UNIVERSIDAD UTE
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE
PROCESOS
IMPLEMENTACIÓN DE UNA MATRIZ DE CONTROL
ENERGÉTICO EN EL ÁREA DE PRODUCCIÓN DE LA
COMPAÑÍA ETERNIT ECUATORIANA S.A.
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO INDUSTRIAL Y DE PROCESOS
DANIEL ISMAEL MARTÍNEZ PERRAZO
DIRECTOR: ING. JORGE GALIANO
© Universidad UTE. 2019
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO
PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 1722773965
APELLIDO Y NOMBRES: MARTÍNEZ PERRAZO DANIEL
ISMAEL
DIRECCIÓN: JUAN SOTO Y ALVARO DE
CEVALLOS (TOCTIUCO ALTO)
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 3152578
TELÉFONO MOVIL: 0999760328
DATOS DE LA OBRA
TÍTULO: IMPLEMENTACIÓN DE UNA
MATRIZ DE CONTROL
ENERGÉTICO EN EL ÁREA DE
PRODUCCIÓN DE LA COMPAÑÍA
ETERNIT ECUATORIANA S.A.
AUTOR O AUTORES: MARTÍNEZ PERRAZO DANIEL
ISMAEL
FECHA DE ENTREGA DEL
PROYECTO DE TITULACIÓN:
28-01-2019
DIRECTOR DEL PROYECTO DE
TITULACIÓN:
ING. JORGE GALIANO
PROGRAMA PREGRADO X POSGRADO
TÍTULO POR EL QUE OPTA: INGENIERO INDUSTRIAL Y DE
PROCESOS
RESUMEN: Mínimo 250 palabras Esta investigación se realizó con el
objetivo de implementar un sistema de control energético en el área de producción de la empresa Eternit Ecuatoriana S.A., partiendo de una
auditoría energética, se
productivos en función de la fuente de energía usada, determinando así, el porcentaje influyente de cada fuente en el proceso productivo.
A través de modelos matemáticos, se desarrollaron líneas bases energéticas en las subáreas de producción según su fuente de energía. Con el fin de implementar
indicadores de desempeño
energético que respalden la eficiencia del consumo de las fuentes de energía, se generaron metas energéticas en función de un análisis de las prácticas operacionales que intervienen en la reducción del consumo energético.
Mediante el uso de hojas electrónicas, tablas dinámicas, y programación Visual Basic, se desarrollaron matrices de control para cada subárea, permitiendo así, analizar mensual o diariamente el consumo de las fuentes energéticas en los días de producción y de mantenimiento. Además, se realizaron análisis estadísticos del diésel, dando lugar al control del uso final del mismo, con el fin de consumir lo necesario en el proceso que lo demanda.
PALABRAS CLAVES: Control energético, eficiencia energética, desempeño energético, línea base de energía, meta energética.
ABSTRACT: This research was carried out with the
aim of implementing an energy control system in the production area of the company Eternit Ecuatoriana S.A., based on an energy audit, the production processes were characterized according to the source of energy used, thus determining the influential percentage of each source in the production process.
Through mathematical models, were developed energetic bases lines in the production subareas according to their energy source. In order to implement energy performance indicators that support the efficiency of consumption of energy sources, energy goals were generated on the basis of an analysis of the operational practices involved in the reduction of energy consumption.
were carried out, giving rise to the control of the final use of the same, in order to consume the necessary in the process it demands it.
Finally, we proposed improvement actions for each subarea, through an analysis of causes linked to a cost-benefit cost-benefit, in order to propose improvement activities for the efficient consumption of energy sources, these actions were classified in operative and techniques, which are based in function of an efficient operations, restructuring of workplaces, acquisitions of new equipment and others.
KEYWORDS Energy control, energy efficiency,
energy performance, energetic base line, energy goal.
Se autoriza la publicación de este Proyecto de Titulación en el Repositorio Digital de la Institución.
f:__________________________________________ MARTINEZ PERRAZO DANIEL ISMAEL
DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN
Yo, MARTÍNEZ PERRAZO DANIEL ISMAEL, CI 1722773965 autor del trabajo de
titulación: Implementación de una matriz de control energético en el área de
producción de la compañía Eternit Ecuatoriana S.A. previo a la obtención del título
de INGENIERO INDUSTRIAL Y DE PROCESOS en la Universidad UTE.
1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones
de Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica
de Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una
copia del referido trabajo de graduación para que sea integrado al Sistema
Nacional de información de la Educación Superior del Ecuador para su
difusión pública respetando los derechos de autor.
2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad UTE a tener una copia del
referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que
democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual
vigentes.
Quito, 28 de enero de 2019
f:__________________________________________
MARTÍNEZ PERRAZO DANIEL ISMAEL
CERTIFICACIÓN DEL AUTOR
En mi calidad de tutor, certifico que el presente trabajo de titulación que lleva por título Implementación de una matriz de control energético en el área
de producción de la compañía Eternit Ecuatoriana S.A., para aspirar al
título de INGENIERO INDUSTRIAL Y DE PROCESOS fue desarrollado por
MARTÍNEZ PERRAZO DANIEL ISMAEL, bajo mi dirección y supervisión, en
la Facultad de Ciencias de la Ingeniería e Industrias; y que dicho trabajo cumple con las condiciones requeridas para ser sometido a las evaluación respectiva de acuerdo a la normativa interna de la Universidad UTE.
ING. GALIANO DE LA TORRE JORGE EDUARDO
DIRECTOR DEL TRABAJO
CARTA DE AVAL DE LA EMPRESA
Yo, MEJÍA CARRIÓN CARLOS ALONSO con cédula de identidad N.-
1706854021 en calidad de Gerente de Eternit Ecuatoriana S.A. certifico que
la Sr. Martínez Perrazo Daniel Ismael, realizó su trabajo de titulación con el tema “Implementación de una matriz de control energético en el área de
producción de la compañía Eternit Ecuatoriana S.A.” por requerimientos, y
basada en la información proporcionada por la empresa. Los resultados del
trabajo se entregaron el día
DECLARACIÓN JURAMENTADA DEL AUTOR
Yo, Daniel Ismael Martínez Perrazo, portador de la cédula de identidad N°1722773965, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría, que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que eh consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en ese documento.
La Universidad UTE puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_______________________________ Martínez Perrazo Daniel Ismael
DEDICATORIA
Por brindarme la fortaleza y gallardía para no rendirme ante cualquier obstáculo, la sabiduría y valor para asumir con valentía las adversidades de la vida, son la mejor herencia que uno como hijo puede tener. A ustedes, padre y madre, por esmerarse en mi educación y mostrarme que mientras más áspero sea el camino se aprende a templar más el alma.
