Aplicación del sistema de gestión total eficiente de la energía en la UEB ʻʻÁlvaro Barbaʼʼ como etapa preliminar para optar por la certificación de la ISO 50 001

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Mecánica e Industrial. Centro de Estudios Energéticos y Tecnologías Ambientales. TRABAJO DE DIPLOMA Aplicación del Sistema de Gestión Total Eficiente de la Energía en la UEB ʻʻ Álvaro Barba ʼʼ como etapa preliminar para optar por la certificación de la ISO 50 001. Autor: Yariel Evora Freire Tutor: Dr. Raúl Alberto Pérez Bermúdez. Santa Clara 2017 "Año 59 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Mecánica e Industrial. Centro de Estudios Energéticos y Tecnologías Ambientales. TRABAJO DE DIPLOMA Aplicación del Sistema de Gestión Total Eficiente de la Energía en la UEB ʻʻ Álvaro Barba ʼʼ como etapa preliminar para optar por la certificación de la ISO 50 001 Autor: Yariel Evora Freire Tutor: Dr. Raúl Alberto Pérez Bermúdez Consultante: Ing. David Nodal Nodares. Santa Clara 2017 "Año 59 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería Mecánica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección del centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. […] El camino es largo, el camino es difícil, el camino es duro; se requiere ir aprovechando los errores, se requiere la crítica, la autocrítica, el reconocimiento honrado de cualquier error, para rectificar, para invertir mejor los recursos […] Fidel Castro Ruz.

(5) ii. DEDICATORIA. A mis padres Martha y Vladimir por su paciencia, sus regaños y sus consejos, pero sobre todo por convertirme en la persona que soy, y a mi hermano Yoel por su apoyo incondicional en todo momento. A ellos tres va dedicado este trabajo de diploma..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. A mis padres, mi hermano, mi cuñada y sobrinos, por ser la mejor familia del mundo. A todo aquel que ha tenido que ver con mi educación, a mis abuelos, mis tíos y primos más cercanos, a mis verdaderos amigos. Por ayudarme en mi formación profesional en la manera que pudieron. A mi tutor Raúl por a pesar de disponer de poco tiempo, dedicarme horas de ayuda para realizar este trabajo de diploma. Muchas gracias..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. Problema Técnico: No existe un estudio lo suficientemente profundo que involucre aspectos técnicoseconómicos que permita evaluar el nivel de gestión energética en la Fábrica de Conserva de Vegetales “Álvaro Barba ʼʼ del poblado de Mata. Hipótesis: Mediante la aplicación del SGTEE en la UEB Álvaro Barba es posible establecer un sistema de gestión que permita elevar la eficiencia en el uso de los portadores energéticos de esta entidad y establecer una estrategia para optar en un futuro mediato por la certificación según la ISO 50001. Objetivo General: Aplicar en la UEB de conserva de vegetales “Álvaro Barba ʼʼ el Sistema de Gestión Total Eficiente de la Energía (SGTEE) para viabilizar la implementación de un sistema de gestión energética que constituya la base para optar en un futuro mediato por la certificación según la ISO 50001. Objetivos específicos: Aplicar las herramientas del SGTEE a la fábrica de conserva de vegetales “Álvaro Barba ʼʼ de manera que permita identificar los principales portadores y las áreas mayores consumidoras de la entidad, y las tendencias en el comportamiento de los principales índices de consumo. Proponer un sistema de gestión energética para el control de los principales portadores energéticos y las áreas mayores consumidoras de la entidad. Aplicar la guía para la implementación de la ISO 50001 con vista a identificar las limitaciones fundamentales para optar por la certificación de la entidad por esta norma. Proponer un plan de acciones que permita a mediano plazo a la entidad optar por la certificación por la norma ISO 50001.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. En este trabajo de diploma se expondrán conceptos básicos de eficiencia y gestión energética, se propondrán una serie de medidas que se pueden tomar en distintos sectores para mejorar su desempeño energético. Además, se realizará un breve resumen de la situación energética mundial y nacional en la actualidad y cuáles son las metas en cuanto a energía se refiere de la humanidad para los próximos años. También se hará referencia a los sistemas de gestión energética y a la norma ISO 50 001 para destacar la importancia que tiene una implementación de esta en las empresas. Además, se hace una breve introducción de la fábrica, donde se muestra por medio de fotos distintas áreas de la instalación y mediante el análisis de los portadores energéticos de la fábrica se determina que su matriz energética está representada aproximadamente en un 85 % de fuel oil y el otro 15% de sus gastos energéticos es energía eléctrica. También se determinan las pérdidas económicas que sufre la industria en los sistemas de tuberías que transportan vapor, las cuales ascienden aproximadamente a 210 CUC/año. Mediante el gráfico de dispersión y correlación se determina que la energía no asociada a la producción del año 2014 es de 2,52 TCC mientras que en 2016 este valor se reduce a 1,60 TCC mejorando así la correlación de consumo y producción del 2016 respecto al 2014. Se determinó también que por debajo de las 80 t producidas el IC comienza a deteriorarse rápidamente. Luego se exponen los principales puntos de acción donde puede concentrarse la institución para lograr una mejor gestión de su energía y se comienza a realizar un estudio de oportunidad en la fábrica para ver si esta cumple o no con los requisitos para una futura certificación de la norma ISO 50 001. Y se finaliza proponiendo un plan de acción que puede realizar la institución para lograr en un futuro mediato optar por la implementación de la ISO 50 001..

(9) vi TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO .......................................................................................................................................................................................... i DEDICATORIA .......................................................................................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS .............................................................................................................................................................................. iii TAREA TÉCNICA ..................................................................................................................................................................................... iv RESUMEN ...................................................................................................................................................................................................v INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................................................................1 CAPÍTULO 1. 1.1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN...............................................................................................5. Eficiencia Energética ...............................................................................................................................................................5 1.1.1. ¿Qué hacer para mejorar la Eficiencia Energética? .......................................................................................................6. 1.2. Gestión Energética ..................................................................................................................................................................7. 1.3. Actualidad y futuro para el mundo y su energía ......................................................................................................................9. 1.4. Actualidad y futuro para Cuba y su energía ...........................................................................................................................13. 1.5. Los sistemas de GE y SGTEE ...............................................................................................................................................16. 1.6. Sistema de Gestión Energética: ISO 50 001 ..........................................................................................................................17. CAPÍTULO 2. 2.1. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ .................................................................19. Caracterización general de la empresa. ..................................................................................................................................19 2.1.1 Sistema de generación de vapor. ............................................................................................................................................21 2.1.2 Sistema consumidor de vapor. ................................................................................................................................................23. 2.2. Diagrama energético productivo............................................................................................................................................24. 2.3. Determinación de los principales portadores energéticos usados en la fábrica. .....................................................................24. 2.4. Análisis de los consumos de la sala de calderas y las producciones de la industria. ..............................................................26. 2.5. Análisis del estado técnico del sistema de transporte de vapor ..............................................................................................31. 2.6. Conclusiones Parciales. .........................................................................................................................................................36. CAPÍTULO 3.. RESULTADOS Y DISCUSIÓN......................................................................................................................38. 3.1. Diagnóstico Integral de la Empresa. ......................................................................................................................................39. 3.2. Evaluación de los requisitos que exige la norma para la implementación de un SGEn..........................................................40 3.2.1. Establecimiento del alcance y límites del SGEn .........................................................................................................40. 3.2.2. Designación de un representante de la dirección ........................................................................................................40. 3.2.3. Conformación del equipo del SGEn ...........................................................................................................................41. 3.2.4. Definición de la política energética ............................................................................................................................41.

