LunaG_B

Enny Cuesta

18/2/2024

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Propuesta de mejora en el proceso de clinkerización
para reducir la contaminación ambiental en Lima
Item Type info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
Authors Luna García, Briggit Kassandra; Bustillos Huamán, Junior Víctor
Publisher Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)
Rights info:eu-repo/semantics/openAccess; Attribution-
NonCommercial-ShareAlike 4.0 International
Download date 18/02/2024 12:21:11
Item License http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Link to Item http://hdl.handle.net/10757/655130
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
http://hdl.handle.net/10757/655130

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA ACADÉMICO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Propuesta de mejora en el proceso de clinkerización para reducir la
contaminación ambiental en Lima
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
Para optar el grado de bachiller en Ingeniería Industrial
AUTOR(ES)
Luna García, Briggit Kassandra (0000-0001-7095-713X)
Bustillos Huamán, Junior Víctor (0000-0001-7548-8002)
ASESOR
Altamirano Flores, Ernesto (0000-0002-8634-9689)
Lima, 15 de febrero del 2021
https://orcid.org/0000-0001-7095-713X
https://orcid.org/0000-0002-8634-9689X
1

DEDICATORIA

A mis padres, quienes fueron mi motivación y me brindaron siempre su apoyo
incondicional para verme convertida en una profesional y a mis queridos abuelos que,
aunque ya no me acompañan sé que estarían orgullosos de mis logros, porque ellos me
enseñaron a nunca rendirme sin importar las dificultades que se presenten.
Briggit Kassandra Luna García

A mis padres, quienes fueron mi principal motivación y forjaron mi camino profesional,
sentando en mí las bases de responsabilidad y deseos de superación.
A mi tía, quien siempre me brindo su apoyo en todo momento y gracias a sus consejos
logré ser la persona quien soy.
A mi hermana y demás familiares por siempre estar conmigo y brindarme su apoyo
incondicional a lo largo de mis estudios.
Junior Víctor Bustillos Huamán

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a nuestro asesor de Tesis, Ernesto Altamirano por su guía para poder culminar
nuestro trabajo de investigación, al Ingeniero Alejandro Barbachan, quien a pesar de no ser
nuestro asesor no dudó en brindarnos parte de su tiempo para asesorarnos y finalmente a los
expertos que participaron en la validación de nuestra investigación. Sin el apoyo de ellos no
hubiera sido posible absolver las dudas existentes y tener una visión más clara de nuestro
trabajo con el fin de lograr una investigación de calidad.

RESUMEN
El crecimiento en el sector de la construcción ha impulsado la demanda del cemento y en
consecuencia también el consumo energético en las industrias cementeras, así como las
emisiones de gases tóxicos en sus procesos productivos. A lo largo de los años se han
realizado diversas investigaciones sobre la sustitución parcial del Clinker por otros
materiales como cenizas volantes, cenizas de cáscara de arroz, cenizas de residuos
postindustriales, entre otros, a fin de poder reducir la utilización del Clinker y fabricar un
cemento eco-amigable. El uso de cenizas volantes en la composición del cemento tiene una
mayor cantidad de estudios realizados sobre su aplicación en las industrias cementeras. Esto
debido a que las cenizas volantes son clasificadas como puzolana artificial y por ende son
consideradas un potencial sustituto de Clinker debido a la similitud de componentes que
tiene con este material. En la investigación realizada se propone el diseño de una cadena de
suministros sostenible que incorpore el uso de cenizas volantes, previamente obtenidas a
través de la incineración de residuos sólidos, en la fabricación de cemento.
Por otro lado, se encontró que la gestión de residuos sólidos representa un reto para la ciudad
de Lima, debido a que solo el 52% de los deshechos tienen como destino final los rellenos
sanitarios y el 48% se dirigen hacia botaderos. Si bien el uso de rellenos sanitarios está
permitido, estos tienen una capacidad limitada y no solucionan el problema de
contaminación originada por la descomposición de los desechos.

Palabras clave: Cenizas volantes; Clinkerización; Cemento; Cadena de Suministro.

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/rice-husk-ash
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/rice-husk-ash
4

Proposal of improvement of the clinkerization process to reduce environmental pollution in
Lima
ABSTRACT
Growth in the construction sector has driven the demand for cement and, as a result, has also
raise the energy consumption of cement industry, as well as the emissions of toxic gases in
their production processes. Over the years, various research has been conducted on the
partial replacement of the Clinker with other materials such as fly ash, ash from rice husk,
ash from post-industrial waste among others, in order to reduce the use of this resource and
to manufacture eco-friendly cement. The studies carried out about the use of fly ash in the
composition of cement are the most common, because these ashes are classified as artificial
pozzolana. Therefore, are considered a potential substitute due to the similarity of
components with Clinker. The research carried out proposes the design of a sustainable
supply chain that incorporates the use of fly ash previously obtained through the incineration
of solid waste.
On the other hand, solid waste management also represents a challenge for the city of Lima,
since only 52% of the waste goes to sanitary landfills and 48% goes to dumps. Although the
use of sanitary landfills is allowed, they have limited capacity and do not solve the problem
of contamination caused by the decomposition of waste.

Keywords: Flying Ashes; Clinkerization; Cement; Supply Chain

TABLA DE CONTENIDOS

1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 8
2 ESTADO DEL ARTE ................................................................................................. 12
3 PROBLEMA ............................................................................................................... 16
4 DISEÑO DE UNA CADENA DE SUMINISTRO SOSTENIBLE ............................ 18
4.1 FASE 1: ABASTECIMIENTO ............................................................................ 19
4.2 FASE 2: OBTENCIÓN DE LAS CENIZAS VOLANTES .................................. 20
4.3 FASE 3: ALMACENAMIENTO DE LAS CENIZAS VOLANTES .................. 22
4.4 FASE 4: INCORPORACIÓN DE LAS CENIZAS VOLANTES AL PROCESO
DE CLINKERIZACIÓN ................................................................................................. 23
4.5 FASE 5: GESTIÓN DE CAMBIO .......................................................................... 25
5 ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................................................. 27
5.1 VALIDACIÓN ECONÓMICA ........................................................................... 27
5.1.1 VAN (VALOR ACTUAL NETO) .................................................................. 27
5.1.2 TIR (TASA DE RETORNO DE INVERSIÓN) ............................................. 28
5.1.3 RBC (RATIO BENEFICIO COSTO) ............................................................. 28
5.2 VALIDACIÓN POR JUICIO DE EXPERTOS ................................................... 28
6 CONCLUSIONES ....................................................................................................... 30
7 REFERENCIAS .......................................................................................................... 30

ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Cantidad de residuos sólidos generados en Lima .................................................. 20
Tabla 2.
Composición química de las cenizas volantes y el Clinker .................................. 24
Tabla 3. Datos requeridos en la fórmula para hallar el COK según el modelo de valoración
de Activos Financieros ........................................................................................................ 27
Tabla 4. Valores de los componentes requeridos para hallar el COK ................................. 27

ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Producción de cemento en miles de toneladas métricas a nivel nacional según
ASOCEM .............................................................................................................................. 8
Figura 2: Emisiones de CO2 en toneladas que genera la planta de Atocongo en UNACEM
(según GNR) .......................................................................................................................... 9
Figura 3. Diagrama de Ishikawa de los altos índices de contaminación en la industria del
cemento ................................................................................................................................ 18
Figura 4. Diagrama de la obtención de cenizas volantes ..................................................... 22
Figura 5. Foto referencial de los silos de acero ................................................................... 23
Figura 6. Diagrama de bloques de la producción de cemento ............................................. 24
Figura 7. Diagrama de bloques de la producción de cemento con la incorporación de cenizas
volantes ................................................................................................................................ 25
Figura 8. Pasos consolidados para implementar una gestión de cambio ............................. 26
Figura 9. Diagrama radar de la evaluación por Juicio de Experto ...................................... 29

file:///C:/Users/Kassandra%20Luna/Downloads/Hoja-Estilo-Trabajo-Investigacion-Bustillos_Luna-03.11-final-27-12-2020%20(1).docx%23_Toc60770797
8

1 INTRODUCCIÓN

La contaminación ambiental en los últimos años se ha convertido en las mayores
preocupaciones a nivel mundial, el cambio climático ha llevado a varias empresas del mundo
a tomar acciones correspondientes sobre dicha situación y así mejorar sus procesos para
poder mitigar la contaminación ambiental y preservar los ecosistemas.
Una de las industrias que mayor impacto negativo tiene con el medio ambiente es el sector
del cementero. Debido al acelerado crecimiento de las ciudades, el sector de la construcción
demanda un mayor consumo de cemento, lo cual genera a su vez que la fabricación de este
insumo aumente en una escala masiva [1]. El consumo actual a nivel mundial de cemento es
de aproximadamente 4,6 mil millones de toneladas por año y se espera que alcance
aproximadamente 6 mil millones de toneladas para fines del año 2050. Según el Ministerio
del Ambiente (2016) en el Perú entre los años 2002 y 2012 la producción de cemento creció
a más del doble. Por otro lado, en un informe realizado por el INEI (2018) se obtuvo una
data más reciente, la cual indicó que el consumo interno de cemento creció en un 7.29% en
el año 2018 con respecto al año 2017. En la Figura 1. se muestra la evolución de los 3 últimos
años en relación con la producción de cemento en miles de toneladas métricas en el Perú.

Figura 1. Producción de cemento en miles de toneladas métricas a nivel nacional según
ASOCEM

9,980 10,049
10,547
2017 2018 2019
Producción de cemento en miles de TM
9

Además, la industria del cemento es uno de los sectores industriales más intensivos en el uso
de energía, el costo de la energía puede llegar a representar el 40% de los costos de
producción. En consecuencia, este sector emite altas cantidades de gases tóxicos hacia el
medio ambiente, siendo el principal de ellos el dióxido de carbono (CO2) con una
representación de un 5% de las emisiones industriales [2]. Se considera que por cada
tonelada de cemento producido se libera un aproximado de 900 kg de CO2. [3]. En la Figura
2, podemos observar las cantidades de emisiones de CO2 en los últimos 3 años que generó
la principal planta productora de cemento que se encuentra en Lima, es decir la planta de
Atocongo de la empresa UNACEM, según los reportes de sostenibilidad de elabora la misma
empresa.

Figura 2: Emisiones de CO2 en toneladas que genera la planta de Atocongo en UNACEM
(según GNR)
Entre los factores que contribuyen a la contaminación ambiental se encuentran los elevados
consumos energéticos tanto en electricidad como en combustible. El consumo de energía
eléctrica según un estudio realizado por la Universidad Autónoma de Occidente, Colombia,
indica que el proceso de molienda del cemento y envasado consume el 41% de la energía
eléctrica de la planta, a su vez los procesos de trituración y molienda del crudo representan
el 32% de este mismo consumo. En cuanto al consumo de energía térmica, es decir
2,550,272
2,738,744
2,954,766
2017 2018 2019
Emisiones de CO2 en toneladas (según GNR)
10

combustibles, en una planta cementera los procesos con mayor consumo de dicha energía
son la precalcinación (4%) y la clinkerización (96%). [4]
Las industrias cementeras más importantes en Perú son UNACEM (Cemento Andino y
Cementos Lima), Cementos Pacasmayo, Caliza Cemento Inca, Cementos Selva y Cemento
Yura. Las cementeras que tienen presencia en Lima son las dos primeras mencionadas. La
mayor producción de cemento en el año 2017 según un informe del INEI fue generada por
la empresa UNACEM con un 46% del total de la producción de cemento (4, 911,453
toneladas de cemento a nivel nacional), siendo Lima la ciudad con las mayores ventas (3,
581,573 toneladas de cemento) y con una participación de 33.5% sobre la producción total
en ese año (10, 684,653 toneladas de cemento).
Por otro lado, Perú es uno de los países con mayor contaminación a nivel mundial
encontrándose en el puesto 22 según el reporte del 2018 de Ward Air Quality. Asimismo,
dicha revista coloca a Lima como la octava ciudad más contaminada de Latinoamérica,
siendo la principal causa de este problema la generación y disposición inadecuada de los
residuos sólidos. Según el Ministerio del Ambiente con apoyo del Instituto Nacional de
Estadística e Informática (INEI), en el año 2018 el Perú logró generar aproximadamente 23
mil toneladas de residuos sólidos por día, mientras que en Lima, el distrito con mayor
generación de desechos y por ende altos índices de contaminación resultó ser San Juan de
Lurigancho con 780 toneladas/día, seguido de Comas, con 400 toneladas/día, y Villa El
Salvador, con 300 toneladas/día. Dicho problema perdura hasta la actualidad y es ocasionado
debido a la ineficiente gestión de los residuos sólidos por parte de las municipalidades y por
los pocos rellenos sanitaros que posee el Perú para la disposición de dichos residuos. Según
el Ministerio del Ambiente, el Perú necesita un estimado de 190 infraestructuras para poder
disponer los residuos sólidos en lugares adecuados, no obstante, en el 2014 el país disponía
de 11 rellenos sanitarios con todas las autorizaciones correspondientes. Asimismo, se
disponía de 10 instalaciones para los residuos de ámbito no municipal en todo el país para
su respectiva disposición final [5]. Al no existir suficientes rellenos sanitarios la solución
que se opta es el uso de botaderos, sin embargo, estos no tienen un manejo y control eficiente
para el procesamiento de los residuos, por lo que terminan ocasionando problemas de
contaminación y de salud. Un factor importante que considerar es que la solución para este
problema de la disposición final de los residuos sólidos no es la construcción de más rellenos
11

