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  • CARACTERIZACIN ENERGTICA EN LAS PLANTAS DE PULPA DE SMURFIT KAPPA CARTN DE COLOMBIA, APLICANDO EL SIST EMA DE

    GESTION INTEGRAL DE ENERGIA

    ANDRS MAURICIO TABORDA GALLN

    UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERA

    DEPARTAMENTO DE ENERGTICA Y MECNICA PROGRAMA INGENIERA ELCTRICA

    SANTIAGO DE CALI 2011

  • CARACTERIZACIN ENERGTICA EN LAS PLANTAS DE PULPA DE

    SMURFIT KAPPA CARTN DE COLOMBIA, APLICANDO EL SIST EMA DE GESTION INTEGRAL DE ENERGIA

    ANDRS MAURICIO TABORDA GALLN

    Proyecto de Grado para optar el titulo de Ingeniero Electricista

    Directora ROSAURA DEL PILAR CASTRILLN

    Ingeniera Electricista

    FACULTAD DE INGENIERA DEPARTAMENTO DE ENERGTICA Y MECNICA

    PROGRAMA INGENIERA ELCTRICA SANTIAGO DE CALI

    2011

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    Nota de Aceptacin:

    Aprobado por el comit de grado en cumplimiento por los requisitos exigidos por la Universidad Autnoma de Occidente para optar al ttulo de Ingeniero Electricista

    ENRIQUE QUISPE

    Jurado

    ADRIANA GONZALEZ Jurado

    Santiago de Cali, 10 de Noviembre de 2011

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    Doy gracias a Dios por la perseverancia y fuerzas que me dio para nunca desfallecer en la culminacin de mis estudios. A mis padres, esposa e hijo por brindarme ese apoyo incondicional que en algn momento de esta etapa lo necesite, por su paciencia, tolerancia y ejemplo de lucha que me han enseado a salir siempre adelante. A mis jefes y compaeros de trabajo que de una u otra manera me han ayudado en esta ardua labor. A la universidad Autnoma de occidente y a mi directora la Ingeniera Rosaura Castrilln por su dedicacin y enseanzas recibidas.

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    CONTENIDO

    Pg. RESUMEN 17 INTRODUCCIN 18 1. ANTECEDENTES 20 1.1 OBJETIVOS 21 1.1.1 Objetivo General 21 1.1.2 Objetivos especficos 21 1.2 METODOLOGA UTILIZADA EN LA CARECTERIZACIN 2 2 2. DESCRIPCIN DE LA EMPRESA 23

    2.1 PROCESO PRODUCTIVO DE SMURFIT KAPPA CARTN DE COLOMBIA 23

    2.1.1 Planta de Tratamiento de Madera 24 2.1.2 Planta de Pulpa 24 2.1.3 Molinos 27 2.1.4 Caldera de Recuperacin (UR3) 28 2.1.5 Planta de Fuerza (PWP) 29 2.2 DIAGRAMA DEL PROCESO PRODUCTIVO DE LA PLANTA 31 DE LA PLANTA DE PULPA 1 (PP1) 2.2.1 Desfogue 32 2.2.2 Etapa 1 de Lavado 32

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    2.2.3 Separacin Gruesa 32 2.2.4 Etapa 2 de lavado 33 2.2.5 Simplox 34 2.2.6 Quelacin 34 2.2.7 Perxido 35 2.2.8 Almacenamiento 36 2.3 DESCRIPCIN FUNCIONAL BSICA DEL SISTEMA ELECTR ICO 36 DE PLANTAS DE PULPA 2.3.1 Descripcin bsica del sistema elctrico gene ral de la planta de 36 Smurfit Kappa Cartn de Colombia 2.3.1.1 Desarrollo de la subestacin principal 37 2.3.1.2 Construccin de la subestacin 38 2.3.2 Descripcin funcional del sistema elctrico d e las 39 Plantas de Pulpa 3. CARACTERIZACIN ENERGTICA EN LAS PLANTAS DE PUL PA 43 3.1 SELECCIN DEL REA DE APLICACIN DE LA CARACTER IZACIN 44 MEDIANTE EL DIAGRAMA DE PARETO 3.2 ANLISIS DEL COMPORTAMIENTO DEL CONSUMO MEDIANT E 45 EL DIAGRAMA DE CONTROL 3.3CONSUMO SIMULTNEO DE ENERGA Y PRODUCCIN EN EL TIEMPO 48 3.4 ESTABLECIMIENTO DE LA LNEA BASE ENERGTICA DE LA PLANTA 50 DE PULPA 1 (PP1) 3.5 PROCEDIMIENTO PARA MEJORAR LA CORRELACIN DE LA 51 LNEA BASE MEDIANTE TCNICAS DE FILTRADO 3.6 ESTABLECIMIENTO DE LA LNEA META DE PP1 53

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    3.7 INDICADORES 55 3.7.1Tipos de indicadores 55 3.7.2 Clases de indicadores de eficiencia 5 6 3.7.3Indicadores que actualmente maneja la empresa y que tienen 59 relacin en la gestin energtica 3.7.4 Indicadores recomendados por el modelo gesti n 60 3.7.5 Recomendaciones 66 3.8 CENSO DE CARGA ELCTRICA PARA PP1 71 3.9 ESTRATIFICACIN 74 3.10 CARACTERIZACIN ORGANIZACIONAL 76 3.10.1 Estructura Organizacional de las Plantas de Pulpa 78 3.10.2 Calificador de Gestin 78 3.10.3 Planificacin energtica 82 4. RECOMENDACIONES PARA IMPLENTAR EL USO RACIONAL 84 Y EFICIENTE DE LA ENERGA ELCTRICA 4.1 ESTIMACIN DE TENDENCIAS Y VARIABILIDAD DE AHOR RO 84 ENERGTICO UTILIZANDO EL ANLISIS DE TENDENCIAS Y V ARIABILIDAD EN EL CONSUMO DE ENERGA ELCTRICA Vs VARIABLES DEL PROCESO 4.1.1 Monitoreo Bomba de Licor negro al filtro Gosl in (30LD03) 85 4.1.2 Monitoreo bombas Flash Tank de Licor Negro Co ncentrador 1A 98 (71S135) y 1B (71S143) 4.2 DIAGNOSTICO DEL SISTEMA DE ILUMINACIN 102 4.3 DIAGNOSTICO DEL FACTOR DE POTENCIA EN 108 TRANSFORMADORES