A toda mi familia, por enseñarme que la unión, la bondad y la humildad, son cualidades importantes para poder alcanzar una meta.
i
ÍNDICE DE CONTENIDO
PÁGINA
RESUMEN ... 1
ABSTRACT ... 2
1. INTRODUCCIÓN ... 3
2. METODOLOGÍA ... 6
2.1.CARACTERIZACIÓN DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS EN FUNCIÓN DE SU FUENTE ENERGÉTICA. 6 2.1.1.IDENTIFICACIÓN DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS. 6 2.1.2.CLASIFICACIÓN DE SUBÁREAS SEGÚN SU ESTRUCTURA ENERGÉTICA. 6 2.2.ANÁLISIS DE DATOS, BALANCE DE ENERGÍA, DESARROLLO DE INDICADORES, Y MATRIZ DE CONTROL ENERGÉTICO. 7 2.2.1.ANÁLISIS DE CONSUMO MENSUAL DE LAS FUENTES ENERGÉTICAS. 7 2.2.2.BALANCE DE ENERGÍA 8 2.2.3.INDICADORES DE CONTROL ENERGÉTICO 8 2.2.4.DESARROLLO DE LA MATRIZ DE CONTROL ENERGÉTICO 9 2.3.PROPUESTA DE MEJORA EN EL CONSUMO ENERGÉTICO 10 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 11
3.1.CARACTERIZACIÓN DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS
EN FUNCIÓN DE SU FUENTE ENERGÉTICA. 11
3.1.1.IDENTIFICACIÓN DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS 11 3.1.2.CLASIFICACIÓN DE SUBÁREAS SEGÚN SU
ESTRUCTURA ENERGÉTICA 11
3.2.ANÁLISIS DE DATOS, BALANCE DE ENERGÍA, DESARROLLO DE INDICADORES Y MATRIZ DE
CONTROL ENERGÉTICO 13
ii
PÁGINA
3.2.2.BALANCE DE ENERGÍA 14
3.2.3.INDICADORES DE CONTROL ENERGÉTICO 16
3.2.4.MATRIZ DE CONTROL ENERGÉTICO 17
3.3.PROPUESTA DE ACCIONES DE MEJORA PARA EL
CONSUMO ENERGÉTICO 22
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 26
4.1.CONCLUSIONES 26
4.2.RECOMENDACIONES 27
BIBLIOGRAFÍA ... 28
iii
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Formato de Control de Cámaras de Fraguado ... 7
Tabla 2. Porcentaje de consumo eléctrico en la subárea de producción …………de Placa Ondulada y Moldaje ... 13
Tabla 3. Producción y consumo energético promedio ... 13
Tabla 4. Cuadro resumen de líneas bases y metas energéticas ... 16
Tabla 5. Indicadores de control energético ... 16
Tabla 6. Causas de paros en arranque de producción de placa ondulada …………y moldaje ... 22
Tabla 7. Causas de paros en días normales de producción de placa …………ondulada de fibrocemento y moldaje ... 23
Tabla 8. Acciones de mejora para la optimización del consumo …………energético ... 24
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Relación de periodo de línea base y periodo de informe de un
…………. indicador de desempeño energético (INN NCh 50006, 2015) ... 9
Figura 2. Flujogramas de los procesos productivos de Eternit
………….Ecuatoriana S.A. ... 11
Figura 3. Clasificación Estructura Energética – Productiva de los
…………. procesos de producción ... 12
Figura 4. Línea Base y Meta energética estimada del consumo de
…………..energía eléctrica vs la producción de placa ondulada y
…………..moldaje ... 14
Figura 5. Línea Base y Meta energética estimada del consumo de
………….diésel vs la producción de placa ondulada y moldaje ... 15
Figura 6. Línea Base y Meta energética estimada del consumo de
………….GLP vs la producción de producto color ... 15
Figura 7. Formulario para registro de información de Placa Ondulada ... 18
Figura 8. Extracto de la base de datos de Placa Ondulada ... 18
Figura 9. Extracto de Análisis comparativo de las fuentes energéticas
…………..y producción ... 19
Figura 10. Extracto de la Matriz de Control Energético ... 19
Figura 11. Matriz alterna – ColorMQ1 ... 20
Figura 12. Análisis estadístico – uso de cámaras de fraguado mes
………septiembre ... 21
Figura 13. Análisis estadístico – uso de cámaras de fraguado mes
………octubre ... 21
Figura 14. Cantidad de producción de placa de fibrocemento, producto
………color y pintura. ... 30
Figura 15. Consumo mensual de Energía Eléctrica durante
………mantenimiento y producción. ... 30
v
PÁGINA
Figura 17. Consumo mensual de Gas licuado de petróleo. ... 31
Figura 18. Formularios de ingreso de datos ... 32
Figura 19. Formulario Control cámaras de Fraguado. ... 33
vi
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO 1. CANTIDAD DE PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE
………FUENTES ENERGÉTICAS. ... 30
ANEXO 2. MANUAL DE USO DE LA MATRIZ DE CONTROL
………ENERGÉTICO. ... 32
ANEXO 3. REGISTRO DE CAPACITACIÓN USO Y CONTROL DE
………CÁMARAS DE FRAGUADO. ... 35
ANEXO 4. PLANIFICACIÓN DE ACCIONES DE MEJORA PARA LA
………OPTIMIZACIÓN DE CONSUMO DE LAS FUENTES
………ENERGÉTICAS. ... 36
ANEXO 5. PLANIFICACIÓN DE ACCIONES DE MEJORA CON
………INVERSIÓN PARA LA OPTIMIZACIÓN DE CONSUMO ………DE LAS FUENTES ENERGÉTICAS. ... 37
1
RESUMEN
Esta investigación se realizó con el objetivo de implementar un sistema de control energético en el área de producción de la empresa Eternit Ecuatoriana S.A., partiendo de una auditoría energética, se caracterizaron los procesos productivos en función de la fuente de energía usada, determinando así, el porcentaje influyente de cada fuente en el proceso productivo. A través de modelos matemáticos, se desarrollaron líneas bases energéticas en las subáreas de producción según su fuente de energía. Con el fin de implementar indicadores de desempeño energético que respalden la eficiencia del consumo de las fuentes de energía, se generaron metas energéticas en función de un análisis de las prácticas operacionales que intervienen en la reducción del consumo energético. Mediante el uso de hojas electrónicas, tablas dinámicas, y programación Visual Basic, se desarrollaron matrices de control para cada subárea, permitiendo así, analizar mensual o diariamente el consumo de las fuentes energéticas en los días de producción y de mantenimiento. Además, se realizaron análisis estadísticos del diésel, dando lugar al control del uso final del mismo, con el fin de consumir lo necesario en el proceso que lo demanda. Finalmente, se propusieron acciones de mejora para cada subárea, mediante un análisis de causas ligado a una evaluación costo beneficio, con el fin de proponer actividades de mejora para el consumo eficiente de las fuentes energéticas, dichas acciones se clasificaron en operativas y técnicas, las mismas que, se basan en función de operaciones eficientes, restructuración de lugares de trabajo, adquisiciones de nuevos equipos y otros.
