PROYECTO USO RACIONAL DE LA ENERGÍA

CARACTERIZACIÓN EMPRESA

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Felipe Silva Acosta

Presentado a:Ing. Hernando Sierra Garzón

Universidad del ValleEscuela de Ingeniería Industrial

Santiago de CaliEnero de 2014

Introducción Debido a la naturaleza limitada de todos los recursos de nuestro planeta, es necesario plantear una posición que plantee un consumo moderado y sostenible de estos recursos. Las empresas deben ver la Gestión Integral de los Recursos Energéticos no solamente como un beneficio económico, sino como la posibilidad de reducir los costos generados por el desperdicio de energía, otorgándole un respiro no solo al medio ambiente sino también a la estructura de costos de las organizaciones. Este trabajo pretende desarrollar habilidades en la Gestión Integral de Recursos Energéticos, entendiendo por ésta la posibilidad de dar un giro a la manera como se están consumiendo los recursos de nuestro planeta.

Inicialmente se caracterizarán las políticas, cultura organizacional y el consumo de energético de una empresa manufacturera de la ciudad de Cali y se analizará dicho consumo frente a la producción, buscando la evidencia de posibilidades de ahorro.

Objetivos

● Identificar las situaciones en las cuales se puede efectuar un ahorro de

energía.● Encontrar las alternativas más eficientes de ahorro de energía en la

industria.● Desenvolverse dentro del campo empresarial e industrial.● Incentivar en los industriales de la región el ahorro y a la conservación de

la energía eléctrica como recurso indispensable para el desarrollo de la humanidad.

Ahorro de Energía Eléctrica en la Industria

El uso de y aprovechamiento de los recursos es actualmente una de las principales preocupaciones de la humanidad. Dado el desarrollo por parte de la industria colombiana que abarca todo tipo de industrias, se hace necesario plantear soluciones a la creciente demanda de recursos naturales no tan renovables como el agua, la electricidad, el gas, el petróleo, o los desechos orgánicos que en la industrial se utilizan como fuentes de energía.

Los altos costos de los combustibles y en general la crisis medioambiental que se observan actualmente hacen un llamado a la utilización y aprovechamiento responsable de estos recursos. Los altos costos de generación, transporte, comercialización, entre otros factores convierten a la energía eléctrica en un objetivo para procurar ahorrar y poder aprovecharla al máximo. Actualmente, el uso racional de la energía debe comenzar a hacer presencia dentro de las políticas de las empresas colombianas, como uno de los elementos que contribuye al desarrollo y el progreso de las organizaciones.

Nombre de la Empresa: **************

Región: Valle del Cauca, Cali.Ubicación: ************Barrio: Salomia.Teléfonos: ******************

Actividad Industrial: ************** es una empresa especializada en productos de consumo masivo ya sea de salud, higiene y hogar, los cuales son a base de elementos orgánicos y de compuestos químicos.

NÚMERO DE TRABAJADORES Primer Semestre

Segundo Semestre

TOTAL MANTENIMIENTO 12 13TOTAL MEZCLAS 19 19TOTAL BODEGA 21 25TOTAL LINEAS PRODUCCION 107 97TOTAL PERSONAL PROGRAMADO 159 154

Tabla 1. La tabla muestra los semestres del presente año (2013). Cabe aclarar que no es número constante dados los contratos temporales de la empresa y las temporadas bajas y altas.

Se trabaja de lunes a sábado con tres turnos, turno A de 7:00am a 3:00pm, turno B de 3:00pm a 11:00pm y turno C de 11:00pm a 7:00am y los domingos no se trabaja en el día solo ingresa el turno C a las 11:00 pm.

Las vacaciones de mitad de años son selectivas pero el 15 Diciembre si hay vacaciones colectivas, desde el 15 de dicho mes hasta el 6 u 8 de Enero.