sanitarios,
sino que radica en proponer otras alternativas sostenibles de qué hacer con los
deshechos generados en las ciudades.
Entre las alternativas para el control de residuos sólidos se promueve el reciclaje, compostaje
de residuos orgánicos, tratamientos térmicos como la incineración, entre otros. La
incineración o “tratamiento térmico” es un proceso que tiene diversas ventajas y desventajas.
Entre las ventajas podemos mencionar que el volumen de los residuos disminuye
considerablemente. Los incineradores de residuos sólidos en comparación con los botaderos
generan una menor contaminación ambiental. Una investigación que se realizó en EE. UU.
demostró que implementar un incinerador de residuos es más amigable con el entorno
ambiental en comparación con el uso de un vertedero.
Si bien la incineración genera como residuos cenizas y gases tóxicos, las incineradoras
modernas utilizan filtros que captan estos gases y en el caso de las cenizas, estas pueden ser
reutilizadas en otras industrias.
En específico el proceso de incineración de residuos sólidos genera cantidades considerables
de subproductos inestables, los cuales son cenizas de fondo y cenizas volantes. Las cenizas
volantes representan un desafío mayor por contener metales pesados lixiviables, cloruros y
contaminantes orgánicos. [6]
La alternativa que se propuso en esta investigación es utilizar las cenizas volantes que se
obtiene al incinerar los residuos orgánicos en hornos rotatorios. Dicha implementación para
la fabricación de cemento se realizaría específicamente en el proceso de clinkerización, dado
que este proceso es donde se producen la mayor cantidad de emisiones de gases tóxicos y a
su vez se consume la mayor cantidad de energía, ya que el horno debe alcanzar una
temperatura de 1450°C. Al implementar las cenizas volantes originadas por la quema de los
residuos se podrá optimizar el consumo energético y disminuir las emisiones de gases
tóxicos en el proceso de producción de Clinker. Estudios realizados han demostrado que al
implementar las cenizas volantes en la composición del cemento no se genera una variación
negativa en las propiedades físicas y en algunas pruebas de laboratorio la resistencia del
cemento ha mejorado. [7]
Se propuso un diseño de la cadena de suministro, dado que se debe analizar los proceso por
los cuales deben pasar los residuos de forma previa hasta llegar al proceso de clinkerización.
Diseñar una cadena de suministro sostenible es una ventaja competitiva para toda empresa
12

en la cual se implemente, pero se debe considerar la parte económica, ambiental y la gestión
de riesgo. En una cadena de suministro cada miembro involucrado tiene diferentes objetivos
de trabajo, sin embargo, en la competencia feroz que existe hoy en día, en lugar de optimizar
los objetivos individuales para el propio bien, existen otras alternativas para maximizar las
ganancias totales de la cadena de suministro a través de una coordinación eficiente entre los
diferentes miembros de la cadena. En la actualidad las empresas se ven menos interesadas
en competir como entidades independientes y se enfocan en trabajar de forma integrada para
lograr rendimientos más altos y a largo plazo [8]. Con la implementación de una cadena de
suministros sostenible se busca que los procesos dentro de una empresa alcancen una mejora
óptima de forma económica, social y ambiental. Para lograr la sostenibilidad en el ámbito
ambiental se puede considerar la reutilización de los residuos que se generan en los procesos
productivos a fin de que decrezca la contaminación que se generaría al desecharlos de forma
regular. Cabe resaltar que es viable la reutilización de los residuos en la cadena de
suministros siempre y cuando este proceso no afecte el nivel de calidad de producto.
Asimismo, se genera la toma de consciencia de que no es necesario hacer un uso
indiscriminado de los recursos naturales, sino que es posible la reutilización de materiales
y/o materias primas.
Finalmente, se recomienda que al término del proyecto se realice una evaluación del
desempeño en la propuesta, ya que es fundamental para el diseño, planificación, ejecución y
seguimiento del rendimiento de la empresa. Esta evaluación se considera una herramienta
útil para medir la eficacia y la eficiencia de la gestión e incluso hacer comparaciones entre
empresas. [9]
2 ESTADO DEL ARTE
El cemento está compuesto en un 95% de clínker y en un 5% de yeso, aunque esta
composición puede variar ligeramente según las empresas productoras. La obtención de
clínker se da en el proceso de clinkerización, el cual consiste en calcinar piedra caliza junto
con sílice, minerales de hierro y arcilla en un horno a una temperatura aproximada de 1450
° C.
Las emisiones de gases tóxicos, principalmente de CO2 representan más del 50% de las
emisiones generadas en el proceso de clinkerización y lo restante proviene de la combustión
de combustibles fósiles para la excavación, transporte y procesos de molienda.
13

La mayor cantidad de emisiones de CO2 son originadas debido a las altas temperaturas que
deben alcanzar los hornos para la obtención de Clinker, además del uso de combustibles
contaminantes como carbón, diésel y petróleo para el funcionamiento del horno. Los autores
Mokhtar y Nasooti, mencionan que para fabricar una tonelada de cemento las emisiones de
CO2 oscilan entre 0,73 - 0,99 toneladas dependiendo de la proporción existente entre
Clinker/Cemento y otros posibles factores. Con respecto al consumo de energía señalan que
se necesitan en promedio 3,4 GJ de energía térmica (en proceso seco) y 110 kWh de energía
eléctrica para producir una tonelada de cemento. [10]
Investigaciones realizadas a nivel mundial se enfocan en como sustituir parcialmente el
Clinker que se requiere en la producción de cemento por materiales alternativos que sean
fuente de calcio y sílice o a través de la generación de otras fuentes de energía y tecnologías
para ser usadas en el funcionamiento del horno. Se han desarrollado pruebas experimentales
en donde se ha reemplazado al Clinker por desechos reutilizados, subproductos industriales
(cenizas volantes) o desechos de biomasa (cenizas de cáscara de arroz). En la mayoría de los
casos, el Clinker se reemplaza solo parcialmente y se produce un cemento más amigable con
el medio ambiente. Muhammad et al, indica que la utilización de este tipo de cenizas
(volantes) provenientes de la incineración de residuos sólidos municipales logra la obtención
de un cemento ecológico (eco-cemento). El rango aceptable para el reemplazo del Clinker
se encuentra entre un 10 al 40%, a fin de no afectar la composición del cemento y la
resistencia que este posee. En algunos casos el porcentaje de reemplazo puede mejorar dicha
composición y las propiedades físicas del material como la resistencia. [7]
Con respecto al uso de nuevas tecnologías se evidenció que es posible reducir las emisiones
de CO2 originadas en la industria del cemento haciendo uso de un calcinador solar en vez
del uso de los hornos convencionales. En la investigación de Moumin, se diseña una planta
de cemento solar y al realizar algunas pruebas, concluye que el uso del calcinador es de
mayor calidad y se pueden reducir las emisiones de CO2 en un 2 a 7% [11]. Lo cual nos
demuestra que es posible reducir las emisiones de gases tóxicos como el CO2 haciendo uso
de otras tecnologías.
Singh se enfoca en la utilización de residuos posindustriales, es decir desechos peligrosos
asociados en otras industrias como desechos farmacéuticos y químicos en la producción de
papel que son difíciles de eliminar, pero que podrían ser reutilizables en industrias como la
del cemento. El autor realizó un piloto a gran escala de la fabricación de cemento mezclando
14