Palabras clave: Matriz de control, eficiencia energética, desempeño
2
ABSTRACT
This research was carried out with the aim of implementing an energy control system in the production area of the company Eternit Ecuatoriana S.A., based on an energy audit, the production processes were characterized according to the source of energy used, thus determining the influential percentage of each source in the production process. Through mathematical models, were developed energetic bases lines in the production subareas according to their energy source. In order to implement energy performance indicators that support the efficiency of consumption of energy sources, energy goals were generated on the basis of an analysis of the operational practices involved in the reduction of energy consumption. Through the use of electronic sheets, dynamic tables, and Visual Basic programming, control matrices were developed for each subarea, allowing to analyze monthly or daily consumption of energy sources in the production days and maintenance. In addition, statistical analyses of diesel were carried out, giving rise to the control of the final use of the same, in order to consume the necessary in the process it demands it. Finally, we proposed improvement actions for each subarea, through an analysis of causes linked to a cost-benefit benefit, in order to propose improvement activities for the efficient consumption of energy sources, these actions were classified in operative and techniques, which are based in function of an efficient operations, restructuring of workplaces, acquisitions of new equipment and others.
Keywords: Energy control, energy efficiency, energy performance, energetic
3
1. INTRODUCCIÓN
La energía es la capacidad de realizar un trabajo. Siendo un tópico de relevancia para la actividad humana, la cual permite el desarrollo mundial y sostenimiento de la actividad económica. Por lo tanto, es importante el requerimiento de fuentes energéticas las cuales están constituidas por el petróleo, gas natural, carbón, nuclear, hidroeléctrica y renovables; la explotación de estos recursos son la base del funcionamiento de la economía y es por eso que su planificación y gestión es importante para satisfacer los cambios en la demanda (Barriga, 2015).
La insostenibilidad económica del sistema energético, basado en el uso de fuentes de energía finitas, implican una subida de precio en las materias primas energéticas, la cual en los últimos 3 años ha llegado a igualar los costos de generación con las fuentes renovables. Sin embargo, la implementación de plantas de energía renovable se ve afectada por la caída del petróleo (recurso no renovable), y de una alta inversión. La diferencia de costos provoca que se siga invirtiendo más en combustibles fósiles que en fuentes de energía renovable (Perez, 2015).
A nivel mundial se está generando medidas para optimizar la demanda energética. Aproximadamente el 70% de los países del mundo han creado programas de Eficiencia Energética, en la cual buscan el aseguramiento del abastecimiento de energía, la disponibilidad de los recursos naturales, reducción del impacto ambiental, incentivar el uso de fuentes energéticas alternas y renovables, y el desarrollo de programas de control energéticos (Revista Agua, 2015).
El American Council for an Energy-Efficient Economy (Aceee), realizó un estudio de la eficiencia energética de 16 países que representan el 81% de Producto Interno Bruto (PIB), liderados por Alemania, seguido de Italia y la Unión Europea, este último comprometido en reducir el consumo energético en un 20% para el 2020 (ANESCO CHILE A.G., 2018).
4 institucionales, las normativas, y las de difusión, entrenamiento y capacitación (Carpio, 2014).
Así mismo, el consumo de energía del sector industrial de América Latina, predomina según la fuente de energía que se consuma en cada país. Por ejemplo, el petróleo tiene una alta participación en Panamá, El Salvador y Ecuador (aproximadamente 60%), mientras que la electricidad predomina en México y República Dominicana. El gas es importante en Bolivia, Argentina y México. Finalmente, el consumo de biomasa es la principal fuente energía utilizada en Uruguay, Paraguay, y Costa Rica (Lapillonne, 2016).
La alternativa de menor costo para lograr ahorros de consumo de energía de hasta un 40% en las empresas industriales, sin la necesidad de inversión, sino mediante la aplicación de modelos de gestión energéticos es la Eficiencia Energética (Castrillon, 2013).
En Ecuador, el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable (2016) menciona que “Las empresas industriales ecuatorianas forman parte del 18% de consumo de la oferta de energía, representando aproximadamente 19 millones de barriles de petróleo. Con una tendencia de aumento del 5,3% en el Balance Energético Nacional 2015. Y que las fuentes de energía más utilizadas en el país son: Diesel (45%), energía eléctrica (28 %) y bunker (14%)” (p. 2).
La implementación de “Eficiencia Energética para la Industria (EEI)”, tiene como objetivo mejorar el desempeño energético del sector industrial a través del desarrollo de estándares de gestión de la energía y aplicación de metodologías de Control para la Optimización de Sistemas en procesos industriales. En este proyecto 39 industrias lograron un ahorro anual de 13.000 MWh (aprox.) en el consumo de electricidad, y redujeron en 2.000.000 galones el consumo de diésel (MEER, 2016).
La Eficiencia Energética Industrial parte inicialmente de una auditoría energética, la misma que sugiere actuaciones tendentes al ahorro energético y económico. La auditoría energética, ayuda a definir objetivos y metas con referencia a una situación dada de forma sistemática (Navarro, 2015).
Para racionalizar el consumo energético sin afectar la producción, optimizar la potencia demandada, y aprovechar los periodos tarifarios industriales a nivel local, es necesario manejar un sistema de control, herramienta clave para monitorear y controlar el consumo de energía de las máquinas y aparatos utilizados en las industrias. Controlar los elementos consumidores de energía es clave para la optimización del consumo energético (Free Power, S.L., 2016).
5 comercialización de materiales de fibrocemento, generando así un producto importante para el sector de la construcción. El proceso de fabricación de estos productos, conlleva a un consumo masivo de energía eléctrica, así como también la utilización de combustibles o fuentes móviles (GLP y diésel). En su necesidad de mejorar el desempeño energético, al generar ahorros en el uso eficiente de las fuentes de energía, se ve abocada en crear un sistema de control de energía que se adapte a los procesos productivos de la empresa y necesidades de la misma, por lo cual se planteó el objetivo general de este proyecto denominado: “Implementar una Matriz de Control Energético en el Área de Producción.”
Además, para complementar el objetivo previamente mencionado, se requiere de los siguientes objetivos específicos:
• Caracterizar los procesos productivos en función de sus fuentes energéticas.
• Analizar los datos históricos del consumo de las fuentes energéticas y desarrollar un balance de energía, indicadores y matrices de control energético.
6
2. METODOLOGÍA
La metodología para la implementación de la matriz de control energético, se basa en una auditoría energética, la misma que se desarrolló en tres etapas. La primera etapa, corresponde a la identificación de los procesos productivos, y la estructura energética. La segunda etapa, hace alusión al análisis de datos, desarrollo de indicadores, balance de energía, y el desarrollo e implementación de la matriz de control energético. Por último, la tercera etapa se refiere a una propuesta de acciones de mejora en la Gestión de Consumo Energético evaluando así el posible beneficio económico a obtener (Carnero, 2015).
2.1.
CARACTERIZACIÓN
DE
LOS
PROCESOS
PRODUCTIVOS
EN
FUNCIÓN
DE
SU
FUENTE
ENERGÉTICA.
2.1.1. IDENTIFICACIÓN DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS.
Inicialmente, se identificaron las actividades que se realizaban en el área de producción y las máquinas participantes, en cada una de las subáreas. Para esto, se realizaron diferentes visitas a la planta de producción utilizando el método científico de la observación directa, y entrevistas con el personal operativo, obteniendo información acerca de las actividades operativas del personal, y la función principal de las máquinas en los procesos (Maya,2014). Además, se describieron los aspectos generales del área de producción de la empresa que sirvió como punto de partida para conocer las características de los procesos productivos, la estructura funcional, de tal forma que el diseño de la matriz de control energético se adapte a las necesidades y requerimientos de la empresa.