Política energética en la empresa

La elaboración del Trabajo de optimización energética y su implementación se basan en la Ruta de la Calidad (metodología PHVA), de acuerdo con lo siguiente:

PlanearEstablecer la metodología de trabajoInventario de consumidores de energíaEstadístico de indicadores energéticosMeta de ahorro energético

HacerAjustar equipos a las necesidades de la EmpresaImplementar prácticas de mantenimiento predictivoOptimizar la eficiencia de los transformadores, sistemas de iluminaciónDesarrollar cultura de Uso Eficiente de Energía

ActuarEstandarizar resultados positivos con conocimiento de causasEliminar causales de desperdicio

VerificarControl diario, semanal y mensual de indicadores energéticosVerificación de tareas acordadasValidación trimestral de resultados

Al no tenerse instalado un verdadero sistema de regulación de energía en la organización, no se ha pretendido realizar auditorías, ni externas ni siquiera internas. De realizarse se encontraría lo que ya la compañía conoce, una deficiente gestión. Los esfuerzos actuales de la organización van enfocados a la concientización del consumo y desperdicio de la energía en la planta: “de ser deficiente inconsciente a deficiente consciente”

Personal encargado de la gestión energética: actualmente el área encargada del consumo energético es EHS, dirigido por un estudiante en práctica, el cual se

encarga de contabilizar el consumo centralizado de los diferentes tipos de energía consumidos en la compañía.

Solo se ha realizado un censo de carga, durante la precaracterización de la empresa, la cual duró 3 días y no se puede realizar un diagrama de control ya que la empresa no cuenta con los equipos necesarios para hacerlos, ni existe una policía para este fin.

Diagrama organizacional de responsables de la empresa

Figura 5. Diagrama de responsables de mantenimiento y energía de la empresa.

Mantenimiento preventivo

Los mantenimientos a los equipos y máquinas se programan para los días martes y jueves, para completar con el total de equipos en 3 meses. Cuando se necesita, se toman sábados y domingos para completar el mantenimiento. Las líneas de producción se codifican y al estado de la revisión se le otorga un color.

Figura 6. Cronograma trimestral de mantenimiento preventivo de equipos.

Diagrama Unifilar

Los diagramas unifilares representan todas las partes que componen a un sistema de potencia de modo gráfico, completo, tomando en cuenta las conexiones que hay entre ellos, para lograr así la forma una visualización completa del sistema de la forma más sencilla. (Ver anexo 1)

Tratamiento de agua

Existe un tratamiento en PTAR dentro de las instalaciones para el control de la temperatura, pH y grasas o aceites (remoción de lodos). No existe reutilización de agua de proceso debido a temas de Microbiología sobre los productos microsuceptibles. No hay una cuantificación del consumo energético de la misma.

Consumo energético por tipo de combustible

En la empresa se utilizan 2 tipos de energía: electricidad y gas natural. En emergencias se utiliza ACPM para la caldera, pero no se ha cuantificado por su poco uso, también se usa gas propano en el montacargas, pero tampoco se ha cuantificado.

MES Electricidad (kWh)

G. Natural Casino (m3)

G. Natural Caldera (m3)

Enero 191.946 686 7.220Febrero 204.416 771 7.004Marzo 228.614 753 8.173Abril 232.184 736 7.577Mayo 222.618 739 8.101Junio 190.363 748 8.403Julio 206.476 573 4.636Agosto 211.985 605 4.108Septiembre 209.321 587 9.365TOTAL 1.897.923 6.198 64.587PROMEDIO 210.880,33 688,66 7.176,33

Tabla 2. Consumo de energía histórico.

Consumo energético por áreas

Área kWh/mes %Líneas 52,503 26,0%Mezclas 31,218 15,4%Admon 42,664 21,1%Otros 33,143 16,4%Aire Comp.

42,58 21,1%

Total 202,108 100,0%Tabla 3. Consumo por áreas de trabajo.

Figura 1. Consumo por áreas.

Consumo energético por líneas de producción

Tabla 4. Consumo por Líneas de Producción.

Figura 2. Distribución del Consumo de energía por Líneas de producción.

En la figura 3 (ver anexo 3) se presenta el diagrama de bloques de los procesos o líneas de la empresa.

