Diseño de una planta de producción de agua alcalina para consumo humano

• Autores: Pompei, María Cielo; Vales, María Eugenia
• Año de publicación: 2021
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Riccobene, Isabel C.; Espinosa, Oscar H.
• Materia: Consumo humano; Agua potable; Olavarría; Buenos Aires; Argentina; Análisis económico; Ingeniería química; Producción de agua alcalina; Electrólisis; Impacto ambiental; Agua alcalina
• Institución: Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

El agua alcalina ionizada es agua potable con un pH en el rango de 8-10,5 que se consume mundialmente por presentar diferentes beneficios para la salud de las personas. Entre estos beneficios se puede mencionar sus propiedades antioxidantes, la mejora del rendimiento deportivo y algunos autores mencionan el control del crecimiento de las células cancerígenas. El mercado del agua alcalina se encuentra desarrollado mundialmente, sin embargo, a nivel Nacional existe una sola empresa productora de agua alcalina embotellada. A su vez, el mercado de agua embotellada se encuentra en crecimiento año tras año y Argentina es uno de los países de América Latina que más consume este producto. Por estos motivos, el presente proyecto tiene como objetivo diseñar y evaluar la viabilidad técnica, económica y ambiental con el fin de instalar una planta de producción de agua alcalina para consumo humano, a partir de agua potable mediante el proceso de electrólisis. La misma se localizará en el Parque Industrial de Olavarría, provincia de Buenos Aires. Para el diseño de los equipos necesarios para el proceso productivo, se realizó un análisis estadístico de los parámetros de calidad de agua medidos en diferentes años y pozos de la ciudad de Olavarría. Del análisis se obtuvo como resultado que la calidad del agua es variable tanto con la ubicación como con el tiempo y que, si bien el agua es considerada de calidad potable, no todos los parámetros se encuentran dentro de los límites establecidos por el Código Alimentario Argentino. A partir del análisis poblacional de la ciudad de Olavarría y del consumo de agua embotellada, se decidió el diseño de la planta para una producción diaria de 3.380 Litros de agua alcalina. El proceso de producción comienza con el pretratamiento de agua de red mediante filtración (utilizando dos filtros en serie, el primero de arena y antracita y el segundo de carbón activado), remoción de la dureza a partir del intercambio iónico con una resina catiónica, acidificación y ósmosis inversa. Una vez tratada, el agua ingresa al equipo de electrólisis, donde se genera el agua alcalina con pH mayor a 8 como producto final y una corriente de agua ácida como efluente. Finalmente, el agua es embotellada para su comercialización, en envases PET de 0.5 litros y 1 litro. Del análisis económico surge que para instalar y poner en funcionamiento la planta es necesaria una inversión de capital de $31.049.229 (ARS) con un período de recupero de la misma de 33 meses y un costo operativo anual que oscila en torno de $70.000.000 (ARS). Del análisis de los costos de producción y de packaging se definió el precio unitario de venta para el envase de 0,5 litros y 1 litro en $70 (ARS) y $130 (ARS), respectivamente. Los indicadores financieros arrojan un VAN positivo y una TIR mayor a la tasa de descuento, lo que indica que el proyecto es rentable. En lo que respecta al análisis del impacto medioambiental generado por la instalación y funcionamiento de la planta, el mayor impacto se debe a la generación de agua residual, el uso de combustibles fósiles, recursos no renovables como materia prima y envases PET para la comercialización del producto final. Es por ello que se analizaron y se proponen diferentes alternativas que pueden dar origen a futuros estudios en torno al proyecto.
Alkaline ionized water is drinking water whose pH is between 8 – 10,5. Alkaline water is consumed globally due to the benefits that it presents in human health. Among the benefits we can mention the antioxidants properties, the improve of athletic performance and some authors mention the growth control of cancerigens cells. Despite of the mundially development of the alkaline water market, only one industry that produces alkaline water is installed in Argentina. At the same time the bottled water market is continually growing year in year out and Argentina is one of the America Latina countries that most consume this product. For these reasons, the present project has been carried out with the aim of design and evaluate the technical, economic and environmental viability of installing an alkaline water producing plant for human consumption. The raw material is potable tap water and electrolysis is the process to obtain alkaline water. The plant Will be installed in Olavarria’s Parque Industrial, Buenos Aires province. For the design of the productive process required equipment, a statistical analysis of the water quality parameters was done. The parameters were measured in different years and points of Olavarría city. The results obtained from the analysis were that the water quality variates with the position and with the years. While the water is considered as drinking water, not all the parameters are between the limits stablished by the Argentine Alimentary Code. From the demographic analysis of Olavarría city and from the bottled water consumption, the plant design was decided for a diary production of 3.380 Liters of alkaline water. The productive process starts with the tap water pretreatment. The first step is the filtration (Two in serie filters are used, the first one is a sand and anthracite filter and the second one an activated carbon filter). The water softening is the next step, that uses a cationic exchange resin. Acidification and reverse osmosis are the last steps of the pretreatment. Pretreated water enters to the electrolysis equipment, where alkaline water with pH higher than 8 is produced as final product and acid water is produced as effluent. Finally, the alkaline water is bottled for the commercialization. PET bottles of 0,5 L and 1 L will be sold. From the economic analysis arises that for the plant installation and start up a capital investment of $31.049.229 (ARS) is needed. This investment could be retrieved in lapse of 33 months. The annual operating costs of the plant ranges around $70.000.000 (ARS). This difference is due to the maintenance costs. From the production and packaging costs, the sale unitary price for 0,5 L and 1 L bottles was defined as $70 (ARS) and $130 (ARS) respectively. Financial indicators show a positive VAN and a TIR higher than the discount rate. Those points indicate that it is a rentable project. Respect of the environmental analysis, the alkaline water producing plant generates and environmental impact due to the generation of residual water, the use of fossil fuels, non-renewable resources as raw material and PET bottles for the final product commercialization. Different alternatives have been analyzed and proposed with the aim of give rise to new studies around this project.
Fil: Pompei, María Cielo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Vales, María Eugenia. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Riccobene, Isabel C. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Espinosa , Oscar H. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.