clínker con cenizas volantes, escoria de silicio-manganeso, yeso y residuos farmacéuticos.
Los materiales
de desecho se recogieron de diferentes industrias y se usaron sin ningún
tratamiento previo. Singh estableció el uso de un horno vertical experimental de 5 toneladas
por hora de capacidad para la clinkerización. La razón principal para instalar el horno vertical
fue que la inversión inicial es más baja y se limita a producir una pequeña cantidad de clínker
para la evaluación. [12]
Kikuchi demostró la viabilidad de producir un material de clínker a partir de una mezcla de
cenizas de residuos sólidos municipales, lodos de depuradora y piedra caliza a 1400 °C. La
mezcla de crudo fabricada contenía hasta 40% de cenizas de residuos sólidos. [13]
Recientemente se ha calculado que la generación anual a nivel mundial de residuos sólidos
asciende a 17 mil millones de toneladas y se estima que alcanzará los 27 mil millones de
toneladas para el año 2050. Esta situación representa un problema muy alarmante para los
municipios, industrias y ciudadanos, ya que puede provocar daños significativos a la salud,
los recursos naturales y los ecosistemas [14]. Una solución viable para el deshecho de
residuos sólidos es la incineración, este proceso es un enfoque ampliamente utilizado en
países industrializados, especialmente en localidades con espacio limitado y alta densidad
poblacional. Sin embargo, la incineración genera cantidades considerables de cenizas de
fondo y cenizas volantes, siendo estos subproductos catalogados como inestables, ya que
generan una alta contaminación al medio ambiente.
Las cenizas volantes representan el desafío mayor, puesto que contienen metales pesados
lixiviables, cloruros y contaminantes orgánicos. Sin embargo, la composición de las cenizas
volantes son una rica fuente mineral de sílice y cal, por lo cual es potencialmente adecuada
para el uso como materia prima en la producción de cemento. [15]
En base a estas investigaciones el autor Ghouleh estudió la fabricación de cemento a partir
de cenizas de residuos sólidos municipales (RSU). Las cenizas volantes y la cal residual
originadas por la incineración de los residuos municipales fueron utilizados en su
investigación y se recolectaron del Incinerador Municipal de la Ciudad de Quebec (Quebec,
Canadá). El incinerador municipal de la ciudad de Quebec generó 10,500 toneladas de
cenizas volantes y residuos de cal residual por año. Teniendo como referencia la cantidad
total que se genera en el incinerador municipal en mención se podrían generar
aproximadamente 80,000 toneladas de material de concreto anualmente y alrededor de 1000
15

toneladas de CO2 retenidas. Esta proyección también implica el uso de aproximadamente
65,000 toneladas de agregados naturales. Finalmente, el autor demostró con éxito que pudo
disminuir la temperatura del horno a 1000 °C cuando normalmente se necesita alcanzar los
1450 °C para la fabricación de Clinker y en el nuevo cemento los residuos constituyeron el
85% de la alimentación de Clinker crudo. El cemento Portland ordinario (OPC) se utilizó
como referencia comercial para las comparaciones de rendimiento.[16]
Para el diseño de la cadena de suministros propuesto fue necesario apoyarse en
investigaciones de otros autores en relación con la gestión de residuos sólidos.
Das menciona que la gestión de residuos sólidos urbanos (RSU) es una parte integral de un
sistema de gestión ambiental. Los enfoques de RSU se han modificado en una opción más
práctica y efectiva para establecer la sostenibilidad basada en los principios de "reducir",
"reutilizar" y "reciclar" (3R). [17]
Larrea-Gallegos realiza un estudio donde combina técnicas de investigación operativa con
la evaluación del ciclo de vida. Este estudio se realiza con el fin de localizar sitios de
recolección de residuos generales reciclables y crear un sistema de ruta de recolección
efectiva para camiones compactadores. Además, se buscó lograr una reducción en los
impactos ambientales negativos teniendo como escenario la ciudad de Lima,
específicamente el distrito de Comas, siendo este distrito es uno de los más poblado y por
con altos índices de contaminación. [18]
Johannes en su artículo propone desarrollar criterios para la selección de proveedores
ambientales en cadenas de suministro circulares. El método se basa en una evaluación
consecuente del ciclo de vida y el impacto ambiental monetizado de cuatro proveedores de
combustibles alternativos en la industria del cemento. [19]
Por otro lado, es necesario dar a conocer las herramientas de validación que se utilizarán. Se
consideró la herramienta de validación por juicio de expertos y la validación económica. El
juicio de expertos se define como una opinión informada de personas con trayectoria en el
tema, que son reconocidas por otros como expertos calificados en su campo de estudio y/o
trabajo, y que pueden dar información, evidencia, juicios y valoraciones [20]. La
identificación de las personas que formarán parte del juicio de expertos es una parte crítica
en este proceso, frente a lo cual los autores Skjong y Wentworht proponen los siguientes
criterios de selección: Experiencia en la realización de juicios y toma de decisiones basada
16

en evidencia o experticia (grados, investigaciones, publicaciones, posición, experiencia y
premios entre otros), reputación en la comunidad, disponibilidad y motivación para
participar e imparcialidad y cualidades inherentes como confianza en sí mismo y
adaptabilidad. [21] Para poder validar el juicio de expertos, se utilizó el método del
Coeficiente de Validez de Contenido, el cual permite valorar el grado de acuerdo de los
expertos y respecto a su interpretación se recomienda tener una validez de aceptación mayor
a un 80%. [22]
Una vez finalizada la evaluación de los expertos, se debe tener en cuenta sus aportes para
realizar de forma oportuna las modificaciones que sean necesarias. Las sugerencias avalan
la concordancia que debe existir con el diseño que se está validando y la eficacia con respecto
al objetivo para el que ha sido creado el constructo. La duración del proceso de una
validación por juicio de expertos es variable, pues depende, en primer lugar, de la
disponibilidad de varios especialistas de la materia y, en segundo lugar, de las apreciaciones
y aportes, lo cual incidirá directamente en el porcentaje de cambios en el objeto de
validación. [21]
3 PROBLEMA
La industria de cemento es una de las actividades manufactureras que mayor impacto
negativo tiene con el medio ambiente. Este problema es ocasionado debido a la gran cantidad
de dióxido de carbono (CO2) que se emana a la atmósfera para producir el principal
componente del cemento, es decir, el Clinker. La industria del cemento en los últimos años
ha ido aumentando las emisiones de CO2 en más de 4 millones de toneladas métricas [1]. Se
realizó un diagrama de Ishikawa a fin de poder analizar las posibles causas que generan este
problema y encontrar una posible solución para disminuir el impacto negativo que se genera
en el medio ambiente.
Una vez que se analizó el diagrama de Ishikawa se encontró las diversas causas que generan
que la contaminación en la industria del cemento vaya aumentando. Entre las causas
encontradas se tiene las altas temperaturas a las que debe llegar el horno en el proceso de
Clinkerización, los tipos de combustibles que se requieren para el funcionamiento de los
hornos, la falta de utilización de nuevas tecnologías existentes para disminuir el impacto y
la falta de aprovechamiento de materiales sustitutos que pueden mejorar el proceso de
producción para la obtención del clínker. Para obtener un mayor análisis se usó la
herramienta de los cinco porqués. La primera pregunta que se consideró en la herramienta
17