(10) vii 3.2.5 3.3. Establecimiento del plan de implementación del SGEn ..............................................................................................41 Planificación energética.........................................................................................................................................................41. 3.3.1. Requisitos legales y otros requisitos ...........................................................................................................................41. 3.3.2. Revisión energética ....................................................................................................................................................42. 3.3.3. Identificación, priorización y registro de oportunidades de mejora del desempeño energético. ..................................43. 3.3.4. Establecimiento de Objetivos, metas y formulación de planes de acción para la mejora del desempeño energético. .44. 3.3.5. Competencia, formación y toma de conciencia...........................................................................................................44. 3.3.6. Comunicación.............................................................................................................................................................44. 3.3.7. Documentación. ..........................................................................................................................................................44. 3.3.8. Control Operacional. ..................................................................................................................................................44. 3.3.9. Adquisición de servicios de energía, productos, equipos y energía.............................................................................45. 3.3.10. Evaluación del cumplimiento de los Requisitos legales y de otros requisitos. ............................................................45. 3.4. Recomendaciones para la implementación futura de la NC ISO 50001 (2011). ....................................................................45. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..........................................................................................................................................48 Conclusiones .........................................................................................................................................................................................48 Recomendaciones .................................................................................................................................................................................49 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................................................................................50 ANEXOS ....................................................................................................................................................................................................52 Anexo I. Tablas de datos de 2014 y 2016 ..................................................................................................................................52. Anexo II. Abreviaturas ..........................................................................................................................................................54. Anexo III. Lista de chequeo con vistas a la implementación de la NC ISO 50001. ................................................................56. Anexo IV. Formato y ejemplo de algunas tareas de un Plan de Implementación del SGEn. ...................................................59. Anexo V. Ejemplo de Formato para el Plan de Acción. ........................................................................................................60.

(11) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. La energía posibilita y facilita toda la actividad humana. La energía no significa nada si no entrega lo que se necesita de ella: luz, frío, calor, fuerza y movimiento, transporte y comunicación. Es en el uso final donde se concreta el beneficio de la energía. Antes no significa nada. Las diferentes fuentes y sistemas de producción y uso de la energía utilizadas por el hombre han marcado las grandes etapas en el desarrollo de la sociedad humana, dependiendo el curso de éste de las elecciones energéticas realizadas en cada momento. En el decursar del tiempo el hombre pasó del empleo de su fuerza muscular al uso de diversas fuentes para satisfacer sus necesidades, el empleo del fuego, la utilización de la tracción animal, y finalmente, en rápida sucesión, el dominio de las tecnologías del carbón, del petróleo y el gas natural, y la producción y uso del vapor y la electricidad.[1] Los problemas ambientales relacionados con el consumo de energía eléctrica, han hecho que se tome conciencia de la relación entre consumo de electricidad y medio ambiente. En muchos países se realizan acciones encaminadas al uso racional de la energía, aunque contradictoriamente al mismo tiempo se promueve el consumo desenfrenado de bienes materiales. La promoción de cultura energética y del ahorro de energía, son actividades que se realizan por países de todos los continentes y diferente nivel de desarrollo. En las empresas industriales se necesita gran cantidad de energía para su funcionamiento, generalmente, en su forma primaria, el calor, o como electricidad. De ahí que siempre se requiera la presencia de generadores para producir el vapor que suministrará el calor o que generará la energía eléctrica..

(12) INTRODUCCIÓN. 2. Una industria de especial interés es la de los alimentos, por ser estos una necesidad vital del hombre, es por ello que los estudios vinculados al uso de la energía para la producción de alimentos tienen primordial importancia. En este caso estaremos abordando la temática de la producción de conservas de vegetales y sus derivados por ser este alimento esencial en la dieta del hombre. El proceso tecnológico de conservación en las diferentes formas de los vegetales, las características del fruto según la variedad y forma de cultivo permite comprender que un detalle fundamental en el mismo es el uso de la energía. La industria de obtención de conservas es una fábrica dedicada a la transformación de productos naturales, en alimentos de mayor calidad y durabilidad para el consumo, por lo que sus requerimientos de diseño y operación responden a las características de los procesos químicos y fermentativos. En la industria nacional de conservas se emplea una tecnología de conservación similar en todos los territorios que la componen, en el caso de la provincia Villa Clara, alcanzar resultados superiores en la utilización de los portadores energéticos en la entidad, lleva consigo la aplicación de una serie de medidas de control e inversiones en recursos y tiempo. La empresa provincial de conservas “Los Atrevidos”, ubicada en el municipio de Santa Clara, está formada por cuatro fábricas, cada una de las cuales tienen sus producciones características como son: Fábrica “Reinado” especializada en conservas derivadas del tomate. Fábrica “Los Atrevidos” especializada en conservas de frutas. Fábrica “A. Barba” especializada en conservas de vegetales. Fábrica “La Purísima” especializada en salsas mayonesas. En todas existen consumos energéticos, causados por procesos similares, diferenciándose en las etapas de cosechas de las diversas materias primas (vegetales, frutas y tomates).[2] Los análisis realizados en varias empresas cubanas ponen de manifiesto el insuficiente nivel de gestión energética existente en muchas de ellas, así como las posibilidades de reducir los costos energéticos mediante la creación de las capacidades técnico-organizativas para administrar eficientemente la energía. En el 2013 el Ministerio de Energía y Minas (MINEM) remite un documento a los jefes de los Organismos de la Administración Central del Estado.

(13) INTRODUCCIÓN. 3. y de los Consejos de Administración Provinciales donde se indica la selección de 50 entidades más consumidoras de energía para dar inicio a la implementación de los Sistemas de Gestión Energética (SGEn).[3] La importancia que se le concede a la gestión de la energía en la provincia de Villa Clara ha conllevado que en los últimos años se realicen varios estudios relacionados con este tema, que involucra a empresas importantes en el territorio, aun aquellas que no se encuentran entre las seleccionadas por el MINEM como La Fábrica “Álvaro Barba” ubicada en calle Martí No.1 entre Pancho Rodríguez y Ave Real, Mata, Municipio Cifuentes, Provincia Villa Clara. En este trabajo se hace referencia a la Norma ISO 50001 ya que es objetivo en la fábrica de conservas Álvaro Barba una futura implementación de esta norma y este proyecto es el estudio preliminar que permitirá sentar las bases para lograr ese objetivo. En el 2011 la Organización Internacional de Normalización (ISO) creó la Norma del Sistema de Gestión Eficiente de Energía ISO 50001, y ese mismo año fue adoptada como Norma Cubana, esta presenta como propósito facilitar a las organizaciones el establecimiento de los sistemas y procesos necesarios para mejorar su desempeño energético, la eficiencia energética, y el uso y consumo de la energía. La implementación de esta Norma Internacional está destinada a conducir a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y de otros impactos ambientales relacionados, así como de los costes de la energía a través de una gestión sistemática de la misma. Esta Norma Internacional es aplicable a organizaciones de todo tipo y tamaño, independientemente de sus condiciones geográficas, culturales o sociales. Su implementación exitosa depende del compromiso de todos los niveles y funciones de la organización y, especialmente, de la alta dirección.[4] Organización del informe En el primer capítulo se realizará una búsqueda bibliográfica de cómo se encuentra la situación energética mundial y nacional, se expondrán conceptos básicos de gestión y eficiencia energética y se propondrán medidas que se pueden tomar en diferentes sectores para mejorar la gestión de su energía. En el segundo capítulo se realizará un estudio energético de la industria para identificar los puntos clave en los que se puede trabajar para lograr un mejor aprovechamiento energético y se arribará a una serie de conclusiones parciales por medio de las herramientas de gestión energética que nos permitirán proponer.