2.1.2. CLASIFICACIÓN DE SUBÁREAS SEGÚN SU ESTRUCTURA ENERGÉTICA.
Posteriormente, se identificaron las principales fuentes energéticas influyentes en las subáreas de los procesos productivos. Para esta actividad fue indispensable la elaboración de un diagrama energético productivo, en el cual se muestra la contribución porcentual de cada fuente energética en los procesos operativos (Norma UNE 216501, 2010).
7 brindar conocimiento acerca de la política de confidencialidad manejada por la empresa. Por lo expuesto anteriormente, la empresa se reserva el derecho de divulgar cierta información, como: consumo total de las fuentes energéticas, costo total de consumo y cantidad de producción.
2.2.
ANÁLISIS DE DATOS, BALANCE DE ENERGÍA,
DESARROLLO DE INDICADORES, Y MATRIZ DE
CONTROL ENERGÉTICO.
2.2.1. ANÁLISIS DE CONSUMO MENSUAL DE LAS FUENTES ENERGÉTICAS.
Para el análisis de consumo de las fuentes energéticas participantes en los procesos productivos, se realizó la cuantificación de datos históricos obtenidos por los contadores de energía (medidores eléctricos), obteniendo así, la producción total y la cantidad energética consumida diariamente en un periodo de siete meses para cada proceso productivo.
Con la finalidad de recolectar información acerca del uso de las cámaras de fraguado, se desarrolló un formato para su control, que permita analizar las actividades que alteran las condiciones normales del proceso; como se puede observar el documento creado en la tabla 1, que se ingresa la información para el monitoreo del tiempo y la cantidad de coches del proceso de fraguado. Para el análisis de los datos inicial se tomó como referencia los meses de septiembre y octubre (Render, 2014).
Tabla 1. Formato de Control de Cámaras de Fraguado
Con los datos obtenidos, se generan gráficas de control del proceso de fraguado de placas, como fuente de información estadística de causas de variación asignables, que asegura que los procesos cumplan con los estándares establecidos (Render, 2014).
1 2 3 4 5 6 P7 P3 P1O 1 2 3 4 5 6 P7 P3 P1O Hora Cierre Vapor N° Cámara Salida de Coches
SUPERVISOR:
Tiempo de fraguado: 9Hrs +/- 1Hr
CONTROL CÁMARAS DE FRAGUADO MATRIZ CONTROL ENERGÉTICO
PRODUCCIÓN Fecha:
INGRESO DE COCHES A CÁMARAS DE VAPOR
N° Coche
N° Cámara Hora Entrada
Tipo de Placa OBSERVACIONES
N° Coche
N° Cámara Hora Entrada
Tipo de Placa
8
2.2.2. BALANCE DE ENERGÍA
Se desarrolla un análisis numérico para obtener modelos matemáticos mediante el método de Mínimos Cuadrados, una técnica que determina parámetros para determinar una ecuación (Línea Base Energética) a la que mejor se ajustan los datos experimentales, que permiten obtener una relación entre el consumo energético y la producción para un mismo período (Campos, 2008).
La línea base energética se expresa por una ecuación lineal de forma general (generada en Excel), como se observa en la ecuación 1:
𝐸 = 𝑚. 𝑃 + 𝐸
𝑛𝑎𝑝 [ 1]Dónde:
E: Línea base energética. m: Pendiente.
P: Producción total.
Enap: Energía no asociada a la producción.
La pendiente “m” es la tangente del ángulo que forma la recta con la dirección positiva del eje de abscisas, la producción total “P” es la cantidad de producto final obtenido en un periodo de tiempo, y la energía no asociada “Enap” es el
valor del intercepto sobre el eje Y de la Línea Base Energética.
La Línea Meta Energética, se traza con el mismo valor de la pendiente “m” de la ecuación de la línea base y se desplaza paralelamente en función de los datos relacionados al menor consumo correspondiente a las prácticas operacionales de mayor eficiencia en el proceso.
2.2.3. INDICADORES DE CONTROL ENERGÉTICO
Con la información obtenida, se desarrollan e implementan los indicadores para el control energético, de tal manera que permita realizar el seguimiento y medición de desempeño del consumo energético (Silva, 2018).
9
Figura 1. Relación de periodo de línea base y periodo de informe de un indicador de desempeño energético (INN NCh 50006, 2015)
2.2.4. DESARROLLO DE LA MATRIZ DE CONTROL ENERGÉTICO
La matriz de control energético se desarrolló y automatizó de forma modular en hojas electrónicas y estructuró en cuatro partes (Ruiz, 2009).
En primer lugar, se desarrolla un formulario de ingreso de datos (consumos de fuentes de energía y cantidades de producción) para cada subárea operativa, y se hizo uso de Visual Basic, una herramienta de programación que permitió creas los formularios en códigos macros (Acosta, s.f.).
En segundo lugar, se creo una base de datos con la información recolectada de las siguientes subáreas: Placa Ondulada – Moldaje, ColorMQ1 y Pintura. Además, una base de datos adicional para el control de las cámaras de fraguado.
Posteriormente, haciendo uso de la ecuación 2, se desarrolló un análisis comparativo de cada fuente de energía y la producción de las subáreas operativas a la que se encuentre ligada.
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑓𝑒 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑓𝑒.𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 [ 2]
Dónde:
Consumofe: Consumo de fuente energética por tonelada de producción
Consumofe.diario: Consumo de fuente energética total diaria.
10 Finalmente, se desarrollaron las matrices de control energético (diaria y mensual) las cuales se muestran gráficamente de dos formas: consumo general de cada fuente de energía en el área de producción, y consumo parcial de las fuentes de energía en las subáreas de producción, lo que permitirá tomar decisiones en forma oportuna para el ahorro energético.
2.3.
PROPUESTA DE MEJORA EN EL CONSUMO
ENERGÉTICO
Realizada la auditoría energética, se analizan las causas que afectan los procesos productivos, dando lugar a una propuesta de acciones de mejora enfocadas en la eficiencia operativa y el cálculo estimado de beneficios económicos tras una inversión estimada.
En primera instancia se desarrolló un análisis de causas en la fabricación de la placa de fibrocemento, para los días de arranque de producción y días normales de producción (días posteriores al arranque), permitiendo desglosar las causas que generan los paros o fallos que afectan al consumo eficiente de la energía eléctrica. Este análisis, se basa en el resultado empírico común de que un gran porcentaje de los problemas se deben a un pequeño porcentaje de causas (Chase, 2010).
A diferencia de la producción de placa de fibrocemento, en la fabricación de producto color y pintura, las acciones operativas se analizan como mejora para el consumo de energía eléctrica, diésel y GLP, son actividades puntuales, que no necesitan el respaldo de un análisis de causas para clasificarlas.
11
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1.
CARACTERIZACIÓN
DE
LOS
PROCESOS
PRODUCTIVOS
EN
FUNCIÓN
DE
SU
FUENTE
ENERGÉTICA.
3.1.1. IDENTIFICACIÓN DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS
Eternit Ecuatoriana S.A., es una empresa ubicada en Quito, en la Panamericana Sur 14.5 km, y tras sus 66 años de trayectoria se ha dedicado a la fabricación y comercialización de placas onduladas de fibrocemento, accesorios complementarios de las placas, placas onduladas y accesorios de color y pintura.