de los cinco porqués fue: ¿Por qué se generan altos índices de contaminación en las fábricas
de cemento? Porque el proceso de clinkerización genera altas emisiones de gases
tóxicos.
La segunda pregunta: ¿Por qué se generan altas cantidad de emisiones de gases en el proceso
de clinkerización? Porque el horno que se utiliza en este proceso debe llegar a la temperatura
de 1450 °C. La tercera pregunta: ¿Por qué el horno debe llegar a la temperatura de 1450 °C?
Porque a esta temperatura los materiales realizan la transferencia térmica con los gases
calientes en el horno para poder formar el Clinker. La cuarta pregunta: ¿Por qué se debe dar
dicha transferencia de calor a altas temperaturas? Porque los materiales que son utilizados
para formar el Clinker dentro del horno se deben descomponer y llegar a temperaturas altas
a partir de los 900°C, por lo que se requiere un poder calorífico de aproximadamente de 1700
a 1800 MJ/ tonelada de clínker.
La conclusión obtenida al aplicar la herramienta del diagrama de Ishikawa y los 5 porqués
es que el proceso de clinkerización genera la mayor cantidad de gases contaminantes que se
emanan a la atmósfera, debido a las altas temperaturas que el horno rotatorio debe alcanzar
(1450°C). El material que ingresa a la etapa de pre-calcinación o clinkerización debe
alcanzar la temperatura mencionada para poder formar el Clinker, seguidamente pasar por
la etapa de enfriamiento con el fin de que no se reviertan las reacciones que se generan en el
horno. Por otro lado, para poder realizar el proceso de Clinkerización se requiere de gran
cantidad de energía eléctrica y térmica, está última en los diferentes tipos de combustibles
(Carbón bituminoso, GLP, Petróleo, Diesel) para el funcionamiento del horno.
Los costos por energía en la industria de cemento representan aproximadamente el 26% de
los costos de fabricación de cemento. La energía consumida representa alrededor de los 4
GJ/tonelada de cemento producido [4]. El proceso de pre-calcinación y clinkerización
representan el 90% de la energía consumida en toda la producción, la energía térmica
representa un 72% y la energía eléctrica un 28% [23]. Asimismo, los costos energéticos
(combustible y electricidad) están alrededor del 30% de los costos de operación. [4]
Las industrias cementeras centran sus esfuerzos en lograr un ahorro de energía, disminuir el
consumo de los combustibles o buscar materiales sustitutos de igual composición que el
Clinker. Estos materiales deben tener un alto poder calorífico y mineral para así poder
reducir el consumo de combustibles en el horno (energía térmica) [4], la energía eléctrica
que se necesita para hacer funcionar el horno y reducir los gases que se generan en la
producción de Clinker. En la Figura 3 se muestra el diagrama de Ishikawa que incluye las
18

principales causas del problema encontrado, es decir los altos índices de contaminación en
la industria del cemento.

Figura 3. Diagrama de Ishikawa de los altos índices de contaminación en la industria del
cemento
4 DISEÑO DE UNA CADENA DE SUMINISTRO SOSTENIBLE

Las cadenas de suministro engloban desde el abastecimiento de las materias primas
necesarias para la fabricación de un producto hasta que el producto llega al cliente para
satisfacer sus necesidades. A través de los años se ha evidenciado que las necesidades de los
clientes no son estáticas, por lo cual las organizaciones han tenido que ir adaptándose para
no perder sus clientes. En el caso de las cadenas de suministros está ocurriendo algo similar.
El cambio climático es un fenómeno ocasionado por el calentamiento global, es decir, el
aumento progresivo de la temperatura del planeta, causado por las emisiones de gases de
efecto invernadero que se encuentran en el medio ambiente atribuidos de forma directa o
indirecta a la actividad humana. Dicho cambio afecta a la salud humana de diferentes
maneras como la propagación de enfermedades infecciosas en la población, alteraciones en
los campos de producción de alimentos y los fenómenos meteorológicos extremos como los
huracanes. En conclusión, el cambio climático afecta en el ámbito social, ambiental y de la
salud. Por ello es importante mantener el ambiente libre de contaminación, hacer uso
Excavadoras
para la
extracción
de MP
19

adecuado del agua y de los alimentos con el fin de tener una buena salud y un ambiente
seguro. [24]
En este contexto, el cambio climático se ha convertido en un gran reto a nivel mundial,
sensibilizando principalmente a instituciones, industrias y a la sociedad en el cuidado del
medio ambiente y el desarrollo sostenible. Este desarrollo busca el progreso social,
protección y uso racional de los recursos, así como el cuidado del medio ambiente y el
crecimiento económico. En la actualidad cada vez más empresas promueven el desarrollo de
cadenas de suministro sostenibles que puedan disminuir las emisiones de gases tóxicos en
sus procesos productivos, fomentando el reciclaje y reutilización de sus desechos, la
utilización de packaging verde, entre otros.
La sostenibilidad, implementación e inversión de una cadena de suministros sostenible
puede mejorar los ingresos de las organizaciones hasta en un 20% y al mismo tiempo
incrementar el valor de la marca en un 30%, de acuerdo con un estudio del Foro Económico
Mundial del año 2015.
Se planteó necesario el diseño una cadena de suministros sostenible para incorporar el uso
de cenizas volantes proveniente de la incineración de residuos sólidos al proceso productivo
de cemento. Es necesario mencionar que una empresa que busca implementar este tipo de
cadena con éxito debe considerar la sostenibilidad como uno de los valores principales del
negocio, teniendo la misma importancia que la calidad del producto que se brinda a los
clientes como la rentabilidad económica de la organización.
El diseño de la cadena de suministro sostenible que se propone incluye 5 fases.
4.1 FASE 1: ABASTECIMIENTO
Es el proceso inicial para toda empresa manufacturera, consiste en el aprovisionamiento de
las materias primas a utilizar en la producción.
El recurso por abastecerse son los residuos orgánicos, los cuales están incluidos dentro de la
categoría de residuos sólidos de gestión municipal, es decir residuos no tóxicos. Estos serán
utilizados como materia prima previo tratamiento que permitirá su reaprovechamiento, en
vez de ser llevados a rellenos sanitarios o en el peor de los casos que terminen en botaderos.
Estos residuos se pueden encontrar con mayor facilidad sin un proceso previo de
clasificación en los mercados mayoristas y cadenas de restaurantes. Una vez establecidos los
20

