial water recycling, energy efficiency.

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1. Introducción En los últimos años viene siendo cada vez más notoria la escasez de agua en el mundo, ya que

un gran número de personas no tiene libre acceso a este recurso natural, por lo cual es fundamental que se tome consciencia al respecto. Las grandes empresas dedicadas a la agricultura o procesos industriales son las que tienen una mayor demanda de este recurso. El consumo de agua industrial se doblará en 2050 y en países de rápida industrialización como China se quintuplicará, por lo cual es importante quelas empresas otorguen mayor eficiencia a los procesos que la utilizan. Por otro lado, los sistemas de refrigeración industrial son parte fundamental de la industria alimentaria, éstos eliminan el exceso de calor de cualquier medio por el traspaso de energía térmica a través de algún compuesto refrigerante, reduciendo la temperatura de dicho medio en rangos preestablecidos. Este tipo de refrigeración se enfoca en sistemas utilizados para mantener gran volumen de materia prima y productos a una temperatura baja y segura, por lo cual es algo de mucha importancia en el mundo actual. Las temperaturas de refrigeración están comprendidas entre -2 y 10ºC, mediante el descenso de la temperatura se aumenta la vida útil del producto, ya sea fresco o procesado por la disminución en la proliferación de microorganismos y el decaimiento de las actividades metabólicas de tejidos animal y vegetal. Los beneficios de la refrigeración industrial son suministrados a través de cámaras de frío, armarios de refrigeración o vehículos refrigerados, todos éstos con una función común que es el conservar la frescura, salubridad y calidad de los alimentos que se consumen en todo el planeta. La problemática que presenta esta empresa es la ineficiencia del uso del agua. Así, en la etapa de condensación se ha ido perdiendo eficiencia, ya que van siendo extendidos los periodos de operación -durante el funcionamiento normal del circuito de frío los condensadores mantienen la temperatura del agua en 25°C aproximadamente-; además, en temporada de invierno, se utiliza un grupo generador para satisfacer el consumo eléctrico, de modo de disminuir el gasto por tarifado de ese periodo -desde las 18:00 hasta las 23:00 hrs.-, en ese lapso de tiempo la parte frigorífica de la planta queda detenida (pues demanda una gran potencia eléctrica), luego al iniciar el ciclo de refrigeración después de las horas de reposo, los condensadores evaporativos trabajan por un menor tiempo, ya que la temperatura del agua de entrada se encuentra a 16°C aproximadamente. Es notorio que la baja de la temperatura del agua conlleva a enfriar más rápidamente el amoniaco consiguiendo condensarlo más eficientemente y bajar la presión de descarga, si bien los condensadores vienen prediseñados para trabajar sin un control de temperatura de enfriamiento, con el paso del tiempo varía el punto de operación por el aumento de superficie de las tuberías internas, además se destaca el indiscriminado consumo de agua potable tanto en la etapa de condensación así como la de evaporación con el sistema de deshielos diarios, por lo cual con un sistema realimentado se podrían ahorrar grandes volúmenes de agua (sólo en los deshielos diarios se perdían aproximadamente unos 8000 litros del recurso hídrico). http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

2. Objetivos 2.1 Objetivo General • Diseñar un sistema de enfriamiento y control de temperatura para la etapa de condensación del frigorífico, que sea económico y eficiente para que pueda ser implementado a futuro por la empresa. 2.2 Objetivos Específicos • Disminuir los tiempos de operación de los condensadores evaporativos con lo cual se

aumentará la eficiencia del frigorífico. • Reducir el consumo de agua potable; ya que es un recurso natural, vital y limitado que debe ser cuidado.

3. Antecedentes La mayor parte de los procesos industriales -por naturaleza dinámica- se producen constantemente cambios que deben corregirse, ya que las variables más importantes del proceso pueden desviarse de los valores de diseño. Así, los sistemas de control pretenden mantener las variables del proceso en los valores de operación programado. En la actualidad los lazos de control son un elemento esencial para la manufactura económica y próspera de casi cualquier producto, con un enfoque hacia la calidad y constancia en la producción, mejorar el rendimiento y la seguridad, reducción del desperdicio y de energía consumida, además de reducir el trabajo rutinario de los operadores. 3.1 Modelado de procesos El método fundamental para resolver un problema en ingeniería consiste en representarlo de una manera adecuada, de tal forma de lograr una sustitución del sistema real (equipo, proceso, etc.) por uno más adecuado para el tratamiento formal. Por lo general, las herramientas matemáticas brindan un marco útil para representar, mediante un sistema de símbolos y reglas, el comportamiento de los sistemas reales; es decir, nos permite construir un modelo del sistema, del cual se conocen sus límites y expresiones, como el resultado de un proceso de abstracción de la realidad. El proceso representa una serie real de operaciones, mientras que el modelo representa una descripción matemática del proceso real. Para un proceso se trata de establecer una serie de relaciones matemáticas junto con las condiciones límites. Debido a la complejidad de los procesos reales y las limitaciones matemáticas, el modelo siempre es altamente idealizado. La representación conceptual del proceso real no abarca todos los detalles, solamente se determinan algunos atributos y http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