Indicadores energéticos

En la actualidad el único indicador de eficiencia de RB es el OEE (Overall Equipment Effectiveness, o Eficiencia General de los Equipos) es una relación porcentual que sirve para conocer la eficiencia productiva de la maquinaria industrial), lo cual define esta compañía como un ineficiente inconsciente, esto debido a que no consideran que un KWh/ m3 cúbico de gas, se transforma en producto terminado, por lo tanto ******* solo compara la cantidad de cajas producidas con respecto a las plantas de Latinoamérica.

Reckitt no hace seguimientos a ningún indicador energético como tal. Para el presente ejercicio, el encargado de la gestión energética nos presentó 2 posibles indicadores para tener en cuenta:

Indicador de Consumo en función de la producción

La línea de tendencia confirma como el consumo va en función de la producción. Puntos por encima de la curva demarcan ineficiencia energética.

Figura 8. Relación entre el consumo de energía por caja, y la cantidad de cajas producidas por año.

Adicionalmente, hemos sugerido otros indicadores:

Indicador por área construida (kWh/m2-mes)

Contribuirá al análisis energético eléctrico de forma agregada de zonas como las oficinas, bodegas, área de mantenimiento, pasillos, entre otras indirectas al proceso productivo de Veet.

Indicador por costo (kWh/$-mes, m3G.Nat/$-mes)

El mismo cobro mensual puede considerarse como medida de referencia entre cortes de tiempo para conocer el estado de la empresa en términos de consumo.

Indicador de caldera (m3G.Nat/m3agua-mes)

La meta de este indicador es mostrarnos la eficiencia de la caldera en la empresa. Un variación de una media establecida mostaría deterioro de la misma o de falta de control del proceso.

Generalidades económicas de consumo

La Energía la comercializa Emcali, en cuanto a la tarifa es promedio 270 pesos/kWh.

Línea Base y Línea meta

Figura 9. Línea base y Línea meta. Consumo energético vs producción. Fuente: Elaboración

propia (Ver tabla en Anexo 2).

De acuerdo al nivel base y la línea meta calculada, el potencial de ahorro de la empresa en general es de: 10958 kWh. Enfrentando el ahorro y el precio de la tarifa de Emcali por consumo de energía, se obtendría un ahorro de: 2.958.660 $ al mes.

Posibilidades de URE

Las siguientes fueron propuestas concertadas con el encargado de la gestión energética, en primera instancia se consideró:

Potenciales de ahorro

1. Línea 50 (Vanish líquido)

Actual Ahorro

Tabla 5. Comparación de ahorro, propuesta 1

En la línea 50 permanece encendido el motor principal cuando se apaga la línea, se estima que durante el refrigerio se puede ahorra 2.69KWH y en la hora del almuerzo 4.66KWH. El costo anual es de $ 719.712

2. Línea 19 (Doypack Duplex)

Actual Ahorro

Tabla 6. Propuesta de ahorro 2.

En la línea 19 se detecta un ahorro durante el refrigerio 1.67KWH y en la hora del almuerzo 3.37KWH. Costo anual de $493516.8.

3. Aire acondicionados primer piso

Figura 10. Propuesta de Ahorro 3

En el aire acondicionado durante las horas que no permanece personal se consume innecesariamente 44.9 KWH, costo anual $ 4.406.400.

4. Compresores

Figura 11. Consumo de energía activa, compresores.

Se registró un consumo de 1495 KWH un domingo trabajando una sola línea (Línea 16 Sachet). Costo: $406.640

En la actualidad, el proceso productivo del área Veet involucra 2 procesos productivos, en los cuales se precisa tener ‘ambiente controlado’ (temperatura adecuada – ergo – uso de aire acondicionado). Estos son el Blister (empaquetadora de plásticos) y Cremas Veet. Generalmente, cuando se empaca, no se trabaja Veet, pero el acondicionamiento del aire para el proceso Veet se conserva encendido. El potencial ahorro se encuentra en individualizar el uso de aire acondicionado de cada proceso y área (Veet, Blister, laboratorio, mezclas y llenado).

Figura 11. Situación áreas Veet y Blister

Proyecto URE

De acuerdo con la información recabada, el consumo por parte de las áreas de Administración y “Otros usos” llega al 37,5% del total consumido por la empresa.