(14) INTRODUCCIÓN. 4. medidas que se pueden tomar en la industria para mejorar su rendimiento energético. Luego en el tercer capítulo se comenzará a realizar un estudio de oportunidad en la fábrica para ver si esta cumple o no con los requisitos para una futura certificación de la norma ISO 50 001..

(15) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 5. CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. En este capítulo se expondrán conceptos básicos de eficiencia y gestión energética, se propondrán una serie de medidas que se pueden tomar en distintos sectores para mejorar su desempeño energético. Además, se realizará un breve resumen de la situación energética mundial y nacional en la actualidad y cuáles son las metas en cuanto a energía se refiere de la humanidad para los próximos años. También se hará referencia a los sistemas de gestión energética para luego culminar ablando de la norma ISO 50 001 y de la importancia que tiene una implementación de esta en las empresas. 1.1. Eficiencia Energética. La Eficiencia Energética consiste en el ahorro y uso inteligente de la energía sin pérdidas ni desperdicios, utilizando la mínima energía y manteniendo la calidad de bienes y servicios, para conservar el confort. La eficiencia energética es el uso eficiente de la energía, para de esta manera optimizar los procesos productivos y el empleo de la energía utilizando lo mismo o menos para producir más bienes y servicios. No se trata de ahorrar luz, sino de iluminar mejor consumiendo menos electricidad, por ejemplo. Los individuos y las organizaciones que son consumidores directos de la energía pueden reducir el consumo energético para disminuir costos y promover sostenibilidad económica, política y ambiental. Los usuarios industriales y comerciales pueden desear aumentar eficacia y maximizar así su beneficio.[5].

(16) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 6. 1.1.1 ¿Qué hacer para mejorar la Eficiencia Energética? Prácticamente en todas las actividades diarias se consume energía, solo que esta no es consumida eficientemente. A continuación, se exponen una serie de medidas que están a nuestro alcance en los diferentes espacios en que nos desenvolvemos diariamente, pero sin embargo muy pocos ponen en práctica en la vida cotidiana. En el hogar: Elegir un electrodoméstico lo más eficiente posible según las Etiquetas de Eficiencia Energética (aprobación/comparación). Colocar el equipo en el mejor lugar posible. Limpiar y cuidar los equipos electrodomésticos. Utilizar. el. equipo. de. manera. optimizada. (capacidad,. configuración,. características…). En la industria: Promover los sistemas de gestión de la energía y proyectos de eficiencia energética a través de monitoreo y reporte, mantenimiento preventivo y reducción de pérdidas y evaluación comparativa. Promover equipos y sistemas industriales de alta eficiencia a través de estándares mínimos de desempeño energético, con las mejores tecnologías disponibles y el entrenamiento de capacidades. Garantizar que los motores instalados en los procesos industriales sean eficientes y funcionen de manera fiable. Se identificarán los procesos consumidores finales de energía, así como la cantidad a consumir y de qué tipo de energía se necesita (térmica, frigorífica, eléctrica…), para después elegir el tipo de energía primaria que se empleará para abastecer dicha demanda. Conocidas las necesidades energéticas y las fuentes disponibles, se seleccionarán las fuentes de energía adecuadas para el proceso, teniendo en cuenta factores como la disponibilidad de suministro, precio, legislación vigente, adaptabilidad de los equipos de la planta, demanda energética y previsiones futuras..

(17) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 7. En el transporte. Mejorar la planificación del sistema y la eficiencia del transporte a nivel local, nacional y regional diversificando los sistemas de transporte y fuentes de combustibles y promoviendo medidas financieras complementarias en coordinación activa y continua entre las autoridades nacionales, regionales y locales. Implementar estándares de eficiencia energética y sistemas de etiquetado energético obligatorios para vehículos a través de la actualización periódica de estándares, políticas complementarias fiscales y de incentivos y la armonización de estándares. Promover componentes automotrices (no relacionados con el motor) de consumo eficiente de combustible mediante estándares y protocolos de pruebas internacionales y/o regionales. Mejorar la eficiencia operativa de los vehículos (ligeros y pesados) a través de formación y sensibilización, mantenimiento preventivo e inspecciones e instrumentos de verificación a bordo.[6] La Eficiencia Energética es hoy en día una prioridad, tanto en el ámbito de consumo como en el de producción de energía. Los altos costes, así como una mayor responsabilidad medioambiental, hacen que empresas de todos los sectores busquen constantemente la llave que les permita una gestión inteligente de la energía. 1.2. Gestión Energética. La gestión energética se concibe como un esfuerzo organizado y estructurado para conseguir la máxima eficiencia en el suministro, conversión y utilización de la energía, mediante un conjunto de acciones técnico-organizativas para administrarla eficientemente, que aplicadas de forma continua permiten establecer nuevos hábitos de dirección, control y evaluación de su uso. Estas acciones están dirigidas al aprovechamiento de las oportunidades de conservación de la energía, minimización de su impacto ambiental y reducción de los costos, sin perjuicios del confort, la producción y la calidad de esta. Estos sistemas son aplicables a todas las organizaciones y se componen de la estructura organizacional, los procedimientos, procesos y los recursos necesarios para su implementación, además implica de un monitoreo, registro, evaluación y acción correctiva continua sobre los equipos, áreas, procesos y personal.

(18) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 8. clave, para mantener o mejorar una selección de los indicadores y factores que más influyen en los consumos y gastos energéticos. Medidas para gestionar mejor la energía. Diseño de micro redes inteligentes de energías renovables, optimizando el uso de cada fuente renovable en beneficio de la eficiencia energética del sistema. Monitorización y análisis de flujos energéticos (eléctricos, térmicos...) en procesos industriales. Monitorización y análisis de consumos energéticos en edificios y distritos. Análisis económico-energéticos de procesos, para lo adopción de medidas dirigidas a la mejora de la eficiencia y reducción de la huella de carbono.[7] Importancia de la Gestión Energética. Los negocios están entrando en un periodo de transformación hacia una economía baja en carbono, en un escenario obligado a regirse por los alcances de la eficiencia energética, las tecnologías limpias y los mercados de CO2. Las empresas deben identificar los procesos más intensivos en energía dentro de su actividad, para implementar medidas de mitigación y reducir su consumo energético. Para ello, los pasos clave que cualquier organización debe considerar para reducir su consumo energético y aumentar su eficiencia son: Disponer de un compromiso para reducir el impacto de su empresa sobre el cambio climático, una auditoría energética y de cuantificación de emisiones (decidir qué emisiones se deben incluir en su inventario, medir y comparar su rendimiento). Mejorar la eficiencia operacional. Reducir el consumo de energía y sus emisiones requiere ejecutar operaciones de la empresa de manera más eficiente. Establecer un sistema de medición y evaluación. Definir un plan específico de reducción de emisiones. Promover la participación de los empleados mediante la comunicación y fomento del ahorro de energía y su consecuente reducción de emisiones de CO2 asociado a buenas prácticas ambientales en el trabajo..