puntos de recojo, se plantea realizar un convenio con los recolectores formales y sus
asociaciones para que ellos puedan abastecer de los restos orgánicos que se requieren.
En el Perú existen asociaciones de recicladores formales, siendo 61 las que operan en Lima
Metropolitana. Los trabajadores pertenecientes a estas asociaciones se encargan de
recolectar principalmente materiales reutilizables como cartón, plástico y papel para ser
vendidos a empresas o personas interesadas, pero también existe un pequeño sector que se
dedican a recolección de material orgánico y que puede ser ampliado.
En la Tabla 1 se muestra la cantidad de deshechos generados en Lima en los años 2016 y
2017 y la equivalencia del material orgánico en toneladas/día, tomando como fuente de
recopilación un informe del Ministerio de Ambiente del Perú. Dicho informe indica que los
residuos orgánicos equivalen al 50.43% de los deshechos totales y el 13% se encuentra en
los mercados. Con dichos cálculos se tendrá de forma más precisa las cantidades disponibles
para abastecerse.

Año

T/día residuos
sólidos

T/día residuos
orgánicos

T/día residuos orgánicos generados en
mercados

2016

5 918.5

2985.7

388.2

2017

5 951.9

3001.5

390.2

Tabla 1. Cantidad de residuos sólidos generados en Lima
4.2 FASE 2: OBTENCIÓN DE LAS CENIZAS
VOLANTES
El proceso para obtener las cenizas volantes que serán utilizadas en la etapa de producción
de cemento es mediante la incineración de residuos orgánicos, los cuales serán previamente
abastecidos en la fase 1. El proceso de incineración se define como “proceso por el que se
someten los materiales sólidos y líquidos a un régimen de temperaturas medias por efecto
de las reacciones de oxidación exotérmica de los propios residuos y, si es preciso, del
combustible aportado en presencia de exceso de oxígeno” [25].
La incineración genera dos tipos de cenizas, una llamada de fondo y la otra volante, cada
una con un porcentaje de 20% y 80% respectivamente. Las cenizas útiles para reemplazar
como componente parcial de la harina en crudo que se convertirá en Clinker son las cenizas
volantes, debido a las propiedades puzolánicas dentro de su composición.
21

Otra consideración que se debe tener en cuenta en esta fase es la pérdida de masa y volumen
que se genera al incinerar los residuos en los hornos, ya que el material final se reduce a 30%
en masa y 90% en volumen. [7]
Por otro lado, el tipo de horno que se requerirá para la incineración es un horno rotativo
debido a que los materiales que entrarán (sólido/líquido/pastoso) serán sometidos a altas
temperaturas para poder obtener las cenizas volantes. Estos hornos constan de dos cámaras,
una primaria y una secundaria. La cámara primaria cumple con la función de volatizar la
fracción orgánica de los residuos y la cámara secundaria calienta los componentes orgánicos
vaporizados hasta una temperatura en la que se oxiden completamente [26]. Las
temperaturas que se alcanzan en cada una de las cámaras son de 850°C y 1000°C,
respectivamente. Además, este modelo de horno posee un cilindro con revestimiento
cerámico en su interior, según Castells va girando a una velocidad variable sobre un chasis
metálico. La velocidad de rotación favorece a la isoterma y minimiza las diferencias de
temperatura y oxígeno en la parte superior e inferior del horno. No obstante, a mayor
velocidad, mayor arrastre de partículas.
Por otra parte, se calculó que para producir 1 TM de cemento se requieren de 224 kg de
cenizas volantes. Dicho resultado se explicará con mayor detalle en la fase 4 (incorporación
de cenizas al proceso productivo de cemento). Con el dato antes referido de la cantidad de
cenizas volantes que se necesita para la producción de 1 TM cemento, se puede calcular la
cantidad de residuos orgánicos que se requerirá para el proceso de incineración. Primero, se
debe considerar la composición de porcentajes de cenizas que se obtiene en el incinerador al
quemar los residuos sólidos. Segundo, el porcentaje en masa que se reducen los residuos
sólidos al momento de que son incinerados equivale a un 30%. Con lo descrito anteriormente
se procede a calcular la cantidad de residuos sólidos necesarios para la fabricación de 1 TM
de cemento. Asimismo, se puede tomar dicha referencia para poder llevarse a cabo a gran
escala.
En la Fig. 4 se muestra el proceso de obtención de las cenizas volantes a partir de la
incineración de residuos sólidos.

Figura 4. Diagrama de la obtención de cenizas volantes
4.3 FASE 3: ALMACENAMIENTO DE LAS CENIZAS VOLANTES
Las cenizas volantes o también llamadas cenizas de carbón, se clasifican como residuos
peligrosos y tóxicos a consecuencia del alto contenido de sales solubles, tales como sulfatos
y cloruros, además de la presencia de metales pesados y de tener un tamaño de partículas
inferior a 250 µm. Por lo cual, su disposición final puede originar un riesgo de contaminación
ambiental en aguas subterráneas, suelos o aire. En consecuencia, es importante almacenar
este residuo de forma idónea con el fin de prevenir una mayor contaminación ambiental.
Analizando dicho contexto se dispuso que el almacenamiento se puede realizar en un silo de
acero, debido a que es un contenedor cerrado considerado un depósito de fácil uso, no
requiere mantenimiento constante e incluyen accesos para la descarga de cenizas volantes
en camiones a fin de que este material pueda ser transportado y reutilizado posteriormente.
Además de tener como referencia que en otros países los silos son utilizados para dicho fin.
Para la obtención del silo es necesario contar con un proveedor que pueda realizar su
construcción. En Perú, si bien no se utilizan silos para el almacenamiento de cenizas
volantes, existen proveedores que fabrican silos para el almacenamiento de semillas, maíz,
trigo, arroz, granulado de alfalfa, soja, girasol, cebada, entre otros. Dichos proveedores
pueden adaptar la construcción del silo que se requiere en el trabajo de investigación
incluyendo redes de ventilación, termometría, descargas laterales, accesorios necesarios
como escaleras, plataformas, puertas de visita, compuertas de techo, toberas de aireación,
entre otros requerimientos del cliente.
En la Figura 5 se muestra una foto de un silo de acero, el cual puede ser utilizado como
referencia para el diseño que se propone utilizar para el almacenamiento de cenizas volantes.