La fabricación de estos productos son consecuencia de varias actividades realizadas dentro de la organización. En el área de Producción, como objeto de estudio, se han identificado los siguientes procesos productivos: 1) Producción de Placa Ondulada, Moldaje. 2) ColorMQ1, y 3) Pintura; como se muestran en la figura 2.
PLACA ONDULADA DE FIBROCEMENTO Y MOLDAJE Inicio Preparación de materias primas Preparación de pasta Formación de placa Corte y ondulación de placa ¿Producción de moldaje manual?
Corte de placa
Moldaje manual Fraguado de placas Desmoldaje de placas Fin No Si COLORMQ1 Inicio Ingreso de producto Secado de producto Pintado de producto ¿Producto conforme? Secado de producto pintado Enfriamiento de producto pintado Empaque y almacenamiento Fin Si No PINTURA Inicio
Batido de materia prima
Ensayo de calidad de pintura Envasado y Almacenamiento Fin ¿Producto conforme? Reajuste de fórmula No Si
Figura 2. Flujogramas de los procesos productivos de Eternit Ecuatoriana S.A.
3.1.2. CLASIFICACIÓN DE SUBÁREAS SEGÚN SU ESTRUCTURA ENERGÉTICA
12 eléctrica, es considerada como fuente la energética principal que interviene en los tres procesos productivos, generando un consumo de 86.53 % en el proceso de Placa Ondulada y Moldaje, valor obtenido mediante la sumatoria de los consumos eléctricos parciales de las siguientes actividades: Refinar 60.%, Molienda Carbonato 10 %, Formar 11 %, Ondular 3 %, Moldaje 0.02 %, Fraguar 0.01 %, Desmoldar 2.5 %, actividades que forman parte de dicho proceso. Con el mismo procedimiento, se obtuvo el porcentaje final en el consumo de energía eléctrica de la subárea ColorMQ1 (86 %) y en Pintura (98.%). Mientras que, el consumo de diésel genera un consumo del 100 % en Placa Ondulada – Moldaje y ColorMQ1, y el GLP un consumo de 100 % en la subárea de ColorMQ1 entre el horno de precalentamiento (70 %), y el horno de secado (30 %).
CABINA DE PINTURA HORNO SECADO
2% E. Eléctrica
PRODUCTO COLOR HORNO
PRECALENTAMIENTO
2% E. Eléctrica 70% GLP 2% E. Eléctrica 30% GLP
TUNEL ENFRIAMIENTO
80% E. Eléctrica
COLORMQ1 (Energía Eléctrica total: 86% - GLP 100%) PLACA ONDULADA DE FIBROCEMENTO Y MOLDAJE (Energía Eléctrica total: 86.53 % - Diésel total: 100%)
REFINAR
MOLIENDA
CARBONATO FORMAR ONDULAR
FRAGUAR DESMOLDAR PLACA ONDULADA DE FIBROCEMENTO
60 % E. Eléctrica
10 % E. Eléctrica 11 % E. Eléctrica 3 % E. Eléctrica
0.01 % E. Eléctrica
2.5 % E. Eléctrica 100% Diesel
MOLDAJE
0.02 % E. Eléctrica
PINTURA Energía Eléctrica: 98%
BATIDORES
98% E. Eléctrica
PINTURA
13 Al cruzar la información de los consumos de las fuentes energéticas con respecto a las actividades de los procesos productivos se identificaron las subáreas de mayor consumo, con los datos históricos recolectados por los contadores de energía (medidores), y la producción total de placa ondulada de fibrocemento y moldaje realizado en el periodo de enero - julio del 2018. En la tabla 2, se muestra la información para realizar el análisis de causas del consumo promedio de energía eléctrica en cada actividad del proceso productivo de Placa Ondulada y Moldaje, en donde, a través de dicho análisis se identificaron las actividades que impactan en el alto consumo: a) Refinar (60.28 %), b) Varios (13.06 %), c) Formar (11.05 %), alcanzado así entre las tres actividades un consumo de 84.40 %.
Tabla 2. Porcentaje de consumo eléctrico en la subárea de producción de Placa Ondulada y Moldaje
Subárea Porcentaje de Consumo eléctrico
Porcentaje de Consumo eléctrico acumulado
Refinar 60.28 % 60.28% Varios 13.06 % 73.34 % Formar 11.05 % 84.40 % Molcarb 10.05 % 94.44 % Ondular 3.01 % 97.46 % Desmoldar 2.51 % 99.97 % Moldar 0.02 % 99.99 % Fraguar 0.01 % 100.00 %
Total 100%
3.2.
ANÁLISIS DE DATOS, BALANCE DE ENERGÍA,
DESARROLLO DE INDICADORES Y MATRIZ DE
CONTROL ENERGÉTICO
3.2.1. ANÁLISIS DE DATOS
La producción y consumo energético promedio en la subárea de placa ondulada y moldaje es de 220 Ton de placas, para lo cual se requiere un consumo de energía eléctrica de 15000 kW/h y 600 gal de diésel diariamente. En la tabla 3, se detalla la producción y consumo promedio de las subáreas ColorMQ1 y Pintura.
Tabla 3. Producción y consumo energético promedio
Subárea Producción (Ton) Fuente energética
Placa Ondulada y
Moldaje 220 (de placas)
Energía eléctrica: 15000 kW/h Diésel: 600 gal
ColorMQ1 25 (de producto color) Energía Eléctrica: 80 kW/h GLP: 105 m3
14
E(base)= 59,972x + 4843,5 R² = 0,7047
0,00 5000,00 10000,00 15000,00 20000,00 25000,00 30000,00
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00
Co n sum o de E n er g ía E léc tr ica (kW /H) Producción (Ton) E(meta)= 59.972x+1500
Para obtener un panorama más específico, en el anexo 1, se detalla la cantidad de producción y consumo de fuentes energéticas mensuales, de cada subárea de producción.
3.2.2. BALANCE DE ENERGÍA
A partir del conjunto de datos diarios del consumo de las fuentes energéticas y producción del periodo base seleccionado, se desarrolla un diagrama de dispersión entre la fuente energética con respecto a la producción, relacionado para cada proceso, dando lugar a diagramas de dispersión que indican la reciprocidad de los datos entre ambas variables.
En la figura 4, se muestra la línea base energética para el proceso productivo de placa ondulada y moldaje, en donde se detalla el valor de R2 (0.7047) indica
que existe una correlación relevante entre la producción y el consumo de energía eléctrica y se considera aceptable, además se indica la energía no asociada a la producción con un consumo de 4843.5 kW/h, valor no favorable para la organización por ser un desperdicio de energía eléctrica en actividades que no agregan valor como son los reprocesos, iluminación, paros no deseados, actividades de oficina, entre otros. Mientras que en la línea meta energética, se aprecia un consumo de energía no asociado a la producción de 1500 kW/h, necesario para las actividades que no agregan valor. Al establecer las líneas base y meta, se identifica que para la misma cantidad de producción (250 Ton aprox.) existe dos consumos energéticos diferentes uno relativamente menor (17000 kW/h aprox.) al otro (20000 kW/h aprox.), el cual muestra el desempeño energético entre ambos periodos.