relaciones del sistema que son fĂĄciles de medir y que tienen mayor influencia sobre el proceso. Por consiguiente, se debe prestar interĂŠs en el desarrollo de modelos de procesos que: (i) pueden ser fĂĄcilmente manipulados, (ii) sirvan para un elevado nĂşmero de variables e interrelaciones y (iii) tengan una cierta seguridad de representar el proceso fĂsico real con un razonable grado de confianza. Un modelo matemĂĄtico dinĂĄmico continuo involucra la resoluciĂłn de ecuaciones diferenciales, mientras un modelo discreto involucra la resoluciĂłn de ecuaciones en diferencias. Algunas veces, un mismo proceso puede incluir caracterĂsticas combinadas, pero la implementaciĂłn computacional siempre tendrĂĄ atributos discretos (Scenna et al., 1999). 3.2 FunciĂłn de transferencia Los modelos que representan a los sistemas lineales e invariantes en el tiempo vienen dados por su funciĂłn de transferencia, que corresponde a la respuesta impulsiva del sistema en el plano complejo â&#x20AC;&#x201C;relaciona la seĂąal de salida del sistema con la seĂąal de entrada al mismo. El modelo empĂrico mĂĄs comĂşnmente utilizado para caracterizar un proceso es la ecuaciĂłn de primer orden con tiempo muerto, ver ecuaciĂłn 1.

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(1)

donde; K = ganancia estĂĄtica del proceso, = tiempo muerto efectivo del proceso y Ď&#x201E; = constante de tiempo efectiva del proceso. La funciĂłn de transferencia proporciona una descripciĂłn de las caracterĂsticas dinĂĄmicas del sistema â&#x20AC;&#x201C;representa una transformaciĂłn del plano temporal al plano complejo. A grandes rasgos se entiende por transformaciĂłn a la sustituciĂłn de una funciĂłn por otra en una ecuaciĂłn. Se verifica que la transformada de la combinaciĂłn lineal de dos funciones es igual a la combinaciĂłn lineal de sus transformadas, es decir, [Îą + Î˛ ] = Îą [ ] + Î˛ [ ], se dice que la transformaciĂłn es lineal. Siendo, una clase de transformaciĂłn lineal de especial relevancia la de transformaciones integrales. En particular, la mĂĄs aplicada en el campo de los sistemas dinĂĄmicos es la que propuso Laplace (conocida como transformaciĂłn de Laplace, que se define como se indica en la ecuaciĂłn 2.

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Esta integral de la transformada tiene la capacidad de transformar la integraciĂłn y derivaciĂłn en multiplicaciĂłn y divisiĂłn. AsĂ, este operador transforma las ecuaciones diferenciales e integrales en ecuaciones polinĂłmicas, mucho mĂĄs fĂĄciles de resolver. SupĂłngase un sistema SISO -una entrada y una salida - cuyo comportamiento dinĂĄmico estĂĄ descrito mediante la ecuaciĂłn diferencial lineal de la ecuaciĂłn 3. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

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AsĂ, aplicando la transformada a ambos miembros de la ecuaciĂłn se obtiene la ecuaciĂłn 4.

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donde es la funciĂłn de transferencia del sistema.

4. MetodologĂa Primeramente, se busca un modelo del proceso a estudiar; mediante la toma de datos de operaciĂłn se desea validar el modelo para control. Para ello, se trabajo en el bosquejado de la recirculaciĂłn de agua, ademĂĄs de toma de temperaturas de operaciĂłn de los condensadores evaporativos -para estudiar su funcionamiento-. La base de datos corresponden a: las presiones del sistema tanto de aspiraciĂłn como de descarga, consumo elĂŠctrico de motores en estudio, y tiempos de funcionamiento de condensadores; se realizĂł un procedimiento manual, donde se fue aĂąadiendo agua a menor temperatura de la red a los condensadores evaporativos tratando de bajar la temperatura del agua regulando las vĂĄlvulas tanto de entrada como de salida para mantener el nivel y ver los efectos en el sistema, lo cual es fundamental para validar el estudio. 4.1 DeterminaciĂłn de coeficiente de traspaso tĂŠrmico Si bien el comportamiento del sistema es no lineal, ya que el traspaso de la energĂa tĂŠrmica cedida del amoniaco al agua tiene variaciones muy difĂciles de caracterizar y esto depende principalmente de las cargas tĂŠrmicas alojadas en el interior de las cĂĄmaras de frĂo; en rĂŠgimen permanente, el sistema de enfriamiento tiene un comportamiento estable y es posible determinar su punto de operaciĂłn. La temperatura medida en rĂŠgimen permanente ha sido prĂĄcticamente constante -esto es cuando el condensador ha operado por unos minutos logrando una temperatura homogĂŠnea. En la tabla 4.1 se puede observar las medidas obtenidas del sistema cada 2 horas. Donde el coeficiente de transferencia de temperatura al agua de enfriamiento se aproxima a 1.4 para simplificar su representaciĂłn y los condensadores en estudio tienen similares caracterĂsticas. 4.2 Efectos en el sistema al bajar la temperatura de enfriamiento Como se planteo en la hipĂłtesis principal se ha observado que: con el descenso de la temperatura del agua en los estanques de enfriamiento los condensadores trabajan por un menor tiempo logrando llevar la presiĂłn de descarga del sistema a la programada con mayor rapidez. http://sites.riipro.org/ciip/home - secretariaciip@riipro.org

Tabla 4.1. Mediciones de temperaturas agua de enfriamiento Determinación de coeficiente de transferencia de temperatura Hora de medición T° caliente T° salida Coeficiente de transmisión