Figura 5. Foto referencial de los silos de acero
4.4 FASE 4: INCORPORACIÓN DE LAS CENIZAS VOLANTES AL PROCESO DE
CLINKERIZACIÓN
Se estableció un reemplazo parcial (20%) de la harina en crudo que se utiliza en la
fabricación de cemento por cenizas volantes. El porcentaje de reemplazo a utilizar puede
variar; sin embargo, el 20% se encontró como la proporción más idónea, ya que según las
pruebas experimentales realizadas en investigaciones de otros autores este valor
proporcional asegura que se mantenga la calidad del cemento. Por otro lado, también se
consideró que utilizar una proporción mayor de las cenizas volantes puede causar que el
Clinker no tenga las características establecidas en las normas ASTM y por consecuencia
puede afectar las propiedades físicas y químicas del cemento. Adicionalmente, es necesario
mencionar que las cenizas volantes aportan un gran valor calorífico al proceso de
clinkerización, con lo cual se puede obtener un beneficio de casi 4% en ahorro de
combustible.
En la Tabla 2 se puede observar un cuadro comparativo de las propiedades químicas de las
cenizas volantes y del Clinker. Se verifica que ambos materiales poseen similares
componentes, aunque en diferentes porcentajes de composición. Investigaciones previas
indican que las cenizas volantes junto con el Clinker pueden actuar como componentes
complementarios a fin de formar un cemento eco-amigable previo cálculo y utilización de
las proporciones adecuadas para lograr el balance de masa en la harina en crudo que
ingresará al proceso de clinkerización.

Tabla 2. Composición química de las cenizas volantes y el Clinker
En la Figura 6, se presenta un diagrama de bloques que muestra las cantidades de cada tipo
de materia prima que debe ingresar y salir de cada proceso para la fabricación regular de una
tonelada métrica de cemento. Cabe resaltar que se considera un factor de pérdida de 1.60 de
harina en crudo por clínker producido.

Figura 6. Diagrama de bloques de la producción de cemento
Cenizas Volantes Clínker
Componentes Cantidad % Componentes Cantidad %
Sílice (SiO2) 49.10% Sílice (SiO2) 20%
Óxido de aluminio
(Al2O3)
26.18% Óxido de aluminio (Al2O3) 6.95%
Óxido férrico (Fe2O3) 14.63% Óxido férrico (Fe2O3) 2.95%
Óxido de magnesio
(MgO)
1.13% Óxido de magnesio (MgO) 1.59%
Óxido de calcio (CaO) 5.84% Óxido de calcio (CaO) total 64.80%
Trióxido de azufre (SO3) 0.58% Trióxido de azufre (SO3) 1.85%
Óxido de sodio (Na2O) 1.52% Óxido de sodio (Na2O)
total
0.58%
Cloruros (Cl") Trazas Óxido de calcio (CaO) libre 1.00%
Óxido de Potasio (K2O) 0.77% Óxido de Potasio (K2O)
total
0.91%
Pérdida por Calcinación 1.27% Pérdida por Calcinación 0.32%
Residuo
insoluble 77.31% Residuo insoluble 0.29%
25

Tomando como referencia las Figuras 4 y 6 se realizó el diagrama de bloques de la propuesta,
la cual se presenta en la Figura 7. En dicho diagrama se incorpora el uso de las cenizas
volantes y se calcula la cantidad de cenizas que se necesita para la fabricación de una
tonelada métrica (TM) de cemento, se utiliza como referencia de igual forma el factor de
pérdida de 1.60 mencionado en el diagrama previo. La cantidad que se requiere para la
producción de 1 TM de cemento es de 0.244 TM de cenizas volantes, en consecuencia, la
harina en crudo se reduce en 0.896 TM.

Figura 7. Diagrama de bloques de la producción de cemento con la incorporación de
cenizas volantes
4.5 FASE 5: GESTIÓN DE CAMBIO
En la fase de gestión de cambio se buscará concientizar a todos los involucrados en cómo
realizar la implementación óptima del proyecto propuesto. Asimismo, antes de iniciar con el
proyecto se debe dar a conocer la necesidad de porque realizar dicho cambio en los procesos
de la empresa y al finalizar dicho proceso todos los involucrado deben estar de acuerdo con
lo que se propone. Si bien no todo cambio conduce a una mejora, toda mejora requiere un
cambio [27], la metodología que se implementará para la gestión de cambio son los 8 pasos
de Kotter. El primer paso es establecer un sentido de urgencia [28], es decir, informar a los
miembros de la empresa sobre las nuevas tendencias que existen en el mercado, en este caso
sobre el gran aporte que es implementar las cenizas volantes al proceso de producción de
cemento. Además, se trata de sensibilizar a los dueños y directores sobre la importancia de
involucrarse en el proyecto de una forma integral, con pronunciamientos y en acciones, de
lo contrario la organización se percatará de la falta de compromiso y resistencia a la gestión
de cambio para la realización del proyecto. [29]
El segundo, crear una coalición poderosa, es decir, involucrar a las personas interesadas y
tener el apoyo dentro de la empresa para que el proyecto tenga aceptación. Los stakeholders
26

deben estar dispuestos a aprender nuevas habilidades, comprometerse el cambio, escuchar
activamente y aportar ideas.[28]
Tercero, desarrollar una visión de cambio, es decir, difundir la visión de hacer que la
propuesta sea más valiosa y atractiva para evitar la resistencia al cambio [28] .
Cuarto, comunicar la visión informando de los beneficios que se generaran con la
implementación de las cenizas volantes como lo son el aumento en la productividad y un
uso eficiente de energías en la fabricación de cemento [27].
Quinto, empoderar a otros para actuar sobre la visión de cambio, es decir, alentar a los
involucrados del proyecto propuesto en hacer suya la implementación. De esta forma se
logrará maximizar la participación de cada uno de los involucrados, previo conocimiento de
los beneficios que generará el proyecto, no solo viendo el lado financiero sino también el
lado ambiental y social [28].
Sexto, obtener ganancias a corto plazo. Las ganancias a corto plazo que se lograrán primero
serán en el ámbito ambiental, debido a la reutilización de los residuos sólidos en el proceso
fabricación de cemento. Esto también impactará en la línea de producción debido a que
aumentará la producción de cemento hasta en un 10% [28].
Séptimo, consolidar mejoras y producir más cambios. Se busca retroalimentar e incorporar
continuamente la gestión de cambio para impulsar la mejora continua, celebrar los éxitos
que genera dicha implementación y buscar la consolidación del proyecto [28].
Octavo, estandarizar los nuevos enfoques. Para este paso todos los involucrados ya tendrán
una conexión con la nueva visión, lo cual facilitará que el cambio se mantenga en el tiempo
y se garantizará que la gestión forme parte de la cultura organizacional de la empresa [28].