Del análisis de línea base y potencial de ahorro encontramos que la organización podría ahorrar hasta 10.958 kWh, logrando un ahorro de 2.958.660 $ al mes.

Algunos de los tipos de gastos energéticos en los que usualmente se incurren en las labores variadas no misionales y de administración son: uso inadecuado del aire acondicionado, equipos que se mantienen encendido aun si no se usan, luminarias no controladas o de tecnología obsoleta, entre otras.

Si bien es posible también considerar ahorros en la intervención del proceso productivo, se considera realizarlos en las áreas previamente enunciadas (Administración y otros) ya que, en una última medida, el consumo en áreas productivas se deriva en la producción de un artículo, mientras que en el caso opuesto no es más que un gasto.

Tras un recorrido previo por las instalaciones de *************, nos focalizamos en la bodega de pre-pesaje. La propuesta es cambiar el método de iluminación de la bodega. Las luminarias en esta bodega están encendidas 24 horas por día. Si bien es necesaria tenerla iluminada, se ha considerado la instalación de tubos de iluminación natural lograría reducir el consumo por parte de las luminarias tradicionales.

En otras áreas de la planta ya se ha utilizado este método de iluminación. En un área de incidencia de 400m2 se instalaron 9 focos de iluminación natural, los cuales substituyen el uso de 6 lámparas de 2 tubos de 75W durante los turnos del día (6:30am a 5:30pm). Los tubos se encuentran separados entre sí aproximadamente 10 metros.Por supuesto, en la instalación de los tubos para la iluminación por medio de luz natural se tendrá en cuenta para su construcción un material que permita pasar la luz y evitar o reflectar el calor de la radiación solar.

La bodega de pre-pesaje es de 600m2. Se buscaría, además, reducir el espacio entre focos.

Información técnica luminarias actual

Potencia instalada en iluminación en el área: 3000WPotencia total de balastos: 1600WTiempo de uso: 3 turnos de 8 horas (24 horas total)Consumo de energía en el año en iluminación: 39.744 kWh

Consumo en costo: 10.730.880$

Consumo de energía en meses en iluminación: 3312 kWhConsumo en costo mensual: 894.240$

Número de lámparas: 40 tubos de 75WMarca: General Electric; Lámpara fluorescente Estándar T12Área intervenida: 600m2

Desarrollo Propuesta: lámparas de iluminación natural

Información técnica de los tubos de iluminación natural

Marca: SolatubeModelo: 330SDiámetro: 53 cmÁrea cubierta: 80m2

Capacidad de iluminación: 13.500-20.500 lumensLargo de tubo: 12mPrecio por tubo: 310.665 $

Contrastando la evidencia experimental con la ficha técnica entregada por el proveedor, se encuentra que en realidad el área cubierta de iluminación del foco no son los 80m2 descritos (a horas pico de luz), sino en su lugar 45m2.

Dicho esto, se precisa la obtención de 13 focos de iluminación natural con el fin de poder cubrir 585m2 de la bodega y poder reemplazar durante el día a las 20 lámparas de iluminación tradicional.

La nueva caracterización energética sería:

Potencia instalada en iluminación en el área: 3000WPotencia total de balastos: 1600WTiempo de uso: 2 turnos de 8 horas (16 horas total)Consumo de energía en el año en iluminación: 26. 496 kWhConsumo en costo: 7.153.920 $

Consumo de energía en meses en iluminación: 2208 kWh

Consumo en costo mensual: 596.160 $

Ahorro total anual: 3.576. 960 $Ahorro total mensual: 298.080 $

Dentro de las características principales de este sistema de iluminación están:

Carga térmica:La ganancia/pérdida de calor de una unidad es proporcional al área expuesta al exterior, de aquí que la transferencia es mínima.

El sistema está diseñado para evitar contacto del aluminio con la base y cubierta, aislando completamente el difusor lo que elimina la transmisión de calor.Estas características permiten mantener los parámetros de medición del calor, dentro de los estándares de eficiencia energética.