(19) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 9. En resumen, puede afirmarse que la adopción de modelos de desarrollo de alta eficiencia energética implica, básicamente, trabajar en torno a cuatro ejes fundamentales: Aumentar el ahorro y la eficiencia energética. Aumentar el porcentaje de uso de energías renovables. Consolidar la implantación de nuevas tecnologías. Promover la innovación en los procesos productivos. El papel de los profesionales del área técnica y de mantenimiento es crucial para abordar este asunto, ya que son ellos quienes implementan y mantienen el conjunto de instalaciones, equipamientos y sistemas de las empresas.[8] 1.3. Actualidad y futuro para el mundo y su energía. En 2015 el consumo mundial de energía primaria creció el 1,0%, similar a la tasa de crecimiento vista en 2014, pero mucho más lento que el promedio observado en la última década. China sigue teniendo el crecimiento más grande del mundo por décimo quinto año consecutivo. Se produjo un fuerte crecimiento en energías renovables, sobre todo en eólica y energía solar. Rusia registró la mayor disminución en consumo de energía primaria. Por combustibles, sólo el petróleo y la energía nuclear crecieron a tasas superiores a la media, el petróleo gana cuota de mercado mundial por primera vez desde 1999. Las energías renovables continuaron creciendo sólidamente, hasta casi el 3% del consumo mundial de energía primaria, mientras que el consumo de carbón registró el porcentaje más grande de caída de su historia. Las economías emergentes continuaron dominando el crecimiento del consumo mundial, el crecimiento en estos países (+ 1,6%) estuvo muy por debajo de su promedio de los últimos 10 años que fue del 3,8%. Las economías emergentes representan en la actualidad el 58,1% del consumo mundial de energía. En China el crecimiento del consumo se redujo a sólo el 1,5%, mientras en India creció el 5,2%, registrando otro fuerte incremento. Japón con una disminución del consumo de -1,2%, cayó a su nivel más bajo desde 1991..

(20) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 10. Figura 1.1. Producción de energía primaria en el mundo. Petróleo China pasa a ser el mayor importador de crudo mundial quitando este puesto a los Estados Unidos por primera vez en muchas décadas. Un año más hay que hablar de fuertes incrementos en la producción de petróleo al igual que el 2014 y el año 2013 pero en 2015 el aumento en la producción ha sido espectacular. La producción global de petróleo aumentó de nuevo pasando de más de 88,834 millones de barriles (un barril contiene unos 159 litros) diarios de media en 2014 a 91,670 millones de barriles diarios [a partir de ahora (mbd)] de media, lo que supone un incremento del 3,2% respecto a 2014. Esto supone un incremento de 2,836 mbd. Los mayores incrementos se han producido precisamente en los grandes productores. Estados Unidos el primer productor desde 2014 se afianza en 2015 y pasa a más de 12 mbd, concretamente 12,704 mbd superando en casi un mbd la producción del año pasado incrementa su producción el 8,5 % respecto a 2014. El segundo productor Arabia Saudita también supera los 12 mbd por primera vez en su historia, con 12,014 mbd afianzándose como segundo productor mundial y sube un 4,6 %.

(21) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 11. respecto a la producción de 2014 y Rusia tuvo una producción de 10,980 mbd con lo que se afianza también como tercer productor mundial alcanzado ya casi los 11 mbd, aunque avanza un escueto 1,2% Gas A nivel mundial, el gas natural representó el 23,8% de consumo de energía primaria. Estados Unidos (+5,4%) Irán (+ 5,7%) y Noruega (+ 7,7%) registraron aumentos significativos de la producción. El comercio mundial de gas natural se recuperó en 2015, con un aumento del 3,3%. El comercio internacional de gas natural representó el 30,1% del consumo mundial. Carbón El consumo mundial de carbón se redujo en un 1,8% en 2015, muy por debajo del crecimiento promedio de la última década con un crecimiento anual del 2,1%. El porcentaje más alto de disminución volumétrica fue del (-12,7%) en Estados Unidos, en cuanto a producción indonesia (-14,4%) representó la mayor caída, Los Estados Unidos redujeron la producción un (-10,4%) y China redujo su producción el (-2%). Los datos parecen corroborar que contra todo pronóstico hemos rebasado el pico del carbón, aunque todavía es pronto para afirmarlo categóricamente. Energía nuclear y renovables La energía nuclear representó el 4,4% del consumo total de energía primaria en el mundo. Las energías renovables continuaron aumentando en 2015, alcanzando el 2,8% del consumo global de energía, por encima del 0,8% una década atrás. Las energías renovables representaron el 6,7% del total mundial la generación de energía. A nivel mundial, la energía eólica (+ 17,4%) sigue siendo la fuente más grande de electricidad renovable (52,2% de generación de renovables). El futuro La situación energética global está cambiando rápidamente, pero lo que más sorprende es la predicción que hace BP hasta 2035 la cual queda reflejada en el siguiente gráfico..

(22) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 12. Figura 1.2. Futuro de las fuentes primarias de energía en el mundo. La gráfica muestra aún cierto optimismo en la producción de gas natural, aunque no hay que olvidar que tarde o temprano este acabará siguiendo al petróleo. Pero sobre todo en las renovables donde se muestra un fuerte despegue hasta el punto de alcanzar valores de generación de energía comparables al de cualquier energía fósil, pero ojo no hay que olvidar que su TRE también es baja. Hay que ser optimistas, pero no perder de vista el reto al que se enfrenta la humanidad.[9].

(23) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 1.4. 13. Actualidad y futuro para Cuba y su energía. Al cierre de 2014, Cuba produjo 19.366 GW.h. El ajuste total para 2016 ascendería entonces a un 25 por ciento con respecto a 2014. Las cifras de producción de electricidad en 2015 aún no han sido publicadas por la ONEI.. Figura 1.3. Producción histórica de electricidad en Cuba.[10] ¿Cómo estamos y a dónde vamos? El país produce hoy 18 mil millones de kW cada año. Para el 2030 se prevé alcanzar los 30 mil millones de kW; más de la mitad de ese crecimiento se hará a través de fuentes renovables de energía. En el 2013 las instalaciones de generación de electricidad con energía hidráulica, Solar y Eólica, generaron el equivalente a la generación de 2.9 días del país, se sustituyeron 41694 toneladas de combustibles que tienen un valor aproximado de 23.3 millones de dólares estadounidenses y se dejaron de emitir más de 114 028 toneladas de CO2. Las inversiones necesarias en el desarrollo de las fuentes renovables de energía ascienden a 3 700 millones de dólares que se buscará financiar a través de créditos gubernamentales conveniados con otros países y la inversión extranjera directa..