1.Crear un sentido
de cambio de
urgencia para
motivar el cambio
2. Conseguir el apoyo de
personas que ayuden con el
cambio
3.Establecer una visión estratégica para
hacer realidad el cambio
4. Presentar los éxitos a cortos
plazos alcanzado
5.Mantener el
cambio y hacer que el
cambio perdure en la
empresa
Figura 8. Pasos consolidados para implementar una gestión de cambio

5 ANÁLISIS DE RESULTADOS
5.1 VALIDACIÓN ECONÓMICA
Para poder evaluar si el proyecto es viable económicamente se analizaron tres indicadores
financieros: VAN, TIR y RBC.
5.1.1 VAN (VALOR ACTUAL NETO)
Se utiliza para calcular los componentes de costo y beneficio anual en un valor presente.
Esta evaluación revela si la suma de la ganancia descontada es mayor que la de las pérdidas
descontada [30], cabe resaltar que la tasa de descuento que se utilizó fue hallada mediante el
método CAPM (Modelo de valoración de Activos Financiero), cuyo detalle de los datos
requeridos se muestra en la tabla 3 y 4.
𝐶𝑂𝐾 = 𝑅𝑓 + 𝛽 × (𝑅𝑚 − 𝑅𝑓) + 𝑅𝑝𝑎í𝑠
𝑅𝑓 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜
𝛽 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟
𝑅𝑚 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑒𝑟𝑐𝑎𝑑𝑜
𝑅𝑝𝑎í𝑠 𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎í𝑠

Tabla 3. Datos requeridos en la fórmula para hallar el COK según el modelo de valoración
de Activos Financieros
Reemplazando los valores de la fórmula se obtuvo que el valor del Cok es de 13.41%.
𝑅𝑚 11.42%
𝛽 1.06
𝑅𝑓 3.32%
𝑅𝑝𝑎í𝑠 1.50%
𝑪𝒐𝒌 𝟏𝟑. 𝟒𝟏%

Tabla 4. Valores de los componentes requeridos para hallar el COK
Para el cálculo del VAN:
𝑉𝐴𝑁 = ∑
𝐹𝑡
(1 + 𝐶𝑂𝐾)𝑡
− 𝐼𝑜
𝑛
𝑡=1

En donde Io es el capital de la inversión inicial para el año 0, n la cantidad de periodos
proyectados y F es la obtención del flujo de caja de cada periodo.
Se obtuvo el Valor Actual Neto (VAN):
𝑉𝐴𝑁 = S/. 1,012,743.75
5.1.2 TIR (TASA DE RETORNO DE INVERSIÓN)
Es una tasa de descuento en la que el VAN de un proyecto es igual a cero. Si la TIR es mayor
que la tasa de descuento, el VAN es positivo, lo cual demuestra que el proyecto es
económicamente factible. La TIR se utiliza para evaluar el atractivo de un proyecto. [30]
𝑇𝐼𝑅 = ∑
𝐹𝑡
(1 + 𝐶𝑂𝐾)𝑡
= 0
𝑛
𝑡=1

Se obtuvo la Tasa de Retorno de inversión (TIR):
𝑇𝐼𝑅 = 59%
5.1.3 RBC (RATIO BENEFICIO COSTO)
Es una relación que debería ser mayor o igual a cero, lo que significa fundamentalmente que
el VAN de los beneficios es superior al de los costos para obtener una ganancia. [30]
𝑅𝐵𝐶 =
(𝑉𝐴𝑁 + 𝐼𝑜)
𝐼𝑜

Se obtuvo el Ratio de Beneficio Costo (RBC):
𝑅𝐵𝐶 = S/. 2.71
De los valores obtenidos se demuestra que el valor actual del proyecto con una proyección
de 5 años contando el año 0, es de S/. 1 012 743.75. Asimismo, el TIR nos dio un valor del
59% mayor que la tasa de descuento por lo que el proyecto se demuestra que es rentable.
Finalmente, el RBC resulto un valor de S/. 2.71, lo cual significa que por cada sol invertido
se gana dicha cantidad hallada (S/.2.71).
5.2 VALIDACIÓN POR JUICIO DE EXPERTOS
La validación de juicios de experto fue de utilidad para el tipo de investigación realizada, ya
que se consultó a diversos profesionales en gestión ambiental, ingeniería química e
ingeniería civil cuyo conocimiento y experiencia fueron de gran aporte para la investigación.
29

Los formatos que se utilizaron fueron la matriz de consistencia, la cual consiste en un breve
resumen del trabajo de investigación, la matriz de operacionalidad de la variable dependiente
(cadena de suministro) e independiente (cenizas volantes) en conjunto con sus respectivas
dimensiones y un cuestionario con 20 ítems a calificar según la escala Likert.
En el resultado de la validación de expertos se comprobó principalmente la viabilidad de
realizar un proyecto de inversión para reducir los impactos ambientales que puede generar
la industria cementera. Se
realizó un diagrama de radar (Figura 9) para poder analizar las
diferentes dimensiones que se expuso a los expertos para su evaluación. Las dimensiones
mencionadas son: innovación, aplicabilidad, calidad, sostenibilidad, suficiencia, pertinencia
y factibilidad. El método que se utilizó para poder medir el porcentaje de aceptación de la
propuesta fue mediante el Coeficiente de Validez de Contenido, dicho porcentaje resultó en
un 85.60% de aceptación, por lo que se concluye que la propuesta es aplicable y sostenible
en un entorno real.

Figura 9. Diagrama radar de la evaluación por Juicio de Experto

100%
90%
Objetivo esperado Resultados obtenidos
Coeficiente de validez:
85.6%
30

6 CONCLUSIONES

La implementación de cenizas volantes en el proceso de clinkerización logra una reducción
en las emisiones de CO2 en un 7% según la investigación realizada por Muhammad et al,
por lo que se demuestra la gran importancia de implementar dicha propuesta a una empresa
de cemento.
La etapa de incorporación de cenizas volantes en el proceso de clinkerización garantiza que
el producto final, es decir el cemento, mejore su calidad. Además, las propiedades físicas y
químicas como la resistencia y el fraguado se ven afectadas positivamente.
Con la utilización de las cenizas volantes como un componente sustituto de la harina en
crudo a utilizarse en el proceso de clinkerización se logrará indirectamente un ahorro
energético y térmico.
El uso de los residuos sólidos orgánicos, los cuales se necesitan para la obtención de cenizas
volantes, ayuda a disminuir el uso de los rellenos sanitarios y/o que estos residuos terminen
en botaderos. De esta forma se contribuye a reducir la contaminación ambiental que también
padece la ciudad, ya que estos residuos son altamente contaminantes por producir gases
tóxicos como el metano al descomponerse.
La implementación de residuos orgánicos en el proceso productivo de cemento implica una
inversión alta debido a la complejidad logística para producir millones de toneladas de
cementos al año, sin embargo, se corroboró económicamente la viabilidad del proyecto.
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