Figura 4. Línea Base y Meta energética estimada del consumo de energía eléctrica vs la producción de placa ondulada y moldaje
Para el consumo del diésel y la producción de placa ondulada y moldaje, en la figura 5, se establece la línea base energética en la cual se observa que el valor de R2 (0.7025) corresponde a una correlación de datos relevante y
15 E(base) = 2,7948x + 9,5752
R² = 0,7025
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00 800,00
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00
C on su mo D iése l (G al ) Producción (Ton)
E(meta)= 2,7948x + 0
E(base) = 3,7912x + 7,6026 R² = 0,91
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00
Co n sum o G L P ( m3) Producción (Ton)
E(meta)= 3,7912x + 0
no asociado a la producción es igual a 9.5752 Gal que se generan por desperdicios y falta de control en el uso final. Con la eliminación de los desperdicios y el control adecuado en el uso final permitirá la reducción del consumo de diésel no asociado a la producción en la línea meta energética a 0 Gal, lo cual da lugar a una evaluación del desempeño energético eficiente.
Figura 5. Línea Base y Meta energética estimada del consumo de diésel vs la producción de placa ondulada y moldaje
Finalmente, en la figura 6 se muestra la línea base energética de la correlación de datos entre el consumo de GLP y producción de producto color, en la cual se indica un valor significativo y aceptable para R2 de 0.91, y un consumo de
GLP no asociado a la producción de 7.6026 m3 generado por fugas en las
tuberías, reprocesos y otras actividades que no agregan valor, mientras que para la línea meta energética con la eliminación de la fugas y reprocesos el consumo de GLP no asociado a la producción es reducido a 0 m3, lo cual da
lugar a una evaluación del desempeño energético eficiente.
16 En el desempeño energético se evalúa el consumo de energía no asociado a la producción de un nuevo periodo de datos con relación a su línea base y meta energética establecida, dicho consumo se considera ineficiente si excede de la línea base energética (límite superior), y eficiente si se encuentra por debajo de la línea meta energética (límite inferior), finalmente, si se encuentra entre ambas líneas energéticas indica que está bajo control. En la tabla 4, se muestran las ecuaciones de las líneas bases y metas energéticas como límites superiores e inferiores, respectivamente, y el valor de R2 de cada fuente de energía según la subárea de aplicación, considerando
este último como valor de tendencia aceptable de ser mayor o igual a 0.70.
Tabla 4. Cuadro resumen de líneas bases y metas energéticas
Fuente
energética Subárea
Base energética (límite superior)
Meta Energética
(límite inferior) R2
Energía Eléctrica
Placa Ondulada
y Moldaje E= 59.972x + 4843.5 (KW) E= 59.972x+1500 (KW) 0.70 ColorMQ1 E= 2.4817x + 16.961 (KW) E=2,4807x + 2 (KW) 0.84 Pintura E= 2.976x + 4.467 (KW) E=2,976x + 3.26 (KW) 0.70
Diésel Placa Ondulada E= 2.7948x + 9.5752 (Gal) E=2,7948x + 0 (Gal) 0.70
GLP ColorMQ1 E= 3.7912x + 7.6026 (m3) E= 3,7912x + 0 (m3) 0.91
Para establecer los indicadores en el control del consumo de las fuentes energéticas se asume como objetivo aprovechar la energía no asociada a la producción de la meta energética para los procesos productivos.
3.2.3. INDICADORES DE CONTROL ENERGÉTICO
En la tabla 5, se muestran los indicadores para: 1) Control del uso de cámaras de fraguado, que permite controlar que el tiempo de fragüe de las placas sea menor a 1080 min/día, llevándolo a cabo de forma diaria, debido a que se acordó evaluar el consumo de diésel cada 24 horas de producción con las personas responsables de proyecto en la organización, 2) Control de consumo de fuentes energéticas, abarca las mismas características del indicador analizado anteriormente.
Tabla 5. Indicadores de control energético
N° Objetivo Indicador Periodo Meta Subárea de
análisis Responsable
1
Controlar el uso de las cámaras de
Fraguado
Diario Menor a 1080
min/día
Placa
Ondulada Producción
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜𝑑𝑒𝑢𝑠𝑜
𝑐𝑎𝑑𝑎𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎
17
Tabla 5. Indicadores de control energético (Continuación…)
N° Objetivo Indicador Periodo Meta Subárea de
análisis Responsable
2 Controlar el consumo de las fuentes energéticas Semanal 1500 kW Placa Ondulada y moldaje Producción y Mtto. Eléctrico
2 kW ColorMQ1
3.26 kW Pintura
Semanal 0 Gal Placa
Ondulada Producción
Semanal 0 m3 ColorMQ1 Producción
3.2.4. MATRIZ DE CONTROL ENERGÉTICO
Con el levantamiento de la información general de los procesos productivos y la evaluación de las fuentes de energía en la empresa, se desarrolló un sistema de control para la gestión en el uso y consumo de las fuentes energéticas, adaptándose a la estructura funcional del área de producción de Eternit Ecuatoriana S.A.
En primera instancia, se desarrolló una base de datos para cada subárea perteneciente a producción. Se especificó la fecha, haciendo referencia a un día de producción o de mantenimiento (los días de “mantenimiento”, se consideran como días de no producción, independientemente si se realiza o no un mantenimiento planificado con una jornada laboral de 8 horas, desde 07:00 hasta 12:00 y de 12:30 a 15:30). A diferencia de un día de producción, donde la jornada laboral es de 24 horas, 2 turnos por día con horarios de 07:00 a 19:00 y de 19:00 y 07:00; posteriormente, de acuerdo el área funcional de la estructura energética, se registra el consumo de energía eléctrica diaria con un valor de reajuste establecido por el área de mantenimiento eléctrico, con el fin de igualar el valor de consumo de energía obtenido por parte de la empresa eléctrica. En las subáreas en las que se consume diésel o GLP, se registra solamente el consumo diario, sin necesidad de un reajuste. Finalmente, se registra la cantidad de producción bruta y neta, según corresponde a la subárea. La metodología de ingreso de datos al sistema de control energético, se encuentra en el anexo 2.
En la figura 7, se muestra uno de los cinco formularios desarrollados para el ingreso de información de la cantidad de producción obtenida y el consumo de las fuentes de energía en un día específico de producción correspondiente al proceso productivo de Placa Ondulada.
18
Figura 7. Formulario para registro de información de Placa Ondulada
En la figura 8, se muestra el extracto de la base de datos de la fabricación de la placa ondulada y moldaje, mismo que, almacena información diaria del consumo de energía eléctrica, consumo de diésel y la cantidad de producción que es registrada por medio del formulario anteriormente presentado.
Figura 8. Extracto de la base de datos de Placa Ondulada
19
Figura 9. Extracto de Análisis comparativo de las fuentes energéticas y producción
Desarrollado el análisis comparativo, se realizan las gráficas del consumo energético mensual y por subárea. En la figura 10, se muestra un extracto de la matriz de control energético principal, con gráficas del consumo de la energía eléctrica en los periodos de mantenimiento y producción de cada subárea de la organización.