(24) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 14. Bioeléctricas. . Se instalará una capacidad de generación de 755 mil kW. . Se requerirán 1290 MM USD. . Tiempo recuperación de la inversión 6 – 8 años. Energía Eólica. . Se instalará una capacidad de generación de 633 mil kW. . Se requerirán1120 MM USD. . Tiempo recuperación 4 – 6 años. Energía Solar Fotovoltaica. . Se prevé instalar una capacidad de 700 mil kW. . El costo de la inversión es de 1050 MM USD. . Tiempo recuperación 11 – 13 años. Hidroenergía. . Instalar una capacidad de 56 mil kW. . El costo de la inversión es de110 MM USD. . Tiempo recuperación 4 – 6 años. Dentro de los Programas de la Revolución Energética, se efectuó el cambio de 4,4 millones de equipos electrodomésticos ineficientes en las viviendas, de ellos 2,6 millones de refrigeradores. Se cambiaron además 9,4 millones de bombillos incandescentes por ahorradores. Para continuar mejorando la eficiencia energética en el sector residencial, se tiene previsto la introducción paulatina de la iluminación con LED (Luz Emitida por Diodos). Esta tecnología es más eficiente y duradera que la iluminación fluorescente. Además, se entregarán cocinas de inducción, calentadores solares y se prevé un incremento de la eficiencia energética en los procesos industriales.[11].

(25) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. Figura 1.4. Matriz energética actual de Cuba. [11]. Figura 1.5. Matriz energética de Cuba para el 2030. [11]. 15.

(26) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 16. Para lograr los objetivos del país para el año 2030 es necesario que tanto en el sector residencial como en el estatal se apliquen medidas para mejorar la gestión de la energía y esto se puede lograr en gran medida con la aplicación de los sistemas de GE y SGTEE. 1.5. Los sistemas de GE y SGTEE. La eficiencia energética se puede alcanzar por dos vías fundamentales no excluyentes entre sí: 1. Mejor gestión energética y buenas prácticas de consumo, de operación y mantenimiento. (administración de energía-medidas técnico organizativas). 2. Tecnologías y equipos de alta eficiencia en remodelaciones de instalaciones existentes o en instalaciones nuevas (inversiones). La primera vía tiene un menor costo, pero los resultados son más difíciles de conseguir y mantener, la segunda requiere mayores inversiones, pero el potencial de ahorro es más alto y asegura mayor permanencia de los resultados, sin embargo, cualquiera de las dos permite reducir el consumo específico, pero la combinación de ambas es lo que posibilita alcanzar el resultado óptimo. La combinación entre las dos vías anteriormente mencionadas trae como resultado la Tecnología de Gestión Total Eficiente de la Energía (TGTEE) que tiene como objetivo central crear en las empresas las capacidades técnico organizativas propias para administrar eficientemente la energía, posibilitando el mejoramiento continuo de la eficiencia, la reducción de los costos energéticos y del impacto ambiental asociado al uso de la energía. Esta consiste en procedimientos, herramientas y software especializado, que, aplicadas de forma continua, con la filosofía y principios de la gestión total de la calidad, permiten establecer en una empresa nuevos hábitos de dirección, control, diagnóstico y uso de la energía, dirigidos al aprovechamiento de todas las oportunidades de ahorro y conservación de la energía, y a la reducción de los costos energéticos y la contaminación ambiental asociada. Este sistema incorpora un conjunto de procedimientos y herramientas innovadoras en el campo de la gestión energética, y diagnostica y deja un plan de medidas, que eleva las.

(27) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 17. capacidades técnico-organizativas de la empresa, de forma tal que esta sea capaz de desarrollar un proceso de mejora continua de la eficiencia energética. Los principales beneficios alcanzados están relacionados con la capacidad creada en las empresas para la administración de la energía y la reducción de los costos y el impacto ambiental asociado. Esto se evidencia en la elevación de la preparación del personal para el trabajo por la eficiencia energética, en los sistemas de monitoreo y control energético que emplean actualmente, en los potenciales de ahorro que se han determinado, en los proyectos de mejora evaluados técnica y económicamente que se han propuesto, y en los ahorros reales logrados con las medidas aplicadas en las diferentes empresas. El (SGEn) incluye todas las actividades de la función gerencial que determinan la política, los objetivos y las responsabilidades de la organización y que las ponen en práctica a través de: la planificación, el control, el aseguramiento y el mejoramiento del sistema de la organización.[12] La aplicación de los Sistemas de Gestión Energética es de vital importancia para luego optar por una certificación en la fábrica de la ISO 50 001. 1.6. Sistema de Gestión Energética: ISO 50 001. La norma ISO 50001 fue lanzada en junio del 2011. Esta es la norma internacional de gestión de la energía, equivalente a la norma europea, EN 16001. Con el lanzamiento de esta norma, la EN 16001 ha sido retirada, aunque hay certificados vigentes hasta el año 2013. ISO 50001 es una norma internacional voluntaria desarrollada por la ISO, la Organización Internacional de Normalización. La misma se puede aplicar a cualquier organización, independientemente de su tamaño y sector, permite a las instituciones gestionar y mejorar sus índices de consumo y elevara así la eficiencia energética. ISO 50001 es compatible con cualquier sistema de gestión reconocido, como la ISO 14001 y la ISO 9001.[13] La norma ISO 50001, aplicada a un centro, tiene por objeto: Ayudar en la mejora de la eficiencia energética, el uso y consumo de energía. Crear la transparencia y facilitar la comunicación sobre la gestión de los recursos energéticos..

(28) CAPÍTULO 1. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN. 18. Promover las prácticas óptimas de gestión de energía. Ayudar a los centros a evaluar y dar prioridad a la aplicación de las nuevas tecnologías de eficiencia la eficiencia energética en toda la cadena de producción. energética en sus instalaciones. Facilitar la mejora de gestión de energía para los proyectos de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Permitir la integración con otros sistemas de gestión, como el medio ambiente y la salud y seguridad laboral. ¿Qué ventajas aporta la certificación de la ISO 50001 a un centro? La certificación ISO 50001 muestra a los clientes, empleados y profesionales vinculados al centro que la eficiencia energética es importante para el negocio, y demuestra que está siendo gestionado sistemáticamente. Un fuerte compromiso con la eficiencia energética beneficiará al medioambiente y a la empresa. La implementación de un plan de gestión energética ayudará a cualquier centro a tener: Mayor eficiencia energética y reducción del consumo de energía y de las emisiones de gases de efecto invernadero. Reducir el impacto ambiental sin afectar al negocio y al mismo tiempo aumentar la rentabilidad. Desarrollar pautas para registrar el consumo energético y el ahorro, tanto para uso interno como externo. Gestionar de forma activa el consumo energético y los costes, mediante la medición, documentación, informes y evaluación comparativa. Aumentar la reputación de la empresa entre clientes, administraciones y socios.[14] La aplicación de los Sistemas de Gestión Eficiente de la Energía y la Certificación de la Norma ISO 50 001 permitirá a las empresas cubanas usar la energía que consumen de una mejor manera y garantizará al país cumplir los objetivos previstos para el año 2030 de modificar su matriz energética. Para ayudar en la medida de lo posible cada institución debe analizarse a sí misma y ver los potenciales de ahorro que posean. La UEB ¨Álvaro Barba¨ del poblado de Mata, municipio Cifuentes quiere gestionar mejor su energía por lo cual se realizará un estudio de oportunidad en la fábrica..