Información TécnicaSolar Heat Gain Coefficient U-Factor

Energy Star ® Requirements <0.40 <0.60Solatube 750 DS Daylighting System 0.20 0.55

PROYECTO: Emerson / Nuevo Laredo, Tamps.TEMPERATURA EXTERIOR: 43 ºCCARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN: Lámina / cielo abierto

Figura 13. Sistema Solatube® 330 DS Warehouse*Temperatura del difusor: 100.6 ºF = 38.11 ºC*Temperatura de tubo de aluminio: 90 ºF = 32.22 ºC

Figura 14. Luminaria Industrial HID de 400 Watts*Temperatura máxima alcanzada:287 ºF = 148 ºC

Tabla 7. Cuadro Comparativo de Lámparas de Iluminación Solatube vs. Lámparas comunes

Aprobaciones• ICBO ES Report 5057 UL E 170664, E169572 Ciudad de Los Angeles (RR) 25251• Específicas pruebas realizadas para elcondado de Metro Dade en Florida, USA1.

Análisis Económico de la propuesta

.Anual Mensual

Costo Inicial 10.730.880,00$ 894.240,00$ Costo Final 7.153.920,00$ 596.160,00$ Ahorro Final 3.576.960,00$ 298.080,00$

Evidencia mensual y anual de los costos actuales y el ahorroCosto Focos de Iluminación Natural 310.665,00$ *La Mano de Obra es proveída por Reckit Benkiserla cual ya tiene experiencia en la instalación deeste tipo de equipos

Número de focos 13Costo Total de Inversión 4.038.645,00$

Detalles de inversión

Inversión 4.038.645,00$ AnualAhorro 3.576.960,00$ Anual

Comparativa Inversión VS Ahorro

Meses Flujo0 (4.038.645,00)$ 1 298.080,00$ 2 298.080,00$ 3 298.080,00$ 4 298.080,00$ 5 298.080,00$ 6 298.080,00$ 7 298.080,00$ 8 298.080,00$ 9 298.080,00$

10 298.080,00$ 11 298.080,00$ 12 298.080,00$ 13 298.080,00$ 14 298.080,00$

TIR 0,440%

Flujo de recuperación de la inversión

Como nuestro interés ese evaluar el tiempo de recuperación, una TIR cercan al 0% es aceptable.

ANEXOS

Anexo1. Diagrama unifilar

Figura Anexo 1. Diagrama Unifilar.

Anexo 2. Tabla Linea Base y Línea Meta. Consumo de energía vs. Producción

Línea Base LíneaEcuación

(kWh)

Línea Meta

Día Consumo (kwh)

Producción (cajas)

Consumo (kwh)

Producción (cajas)

01/10/2013 75734 0 51610 40652 001/10/2013 132049 300 147904 132049 30002/10/2013 140432 305 149509 140432 30503/10/2013 136945 310 151114 136945 31004/10/2013 145960 315 152719 145960 31505/10/2013 140323 320 154324 140323 32006/10/2013 157830 325 15592907/10/2013 150932 330 157533 150932 33008/10/2013 155607 335 159138 155607 33509/10/2013 157980 340 160743 157980 34010/10/2013 156980 345 162348 156980 34511/10/2013 145607 350 163953 145607 35012/10/2013 147986 355 165558 147986 35513/10/2013 160944 360 167163 160944 36014/10/2013 156790 365 168768 156790 36515/10/2013 168480 370 170373 168480 37016/10/2013 170901 375 171978 170901 37517/10/2013 189405 380 17358218/10/2013 171098 385 175187 171098 38519/10/2013 219324 390 17679220/10/2013 169800 395 178397 169800 39521/10/2013 187900 400 18000222/10/2013 198650 405 18160723/10/2013 184509 410 18321224/10/2013 201240 415 18481725/10/2013 188650 420 18642226/10/2013 188504 425 18802727/10/2013 170840 430 189631 170840 43028/10/2013 198043 435 19123629/10/2013 204950 440 19284130/10/2013 206393 445 19444631/10/2013 202108 450 196051 187280 450Tabla Anexo 2. Datos líneas meta y base. Consumo de energía vs. Producción