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    4.4 DIAGNOSTICO DE EFICIENCIA EN MOTORES ELCTRICOS 111 4.4.1 Evaluacin econmica de sustitucin del motor de dilucin 114 lavadora de Simplox 1 5. CONCLUSIONES 119 6. RECOMENDACIONES 121 BILIOGRAFA 123 ANEXOS 126

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    LISTA DE CUADROS Pg. Cuadro 1. Datos tcnicos interruptor 5A-8, 5A-10, 5A-11 40 Cuadro 2. Distribucin del consumo energtico pro medio da 43 Smurfit Kappa Cartn de Colombia (Cali). Cuadro 3. Datos histricos anuales de Plantas de Pulpa 44 Cuadro 4. Datos para el diagrama de Control 46 Cuadro 5. Datos promedio 48 Cuadro 6. Datos para el diagrama EP vs. T 48 Cuadro 7. Filtrado de datos atpicos usando el m todo de residuales 52 Cuadro 8. Resumen de indicadores actuales de efici encia en las 60 Plantas de Pulpa Cuadro 9. Datos histricos del indicador de consumo 62 Cuadro 10. Datos histricos del indicador Base 10 0 64 Cuadro 11. Datos histricos de tendencia o sumas ac umulativas 65 Cuadro 12. Formato de indicadores de consumo de ene rga elctrica en 67 Plantas de Pulpa Cuadro 13. Consumo de energa por reas 73 Cuadro 14. Consumo elctrico Simplox 74 Cuadro 15. Consumo elctrico Perxido 75 Cuadro 16. Resultados del Calificador de Niveles de Gestin Energtica. 80 Cuadro 17. Registro del analizador trifsico en la bomba 30LD03 90

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    Cuadro 18. Valores promedios bomba 30LD03 91 Cuadro 19. Registro del analizador trifsico en la bomba 30LD03 93 Despus de la sintona Cuadro 20. Registro del analizador trifsico en la bomba 30LD03 96 despus de realizarle mantenimiento general a la v lvula de control Cuadro 21. Ahorro anual energtico y econmico 97 Cuadro 22. Formato de identificacin de variables d e proceso tanque 97 de filtrado DDW

    Cuadro 23. Comparacin de los registro en la bomba 71S143 con el 100 analizador trifsico y datos tomados del variador de la 71S135

    Cuadro 24. Comparativo de ahorro mensual 101 Cuadro 25. Formato de identificacin de variables d e proceso 102 evaporadores Cuadro 26. Inventario de luminarias 102 Cuadro 27. Consumo luminarias de tubo fluorescentes 40W T12 de 48 104 Cuadro 28. Consumo luminarias de tubo fluorescentes 32W T8 de 48 105 Cuadro 29. Estudio de ahorro de energa en sustituc in del sistema de 106 iluminacin fluorescente Cuadro 30. Estudio de ahorro de energa en sustituc in del sistema de 107 iluminacin de vapor de mercurio Cuadro 31. Consumo de potencia transformador de PP1 109 Cuadro 32. Datos de placa y medidos de motores de m ayor consumo 111 Cuadro 33. Datos del motor de dilucin lavadora de Simplox 1 112 Cuadro 34. Evaluacin de la Potencia y Eficiencia d e operacin 117

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    Cuadro 35. Resumen de ahorros proyectados a un ao relacionados 118 con las acciones encaminadas al uso racional y efic iente de la energa elctrica

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    LISTA DE FIGURAS

    Pg.

    Figura 1. Foto panormica de Smurfit Kappa Cartn d e Colombia 23 Figura 2. Planta de Tratamiento de Madera 24 Figura 3. Digestor 25 Figura 4. Lavadoras de Plantas de Pulpa 26

    Figura 5. Molinos 27 Figura 6. Caldera de Recuperacin (UR3) 28 Figura 7. Planta de Fuerza 29 Figura 8. Proceso productivo de Smurfit Kappa Cart n de Colombia 30

    Figura 9. Diagrama del proceso productivo de la Pla nta de Pulpa 1 (PP1) 31

    Figura 10. Tanque de desfogue 32 Figura 11. Screen para la separacin de fibra 33

    Figura 12. Lavadora 34

    Figura 13. Tubos de Simplox y torre de Quelacin 35

    Figura 14. Tubos de perxido 35

    Figura 15. Tanques de almacenamiento 36 Figura 16. Fotografa bahas de transformadores de 37 Smurfit Kappa Cartn de Colombia

    Figura 17. Interruptor y seccionador (115kV) 39 Smurfit Kappa Cartn de Colombia Figura 18. Subestacin principal barraje 2A y 5A 39

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    Figura 19. DPU 2000R e interruptores 5A-8, 5A-10, 5 A-11 de PP1 40 Figura 20. Interruptor 3000A 41 Figura 21. Diagrama General del Sistema Elctrico d e PP1 41

    Figura 22. Centros de Control de Motores (CCM) 42

    Figura 23. Distribucin del consumo energtico por reas 44

    Figura 24. Diagrama de Pareto