(29) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 19. CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. En este capítulo se hace una breve introducción de la fábrica, donde se muestra por medio de fotos distintas áreas de la instalación. Además, se aplican las herramientas de gestión energética como por ejemplo el diagrama de Pareto para identificar los principales portadores energéticos de la fábrica, también se realizan gráficos de control, diagrama de dispersión y correlación para con los datos que se obtienen con estas herramientas poder determinar al final del capítulo los principales puntos de acción donde puede concentrarse la institución para lograr una mejor gestión de su energía. 2.1. Caracterización general de la empresa.. El establecimiento “Álvaro Barba” se encuentra ubicado en calle Martí No.1 entre Pancho Rodríguez y Ave Real, Mata, Municipio Cifuentes, Provincia Villa Clara. Es una UEB que tiene como objetivo social la producción de: Conservas de frutas Frutas en almíbar Conservas de tomate Conservas de vegetales Semielaborados de frutas y vegetales Salsas Mayonesa Mostaza Puré de frutas.

(30) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 20. Que se distribuyen a través de las siguientes vías: Empresa mayorista Organismo de la administración central del estado Cadena de tiendas recaudadoras de divisas Red de hoteles para el turismo Las dos primeras vías comercializan en moneda nacional mientras que las restantes lo hacen en moneda libremente convertible. Esta dualidad de monedas en la comercialización de los productos de la empresa ha influido positivamente en el desempeño económico de la misma ya que ha ocurrido una reanimación de la economía logrando niveles elevados de producción. La entidad cuenta con 62 trabajadores de los cuales 3 son Ingenieros Industriales, no hay en estos momentos ningún Ingeniero Mecánico, aunque hay trabajadores que llevan toda la vida trabajando en la mecánica que si tienen profundos conocimientos prácticos. Esta fábrica tuvo sus inicios en el año 1943, fue construida de madera y guano, con tres tachos y una caldera que era una locomotora de vapor, sus principales producciones fueron pelado de guayaba y naranja. En el año 1948 pasó a ser sociedad anónima mejorando su construcción, así como sus tachos en los cuales había que remover con paletas con alto riesgo para sus trabajadores. En el año 1960 fue intervenida y por problemas higiénicos fue cerrada, a consecuencia de esto un grupo de obreros se dirigen a la Habana ante Carlos Rafael Rodríguez planteando la situación existente. A los 6 meses posteriores se da respuesta mandando una caldera Locomóvil de una locomotora tipo 200 de vapor y 3 tachos de acero inoxidable, esteras de selección, tanques de lavado, máquinas abrasivas y máquinas para pelar toronja y naranja. En el año 1981 comienza la reconstrucción perteneciendo a la Empresa Conservas y Vegetales “Los Atrevidos”. Se participa anualmente en el evento de Calidad que se realiza en la empresa principal ubicada en Santa Clara, donde se han obtenido premios relevantes y menciones de destacados, lo que ha dado la posibilidad de participar en eventos provinciales conjuntamente con otras empresas del MINAL, ejemplo de ellos han sido:.

(31) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 21. Año 2007 se obtuvo reconocimiento por el Aporte al desarrollo de la actividad innovadora en el año del 6to Congreso de la ANIR. Año 2008 se obtuvo reconocimiento de RELEVANTE por el trabajo Calidad 2008 por una Tecnología sin Importaciones. Año 2009 se obtuvo reconocimiento de MENCION por el trabajo Cátsup con excelente calidad. Año 2011 se obtuvo reconocimiento de MENCION por el trabajo Calidad en el Puré de frutas. Año 2012 se obtuvo reconocimiento de DESTACADO por el trabajo Puré de frutas sin afectaciones. 2.1.1 Sistema de generación de vapor. En esta fábrica el sistema de generación de vapor se realiza de la siguiente manera:. Figura 2.1. Sistema de generación de vapor de la fábrica..

(32) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 22. En la figura 2.2 se puede observar el generador de vapor instalado en la industria, con una t. capacidad de generación de 2,5h . Este generador de vapor se encuentra aislado de todos los otros sistemas de la fábrica en una sala de calderas, su aislamiento térmico se encuentra en buen estado y sus datos principales se muestran en la tabla 2.1.. Figura 2.2. Generación de vapor de la fábrica. Tabla 2.1. Datos de chapa del generador de vapor. CARACTERÍSTICAS. PARÁMETROS. Fabricante. SADECA. Modelo. OMNICAL. Año de fabricación. 1979. Producción de vapor nominal. 2250 kg/h. Superficie de calefacción. 50 m2. Volumen de agua nivel normal. 6,5 m3. Valor calórico inferior del combustible.. 9500 kcal/ kg. Temperatura de trabajo máxima. 194 °C. Presión de trabajo en la fábrica. 10 kgf/cm2. Presión de trabajo máxima. 13 kgf/cm2. Presión de disparo (Timbre). 13,2 kgf/cm2. Tipo de combustible. Fuel – Oíl. Temperatura del vapor saturado. 184 ºC.

(33) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 23. Figura 2.4. Bomba que introduce el agua en el generador. Figura 2.3. Bomba de succión del combustible precalentado. 2.1.2 Sistema consumidor de vapor. El sistema consumidor está constituido por ocho tachos, seis de ellos ubicados en la parte superior del área de producción, pero uno de estos no está funcionando; y dos tachos más que se encuentran en la parte inferior que son usados para las producciones de salsas, también en el área de producción hay 5 baños María. La función principal de estos equipos es elaborar y garantizar la calidad de los productos como pueden ser mermeladas, salsas y conservas de frutas; para que luego el área de etiquetado termine el proceso de fabricación. Es importante destacar que todos los equipos que se encuentran en explotación en el área de producción están en buen estado, pero ninguno de ellos conserva la chapilla con sus datos de fábrica.. Figura 2.5. Área de tachos.. Figura 2.6. Área de baños María..

(34) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 2.2. 24. Diagrama energético productivo.. En esta empresa la caldera produce el vapor que va por un sistema de tuberías hasta el área de elaboración donde es consumido por los tachos que cocinan los productos. Luego estos productos ya elaborados pasan al área de envase y etiquetado y cuando se termina este proceso se almacenan hasta que vengan a recogerlos para su transporte y consumo. Flujograma de la UEB ¨Álvaro Barba¨. 2.3. Determinación de los principales portadores energéticos usados en la fábrica.. El año 2014 fue tomado como referencia para compararlo con el 2016 porque en 2015 el sistema de tuberías que transportan el vapor fue sometido a una reparación casi total. En esta institución solo se consumen dos portadores energéticos el fuel oil y la electricidad, este epígrafe se concentrará en identificar los principales potenciales de ahorro de la instalación y determinar que portador representa el mayor consumo de la fábrica. (La tabla de datos de 2014 y 2016 se muestra en el anexo I).

(35) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 25. En el gráfico 2.1 se muestran los consumos anuales de fuel oil y electricidad en TCC que son los únicos portadores energéticos que hay en la fábrica en los años 2014 y 2016.. CONSUMO HISTÓRICO 120,00 97,35. 100,00. 95,10. 80,00. 60,00. TCC. 40,00 16,33. 20,00 0,00. 15,81. 2014. 2016. fuel oil. 97,35. 95,10. ELECTRICIDAD. 16,33. 15,81. Gráfico 2.1. Consumo Energético en 2014 y 2016. Ahora se procede a mostrar en el gráfico 2.2 el porciento que representa cada portador energético en el periodo anual correspondiente para poder comparar un año con respecto a otro.. ACUMULADO 100%. 14,36. 14,26. 85,64. 85,74. 80%. %. 60% 40% 20% 0% ELECTRICIDAD. 2014 14,36. 2016 14,26. fuel oil. 85,64. 85,74. Gráfico 2.2. Consumo anual de fuel oil y electricidad en %..