Figura 10. Extracto de laMatriz de Control Energético
20 Finalmente, en la parte central se encuentran botones los cuales permiten segmentar los resultados en dos aspectos: días de producción o mantenimiento y periodos mensuales.
Figura 11. Matriz alterna – ColorMQ1
Las matrices de control presentadas anteriormente, son claves para determinar fechas específicas en las cuales el consumo de una fuente energética se encuentra fuera de los límites de tolerancia establecidos por la organización, permitiendo así, analizar ahorros energéticos mediante la comparación de periodos mensuales o diarios.
Por otro lado, para controlar que el tiempo de fraguado de las placas onduladas sea de 9 horas (540 min), valor establecido por el departamento de calidad. Se analizó el tiempo de uso de cada cámara de fraguado en un día de producción (24 h) en el mes de septiembre y octubre. En el anexo 3, se muestra el registro de capacitación de las hojas de control de las cámaras de fraguado.
21
Figura 12. Análisis estadístico – uso de cámaras de fraguado mes septiembre
Identificadas las causas que afectan el tiempo estándar de uso de las cámaras de fraguado se establecieron medidas de control para tomar acciones de mejora en el control de las cámaras de fraguado. En el mes de octubre se usó las cámaras 109 veces, y tan solo 5 veces se excedió el tiempo estándar; además se obtuvo un tiempo promedio de consumo de 527.38 minu y una desviación estándar de 48.99 min, cómo se muestra en la figura 11.
Figura 13. Análisis estadístico – uso de cámaras de fraguado mes octubre
Intervalos Distribución Cantidad Promedio Desviación
240 1,0281E-05 0 546,75 87,89
270 3,1921E-05 3
300 8,8214E-05 2
330 0,00021697 0
360 0,00047496 1
390 0,00092539 2
420 0,0016047 0
450 0,00247664 5
480 0,003402 15
510 0,00415918 16
540 0,00452568 26
570 0,0043829 12
600 0,00377782 14
630 0,00289817 8
660 0,00197883 1
690 0,00120253 0
720 0,0006504 3
750 0,00031309 1
780 0,00013414 1
810 5,1152E-05 0
TOTAL 110
SEPTIEMBRE
240270300330360390420450480510540570600630660690720750780
Intervalos Distribucion Cantidad Promedio Desviación
240 2,7568E-10 1 527,385321 48,997268
270 8,2918E-09 0
300 1,7143E-07 1
330 2,4361E-06 0
360 2,3796E-05 1
390 0,00015978 1
420 0,00073739 0
450 0,00233925 3
480 0,00510086 4
510 0,00764539 32
540 0,00787671 61
570 0,00557801 0
600 0,00271521 3
630 0,00090848 2
660 0,00020894 0
690 3,303E-05 0
720 3,5891E-06 0
750 2,6808E-07 0
780 1,3763E-08 0
810 4,857E-10 0
TOTAL 109
OCTUBRE
22 Mediante la ejecución de las medidas de control, el tiempo de uso de las cámaras de fraguado en el mes de octubre se reduce con respecto al mes de septiembre, en 18.62 minutos del tiempo promedio de uso de las cámaras, reduciendo directamente el consumo de diésel. Sin embargo, para mantener el tiempo de fraguado estándar se debe seguir haciendo uso de los formatos de control de cámaras de fraguado con el fin de encontrar nuevas oportunidades de mejora.
3.3.
PROPUESTA DE ACCIONES DE MEJORA PARA EL
CONSUMO ENERGÉTICO
La propuesta de acciones de mejora para el consumo de las fuentes energéticas, se diversifica en el ámbito operativo y técnico. En primera instancia, se realiza un análisis de acciones operativas que afectan a la eficiencia del consumo energético. Mientras que, en el ámbito técnico, se hace alusión a la inversión en nuevos equipos o implementos necesarios para la mejora en el desempeño de las máquinas.
En la tabla 6, se muestran las causas que provocan la ineficiencia del consumo de energía eléctrica en el arranque de producción de placa ondulada y moldaje, en esta se aprecia que la planificación de la producción, paros mecánicos, paros eléctricos, limpieza no programada, y otros paros no programados son los causantes del 85 % de los problemas en el consumo excesivo de energía eléctrica. Mientras que, las actividades restantes, representan tan solo el 15 % de las causas en la ineficiencia de los procesos, a pesar de no formar parte de problemas prioritarios, estos deben ser controlados, para evitar que se deriven en las causas primarias.
Tabla 6. Causas de paros en arranque de producción de placa ondulada y moldaje
Actividad Causas n Fr Fra
A PLANIFI. PRODUCCIÓN 17 0,224 22 % B PARO MECÁNICO 16 0,211 43 % C PARO ELÉCTRICO 14 0,184 61 % D LIMPIEZA NO PROGR. 9 0,118 73 % E OTROS PROGR. 9 0,118 85 % F FALLO ENERGÍA 5 0,066 92 % G CAMBIO PROGR. /PROD. 4 0,053 97 % H FIELTRO TAMIZ 1 0,013 98 % I FALTA M.P. 1 0,013 100 %
TOTAL 76 1
Dónde:
n: Número de veces que se repite la acción. Fr: Frecuencia relativa.
23 Por otro lado, en la tabla 7, se muestran las causas que provocan la ineficiencia en el consumo de energía eléctrica en los días normales de producción de placa ondulada y moldaje. En este caso se aprecia que el paro mecánico, la planificación de la producción, paro eléctrico, cambios programados, y otros no programados y representan el 83 % de las causas, mientras que el 17 % restante representa causas no prioritarias, sin embargo, deben mantenerse bajo control, ya que estas pueden derivar en causas primarias afectando la eficiencia del proceso.
Tabla 7. Causas de paros en días normales de producción de placa ondulada de fibrocemento y moldaje
Actividad Causas n Fr Fra
A PARO MECANICO 15 0,258 26 % B PLANIFI. PRODUCCIÓN 12 0,206 47 % C PARO ELECTRICO 8 0,137 60 % D CAMBIO PROGR. /PROD. 7 0,120 72 % E OTROS NO PROGRAMADOS 6 0,103 83 % F LIMPIEZA NO PROGRAMADA 3 0,051 88 % G OTROS PROGRAMADOS 3 0,051 93 % H FALTA MATERIA PRIMA 2 0,034 97 % I FALLO ENERGÍA 1 0,017 98 % J FIELTRO TAMIZ 1 0,017 100 %
TOTAL 58 1
Se establecen medidas de control para las causas que afectan el consumo eficiente de las fuentes energéticas según la subárea de producción, estimando así, según las líneas metas energéticas, el beneficio (en porcentaje) obtenido tras la ejecución de dichas medidas:
1) Para controlar el uso inadecuado de las cámaras de fraguado, y las fugas de vapor, es importante seguir haciendo uso de los registros de control para evitar el exceso de tiempo de fragüe en las cámaras, además de realizar inspecciones del estado de las tuberías. Ambas medidas aportan de 9 a 24 % en la eficiencia del consumo de diésel, en la subárea de Placa Ondulada y Moldaje.
