El elevado consumo de agua en la refinación de petróleo impacta los costos de producción y el medio ambiente debido al vertimiento de sus residuales. Es conocido que en los esquemas de refinación que se basan en el Hidrotratamiento, no existen condiciones tecnológicas que permitan reutilizar las aguas industriales. El objetivo del presente estudio es aplicar la metodología de integración de procesos, Water Pinch a una unidad despojadora de aguas agrias como proceso unitario de una refinería de petróleo, para minimizar la cantidad de aguas residuales sulfurosas y disminuir la contaminación de la bahía que recibe estos residuales. La misma se aplica para evaluar el volumen de aguas residuales sulfurosas generadas en la refinería de petróleo de Cienfuegos. Esta tecnología permite identificar posibles vías de recuperación y reutilización del agua, sobre la base de los intervalos de concentración de contaminantes. Para lograr este propósito se evaluó la torre despojadora de aguas agrias con la ayuda del software Water Pinch, lo que aportó una red de distribución optimizada como propuesta de mejora tecnológica. Esto facilitó recuperar y reutilizar 667 757,28 m3 de agua al año, y se ahorró 1 035 023,78 CUC, al mismo tiempo se disminuyó la cantidad de efluentes contaminantes en aproximadamente el 2 % del agua tratada no reutilizable.