(36) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 26. Analizando el gráfico 2.2 se puede observar que los porcientos que representan cada portador en sus respectivos años no varían prácticamente, concentrándose más de un 85% en ambos años en el consumo del fuel. Por lo que según la ley del 80-20 este proyecto de curso debe concentrarse en los equipos consumidores de fuel oil, en concreto analizar profundamente la caldera que es el único equipo que consume este portador energético en la industria. 2.4. Análisis de los consumos de la sala de calderas y las producciones de la industria.. Primeramente, se realizará un gráfico de control de los consumos en los años 2014 y 2016 de la caldera de la fábrica. Gráficos de Control. Los gráficos de control son diagramas lineales que permiten observar el comportamiento de una variable en función de ciertos límites establecidos. Se usan como instrumento de autocontrol y resultan muy útiles como complemento a los diagramas causa y efecto, para detectar en cuales fases del proceso analizado se producen las alteraciones. Esta herramienta es de gran utilidad ya que muestra si las variables evaluadas se encuentran bajo control o no, permite identificar los comportamientos que requieren explicación e identificar las causas no aleatorias que influyen en el comportamiento de los consumos y da a conocer la influencia de las acciones correctivas sobre los consumos o costos energéticos. [1].

(37) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 27. GRÁFICO DE CONTROL DE 2014 Y 2016 20,00. CONSUMO (TCC). 15,00 10,00 5,00 0,00 -5,00 2014. 2016. LCS. MEDIA. LCI. Gráfico 2.3. Gráfico de Control de 2014 y 2016. En el gráfico 2.3 se puede observar que los consumos de la caldera varían con el tiempo. Este comportamiento se debe a que esta fábrica procesa productos estacionarios, que varían en cantidad y requerimiento energético en cada producción. También el proceso tiene muchos arranques y paradas por lo que la demanda de vapor varía con frecuencia y esto trae consigo una gran variabilidad en los consumos del combustible. Ahora se procede a mostrar un gráfico de C-P de la Caldera Vs Tiempo en 2014 y 2016. Gráfico de Consumo y Producción en el tiempo. Consiste en un gráfico que muestra la variación simultánea del consumo energético con la producción realizada en el tiempo. Muestran períodos en que se producen comportamientos anormales de la variación del consumo energético con respecto a la variación de la producción y permiten identificar causas o factores que producen variaciones significativas de los consumos. [1].

(38) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 28. 16,00. 250,00. 14,00 200,00. 12,00 10,00. 150,00. 8,00 100,00. 6,00 4,00. 50,00. 2,00 0,00. TONELADAS PRODUCIDAS. CONSUMO DE FEUL OIL (TCC). CONSUMO Vs PRODUCCIÓN EN 2014 y 2016. 0,00 1. 2. 3. CONSUMO 2014. 4. 5. 6. CONSUMO 2016. 7. 8. 9. 10. PRODUCCIÓN 2014. 11. 12 PRODUCCIÓN 2016. Gráfico 2.4. Consumo-Producción en 2014 y 2016. En el gráfico 2.4 se muestran el consumo con línea discontinua y la producción con una continua y los colores representan el año en que ocurrió este comportamiento. Además, muestra que existe correspondencia en la variación de la producción y los consumos de energía, pues cada vez que hay un aumento en los consumos esto se refleja en un crecimiento de las producciones. El decrecimiento en los últimos meces de todos los años es producto que los mantenimientos que se hacen en la industria son programados para este período del año. Ahora se procede a hacer una comparación de los gráficos de correlación de Consumo Vs Producción en 2014 y 2016. Diagramas de Dispersión y Correlación. Es un gráfico que muestra la relación entre dos parámetros. Su objetivo es mostrar en un gráfico (x, y) si existe correlación entre dos variables, y en caso de que exista, qué carácter tiene esta. Muestra con claridad si los componentes de un indicador de control están correlacionados entre sí y por tanto si el indicador es válido o no. Permite establecer nuevos indicadores de control y permite determinar la influencia de factores productivos de la empresa sobre las variables en cuestión y establecer nuevas variables de control. [1].

(39) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. CONSUMO Vs PRODUCCIÓN 2014. 29. y = 0,0472x + 2,5191 R² = 0,767. 14,00. CONSUMO. 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00. 50,00. 100,00. 150,00. 200,00. 250,00. PRODUCCIÓN. CONSUMO. CONSUMO Vs PRODUCCIÓN 2016. y = 0,0537x + 1,603 R² = 0,9296. 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0. 50. 100. 150. 200. 250. PRODUCCIÓN. Gráficos 2.5 – Gráficos de dispersión en 2014 y 2016. Se puede observar que la energía no asociada a la producción del año 2014 es de 2,52 TCC mientras que en 2016 este valor se reduce a 1,60 TCC mejorando así la correlación de consumo y producción de 2016 que es de un 93% y en 2014 era de 77%. Ahora mediante los gráficos de IC vs Producción se compararán los años 2014 y 2016. Diagrama Índice de Consumo – Producción. Este diagrama se realiza después de haber obtenido el gráfico Energía contra Producción y la ecuación, E = m.P + Eo con un nivel de correlación significativo. El gráfico es una hipérbola equilátera, con asíntota en el eje x, al valor de la pendiente m de la expresión E= f(p). [1].

(40) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 30. IC Vs PRODUCCIÓN EN 2014 0,16 0,14 0,12. IC. 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 0,00. 50,00. 100,00. 150,00. 200,00. 250,00. PRODUCCIÓN. IC Vs PRODUCCIÓN EN 2016 0,16 0,14 0,12. IC. 0,10. 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 0. 50. 100. 150. 200. 250. PRODUCCIÓN Gráficos 2.6 – Gráficos de índice de consumo vs producción en 2014 y 2016. En el gráfico 2.6 se muestra que según aumentan las producciones disminuye el índice de consumo, es decir, que menos combustible se gasta por unidad de producción. Se puede observar que por debajo de las 80 t producidas el IC comienza a deteriorarse rápidamente lo que indica que la fábrica debería trabajar siempre con producciones por encima de este valor..

(41) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 2.5. 31. Análisis del estado técnico del sistema de transporte de vapor. Datos que se tuvieron en cuenta para buscar los parámetros del vapor:[15] kgf. Presión=10cm2 Temperatura de saturación=184°C Conversiones: kgf. 1cm2=100Kpa=0,1Mpa kgf. 10cm2=1000Kpa=1Mpa Parámetros del vapor saturado: Volumen específico (v)=197,42×10³. m3 kg kJ. Energía interna específica (µ)=2593,6 kg kJ. Entalpía (h)=2791,0kg kJ. Entropía (s)=6,6148kg∗K Evaluación del sistema de aislamientos de tuberías. La mayoría del sistema de tuberías por donde se transporta el vapor producido por el generador está en buen estado ya que se les dio mantenimiento hace siete meses. Aunque se quedó un pequeño tramo de 1m de longitud en el área de los Baños María, y en la propia sala de calderas el distribuidor de vapor y el tanque de precalentamiento del fuel oil perdieron parte de su recubrimiento, es importante mencionar que no se detectó ningún salidero de vapor en la fábrica.. Figura 2.6- Tramo de tubería que va hasta el tanque de fuel-oil..