2) Realizar una inspección de las tuberías para evitar fugas de gas, establecer actividades previas al arranque de producción, asegurando así el abastecimiento de la materia prima y verificar que la máquina se encuentre apagada en su totalidad, son las medidas de control que benefician de 5 a 25.% en el consumo eficiente de GLP de la subárea de ColorMQ1.
24
Tabla 8. Acciones de mejora para la optimización del consumo energético
SUBÁREA FUENTE
ENERGÉTICA CAUSAS
MEDIDAS DE
CONTROL BENEFICIO
PL ACA O ND UALDA DE FI BRO CEM ENTO D IÉ S E L
Uso inadecuado de cámaras de fraguado
- Hacer uso del registro de control para evitar el exceso de tiempo de fragüe en las cámaras
de fraguado. - Realizar inspecciones
de las tuberías y hacer el cambio respectivo.
9 – 24 % Fugas de vapor
P RO DUCT O CO LO R G LP
Fugas de gas
- Realizar inspección de las tuberías para evitar fugas de GLP. -Establecer actividades
preproducción, con el fin de asegurar el abastecimiento de la
materia. - Verificar el apagado
total del tren de coloración.
5 - 25 % Abastecimiento de
Materia Prima
Tren de coloración encendido sin necesidad P IN TU R A E N E R G ÍA E LÉ C TR IC A Reprocesos por formulación Establecer procedimientos adecuados, garantizando que la
fórmula para la producción sea de
calidad
7%
En el anexo 4, se detalla las acciones de mejora y beneficio operacional a obtener de cada fuente energética en la subárea participante.
Las acciones de mejora con inversión fueron analizadas bajo la supervisión del ingeniero eléctrico y dirección de producción, obteniendo así mediante: 1) Adquisición de motores de alta eficiencia un ahorro en el consumo de energía eléctrica y reducción de perdidas electromagnéticas.
2) Disminución de pico de arranque por los arrancadores.
3) Obtener un factor de potencia ideal y asegurar una comunicación entre microcontroladores mediante los filtros de armónicos.
25 El estimado de inversión necesaria para reducir el consumo de energía eléctrica en la producción de placa ondulada y moldaje es de $40 600, inversión que se deriva de la adquisición de motores de alta eficiencia ($5.000), arrancadores ($2.000), filtros de armónicos ($29.000) y otras acciones ($4.600), dando lugar a un beneficio económico de 5 al 20% de la inversión ya mencionada. Finalmente, en la tabla 9 se detalla el beneficio económico de una inversión estimada para el consumo el control del uso del diésel.
Tabla 9. Estimado de ahorro de consumo energético.
SUBÁREA FUENTE
ENERGÉTICA INVERSIÓN
% DE AHORRO
Placa de Fibrocemento y
Moldaje
26
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1.
CONCLUSIONES
• Los procesos productivos se delimitaron en base a la estructura funcional de la empresa, lo cual permitió caracterizar los procesos de producción en función de sus fuentes energéticas, determinando así, el consumo de las fuentes de energía en cada subárea de producción; 1) Placa ondulada y moldaje 76.23% de energía eléctrica y 100% de diésel. 2) ColorMQ1 0.56% de energía eléctrica y 100% de GLP, 3) Pintura 0.11% de energía eléctrica.
• Se determinó la correlación lineal entre la cantidad de producción y el consumo de la fuente energética usada en cada proceso productivo, dando lugar a la reducción del consumo de energía no asociado a la producción de: 1) Placa ondulada y moldaje 1500 kW de energía eléctrica y 0 Gal de diésel, 2) ColorMQ1 2kW y 0 m3 de
GLP y 3) Pintura 3,26 kW de energía eléctrica - Se desarrollaron 4 indicadores para el control energético, uno para el consumo de energía eléctrica, diésel y GLP por la cantidad de producción obtenida según el proceso en el que participe, y el último indicador para las cámaras de fraguado. - Se estructuraron 3 matrices de control generales para las fuentes energéticas participantes, y 4 matrices específicas para el evaluar el consumo energético en cada área funcional.
27
4.2.
RECOMENDACIONES
• Designar un responsable de llevar a cabo la ejecución de la matriz de control energético, con la finalidad de analizar el desempeño en el consumo de las fuentes de energía.
• Actualizar la matriz de control energético semestralmente, en función de los cambios que se establezcan en la estructura funcional de la empresa, logrando así, un control total de los procesos productivos del área de producción.
• Generar un sistema de gestión de control energético interno, ligado a los sistemas de gestión ya implementados en la empresa, con la finalidad de realizar mejoras continuas y sistemáticas del rendimiento energético.
28
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Silva, D. (15 de 10 de 2018). Teoría de Indicadores de Gestión y su Aplicación Práctica. Obtenido de Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá D.C., Colombia:
30
ANEXOS
ANEXO 1. CANTIDAD DE PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE
FUENTES ENERGÉTICAS.
Figura 14. Cantidad de producción de placa de fibrocemento, producto color y pintura.
Figura 15. Consumo mensual de Energía Eléctrica durante mantenimiento y producción.
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
P
roducci
ón
pi
nt
ura
(To
n.
)
P
roducci
ón
pl
aca
fi
brocem
en
to
y
product
o
col
or
(To
n.
)
31
Figura 16. Consumo mensual de Diésel.
32
ANEXO 2. MANUAL DE USO DE LA MATRIZ DE CONTROL
ENERGÉTICO.
Ingreso de Datos:
Para el ingreso de datos, se desarrollaron formularios para cada subárea de producción, los cuales se muestran en la figura 20.
Figura 18. Formularios de ingreso de datos
Para el ingreso de datos, se sigue una secuencia de pasos según la subárea que se requiera analizar. Se presentan tres formularios para el análisis de consumo energético. Para la subárea de Placa Ondulada, es necesario especificar si el día que se está registrando pertenece a un día de producción o mantenimiento, posteriormente se registra los consumos de energía diarios de cada uno de las partes en donde son realizadas las mediciones. El registro de la cantidad de producción se la realiza por partes, la cantidad de producción bruta, se digita en la sección de “Producción Total” y la cantidad de producción neta, se digita en la sección de “Producción Placas”, finalmente la cantidad de producción del Molino de Carbonato, se digita en la sección “MolCarb” “Total Producción”. Un factor clave para el cálculo final del consumo de energía es el “reajuste”, calculado por el área de mantenimiento eléctrico, el mismo que se lo registrará diariamente.
Para el registro de Consumo Mensual, se selecciona el mes y el año del que se requiere hacer el análisis, posteriormente se digitan las cantidades consumidas de diésel, glp, y energía eléctrica, según se indica en el formulario.
33 producción o mantenimiento. Los consumos que se realiza en estas áreas se especifican en los recuadros según corresponda el tipo de fuente energética. Para “guardar” la información digitada en cada formulario, se realiza “clic” en el botón “Aceptar”, y automáticamente se almacenará la información en la base de dato según corresponda el formulario.
El análisis de control de cámaras de fraguado, posee un formulario, en cual se registra la cámara usada, la cantidad de coches ingresados, la hora de ingreso del primer coche, la hora inicio de fraguado, y la hora de cierre de vapor de dicha cámara, el formulario se presenta en la figura 21.
Figura 19. Formulario Control cámaras de Fraguado.
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Figura 20. Segmentación de datos.
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