(42) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. Datos: d = 3” = 7,5 cm = 0,075 m L=1m tsuperficie = 40 ºC taire = 27 ºC A   * d * L   * 0,075m *1m  0,24m 2. Calor perdido por convección libre 0 , 25.  40o C  27 o C  kCal  t   h  1,13 *    1,13 *   2,04 2 m  hr  0 C d   0,075m  kCal kJ 1hr W h  2,04 2 * 4,1858 *  2,37 2 0 0 kCal 3600s m  hr  C m  C 0 , 25. Q  A * h * (t sup  t aire )  0,24m 2 * 2´37. W * (40  27) o C 0 m *C 2. Q  7,3944W  0,0074kW Calor perdido por radiación. =. 5,67 *108.   0,79. W m *K4 2. Acero oxidado.. Q   * A *  * (Tsup  Tsurr ) 4. 4. Q  0,79 * 0,24m 2 * 5,67 *10 8. W * (313K 4  300K 4 ) 4 m *K 2. Q  16,1 W  0,0161kW Calor total perdido en un año. Qt  Qconv  Qrad Qt  0,0074kW  0,0161kW  0,0235 kW Estas tuberías trabajan: 8 horas al día. 6 días a la semana. 12 meses al año. 4 semanas al mes.. Qanual  0,0235. kJ 3600s 8h 6días 4sem 12mes kJ * * * * *  1,949184*105 s 1h día sem mes año año. 32.

(43) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 33. Figura 2.7- Distribuidor de vapor con pérdida de recubrimiento. Datos: d = 8” = 20 cm = 0,2 m L = 0,5 m tsuperficie = 40 ºC taire = 27 ºC A   * d * L   * 0,2m * 0,5m  0,31m 2. Calor perdido por convección libre 0 , 25.  40o C  27 o C  kCal  t   h  1,13 *    1,13 *   3,21 2 0,2m m  hr  0 C d    kCal kJ 1hr W h  3,21 2 * 4,1858 *  3,73 2 0 0 kCal 3600s m  hr  C m  C 0, 25. Q  A * h * (t sup  t aire )  0,2m 2 * 3,21. W * (40  27) o C 0 m *C 2. Q  8,346W  0,008346kW Calor perdido por radiación. =. 5,67 *108.   0,79. W m *K4 2. Acero oxidado. (Este valor de la emisividad se obtuvo de un material complementario de aislamiento de tuberías.).

(44) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. Q   * A *  * (Tsup  Tsurr ) 4. 4. Q  0,79 * 0,2m 2 * 5,67 *10 8. W * (313K 4  300K 4 ) m *K4 2. Q  13,42 W  0,01342kW Calor total perdido en un año. Qt  Qconv  Qrad Qt  0,008346kW  0,01342kW  0,021766 kW Estas tuberías trabajan: 8 horas al día. 6 días a la semana. 12 meses al año. 4 semanas al mes.. Qanual  0,021766. kJ 3600s 8h 6días 4sem 12mes kJ * * * * *  1,805359*105 s 1h día sem mes año año. Figura 2.8- Sistema de tuberías que transportan el vapor. Calor perdido en las tuberías con recubrimiento. Datos: d = 4” = 10 cm = 0,1 m L = 7,2m + 16,5m + 20,4m + 6m = 50,1m ≈ 50m. 34.

(45) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 35. tsuperficie = 40 ºC taire = 27 ºC A   * d * L   * 0,1m * 50m  15,71m 2. Superficie recubierta con una chapa galvánica..   0,25 Calor perdido por convección libre 0 , 25.  40o C  27 o C  kCal  t   h  1,13 *    1,13 *   3,82 2 0,1m m  hr  o C d    kCal kJ 1hr W h  3,82 2 * 4,1858 *  4,44 2 o o kCal 3600s m  hr  C m  C 0, 25. Q  A * h * (t sup  t aire )  15,71m 2 * 4,44. W * (40  27) o C m *C0 2. Q  906,78W  0,90678kW Calor perdido por radiación. Q   * A *  * (Tsup  Tsurr ) 4. 4. Q  0,25 *15,71m 2 * 5,67 *10 8. W * (313K 4  300K 4 ) 4 m *K 2. Q  333,57W  0,334kW Calor total perdido en un año. Qt  Qconv  Qrad Qt  0,90678kW  0,334kW  1,241 kW Estas tuberías trabajan: 8 horas al día. 6 días a la semana. 12 meses al año. 4 semanas al mes.. Qanual  1,241. kJ 3600s 8h 6días 4sem 12mes kJ * * * * *  1,0293 *107 s h día sem mes año año. Todas las ecuaciones utilizadas para el cálculo de pérdida por transferencia de calor en las tuberías fueron sacadas de:[16].

(46) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 36. Determinación del costo anual por las pérdidas en las tuberías. Mediante la suma del calor perdido en las tuberías, se obtiene el calor perdido al año, como se muestra a continuación. Q Total = Q con aislante + Q sin aislante. 1,949184*105 Q Total =. 1,067 *107 Q Total =. kJ kJ kJ 1,805359*105 1,0293 *107 año año + año +. kJ año 𝑘𝑐𝑎𝑙. 𝑘𝐽. Calor de combustión (H):9500 𝑘𝑔 =39774,6 𝑘𝑔. Q. perdido.  mcom. perd . * H. mcom. perd . . Q perdido H. . Precio del fuel oíl = 0,78. kJ año  268,26 kg kJ año 39774,6 kg. 1,067 *107. 𝑐𝑢𝑐 𝑘𝑔 𝑘𝑔. 𝑐𝑢𝑐. 𝑐𝑢𝑐. 𝑐𝑢𝑐. Costo de las pérdidas =268,26𝑎ñ𝑜*0,78 𝑘𝑔 = 209,24 𝑎ñ𝑜 ≈ 210 𝑎ñ𝑜 Estas pérdidas de 210 cuc/año son aceptables, pero pueden ser reducidas si se termina de recubrir con aislamiento los tramos que se detectaron sin este. 2.6. Conclusiones Parciales. Mediante el análisis de los portadores energéticos de la fábrica se llegó a la conclusión que su matriz energética está representada aproximadamente en un 85 % de fuel oil y el otro 15% de sus gastos energéticos es energía eléctrica. Se determinaron las pérdidas económicas que sufre la industria en los sistemas de tuberías que transportan vapor, las cuales ascienden aproximadamente a 210 CUC/año. La energía no asociada a la producción del año 2014 es de 2,52 TCC mientras que en 2016 este valor decae a 1,60 TCC mejorando así la correlación de consumo y producción del 2016 respecto al 2014. Lo que demuestra que la reparación realizada en 2015 ya está interviniendo de forma positiva en la industria..

(47) CAPÍTULO 2. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA UEB ʻʻ ÁLVARO BARBA ʼʼ. 37. Por debajo de las 80 t producidas el IC comienza a deteriorarse rápidamente lo que indica que la fábrica debería trabajar siempre por encima de este valor.. Con el objetivo de que esta fábrica siga mejorando sus índices de consumo en el siguiente capítulo se le aplicará a la industria un estudio preliminar para sentar las bases que conlleven a una futura certificación de la norma ISO 50 001..